Modulación de Señales de Radio: AM, FM, COFDM y Cálculo de Emisiones

Fundamentos de la Transmisión de Señales

Para transmitir un mensaje, se requiere un proceso que involucra varios componentes clave:

• Codificador: Modifica el formato original del mensaje.
• Emisor: Elemento que establece el enlace de comunicación.
• Medio de propagación: Canal por el cual viaja la señal.

Tipos de Señales de Modulación

En la transmisión de señales, se utilizan diferentes tipos de ondas:

• Portadora: Onda que se modifica para transportar la información. Atraviesa mejor el medio de propagación.
• Moduladora: Contiene el mensaje a transmitir.
• Modulada: Señal resultante que se envía por el medio de propagación.

Modulación en Amplitud (AM)

El índice de modulación indica la profundidad con la que se realizan las variaciones de la señal modulada. En la modulación en amplitud (AM), la tensión de la portadora varía según los cambios de amplitud de la señal moduladora.

Sobremodulación

La sobremodulación ocurre cuando:

• Se modula una señal con una amplitud excesiva.
• La señal modulada varía tanto que los semiciclos negativos se anulan.

Para evitar la sobremodulación, se establece un índice de modulación máximo del 90%.

Características de la Señal AM

• Fácil modulación.
• Sensibilidad ante el ruido.
• Bajo rendimiento en la transmisión.
• Ancho de banda elevado.

Variantes de AM

• DBL (Doble Banda Lateral): La portadora se elimina. Ofrece menor rendimiento de transmisión (50%), pero la demodulación es más sencilla y ahorra energía en el transmisor.
• BLU (Banda Lateral Única): Elimina la portadora y una banda lateral. Mejora el rendimiento de transmisión y facilita la demodulación. No se emplea en radio convencional.
• BLV (Banda Lateral Vestigial): Elimina una banda lateral. Fácil de demodular, ahorra potencia y ancho de canal. Se utiliza para la señal de luminancia en televisión.

Modulación en Frecuencia (FM)

En la modulación en frecuencia (FM), la señal portadora varía su frecuencia según la amplitud de la señal moduladora, que contiene la información a emitir. Esto da como resultado la señal portadora modulada.

Bandas FM

• Número de bandas laterales: Depende de la amplitud de la señal moduladora.
• Ancho de banda: Depende de la amplitud y frecuencia de la señal moduladora.
• Desviación de la frecuencia: Variación máxima de frecuencia que se puede obtener con respecto a la portadora.

Ancho de Banda en FM

• Frecuencias: 50 Hz - 15 kHz (permite transmisión en alta fidelidad).
• Ancho de banda típico: 200 kHz.

Ventajas de FM sobre AM

• Inmunidad a interferencias de otras emisoras.
• Mejor calidad de recepción.
• Inmunidad frente a ruidos parásitos.
• Alta selectividad.
• Mayor sensibilidad.

COFDM (Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales)

COFDM divide el canal digital en pequeños grupos que se modulan por separado con portadoras diferentes, muy próximas entre sí.

Ventajas de las Emisiones Digitales de Radio (usando COFDM)

• Mejora en la recepción.
• Mayor calidad del sonido.
• Posibilidad de transmitir datos a tiempo real.
• Mejor aprovechamiento del espectro radioeléctrico.

Cálculo de Emisiones de Radio

• Límites de cobertura: Intensidad de campo admitida.
• Potencia de emisión: Depende del tipo de antena y cable.
• Altura efectiva: Suma de la altura del terreno y la altura de la antena.

Heterodinación

La heterodinación es la transformación de la frecuencia de cualquier emisora hasta un valor fijo, que será la frecuencia que se demodulará.

Receptor FM

• Frecuencias de trabajo del oscilador diferentes.
• Amplificador de FI (Frecuencia Intermedia).
• Demoduladores específicos para FM.

Índice de Modulación en FM

El índice de modulación en FM es el cociente entre la desviación de frecuencia de la portadora y la frecuencia de la moduladora.

Modulador RDS (Radio Data System)

Un modulador RDS convierte la trama digital generada externamente en una onda senoidal de 57 kHz modulada en fase.

Ondas Terrestres

Las ondas terrestres experimentan fenómenos de absorción, reflexión y difracción. Se clasifican en:

• Ondas de superficie: Se desplazan por la superficie terrestre y se ven afectadas por la orografía del terreno y las condiciones climatológicas.
• Ondas aéreas: Tienen una componente directa y otra reflejada.

A mayor longitud de onda (menor frecuencia), mayor alcance.

Tipos de Espectro

• Discreto: Señales complejas formadas por la combinación de diferentes señales sinusoidales.
• Continuo: Señales complejas formadas por infinitas señales sinusoidales.

Antenas para Radiodifusión

• Radiodifusión: Antenas omnidireccionales.
• Radioenlaces: Antenas muy directivas.