Capitulo 6

C A P Í
Transmisión por modulación angular










INTRODUCCIÓN

Como se dijo antes, hay tres propiedades de una señal analógica que se pueden variar, o modu- lar, mediante la señal de información. Estas propiedades son la amplitud, la frecuencia y la fase. En los capítulos 3, 4 y 5 se describió la modulación de amplitud. Este capítulo y el capítulo 7 describen la modulación de frecuencia (FM)y la modulación de fase (PM), dos formas de modu- lación angular o modulación de ángulo. Desafortunadamente, con frecuencia se llama a ambas FM, aunque hay diferencias reales entre las dos. La modulación angular tiene varias ventajas so- bre la modulación de amplitud, como la reducción de ruido, mejor fidelidad del sistema y uso más eficiente de la potencia. Sin embargo, también la modulaciónangular tiene varias desven- tajas en comparación con la AM, que incluyen la necesidad de mayor ancho de banda y el uso de circuitos más complicados tanto en los transmisores como en los receptores.
La modulación angular se introdujo por primera vez en 1931, como alternativa a la mo- dulación de amplitud. Se sugería que una onda con modulación angular es menos susceptible al ruido que una onda de AMy, en consecuencia, podría mejorar el desempeño de las radiocomu- nicaciones. El mayor E. H. Armstrong (quien también desarrolló el receptor superheterodino) desarrolló el primer sistema de radio de FM funcional en 1936, y en julio de 1939 comenzaron las primeras emisiones con programa regular, en Alpine, New Jersey. Hoy, la modulación angular se usa en forma extensa para radioemisión comercial,televisión y transmisión de sonido, radio- teléfonos, radios celulares y sistemas de comunicaciones por microondas y satelitales.
Los objetivos de este capítulo son presentar al lector los conceptos básicos de modulación de frecuencia y fase, y la forma en que se relacionan entre sí, mostrar algunos de los circuitos frecuentes para producir ondas con modulación angular y comparar el funcionamientode la mo- dulación angular con la modulación de amplitud.


MODULACIÓN ANGULAR
La modulación angular se produce siempre que se varía el ángulo de fase, 0, de una onda senoidal, con respecto al tiempo. Una onda con modulación angular se describe matemáticamente como sigue

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m(t) = Vc cos[mct + 0(t)] (6-1)
en donde m(t) = onda con modulación angular
Vc = amplitud máxima de portadora (volts)
mc =frecuencia de la portadora en radianes, es decir, velocidad angular, 2ufc, en radianes por segundo
0(t) = desviación instantánea de fase (radianes)
Con la modulación angular es necesario que 0(t) sea una función predeterminada de la señal moduladora. Por consiguiente, si vm(t) es la señal moduladora, la modulación angular se expresa como sigue
0(t) = F[vm(t)] (6-2)
en donde vm(t) = Vm sen(mmt)
mm= velocidad angular de la señal moduladora (2ufm radianes por segundo)
fm = frecuencia de la señal moduladora (hertz)
Vm = amplitud máxima de la señal moduladora (volts)
La diferencia entre modulación de frecuencia y modulación de fase es, en esencia, cuál propiedad de la portadora se hace variar en forma directa con la señal moduladora: la frecuen- cia o la fase, y cuál se hace variar en formaindirecta. Siempre que se varía la frecuencia de una portadora también varía la fase, y viceversa. Por consiguiente, la FM y la PM deben estar presen- tes al mismo tiempo siempre que se hace cualquier forma de modulación angular. Si la frecuen- cia de la portadora se hace variar directamente de acuerdo con la señal moduladora se obtiene la FM. Si se varía la fase de la portadora en forma directapor la señal moduladora, resulta la PM. Por consiguiente, la FM directa es PM indirecta, y la PM directa es FM indirecta. Se pue- den definir las modulaciones de frecuencia y fase como sigue
Modulación directa de frecuencia (FM): Variar la frecuencia de una portadora de amplitud constante en proporción directa a la amplitud de la señal moduladora, con una rapidez igual a la frecuencia de la señal...