Fundamentos de Modulación, Receptores FM y Ondas Electromagnéticas

Técnicas de Modulación de Amplitud

Doble Banda Lateral (DSB-LC)

• Dos terceras partes de la potencia emitida se encuentran en la portadora.
• La frecuencia de la portadora (Fc) es una frecuencia fija que no contiene información.
• Transmite tanto la banda lateral superior como la inferior.
• Ancho de banda requerido: 2Fm (donde Fm es la frecuencia máxima de la señal moduladora).

Banda Lateral Única (SSB)

• El ancho de banda se reduce a la mitad en comparación con DSB.
• Transmite únicamente la banda lateral superior o la inferior.
• Requiere filtros de alta calidad para una correcta modulación y demodulación.

Banda Lateral Vestigial (VSB)

• Es una solución de compromiso que supera algunas limitaciones de los emisores en SSB.
• Puede reducir el ancho de banda a un valor entre Fm y 2Fm.
• Se emplea comúnmente en la transmisión de televisión analógica.
• Sus circuitos son más complejos que los de DSB.

Estructura y Funcionamiento de un Receptor de FM

Las etapas principales de un receptor de Frecuencia Modulada (FM) son:

1. Amplificador de RF y Filtro Pasa Banda: Contiene un filtro que discrimina las ondas que no operan a la misma frecuencia que el receptor. La señal deseada, que sí coincide en frecuencia, es amplificada.
2. Mezclador y Oscilador Local: Determina la frecuencia exacta que demodulará el receptor, convirtiendo la señal de RF a una Frecuencia Intermedia (FI) constante.
3. Amplificador de Frecuencia Intermedia (FI): Permite el paso selectivo de la señal de FI utilizando un filtro pasa banda, implementado con circuitos L-C o resonadores cerámicos, y la amplifica.
4. Limitador: Se utiliza un circuito limitador que recorta los extremos superior e inferior de la amplitud de la señal para eliminar posibles variaciones de amplitud (ruido) sin afectar la información contenida en la frecuencia.
5. Decodificador Estéreo y Demodulador: Extrae los componentes de la señal de audio. A la salida, aparecerán los canales izquierdo y derecho, que llegarán al siguiente bloque.
6. Filtro de Deénfasis: Rebaja la amplitud de las señales correspondientes a las frecuencias más altas para restaurar el balance tonal original.

Preénfasis y Deénfasis en FM

Red de Preénfasis

La red de preénfasis (implementada con un filtro paso alto en el transmisor) permite que las señales modulantes de alta frecuencia modulen la portadora a un nivel más alto. Esto causa una mayor desviación de frecuencia de la que sus amplitudes originales hubiesen producido. De este modo, las señales de alta frecuencia se propagan por el sistema a un nivel elevado, mejorando la relación señal/ruido, para ser posteriormente restauradas a sus proporciones de amplitud originales en el receptor.

Circuito de Deénfasis

Los circuitos de deénfasis (implementados con un filtro paso bajo en el receptor) consisten en la atenuación de las componentes de alta frecuencia de la señal proveniente del demodulador FM. Así, se contrarresta el efecto del preénfasis y se restaura la señal de audio a su estado original, a la vez que se reduce el ruido de alta frecuencia introducido en el canal de transmisión.

Polarización de una Onda Electromagnética

La polarización viene dada por la posición del plano de variación del campo eléctrico.

• Polarización Horizontal: El campo eléctrico varía en un plano paralelo al suelo.
• Polarización Vertical: El campo eléctrico varía en un plano perpendicular al suelo.
• Polarización Circular: El campo eléctrico de la onda no cambia su magnitud (fuerza), solo su dirección, describiendo un círculo.
• Polarización Elíptica: La punta del vector del campo eléctrico describe una elipse a medida que la onda se propaga.

Antena Yagi-Uda

La antena Yagi está formada por un dipolo simple o plegado (elemento activo) al que se le añaden unas varillas metálicas (elementos pasivos) que modifican su diagrama de radiación para hacerlo más directivo. Estos elementos pasivos son el reflector y los directores.

Funcionamiento del Circuito PLL (Phase-Locked Loop)

Un Lazo de Enganche de Fase o PLL es un sistema de control que genera una señal de salida cuya fase está relacionada con la fase de una señal de entrada o de referencia.

• Sin señal de entrada: Si no hay tensión de entrada, el detector de fase no produce una señal de error y el oscilador (VCO) podrá tener desplazamientos de frecuencia libremente.
• Con señal de entrada (Enganche): Si hay una tensión de entrada, el detector de fase produce una señal de error proporcional al desplazamiento de fase entre la entrada y la salida del VCO. Esta señal pasa por un filtro paso bajo que la envía al Oscilador Controlado por Voltaje (VCO), haciendo que este anule la desviación de frecuencia y corrigiendo la fase.
• Estado de bloqueo: El oscilador permanecerá "enganchado" o sincronizado con la señal de referencia. La frecuencia del VCO se estabiliza y sigue a la frecuencia de entrada.