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Modulación de amplitud, índice AM y profundidad de modulación

Modulación de amplitud, índice AM y profundidad de modulación


Es posible variar el nivel de modulación aplicado a una señal modulada en amplitud. Este es un factor importante para las aplicaciones de radiodifusión y comunicaciones de radio de dos vías.

Si se aplica poca modulación, el audio (asumiendo que se trata de una transmisión de audio) será difícil de escuchar. Sin embargo, si se aplica demasiado, se puede producir distorsión y las señales no serán fáciles de escuchar y la interferencia aumentará y esto podría afectar a los usuarios en frecuencias o canales cercanos.

Como resultado de esto, es necesario tener una forma de definir el nivel de modulación aplicado a una señal modulada en amplitud y monitorear el nivel, para esto se utilizan dos cifras, a saber, la modulación de amplitud, el índice de modulación de AM y la profundidad de modulación. . Ambos están relacionados, pero tienen significados ligeramente diferentes.

Conceptos básicos del índice de modulación AM

El término, índice de modulación, se usa para varias formas de modulación, incluida la AM, y obviamente para los diferentes tipos de modulación, existen diferentes métodos para obtener el índice.

Es útil definir el índice de modulación para la modulación de amplitud.

Definición del índice de modulación de amplitud:

El índice de modulación de una señal modulada en amplitud se define como la medida o extensión de la variación de amplitud alrededor de una portadora no modulada.

En otras palabras, el índice de modulación de amplitud describe la cantidad en que la envolvente de la portadora modulada varía con respecto al nivel estático.

Esto se puede expresar en términos matemáticos de la siguiente manera:

Índice de modulación, m=METROUNA

Dónde:
A = la amplitud de la portadora.
M = la amplitud de modulación y es el cambio máximo en la amplitud de RF desde su valor no modulado.

Usando la ecuación anterior, se puede ver que un índice de modulación de 0.75 significa que la señal aumentará en un factor de 0.75 y disminuirá a 0.25 de su nivel original.

Un índice de modulación de 1 es el nivel máximo de modulación que normalmente se puede aplicar y ocurre cuando la envolvente aumenta en un factor de 1, es decir, dos veces el valor de estado estable, y cae a cero.

Conceptos básicos de profundidad de modulación AM

La cifra de profundidad de modulación AM de modulación de amplitud es complementaria al índice de modulación.

Normalmente, la profundidad de modulación es el índice de modulación de amplitud expresado como porcentaje.

De esta forma, un índice de modulación de AM de 0,75 se expresaría como una profundidad de modulación del 75%.

En realidad, los términos índice de modulación AM y profundidad de modulación AM a menudo se usan indistintamente, por lo que a menudo no existen reglas estrictas y rápidas con respecto a su uso.

Ejemplos de índice de modulación AM

Es útil ver algunos ejemplos de formas de onda de amplitud modulada con diferentes niveles de índice de modulación.

El nivel de modulación más visto es para una señal que tiene un 100% de modulación. En estas circunstancias, el nivel de la señal cae a cero y aumenta al doble del valor sin modulación. En este caso, el voltaje aumenta hasta un máximo del doble del nivel normal; esto significa que la potencia será cuatro veces mayor que el valor de reposo, es decir, 22 el valor del nivel sin modulación.

Si se aplica menos del 100% de modulación, entonces la portadora no bajará a cero, no subirá al doble del nivel, pero la desviación será menor que esto desde el nivel de reposo. El siguiente diagrama muestra un nivel de modulación del 50%, pero el principio es válido para cualquier valor entre 0 y 100% de modulación.

Niveles superiores al 100% de modulación

Si el nivel de modulación se eleva por encima de un índice de modulación de 1, es decir, más del 100% de modulación, esto provoca lo que se denomina sobremodulación.

La portadora experimenta inversiones de fase de 180 ° donde el nivel de la portadora intentaría ir por debajo del punto cero. Estas inversiones de fase dan lugar a bandas laterales adicionales resultantes de las inversiones de fase (modulación de fase). Estas bandas laterales causadas por la inversión de fase se extienden, en teoría, hasta el infinito. Esto puede causar serias interferencias a otros usuarios si no se filtra.

Las estaciones de radiodifusión que utilizan modulación de amplitud toman medidas para garantizar que las portadoras o señales para sus transmisiones nunca se modulan en exceso. Los transmisores incorporan limitadores para evitar más del 100% de modulación.

También suelen incorporar controles automáticos de ganancia de audio para mantener los niveles de audio de manera que se alcancen niveles de modulación cercanos al 100% la mayor parte del tiempo. De esta forma, la señal suena más clara y fuerte cuando se demodula. El procesador de audio también puede recortar el audio si se acerca mucho al nivel de modulación del 100%. Esto asegurará que la portadora no esté sobremodulada.

Si se usa un cortador de audio, entonces esto deberá ir seguido de un filtro de audio, ya que el recorte introduce armónicos de audio que pueden caer fuera del ancho de banda de audio permitido para la transmisión; si el audio no se filtra, las frecuencias de audio altas causarían la señal transmitida global debe tener un ancho de banda amplio ya que el ancho de banda de una señal modulada en amplitud es el doble que el de la frecuencia de audio más alta.

Muchas estaciones utilizan procesadores de audio muy sofisticados para proporcionar el máximo nivel de audio en la portadora, para proporcionar el audio "más alto" sin sobre modular la portadora.

Monitorización del nivel de modulación

Para cualquier estación transmisora ​​que utilice modulación de amplitud, es necesario asegurarse de que la señal no esté sobremodulada. Esto es particularmente importante para las estaciones de radiodifusión AM donde habrá límites estrictos en los niveles de interferencia que se generan. Si los niveles de modulación son demasiado altos, entonces la señal puede estar sobremodulada y causar interferencia.

Los reguladores no verán bien los altos niveles de interferencia y los usuarios también sufrirán.

A pesar de que se incorporarán limitadores de audio, aún es necesario poder monitorear la configuración y asegurarse de que todo funcione correctamente.

Para las aplicaciones en las que se utiliza AM para comunicaciones de radio bidireccionales, es más probable que los walkie-talkies se hayan configurado dentro de la fabricación, o el diseño limitará intrínsecamente el nivel de modulación y no será necesaria la monitorización continua. Incluso es poco probable que el equipo de comunicaciones de radio base necesite un ajuste o calibración. Como los niveles de potencia son más bajos, los problemas no son tan cruciales como para la radiodifusión.

Hay varios métodos que se pueden utilizar para garantizar que el transmisor funcione correctamente:

  • Osciloscopio: Usando un osciloscopio es posible monitorear la señal de salida. Especialmente en el caso de transmisores de alta potencia, la conexión se puede realizar a través de un acoplador especial que muestreará la señal de salida, pero a un nivel mucho más reducido para el osciloscopio. Una forma fácil de obtener una muestra es enrollar un bucle de captación y conectarlo a la entrada vertical del osciloscopio.

    Según la ubicación del osciloscopio y los niveles de señal presentes, se puede utilizar una antena corta con un circuito sintonizado. Este enfoque funciona bien en las proximidades del transmisor, donde los niveles de radiación serán relativamente altos.

    Luego, la envolvente se puede monitorear para asegurarse de que cruce la línea de señal cero; aquí es donde ocurren las inversiones de fase que dan lugar a un ruido de interferencia de banda ancha.

  • Analizador de espectro: Usando un analizador de espectro para monitorear el índice / profundidad de modulación, el analizador tomará muestras de la señal y mostrará su espectro en la pantalla. El analizador podrá ver la señal y monitorear si algún componente cae fuera del ancho de banda asignado para la señal.

    Los analizadores de espectro en tiempo real serán mejores para monitorear cualquier efecto transitorio, aunque son considerablemente más costosos.

  • Medidor de modulación: Para un monitoreo continuo, es mucho más fácil usar un medidor de modulación. Estos medidores proporcionan una indicación del índice de modulación o la profundidad de modulación en una pantalla numérica. No proporcionarán tanta información, pero a menudo son bastante adecuadas para el seguimiento continuo.

Estos diferentes métodos pueden usarse según corresponda para monitorear continuamente o de vez en cuando según corresponda.

Las cifras de índice de modulación y profundidad de modulación se utilizan ampliamente cuando se describe la modulación aplicada a una señal modulada en amplitud. Demasiado poco y la señal no parecerá tener un audio suficientemente alto. Demasiado y la señal creará interferencias mucho más allá del canal en el que está operando.

Ver el vídeo: Qué es el ancho de banda? (Octubre 2020).