Modulación de ángulo - Angle modulation

La modulación de ángulo es una clase de modulación de portadora que se utiliza en los sistemas de transmisión de telecomunicaciones . La clase comprende modulación de frecuencia (FM) y modulación de fase (PM), y se basa en alterar la frecuencia o la fase , respectivamente, de una señal portadora para codificar la señal del mensaje. Esto contrasta con la variación de la amplitud de la portadora, practicada en la transmisión de modulación de amplitud (AM), el primero de los principales métodos de modulación utilizados ampliamente en las primeras transmisiones de radio.

Fundación

En forma general, un proceso de modulación analógica de una onda portadora sinusoidal puede describirse mediante la siguiente ecuación:

.

A (t) representa la amplitud variable en el tiempo de la onda portadora sinusoidal y el término coseno es la portadora en su frecuencia circular y la desviación de fase instantánea . Esta descripción proporciona directamente los dos grupos principales de modulación, modulación de amplitud y modulación de ángulo. En la modulación de amplitud, el término de ángulo se mantiene constante, mientras que en la modulación de ángulo el término A (t) es constante y el segundo término de la ecuación tiene una relación funcional con la señal del mensaje de modulación.

La forma funcional del término coseno, que contiene la expresión de la fase instantánea como argumento, proporciona la distinción de los dos tipos de modulación de ángulo, modulación de frecuencia (FM) y modulación de fase (PM). En FM, la señal del mensaje provoca una variación funcional de la frecuencia portadora . Estas variaciones están controladas tanto por la frecuencia como por la amplitud de la onda moduladora. En la modulación de fase, la desviación de fase instantánea de la portadora es controlada por la forma de onda de modulación, de modo que la frecuencia principal permanece constante.

Para la modulación de frecuencia, la frecuencia instantánea de una onda portadora modulada en ángulo viene dada por la primera derivada con respecto al tiempo de la fase instantánea:

,

en la que puede definirse como la desviación de frecuencia instantánea, medida en rad / s.

En principio, la señal de modulación tanto en frecuencia como en modulación de fase puede ser de naturaleza analógica o puede ser digital. Sin embargo, en general, cuando se utilizan señales digitales para modificar la onda portadora, el método se denomina codificación , en lugar de modulación. Por lo tanto, los módems de telecomunicaciones utilizan modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK), modulación por desplazamiento de fase (PSK) o modulación por fase de amplitud (APK), o varias combinaciones. Además, otra modulación digital es la codificación de línea , que utiliza una portadora de banda base , en lugar de una onda de banda de paso .

Los métodos de modulación de ángulo pueden proporcionar una mejor discriminación contra la interferencia y el ruido que la modulación de amplitud. Sin embargo, estas mejoras son una compensación frente al aumento de los requisitos de ancho de banda.

Modulación de frecuencia

La modulación de frecuencia se usa ampliamente para la transmisión de programas de radio en FM , y reemplazó en gran medida la modulación de amplitud para este propósito a partir de la década de 1930, con su invención por el ingeniero estadounidense Edwin Armstrong en 1933. FM también tiene muchas otras aplicaciones, como en la radio de dos vías comunicaciones, y en síntesis FM para sintetizadores de música .

Modulación de fase

La modulación de fase es importante en las principales áreas de aplicación, incluidas las telecomunicaciones celulares y por satélite, así como en los métodos de redes de datos, como en algunos sistemas de línea de abonado digital y WiFi .

La combinación de modulación de fase con modulación de amplitud, practicada ya en 1874 por Thomas Edison en el telégrafo cuádruplex para transmitir cuatro señales, dos cada una en ambas direcciones de transmisión, constituye la técnica de modulación polar .

Referencias

Otras lecturas

  • Bell Telephone Laboratories, Transmission Systems for Communications , 5ª edición, Holmdel, NJ, 1982, Capítulo 6— Acondicionamiento de señales , p.93.