Modulación lineal: AM, DSB y SSB
Una emisora de AM modulada al 100 % gasta dos tercios de su potencia en la portadora, que no lleva ninguna información. A cambio, se la recibe con un diodo.
01Trasladar el espectro
En las modulaciones lineales, la envolvente compleja es una función lineal del mensaje. Su efecto en frecuencia es simple: el espectro del mensaje se traslada alrededor de la portadora, sin cambiar de forma. Las variantes difieren en si transmiten la portadora y en cuántas bandas laterales envían. La presentación de los equipos está en comunicaciones analógicas, de la tecnicatura.
02AM de doble banda con portadora
La ventaja de AM es el receptor: mientras \( m \le 1 \), la envolvente reproduce el mensaje y un diodo con un filtro RC la recupera. Con \( m > 1 \) hay sobremodulación: la envolvente se dobla sobre el eje y el detector distorsiona. Ocupa un ancho de banda del doble de la frecuencia máxima del mensaje.
03DSB y SSB
| Modulación | Ancho de banda | Potencia útil | Receptor |
|---|---|---|---|
| AM | \( 2W \) | A lo sumo 33 % con un tono | Detector de envolvente |
| DSB-SC (sin portadora) | \( 2W \) | 100 % | Coherente: necesita la portadora exacta |
| SSB (una banda lateral) | \( W \) | 100 % | Coherente, tolera errores chicos de frecuencia |
| VSB (banda lateral vestigial) | Algo más que \( W \) | Casi todo | Coherente; usada en televisión analógica |
DSB-SC no gasta potencia en la portadora, pero el receptor tiene que regenerarla con la frecuencia y la fase exactas: un error de fase \( \theta \) multiplica la salida por \( \cos\theta \). SSB envía solo una de las dos bandas, que llevan la misma información, y ocupa la mitad del espectro: es la modulación de voz de los radioaficionados y de las comunicaciones de onda corta.
Una portadora modulada por un tono. Arriba, la señal y su envolvente; abajo, su espectro alrededor de la portadora, con la potencia de cada línea relativa a la portadora sin modular.
04Cómo se generan y se reciben
La AM se genera modulando la tensión de alimentación de un amplificador de clase C, o con un multiplicador. DSB-SC sale de un modulador balanceado, como el integrado MC1496 que se analiza en una publicación de este sitio. SSB se obtiene filtrando una de las bandas de una señal DSB con un filtro muy selectivo, o por el método de fase, que usa la transformada de Hilbert del mensaje. En recepción, el superheterodino traslada todas las estaciones a una frecuencia intermedia fija, donde el filtrado es más fácil.
05En el laboratorio
Modular un generador en AM, medir las envolventes máxima y mínima en el osciloscopio y calcular m. Verificar las bandas laterales en el analizador de espectro.
Subir el índice por encima de 1 y observar la salida de un detector de envolvente con diodo.
Armar un modulador balanceado con un MC1496 y ajustar el balance de portadora hasta suprimirla.
06Errores frecuentes
- Sobremodular una emisora de AM. Distorsiona el audio y ensancha el espectro.
- Demodular DSB con un detector de envolvente. Se obtiene el valor absoluto del mensaje.
- Olvidar el error de fase en la demodulación coherente. Un desfase de 90° anula la salida.
- Creer que la portadora de AM lleva información. Solo facilita la recepción.
07Autoevaluación
¿Qué rendimiento tiene AM con m = 0,5 y un tono?
\( 0{,}125/1{,}125 \approx 11 \) %.
¿Qué ancho de banda ocupa una emisora de AM con audio hasta 5 kHz? ¿Y en SSB?
10 kHz en AM; 5 kHz en SSB.
Si la portadora de AM es de 100 W y m = 1, ¿cuánta potencia hay en cada banda lateral?
25 W en cada una.
¿Qué pasa si se demodula DSB con un error de fase de 60°?
La salida queda multiplicada por \( \cos 60° = 0{,}5 \).
08Para ampliar
- B. P. Lathi y Zhi Ding. Modern Digital and Analog Communication Systems. 5.ª ed., Oxford University Press, 2019. Las modulaciones de amplitud con sus espectros, generadores y demoduladores.
- Wayne Tomasi. Sistemas de comunicaciones electrónicas. 4.ª ed., Pearson, 2003. El enfoque de circuitos: moduladores, transmisores y receptores de AM y SSB.
- Herbert Taub y Donald L. Schilling. Principles of Communication Systems. 2.ª ed., McGraw-Hill, 1986. Un clásico con un tratamiento muy claro de AM, DSB, SSB y VSB.