Modulación de Amplitud en Comunicaciones

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3-1 Defina modulación de amplitud.
La modulación de amplitud (AM, amplitud modulada) es el proceso de cambiar la amplitud de una señal portadora de frecuencia relativamente alta, en proporción con el valor instantáneo de la señal modulante o moduladora (información).
3-2 Describa el funcionamiento básico de un modulador de AM.
Los moduladores de AM son dispositivos no lineales, con dos entradas y una salida. Una entrada es una sola señal portadora de alta frecuencia y amplitud constante, y la segunda está formada por señales de información, de frecuencia relativamente baja, que puede tener una sola frecuencia, o ser una forma compleja de onda, formada a su vez por muchas frecuencias.
3-3 ¿Qué quiere decir el termino RF?
Radiofrecuencias, quiere decir que son las frecuencias que son lo suficientemente altas como para irradiarse en forma eficiente de una antena, y propagarse por el espacio libre.
3-4 ¿Cuántas entradas hay en un modulador de amplitud? ¿Cuáles son?
Dos entradas, una entrada es una sola señal portadora y la otra entrada es la señal de información.
3-5 En un sistema de comunicaciones de AM, ¿Qué significan los términos señal moduladora, portadora, onda modulada y envolvente de AM?
Señal moduladora: Es la señal de información la cual modula a la portadora.
Señal portadora: Señal analógica de mayor frecuencia que la frecuencia de información y en esencia la señal portadora transporta la información a través del sistema.
Onda modulada: Una portadora sobre la que ha actuado una señal de información se llama onda modulada o señal modulada.
Envolvente de AM: Es la forma de onda modulada de salida de un modulador de AM, por consiguiente, la forma de la onda modulada se llama envolvente de AM.
3-6 ¿Qué quiere decir frecuencia de repetición de la envolvente de AM?
La frecuencia de repetición de la envolvente es igual a la frecuencia de la señal moduladora, y que la forma de la envolvente es idéntica a la forma de la señal moduladora.
3-7 Describa las bandas laterales superior e inferior, y las frecuencias laterales superior e inferior.
La figura muestra el espectro de frecuencias para una onda AM. Este espectro se extiende desde hasta , siendo la frecuencia de la portadora y la frecuencia máxima de la señal moduladora. La banda de frecuencias entre y se llama banda lateral inferior (LSB, de lower sideband) y toda frecuencia dentro de esta banda es una frecuencia de lado inferior (LSF, de lower side frequency). La banda de frecuencias entre y se llama banda lateral superior (USB, de upper sideband) y las frecuencias dentro de esta banda se llaman frecuencias de lado superior (USF, de upper side frecuency). 
3-8 ¿Cuál es la relación entre la frecuencia de la señal moduladora y el ancho de banda en un sistema convencional de AM?
El ancho de banda (B) de una onda DSBFC de AM es igual a la diferencia entre la frecuencia máxima de lado superior y la minima del lado inferior, o también, igual a dos veces la frecuencia máxima de la señal modulante, es decir, .
3-9 Defina coeficiente de modulación y el porcentaje de modulación
Coeficiente de modulación: Cantidad de cambio de amplitud (modulación) que hay en una forma de onda AM. La definición matemática del coeficiente de modulación es: 
m = Em / Ec
donde:	
m = Coeficiente de modulación (adimensional) 
Em = Cambio máximo de amplitud de la forma de onda de voltaje de salida (voltios)
Ec = Amplitud máxima del voltaje de la portadora no modulada (voltios) 
Porcentaje de modulación: Es el coeficiente de modulación expresado en porcentaje. M = (Em / Ec) * 100 ó M = m * 100 donde: M = Porcentaje de modulación 
3-10 Cuáles son el coeficiente de modulación y porcentaje de modulación máximos posibles con un sistema convencional de AM, sin causar demasiada distorsión? 
La modulación porcentual máxima que se puede aplicar sin causar demasiada distorsión en un sistema convencional AM es 100%. Esto nos indica que Em / Ec = 1, entonces m = 1 
3-11 Para una modulación del 100%, ¿Cuál es la relación entre las amplitudes de voltaje de las frecuencias laterales y de la portadora? 
 Como Efl = m*Ec / 2 y m = 1, puesto M = 100% entonces Efl =Ec / 2 
 3-12 Describa el significado de la siguiente ecuación: 
Vam(t) = Ec sen(2.Π fc.t) – (m.Ec / 2)cos[2.Π (fc + fm ).t] + 8m.Ec / 2)cos[2.Π (fc - fm ).t] 
Vam(t) 				= Onda modulada
Ec.sen(2.Π fc.t)			= Forma de onda de la portadora (Voltios)
– (m*Ec / 2)cos[2.Π (fc + fm ).t] 	= Frecuencias en la banda lateral superior (Voltios)
+ (m*Ec / 2)cos[2*Π (fc - fm ).t]	= Frecuencias en la banda lateral inferior (Voltios) 
3-13 Describa el significado de cada término en la siguiente ecuación: 
Vam(t) = 10 sen(2*Π 500k*t) – 5*cos(2*( 515k*t) + 5* cos(2*( 485k *t) 
10 sen(2.( 500k.t) 	Señal portadora 
Ec = 10 [V] 		(Amplitud máx. de la portadora) 
Fc = 500 Khz 		(Frecuencia de la portadora)
-5.cos(2.Π 515k.t)	 Frecuencias en la banda lateral superior 
m*Ec / 2 = 5 [V] 
fc+ fm = 515 Khz 
fm = 15 Khz		(Frecuencia de la moduladora) 
m = 1 
+ 5.cos(2.(.485k.t)	Frecuencias en la banda lateral inferior 
m*Ec / 2 = 5 
fc- fm = 485 Khz 
fm = 15 Khz		(Frecuencia de la moduladora) 
m = 1 
Finalmente: Vam(t) = 10 sen(2.(.500k.t) – 5.cos[2.Π.515k.t] + 5.cos(2.Π.485k.t) 
Como m = 1 (Coeficiente de modulación) entonces M = 100% (Porcentaje de Modulación) 
3-14. ¿Qué efecto tiene la modulación sobre la amplitud del componente de la portadora del espectro de la señal modulada? 
El efecto de la modulación es trasladar la señal moduladora en el dominio de la frecuencia, de modo que se refleje simétricamente respecto a la frecuencia de la portadora. 
3-15. Describa el significado de la siguiente formula: Pt = Pc ( 1+ m2/2) 
La potencia total en una envolvente de AM aumenta con la modulación, es decir cuando aumenta m aumenta Pt. Si no hay modulación, entonces Pt (potencia total) es igual a Pc (potencia de la portadora). 
3-16 ¿Qué significa AM DSBFC? 
Amplitud Modulada de portadora de máxima potencia y doble banda lateral (DSBFC, por double sideband full carrier). A este sistema se le llama AM convencional o simplemente AM. 
3-17 Describa la relación entre las potencias de la portadora y de la banda lateral en una onda DSBFC de AM.
La potencia total en una onda de amplitud modulada es igual a la suma de las potencias de la portadora y las de la banda lateral superior e inferior. La potencia total en una envolvente DSBFC de AM es:
Pt = Pc + Pbls + Pbli 
donde: 
Pt = Potencia total de una envolvente DSBFC de AM [W]
Pc = Potencia de la portadora [W]
Pbls = Potencia de la banda lateral superior [W]
Pbli = Potencia de la banda lateral inferior [W]) 
Pt = Pc * (1 + m2/2) [W] 
3-18 ¿Cuál es la desventaja que predomina de la transmisión AM DSBFC? 
La principal desventaja de la transmisión DSBFC de AM es que la información esta contenida en las bandas laterales, aunque la mayor parte de la potencia se desperdicia en la portadora. 
3-19 ¿Cuál es la principal ventaja de la AM DSBFC? 
Como la mayor parte de la potencia se desperdicia en la portadora esto permite hacer uso de circuitos demoduladores relativamente sencillos y poco costosos en el receptor, lo cual es la principal ventaja de la DSBFC de AM. 
3-20 ¿Cuál es la principal desventaja de la AM de bajo nivel?
La principal desventaja de la AM de bajo nivel se presenta en aplicaciones de gran potencia, donde los amplificadores que siguen a la etapa de moduladora deben ser amplificadores lineales, lo cual es extremadamente ineficiente. 
 
3-21 ¿Por qué cualquiera de los amplificadores que siguen al modulador en un sistema de AM de DSBFC tienen que ser lineales? 
Los amplificadores de potencia intermedia y final seguidos al circuito modulador son amplificadores lineales con el fin de mantener la simetría de la envolvente de AM. 
3-22 Describala diferencia entre un modulador de nivel inferior y superior. 
Los moduladores de bajo o inferior nivel utilizan amplificadores después de la etapa de modulación de tipo A y B, siendo estos lineales y poco eficientes. Los moduladores de alto o superior nivel alcanzan alta eficiencia de potencia mediante el uso de amplificadores de Clase C, logrando eficiencias hasta del 80%. 
Con modulación de bajo nivel, ésta se hace antes del elemento de salida de la etapa final del transmisor, en cambio con modulación de alto nivel esta se hace en elemento final de la etapa final. 
3-23 Mencione las ventajas de la modulación de bajo nivel y modulación de alto nivel. 
Ventajas Modulación de bajo nivel: Requiere menos potencia de señal moduladora para lograr modulación de alto porcentaje. 
Ventajas Modulación de alto nivel: Pueden proporcionar formas de onda de salida de gran potencia. 
3-24 ¿Cuáles son las ventajas de usar moduladores de circuito integrado lineal para AM? 
· Pueden compensar con precisión el flujo de corriente, la ganancia de voltaje del amplificador y las variaciones de temperatura.
· Ofrecen excelente estabilidad de frecuencia.
· Características simétricas de modulación.
· Miniaturización de circuitos.
· Inmunidad a la temperatura.
· Simplicidad de diseño y de localización de fallas
3-25 ¿Cuál es la ventaja de usar un patrón trapezoidal para evaluar una envolvente de AM? 
Para evaluar las características de modulación de los transmisores de AM tales como el coeficiente de modulación y la simetría de modulación se hace uso de patrones trapezoidales, puesto que estos interpretan con más facilidad y exactitud estas características, que en un osciloscopio normal.