Moduladores y demoduladores de fase y de frecuencia

Un modulador de fase es un circuito en el cual la portadora varía de tal manera que su fase instantánea es proporcional a la señal modulante. La portadora no modulada es una senoide de frecuencia única.

1- Modulador de PM: diferenciador seguido por un modulador FM.
2- Demodulador de PM: demodulador de FM seguido de un integrador.
3- Modulador de FM: integrador seguido de un modulador PM.
4- Demodulador de FM: demodulador de PM seguido por un diferenciador

Transmisores indirectos de FM

Los transmisores indirectos de FM producenuna forma de onda de salida en la que la desviación de fase es proporcional a la señal moduladora. En consecuencia, el oscilador de portadora no se desvía en forma directa.

Transmisores de FM directos

Los transmisores directos de FM producen una formade onda de salida en la que la desviación de frecuencia es directamente proporcional a la señal moduladora. En consecuencia, el oscilador de portadora se debe desviar en forma directa.

Modulador de PM con transistor :

El circuito es un amplificador normal de clase A, de emisor común con dos entradas externas: una entrada de señal moduladora y unaentrada de señal portadora.

Modulador directo de PM con diodo varactor :

La modulación directa de PM (es decir, indirecta de FM) es una modulación angular en la que sedesvía la frecuencia de la portadora en forma indirecta, mediante la señal moduladora.

Moduladores de FM directa con circuito integrado lineal :

Los osciladores controlados por tensión integrados en CI lineales y los generadores de función, pueden generar una forma de onda de salida de FM directa que es relativamente estable, exacta y directamente proporcional a la señal moduladora de entrada. La desventaja primaria de usar VCO y generadores de función en circuito integrado lineal, para modulación directa de FM es su baja potencia de salida y la necesidad de otros componentes externos adicionales para que funcionen, como por ejemplo capacitores de temporización y resistencias para determinación de la frecuencia, así como filtros para las fuentes de energía.

Moduladores FM de reactancia :

Esta configuración de circuito se llama modulador de reactancia, porque el JFET se ve como una carga de reactancia variable desde el circuito tanque LC. La señal moduladora, hace variar la reactancia de Q1 , lo que causa un cambio correspondiente en la frecuencia de resonancia del circuito tanque oscilador

Potencia promedio de una onda de modulación angular :

La potencia total en la onda con modulación angular es igual a la potencia de la portadora no modulada; es decir, las bandas laterales no agregan potencia a la señal modulada compuesta. Por consiguiente, con modulación angular, la potencia que había originalmente en la portadora no modulada se redistribuye entre la portadora y las bandas laterales, esta potencia promedio de una onda con modulación angular es independiente de la señal moduladora, del índice de modulación y de la desviación de frecuencia. Es igual a la potencia promedio de la portadora no modulada, e independiente de la profundidad de modulación.

Preénfasis y deénfasis :

Una red de deénfasis restaura las carácterísticas originales de amplitud en función de la frecuencia, en las señales de información. En esencia la red de préénfasis permite que las señales moduladoras de alta frecuencia, modulen a la portadora, un grado mayor y así causen una desviación de frecuencia mayor que la que producirían sus amplitudes originales.

Receptores de AM

Un receptor debe ser capaz de recibir, amplificar y demodular una señal de radiofrecuencia. También debe ser capaz de limitar las bandas del espectro total de radiofrecuencias a una banda específica de frecuencia. El proceso de selección se llama sintonizar el receptor. Una vez que se recibe la señal de RF, se amplifica, se limitan las bandas y se reconvierte a la información original. A este proceso se lo denomina demodulación.

Parámetros del receptor

Se utilizan varios parámetros para evaluar el rendimiento de un receptor, los cuales incluyen: la selectividad, mejora del ancho de banda, la sensitividad, el rango dinámico, la fidelidad y la pérdida por inserción, la temperatura de ruido y la temperatura equivalente de ruido.

Selectividad :

 mide la capacidad del receptor para aceptar una determinada banda de frecuencias y rechazar las demás. Hay varias formas aceptables de describir la selectividad de un receptor de radio. Una forma frecuente es simplemente especificar el ancho de banda del receptor en los puntos de -3 dB. Sin embargo, este ancho de banda no es necesariamente una buena forma de determinar lo bien que el receptor rechaza las frecuencias no deseadas. En consecuencia, se acostumbra especificar el ancho de banda en dos niveles de atenuación, por ejemplo, – 3 dB y -60 dB.

Mejora de ancho de Banda :

Como se dijo oportunamente, el ruido térmico es la forma prevaleciente de ruido, y es directamente proporcional al ancho de banda. En consecuencia, si se puede reducir el ancho de banda, el ruido también se reducirá en la misma proporción y aumentará la relación de potencia de señal a ruido, además mejorará la eficiencia del sistema. La relación de reducción de ruido, que se logra reduciendo el ancho de banda, se llama mejora del ancho de banda BI (Bandwidth Improvement).

Sensitividad:

Se define como el nivel mínimo de señal de RF que se puede detectar en la entrada del receptor y producir una señal demodulada utilizable. La sensitividad de un receptor se suele especificar en micro volts de señal recibida. Para receptores de la banda de radiodifusión en AM comercial, se considera que se puede utilizar una relación señal ruido de 10 dB o mayor con ½ Watt de potencia a la salida de la sección de audio. También, a la sensitividad del receptor se le llama umbral del receptor. La sensitividad de un receptor de AM depende de la potencia de ruido presente en la entrada del receptor, de la figura de ruido del receptor, de la sensibilidad del detector de AM y del factor de mejora del ancho de banda del receptor. La mejor forma de mejorar la sensitividad de un receptor es reducir el nivel de ruido. Esto se puede lograr reduciendo la temperatura, el ancho de banda del receptor o mejorando la figura de ruido del receptor.

Rango dinámico:

se define como la diferencia en decibeles entre el nivel de entrada mínimo necesario para discernir una señal, y el valor de entrada que sobreexcita, o satura, al receptor, y produce distorsión. En términos sencillos, el margen dinámico es el intervalo de potencias de entrada dentro del cual el receptor es útil. El nivel de alta potencia de un receptor depende de si puede que operar con una señal de entrada de una sola frecuencia, generalmente se utiliza un punto de compresión de 1 dB para el límite superior de utilidad. El punto de compresión de 1dB se define como la potencia de salida cuando la respuesta del amplificador de RF es 1 dB menor que la respuesta lineal con ganancia ideal. Se considera como el máximo posible un rango dinámico de 100 dB.

Fidelidad:

La fidelidad es una medida de la capacidad de un sistema de comunicaciones para producir, una réplica exacta de la información de la fuente original. Básicamente existen tres tipos de distorsión que pueden deteriorar la fidelidad de un sistema de comunicaciones: la distorsión de amplitud, distorsión de frecuencia y distorsión de fase.
La distorsión de fase no tiene mucha importancia en la transmisión de voz porque el oído humano es relativamente insensible a las variaciones de fase. Sin embargo, puede ser devastadora en la transmisión de datos. La principal causa de la distorsión de fase es el filtrado. El desplazamiento absoluto de fase es el desplazamiento total de fase sufrido por una señal, y en general se puede tolerar siempre que todas las frecuencias sufran la misma cantidad de retardo de fase. El desplazamiento diferencial de fase ocurre cuando diferentes frecuencias sufren distintos desplazamientos de fase, y puede tener un efecto perjudicial en una forma de onda compleja, en especial si la información está codificada en la fase de la portadora, como sucede en la modulación por desplazamiento de fase.
La distorsión de amplitud es el resultado de la ganancia no uniforme en amplificadores y filtros.
La distorsión de frecuencia se presenta cuando hay frecuencias en una señal recibida que no había en la fuente original de información. La distorsión de frecuencia se debe a distorsión por armónicas y por intermodulación, causada por la amplificación no lineal.