Am,fm y nysquist

Más de uno lo habrá preguntado y habrá recibido respuestas del tipo “AM es onda media y FM es frecuencia modulada” con lo cual es probable que se quedase igual.
Si es tu caso y quieres saber qué es una modulación cuando hablamos de este tipo de cosas, sigue leyendo.
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Para entender qué es una modulación tenemos que hablar de señales y utilizaremos también conceptos como frecuencia, queexpliqué en el artículo sobre las antenas.
En una modulación intervienen dos señales: portadora y moduladora. La moduladora es la señal que tiene el mensaje que queremos enviar, es la información. La portadora es una señal que nos va a ayudar a enviar nuestra información y es típicamente una señal de mayor frecuencia que la moduladora.
La señal moduladora normalmente es una señal de bajafrecuencia, por ejemplo la señal que produce un micrófono al recoger sonido. Estas señales se dice que se encuentran en banda base.
Así pues, el objetivo principal de la portadora es aumentar la frecuencia de la señal. Digamos que la señal moduladora va andando a los sitios y lo que hacemos es subirla en un autobús. La analogía es buena, ya que al movernos en una frecuencia superior también podemos juntarmás fácilmente distintas señales: podemos meter más de una persona en el autobús. Es lo que en telecomunicaciones se llama multiplexar señales.
No sólo eso, sino que las señales eléctricas a baja frecuencia tienen problemas para propagarse. De ahí, por ejemplo, que haya un límite a la longitud de los cables USB. Como norma general a mayor frecuencia más facilidades para propagarse (evidentementetodo tiene un límite, depende también del medio sobre el que se propague, etc). Otro motivo para que sea algo muy habitual modular las señales.
Pero me estoy alejando del propósito fundamental del artículo: las modulaciones. Volviendo a nuestras dos señales, la portadora normalmente es un tono que vamos a modificar siguiendo el patrón que marca la moduladora de tal manera que cuando recibamos laseñal modulada (portadora+moduladora) podamos deshacernos de la portadora y quedarnos sólo con la moduladora.
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Al principio hacía referencia a AM y FM, dos modulaciones conocidas por llevar mucho tiempo con nosotros al ser empleadas en la radio. Ojo, no se emplean únicamente en la radio, tienen muchas aplicaciones (sin ir más lejos la televisión analógica se transmite mediante FM). AMsignifica Amplitude Modulation (Modulación en Amplitud) y FM Frequency Modulation (Modulación en Frecuencia). Veamos en un gráfico cómo funcionan:
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Animación de AM y FM. Crédito: Wikipedia.
La primera señal del gráfico es la moduladora, la información. Es una pena que no se muestre la portadora, que sería también un tono sólo que de mayor frecuencia (aquí un gráfico muy bueno para AM y aquí unopara FM). Lo que se aprecia muy bien es la diferencia entre AM y FM. En AM cuando la moduladora tiene un valor alto, la amplitud de la señal es máxima, y cuando tiene un valor bajo la amplitud es mínima. Se intuye una envolvente que sería la moduladora, y de hecho es así como se “descifra” (demodula) la información en AM, mediante un detector de envolvente.
Asímismo podemos ver que en FM lo quecambia es la frecuencia de la portadora, como si fuese un muelle que se estira o se encoge según la señal portadora tiene un máximo o un mínimo.
¿Cuáles son las diferencias entre ambas y por qué usamos las dos? La mayor diferencia práctica entre ambas es el ruido. Si sois aficionados a escuchar la radio habréis comprobado que en general se escuchan mucho mejor las cadenas en FM que en AM y elmotivo fundamental es el ruido. Cuando transmitimos señales se nos va a colar ruido siempre, más o menos dependiendo de lo bien que lo hagamos, de lo bien que estemos recibiendo la señal, etc. Y el ruido se suma a la señal:
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Introductory Overview of Electrical Instrumentation. Crédito: Darryl  Morrell
En el gráfico vemos perfectamente una señal sin ruido y la misma con el ruido. Si estamos...