Estudiante

©Constantino Pérez Vega
Dpto. de Ingeniería de Comunicaciones
Universidad de Cantabria. 2008
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MODULACION DE AMPLITUD MEDIANTE MODULACION
POR DURACION DE PULSOS (PWM o PDM)
Introducción
La potencia total de la señal modulada en amplitud esta dada por:
2
1
AM c 2
P P m
⎛ ⎞
= ⎜ + ⎟
⎝ ⎠
En que m es el índice de modulación, que depende de la amplitud de la señal moduladora y
Pc es lapotencia de la portadora sin modulación (m = 0). De la fórmula anterior se ve que
cuando se tiene modulación al 100% (m = 1), el modulador debe proporcionar una potencia
de salida igual a la mitad de la potencia de la portadora. Esto no tiene mucha importancia si
se trata de potencias pequeñas, digamos del orden de unos 10 w o algo más, pero en radiodifusión
de AM las potencias que se manejanpueden llegar a 100 kw o más, lo que significa
que a 100% de modulación el modulador debe proporcionar 50 kw o más.
En tanto que la portadora de RF sin modulación puede amplificarse con amplificadores clase
C no lineales, la señal moduladora tiene que amplificarse necesariamente con amplificadores
lineales (clase A o AB). Si la modulación se aplica antes del paso final de amplificación en eltransmisor, todos los amplificadores después del modulador también deben ser lineales.
Modulación en bajo y alto nivel
En la modulación en bajo nivel la salida del oscilador y la señal moduladora se aplican al
modulador con bajo nivel del potencia, del orden de miliwatts o unos pocos watts. La salida
del modulador es luego amplificada mediante amplificadores de potencia hasta alcanzar elnivel requerido a la salida del transmisor. Todos los amplificadores de potencia en este caso,
deben ser lineales.
Oscilador
Modulador Amplificador Amplificador
Amplificador
banda base
Amplificador
final
Señal en
banda base
A la línea de
transmisión
y antena
Amplificadores de potencia
Fig. 1. Arquitectura de un transmisor modulado en bajo nivel.
En el caso de la modulación en altonivel, como se puede apreciar en el diagrama de bloques
de la figura 2, la portadora de RF y la señal moduladora se amplifican por separado. La portadora
mediante amplificadores no lineales, generalmente clase C y la señal moduladora
mediante amplificadores lineales. Con amplificadores clase C pueden alcanzarse eficiencias
©Constantino Pérez Vega
Dpto. de Ingeniería de Comunicaciones
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superiores al 80% en tanto que con amplificadores clase A la eficiencia suele ser del orden de
20% y con clase AB, poco más de 30%.
Oscilador
Amplificadores de
potencia
de RF
Amplificador
final
Amplificadores de
potencia
Banda Base
A la línea de
transmisión y
antena
Señal en
banda base
Fig. 2. Arquitectura de un transmisor modulado en alto nivel.
En amboscasos, bajo o alto nivel, la eficiencia total es baja, lo que significa que buen parte de
la potencia que se suministra al transmisor se pierde en forma de calor.
Lo anterior puede describirse mejor con un ejemplo. Supóngase un transmisor cuya potencia
de salida sin modulación es de 10 kw y veamos primero cómo andaría aproximadamente la
eficiencia si la modulación es en bajo nivel y la potenciade salida del modulador es, digamos,
de 10 w. Supongamos que la eficiencia de los amplificadores de potencia hasta alcanzar
10 kw a la salida es de 30%. La potencia que debe suministrar la fuente de alimentación sería,
por consecuencia de 10/0.3 = 33.33 kw. Si a esto se agregan las pérdidas introducidas por
otros elementos en el sistema transmisor, el consumo de potencia del transmisor puedefácilmente
ser superior a 50 kw.
Veamos ahora el caso de modulación en alto nivel, suponiendo que la eficiencia de los amplificadores
de potencia clase C es ahora de 80%. La potencia consumida por la sección de RF es
ahora de 12.5 kw. Por otra parte la potencia de la señal moduladora para realizar la modulación
debe ser la mitad de la potencia de la portadora sin modulación, es decir, 5 kw....