Tema B-3 - GTE - Universidad de Sevilla

Dpto. Ingeniería Electrónica
Escuela Superior de Ingenieros
Universidad de Sevilla
Tema B-3: Modulaciones en Amplitud
Circuitos Electrónicos (Mayo-06)
2º IA
www.gte.us.es/~joaquin
[email protected]
Contenido
1. Introducción
1. Modulación
2. ¿Por qué se modulan las señales?
3. Definiciones y Principios
2. Modulación DSB-AM
1.
2.
3.
4.
Análisis en el dominio del tiempo y frecuencia
Sobremodulación
Eficiencia de la modulación
Otras modulaciones en amplitud
3. Circuitos moduladores y demoduladores
1.
2.
3.
4.
La traslación de frecuencia
El tanque resonante
Moduladores lineales, basados en interrupción y de ley cuadrática
Demoduladores coherentes y detectores de envolvente
4. Aplicaciones: Sistemas de navegación aérea
5. Conclusiones
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Introducción
4 ¿Qué sabemos hasta ahora?
4 Representar señales en el Dominio de la Frecuencia y en el Dominio del Tiempo.
4 Comportamiento de los sistemas en dominio del tiempo (Respuesta Impulsiva) y en
dominio de la frecuencia (Respuesta en Frecuencia)
4 Esquema del Sistema de Comunicaciones
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Necesidad de modulación
4 ¿Cómo es la señal de información en el Dominio de la Frecuencia?
4 Centrada en ω=0 y con un Ancho de banda: BWs
4 Ejemplo: voz humana de [0, 3.3KHz]
4 ¿Cómo es la Función de Transferencia del canal?
4 Centrada en ωc y con un Ancho de banda de canal BWc
4 Necesidad de procesar la señal de información para adaptarla a las condiciones del
canal Æ MODULACIÓN
Señal de Información
BWc
?
|Hc( )|
c
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Necesidad de modulación (2)
4 En comunicaciones Radio las frecuencias están asignadas por las
autoridades nacionales e internacionales:
z CNAF: Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias en España www.setsi.mcyt.es
4 Ejemplos de asignación de frecuencias:
4 [495-505] KHz: Móviles para socorro y llamada en todas las zonas del mundo.
4 500 KHz: Frecuencia internacional de llamada y socorro en radio telegrafía
4 [108-118] MHz: Radio ayudas aeronáuticas
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Necesidad de modulación (3)
4 Modulación para utilizar de forma eficiente un medio de transmisión
4 Se asigna a cada comunicación una frecuencia diferente Æ FDM (Frequency Division
Multiplexing)
4 Ejemplo: canales de televisión, radio FM y AM, etc.
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Modulación: definiciones
4 Señal en Banda Base, Señal de Información o Señal Moduladora:
4 Señal que proporciona la fuente de información
z Analógicas: un micrófono, un sensor, una cámara, etc…
z Digitales: …1010101010101….
4 Centrada en ω=0 y con un BWs
4 Señal en Banda de Paso o Señal Modulada:
4 Señal que se propaga por el canal
4 Centrada en ωc y con un BWm, adaptada a las condiciones del canal
4 Modulador:
4 Genera una señal en Banda de Paso a partir de una señal de Banda Base.
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Modulación: definiciones (2)
Señal en banda base
Señal modulada
c
c
Señal demodulada
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Modulación: principios
4 Se lleva a cabo por la variación de alguno(s) de los parámetros de una señal COSENO
llamada PORTADORA
4 La variación es controlada por la señal de información
4 AMPLITUD (Ac): modulación en Amplitud
4 FRECUENCIA (ωc): modulación en Frecuencia
4 FASE (ϕc): modulación en Fase
4 ¿Por qué utilizar COSENO?
4 Por sus propiedades en el Domino de la Frecuencia, que
permiten el desplazamiento gracias a la convolución con
δ(ω)
f
sc ( t ) = Ac cos ( ωct + ϕc ) ←⎯⎯
→ Sc ( ω ) = πδ ( ω − ωc ) + πδ ( ω + ωc )
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Modulaciones en AMPLITUD
4 La señal de información controla la amplitud de la señal portadora.
4 Veremos:
4 Cómo es una señal AM en el tiempo y en la frecuencia
4 Las diversas modalidades de modulación
4 Los circuitos que permite la modulación y la demodulación
4 En el próximo tema: MODULACIONES EN FRECUENCIA (FM)
4 AM y FM son ampliamente utilizadas en sistemas de navegación y
circulación aérea
4 tanto para el establecimiento de comunicaciones como para los sistemas de
posicionamiento.
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DSB-AM (Double Side Band Amplitude Modulation)
4 Def: proceso por el cual la amplitud de la señal portadora c(t) es variado linealmente
con la señal de información m(t)..
sDSB −AM ( t ) = Ac [ 1 + µm ( t ) ] cos ( ωct )
donde :
m ( t ) : señal de información. Suponemos : m ( t ) max = 1
c ( t ) : señal portadora: c ( t ) = Ac cos ( ωct ) con 2π fc = ωc
µ : es el Índice o Factor de modulación
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DSB-AM: Análisis en el dominio la frecuencia
F
sDSB −AM ( t ) ←⎯⎯
→ SDSB −AM ( w )
cos ( 2π fc t ) ⇔ π [ δ ( w − wc ) + δ ( w + wc ) ]
sDSB −AM ( t ) = Ac [ 1 + µm ( t ) ] cos ( wc t ) m ( t ) ⇔ M ( w )
x (t )y (t ) ⇔
1
X (w ) ∗ Y (w )
2π
SDSB −AM ( w ) = Ac π [ δ ( w − wc ) + δ ( w + wc ) ] + ...
Ac
+ µ [ M ( w − wc ) + M ( w + wc ) ]
2
Ac π
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Ac
πM ( 0 )
2
Ac π
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DSB-AM: Características del espectro
Ac π
1.
2.
3.
4.
Ac
πM ( 0 )
2
Ac π
Existencia de portadoras puras (deltas) en ±wc que no contienen información
Aparecen dos réplicas exactas del espectro de la señal de información en ±wc.
Ancho de la señal modulada BWDSB-AM=2*BWM
CONDICIÓN 1 DE MODULACIÓN
wc>>BWM para evitar el solapamiento de espectro. Siempre hay solapamiento ya que las
señales no son limitadas en banda. A mayor frecuencia portadora menor
solapamiento.
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DSB-AM: Sobremodulación
sDSB −AM ( t ) = Ac [ 1 + µm ( t ) ] cos ( wc t )
ƒ
Se produce Sobremodulación cuando la envolvente de la señal modulada cruza por
cero:
ƒ
[1+µm(t)] cambia de signo positivo a negativo o viceversa
Si m ( t ) ∈ [ −1, +1 ] ⇒ µ > 1
1.5
Modulada SIN
sobremodulación
1
0.5
0
µ <1
1
-0.5
0.8
0.6
-1
0.4
0.2
-1.5
Información
0
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
-0.2
-0.4
-0.6
2.5
-0.8
-1
2
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
Modulada CON
sobremodulación
0.4
Modulador
1
0.8
1.5
1
0.6
0.5
0.4
0
0.2
Portadora
0
µ>1
-0.5
-0.2
-1
-0.4
-1.5
-0.6
-2
-0.8
-1
-2.5
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
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0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
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Ejemplo: modulación DSB- AM de un tono simple
m ( t ) = cos ( wm t )
4 Entrada al modulador:
4 Una señal de una sola frecuencia (wc)
4 Espectro compuesto por dos deltas en
wc
4 BW de la señal en banda base=wm
4 Salida del demodulador:
4 6 deltas (3+3)
4 Corresponde a tres tonos puros (cosenos).
4 La delta en wc NO es información. Se trata de
una portadora pura.
4 BW de la señal modulada=2wm
m ( t ) = cos ( wm t )
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Analíticamente:
4
4
4
4
µm ( t ) ] cos ( wc t ) 4
4
m ( t ) = cos ( wm t )
sDSB −AM ( t ) = Ac [ 1 +
Tiempo
m(t) es la señal de información
wm es la frecuencia de la señal m(t)
Ac: amplitud del la portadora
wc es la frecuencia de la portadora
sDSB-AM (t): señal AM
µ: Factor de Modulación
sDSB −AM ( t ) = Ac [ 1 + µ cos ( wm t ) ] cos ( wc t ) ;
sDSB −AM ( t ) = Ac cos ( wc t ) + Ac µ cos ( wm t ) cos ( wc t ) ;
sDSB −AM ( t ) = Ac cos ( wc t ) +
Frecuencia
Ac µ
{ cos ( wc − wm ) t + cos ( wc + wm ) t } ;
2
SDSB −AM ( w ) = πAc [ δ ( w − wc ) + δ ( w + wc ) ] + ...
Ac µ
{ δ [ w + ( wc − wm ) ] + δ [ w − ( wc − wm ) ]} + ...
2
Aµ
... + π c { δ [ w + ( wc + wm ) ] + δ [ w − ( wc + wm ) ]} ;
2
... + π
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Eficiencia de la Modulación AM
sDSB −AM ( t )
Ac µ
{ cos ( wc − wm )t + cos ( wc + wm )t } ;
= Ac cos ( wct ) +
2
Ac π
Ac π
π
Banda Inferior
(Información)
1
PL = µ2Ac2
8
Portadora
PC =
Ac
µ
2
π
Ac
µ
2
π
Ac
µ
2
π
Ac
µ
2
Banda Superior
(Información)
Ac2
PH =
2
1 2 2
µ Ac
8
EFICIENCIA :
PInformacion
PH + PL
µ2
=
=
ηDSB −AM =
PTotal
PH + PL + PC
2 + µ2
si µ = 100% → ηDSB −AM = 33%
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Otras modulaciones en amplitud
4 DSB-AM (Double Side Band AM)
4 Muy utilizada por la sencillez de los receptores
4 Inconvenientes:
4 Consumo de potencia
4 Ancho de banda
4 SC-AM (Suppressed Carrier AM)
4 Elimina la componte de portadora
4 Mantiene el mismo ancho de banda que DSB-AM
4 SSB-AM (Single Side Band AM)
4 Se elimina totalmente una de las componentes
laterales
4 VSB-AM (Vestigial Side Banda AM)
4 Suprime una banda lateral salvo un pequeño intervalo
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Recopilando….
4 Necesidad de modulación
4 Principios de las modulaciones analógicas (AM, FM, PM)
4 DSB-AM en detalle:
4 Comportamiento en la frecuencia
4 Características de ancho de banda y eficiencia
4 Ejemplo de modulación de un tono puro: eficiencia de la modulación.
4 Otras modulaciones en amplitud alternativas
4 ¿Cómo se genera una señal AM?
4 Vamos a ver:
4 Técnicas para modular en amplitud
4 Emplearemos cualquier señal periódica como portadora.
4 Circuitos moduladores y demoduladores
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Sistemas No Lineales
4 La Modulación implica necesariamente cambiar de frecuencia por lo que es
intrínsicamente un proceso NO LINEAL.
y ( t ) = α cos ( wct );
x ( t ) = cos ( wct );
y ( t ) = αx ( t )
x ( t ) = cos ( wct );
y (t ) = x 2 (t )
y ( t ) = [ x ( t ) ]2 = cos2 ( wct ) = ...
1 1
= + cos ( 2wct );
2 2
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Traslación en frecuencia (1)
4 La traslación del espectro en la frecuencia o mezcla consiste en la multiplicación de la
señal en banda base por una señal SENO o COSENO
4 Aplicable tanto en el transmisor (modulador) como en recepción (demodulador
coherente)
|SMOD( )|
c
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Traslación en frecuencia (2)
4 Descripción matemática:
S BB
S
(ω − ω c ) + B B (ω + ω c )
2
2
1
( t ) c o s (ω c t ) = s B B ( t ) c o s 2 (ω c t ) = s B B ( t ) ⎡⎣1 + c o s ( 2 ω c t ) ⎤⎦
2
F
T x : s M O D ( t ) = s B B ( t ) c o s (ω c t ) ← ⎯
→
R x : s D E M O D (t ) = s R X
F
s D E M O D (t ) ← ⎯
→ S D E M O D (ω
s B B (t )
2
+
s B B (t )
2
F
c o s ( 2ω c t ) ← ⎯
→
Componente deseada
S B B (ω
2
)
+
)
S BB
S
(ω − 2 ω c ) + B B (ω + 2 ω c ) ;
4
4
Componentes a filtrar
LPF
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Traslación en frecuencia (3)
4 En la práctica los circuitos Modulador y Demodulador no emplean señales
seno.Basta con multiplicar con señales periódicas (p.e. cuadradas)
n =∞
ϕT ( t ) =
∑
C ne jn 2π fc
n =−∞
F
ϕT ( t ) ←⎯⎯
→2π
Emplearemos ϕΤ(t) para realizar la
multiplicación
Para ver qué ocurre descomponemos
en Serier de Fourier
n=∞
∑ Cnδ ( ω − nωc )
n=−∞
n=∞
n =∞
1
F
(
)
(
)
→ sBB t ⋅ ϕT t ←⎯⎯
→ SBB ( ω ) * 2π ∑ Cnδ ( ω − nωc ) = ∑ CnSBB ( ω − nωc )
2π
n=−∞
n=−∞
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Traslación en frecuencia (4)
4 Es posible emplear señales periódicas (p.e. cuadradas) no necesariamente seno o
coseno.
4 Además de la componente deseada (en wc), aparecen términos en otras frecuencias
(armónicos) que es necesario eliminar antes de transmitir.
4 Se emplea un filtro BPF sintonizado (centrado) en wc en el transmisor
4 En recepción el esquema no varía.
Tx
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BPF
Rx
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Ejemplo: multiplicación por señal cuadrada
4 Mezcla con un tren de pulsos [0,A]:
4 Amplitud: A
4 Ancho del pulso δ
4 Periodo: 1/fc
Cn =
( )
Aδ
n πδ
Sa
;
T
T
T = 2δ ⎫⎪
⎧
⎪
⎪
⎪⎬
Para ⎨
⎪
⎪ A = 1 ⎪⎭⎪
⎩
⎧⎪ 2
⎪⎪ ( −1 )( n −1 ) 2
nπ
1
1 ⎪⎪⎪
nπ
→ C n = Sa
= ⎨1
2
2
2 ⎪⎪
⎪⎪ 0
⎪⎪⎩
( )
n impar
0
n par
ϕ (t ) ↔ Φ ( ω )
{
1
2
( −1 )( n −1 ) 2 e jn ωct
+ ∑
2 n impar n π
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}
⎧⎪ ( −1 )( n −1 ) 2
⎫
⎪
⎪
↔ πδ ( ω ) + 2 ∑ ⎨
δ ( ω − n ωc )⎪
⎬
⎪
⎪
n
⎪
⎪
⎭
n impar ⎩
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Ejemplo: multiplicación por señal cuadrada (2)
s M O D (t ) = s B B (t ) ⋅ ϕ (t )
S MOD
1
1
=
+
ω
S
ω
( )
( )
2
π
⎧⎪ ( − 1 )( n − 1 )
∑ ⎨
n
n im p a r ⎪
⎩
2
S BB
⎫⎪
(ω − n ω c ) ⎬ =
⎭⎪
1
1
1
S (ω ) +
S B B (ω − ω c ) +
S (ω + ω c ) + ...
2
π
π BB
⎧⎪ ( − 1 )( n − 1 ) 2
⎫⎪
1
+
S B B (ω − n ω c ) ⎬
∑ ⎨
π n im p a r ⎪
n
⎪⎭
⎩
n ≠1
=
4 SMOD: están compuesta por réplicas del espectro en n*wc (n impar)
4 Es necesario seleccionar la réplica en n=1 y -1¿Cómo?
4 Empleando un filtro paso de banda sintonizado en wc
4 Vemos un tipo de filtro pasivo compuesto por RLC
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Filtrado BPF: El Tanque Resonante (Serie)
4 Basado en Impedancias dependientes con la frecuencia:
Z L = jLω ; Z C =
1
; Z R = R;
jCω
4 Relación entrada-salida:
V s (ω ) = R I (ω );
V e (ω )
I (ω ) =
ZL + ZC + Z R
V (ω )
H (ω ) = s
=
V e (ω )
R
1 ⎞
⎛
j⎜ Lω −
⎟+ R
Cω ⎠
⎝
1
1
2
BW
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Tanque Resonante (Serie)
4 Resonancia: la impedancia compleja del numerador
1
se hace REAL, proporcionando la intensidad
máxima y dejando pasar Ve
1
2
4 Frecuencia de resonancia: frecuencia que produce
la resonancia del circuito (ω0).
ω0 =
1
BW
LC
4 Selectividad o ancho de banda del filtro (BW)
ω 1, 2
R
1
±
(3 d B ) = −
2L
2
B W 3 dB = ω 2 − ω 1 =
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2
⎛
4
1
1
⎛ R ⎞
⎜
+
=
+
±
ω
1
0
⎜ ⎟
2
⎜
LC
2Q0
4
Q
⎝ L ⎠
0
⎝
⎞
⎟
⎟
⎠
ω
R
= 0
L
Q0
28/46
Tanque Resonante (Serie): Ejemplo de simulación
1.2V
4
4
4
4
Simulación AC-sweep
variando el valor de C
de 10nF a 40nF
Empleando Pspice
Se ha simulado un tanque resonante serie que se
ha estudiado.
0.8V
Se ha variado el valor de la frecuencia de
resonancia mediante el control de C
Se ha variado el ancho de banda mediante el
control de R
0.4V
0V
3.0KHz
10KHz
30KHz
(161.472K,0.9996)
(225.057K,1.0000)
100KHz
300KHz
1.0MHz
3.0MHz
V(out)
Frequency
1.0V
Simulación AC-sweep
variando el valor de R
de 50 a 200
0.5V
R=50
0V
1.0KHz
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3.0KHz
V(out)
10KHz
30KHz
100KHz
300KHz
1.0MHz
3.0MHz
10MHz
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Frequency
Recopilando…
4 Los moduladores no son sistemas lineales
4 Hemos visto los principios de funcionamiento de los sistemas que
modulan y demodulan señales en amplitud.
4 La señales que se utilizan como portadora deben ser perióricas
4 Las componentes no deseadas de la señal multiplicada por una señal
periódica debe ser filtrada por un BPF.
4 Por regla general el BPF es un tanque resonante. Hemos estudiado el
tanque serie
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Circuitos Moduladores y Demoduladores AM
4 Construidos a partir de semiconductores.
4 Principalmente diodos y transistores.
4 En el transmisor siempre se requiere un circuito que proporcione la señal
portadora.
4 Circuito OSCILADOR (no necesariamente coseno)
4 Moduladores que veremos:
4 Lineales
4 Basados en interrupción
4 Ley cuadrática
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31/46
Moduladores lineales
4 Ganancia es una función lineal de la señal en banda base o de información
4 Realizados con transistores cuya ganancia cambia al alterar el punto de polarización.
Dicho punto es controlado por la señal de información.
Por ejemplo: el amplificador de la práctica S-3 en el que la fuente que controla la polarización
(V_ajuste) varía con la señal de información. La ganancia del amplificador variaría con la señal
de información.
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32/46
Moduladores basados en Interrupción
4 El interruptor alterna entre el punto A y B
con la frecuencia de portadora:
4 A: SMOD=0
4 B: SMOD=SBB(t)
4 Equivalente a multiplicar por un tren de
pulsos [0,1]
4 Realizado con diodos o transistores.
Equivalente a
multiplicar por 010101
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33/46
Moduladores basados en Interrupción (2)
4 Ejemplo basado en diodos
4 Funcionamiento:
4 ϕ(t) >> SBB(t)
4 Semiperiodo positivo de ϕ(t): V(C)>>V(D) Æ
D1, D2, D3, D4 ON y A=B=0
z SMOD(t)=0
4 Semiperiodo negativo de ϕ(t): V(C)<<V(D) Æ
D1, D2, D3, D4 OFF
z SMOD(t)=SBB(t)
4
4
4
4
4
Ejemplo basado en Amp-Op
Posición A: sMOD(t)=-SBB(t)
Posición B: sMOD(t)=+SBB(t)
Similar a multiplicar por {+1 -1 +1 -1…}
Interruptor con BJT
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B
A
34/46
Moduladores de Ley Cuadrática
4 Basado en:
4 Elemento no lineal (aproximamos por
Taylor de orden 2)
4 Suma de portadora y señal en banda
base:
vs (t ) = a1 ⋅ ve (t ) + a2 ⋅ ve2 (t )
ve (t ) = s BB (t ) + Ac cos(ωc t );
⎡
⎤
a2
2
(t ) + a 2 Ac2 cos 2 (ω c t );
v S (t ) = a1 Ac ⎢1 + 2 s BB (t ) ⎥ cos( ω c t ) + a1 s BB (t ) + a 2 s BB
a1
⎣
⎦
2a2
m=
Componentes que es necesario filtrar
a1
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35/46
Circuitos Demoduladores
4 Distinguimos dos esquemas posibles:
4 Demoduladores Síncronos o Coherentes:
z El receptor debe conocer con exactitud la frecuencia y fase de la portadora.
z Un pequeño error degrada las prestaciones.
z Pero los osciladores (OL) siempre tienen un pequeño error de frecuencia
z Es necesario incluir circuitos recuperen la frecuencia y fase de la portadora
4 Asíncrona o No Coherente: el receptor extrae la información sin necesidad de
conocer la portadora
z Se basa en el seguimiento de la envolvente de la señal
z Detector de envolvente
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Demoduladores coherentes
4 Demodulador COHERENTE:
sRX(t)
sDEM(t)
cos(
Ct)
En caso de error en
la frecuencia ∆ω:
s DEMOD
=
(t ) =
4 Basado en la multiplicación por una portadora de
frecuencia y fase idénticas a la empleada en el Tx
4 Un pequeño error de frecuencia (∆ω) y/o fase (φe)
produce un gran error en la recepción.
4 Receptores de gran precisión Æ alto coste
s DEMOD
(t ) =
s BB (t ) cos (ω c t ) cos
+ ∆ ω )t ) =
1
= s BB (t ) cos (∆ ω t ) + alta frequencia
2
s BB (t ) cos (ω c t ) cos (ω c t + φ e ) =
1
s BB (t ) cos (φ e ) + alta frequencia
2
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((ω c
En caso de error en
la la fase φe:
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Detección coherente de señales DSB-AM
4 Basado en la multiplicación por una portadora de fase y frecuencia
idénticas a las utilizadas en el transmisor
4 Los OL (Osciladores Locales) siempre introducen errores de frecuencia
y la fase no es conocida a priori
4 Solución: PLL (Phase Locked Loop): extrae la portadora con frecuencia
y fase adecuada para ser utilizada en la multiplicación.
4 Sólo es aplicable a modulaciones que incluyen portadoras puras
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Detector de envolvente (1)
4 No coherente
4 Requiere µ < 100%
4 Circuito simple compuesto por:
4 DIODO: que actúa como rectificador de media
onda
4 Filtro RC: que elimina las componentes de alta
frecuencia
4 Funcionamiento:
4 VAM(t) >0 el diodo conduce y el condensador se
carga hasta el valor de pico de la señal
modulada.
4 VAM(t)<0 el diodo se corta el y condensador se
descarga (poco) a través de la resistencia.
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Detector de envolvente (2)
4 La dinámica de carga y descarga del condensador debe garantizar:
4 Carga rápida al valor de la envolvente (rf es la R forward de D)
τ carga = ( rf + Rs ) ⋅ C <<
1
= Tc
fc
4 Descarga muy lenta:
τ descarga
1
= RL ⋅ C >>
= Tc
fc
4 El filtro RC debe dejar pasar la señal de información:
f3dB
4 El filtro RC debe eliminar la componente 2fc
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1
=
> BWinfo
2π RL C
f3dB << 2 f c
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Detector de envolvente (3)
4 Es necesario que la envolvente no cruce por cero para garantizar la
detección correcta
4 Sólo es posible si el Índice de Modulación es menor al 100%
4 Implica que haya portadora y por lo tanto baja eficiencia
4 Receptores sencillos y baratos
2.5
1.5
2
1
1.5
1
0.5
0.5
0
0
-0.5
-0.5
-1
-1.5
-1
-2
-2.5
-1.5
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
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0.35
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.4
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Ejemplo Pspice
4.0V
Señal en banda base
3.0V
SEL>>
2.0V
V(v_dc:+)
10V
0V
-10V
1.5ms
1.6ms
1.8ms
V(s_AM) V(v_info_rx)
2.0ms
2.2ms
Detector de envolvente
Transmisor AM ideal
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Señal modulada AM
2.4ms
2.6ms
2.8ms
3.0ms
Time
Señal demodulada
por el detector
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Algunos sistemas AM en aeronáutica
4 AM se emplea en:
4 Comunicaciones de voz “air-to-air” y “air-to-ground”
z Razones: Simplicidad y universalidad de los receptores
z Incluso en sistemas avanzados existen canales AM tradicionales
4 Sistemas de Ayudas a la Navegación
z Radio-Ayudas (Radio-Navigation)
z La señales involucradas se modulan en muchos caso en AM
4 Ejemplo: frecuencias VHF (Very-High Frequency) dedicadas a servicios aeronáuticos
(108MH-137MHz)
4 Banda baja dedicada a las Ayudas
4 Banda Alta dedicada a las comunicaciones de voz
VOR: VHF-Ominidireciontal Range
DME: Distance Measuring Equiment
ILS: Instrument Landing System
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Control Towers Operation, Ground &
Aproximation Control, UNICOM, Air-to-air
Arrivals and Departures, Company Operation
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Algunos sistemas AM en aeronáutica (2)
4 VOR (VHF-Omnidirectional Range)
4
4
4
4
Sistema Radio de Ayuda a la Navegación basado en estaciones terrestres.
Estaciones repartidas por todo el mundo
Permiten establecer aerovías (VICTOR-airways) entre los distintos VOR
Permiten al piloto saber la orientación respecto del VOR seleccionado.
4 IDENTIFICACIÓN:
4 Cada VOR está identificado por un código de tres letras y emite a una frecuencia que se
incluye en las cartas de navegación.
4 El código es transmitido en código Morse y, en ocasiones, oralmente. En ambos casos se
modula en AM.(Se pronuncian palabras en vez de letras: Alpha-Bravo-Charlie, SierraVictor-Quebec)
4 La estación VOR también transmite, en FM, información ATIS (Aumatical Terminal
Information Service): meteorología, pista de servicio, opertación del aeropuerto, etc.
4 FUNCIONAMIENTO:
4 Las estaciones transmiten 2 señales:
z Una omnidireccional y otra direccional
4 El desfase entre ambas es proporcional al ángulo que forma el VOR con la aeronave.
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Algunos sistemas AM en aeronáutica (3)
Señal de fase constante (de referencia) Tx
por una antena omnidireccional. En FM
Identificador sonoro de la
estación. MORSE
Señal de fase
dependiente de la
posición.
Tx por una antena
giratoria
Portadora
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Conclusiones
4 Necesidad de modulación
4 “Mover el espectro de señales” es muy útil.
4 Principios de las modulaciones analógicas (AM, FM, PM)
4 Fundamento: propiedades en el domino de la frecuencia de las señales periódicas
4 DSB-AM en detalle:
4 Comportamiento en la frecuencia: características de ancho de banda y eficiencia
4 Ejemplo de modulación de un tono puro
4 Otras modulaciones en amplitud alternativas: SSB,DSB-SC, VSB…
4 Se han visto los principios de funcionamiento de generación de señales moduladas
en amplitud (AM)
4 Circuitos que permiten generar señales AM: mezclado de señales y filtros basados en
RLC
4 Esquemas de detección o demodulación de señales AM (coherentes y no coherentes)
4 Aplicación típica: el receptor superheterodino
4 Aplicaciones aeronáuticas: VOR
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Dpto. Ingeniería Electrónica
Escuela Superior de Ingenieros
Universidad de Sevilla
Tema B-3: Modulaciones en Amplitud
Circuitos Electrónicos (Mayo-06)
2º IA
www.gte.us.es/~joaquin
[email protected]