Modulación de frecuencia
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En Telecomunicaciones, la modulación de Frecuencia ó Frecuencia modulada (FM) es una modulación angular que transmite Información a través de una onda portadora variando su frecuencia a diferencia de la modulación de amplitud (AM), donde la amplitud de la onda es variada mientras que su frecuencia se mantiene constante.
Modulación de Frecuencia La modulación en frecuencia consiste en variar la frecuencia de la portadora proporcionalmente a la frecuencia de la onda moduladora (información), permaneciendo constante su amplitud, es decir, en este caso lo que varía es que la información se imprime en la frecuencia de la señal portadora. La frecuencia de la señal portadora (fp) va a ser variada al ritmo de la tensión de baja frecuencia, Vbf, de la onda moduladora. Si aumenta la tensión de baja frecuencia va a aumentar el valor de la frecuencia de la portadora y al disminuir la tensión de baja frecuencia la frecuencia de la portadora va a disminuir. La amplitud de las ondas va a ser constante en este proceso de modulación de baja frecuencia.
Las características principales de la frecuencia modulada son: su modulación y su propagación por ondas directas como consecuencia de su ubicación en la banda de frecuencia de VHF, en ella se crea un conjunto de complejas bandas laterales cuya extensión dependerá de la amplitud de la onda moduladora. Como consecuencia del incremento de las bandas laterales, la anchura del canal de la FM será más grande que el tradicional de la onda media, siendo también mayor la anchura de banda de sintonización de los aparatos receptores. La diferencia entre FM y AM (Modulación de amplitud) es que en vez de simplemente sumar o restar bandas laterales (sidebands), la modulación de Frecuencias de dos ondas sinusoidales genera una serie de bandas laterales alrededor de una frecuencia portadora (P). Cada banda lateral aparece a una distancia igual al múltiplo de la frecuencia moduladora (M ). La cantidad de bandas laterales depende del Índice de modulación (I ). Si I (en Hz) es igual a cero, no hay modulación. Si I es mayor que cero, la modulación ocurre tanto arriba como abajo de la frecuencia portadora P en intervalos iguales a la frecuencia moduladora M. Las bandas laterales pueden tener una amplitud positiva o negativa, dependiendo del valor de I. Cuando la amplitud es positiva, se dice que el componente está en fase. En el caso contrario, se dice que el componente está fuera de fase, y se representa gráficamente con las amplitudes hacia abajo.
Sumario
Ventajas de la Modulación de Frecuencia sobre la de Amplitud
- Mayor calidad de reproducción como resultado de su casi inmunidad hacia las interferencias eléctricas. En consecuencia, es un sistema adecuado para la emisión de programas (música) de alta fidelidad.
- Necesitan una potencia de modulación mucho menor que las de amplitud.
- Las señales moduladas en frecuencia son mucho menos afectadas por los ruidos y señales externas
- Aumento en el ancho de banda de las señales moduladas en frecuencia.
¿Por que las señales moduladas en frecuencia son mucho menos afectadas por los ruidos y señales externas?
Dichas perturbaciones afectan a la amplitud de la onda produciendo una modulación adicional en amplitud, en el caso de las modulaciones en frecuencia como la amplitud debe ser constante es bastante fácil de filtrar en el receptor la modificación de la amplitud; sin embargo, en la modulación en amplitud se confunde con la modulación de la propia onda y puede dificultar en gran medida a la hora de demodular la información ya que se puede confundir la modulación producida por la información y la producida por el ruido.
Aplicaciones
- En la radiodifusión:por la alta fidelidad de la radiodifusión de la música y el habla (88 y 108 MHz)
- En la televisión:
Subportadora de sonido: La información de sonido modula en frecuencia la subportadora de sonido, que posteriormente se une
a las restantes componentes de la señal de TV para modular en AM la portadora del canal correspondiente y se filtra para
obtener la banda lateral vestigial.
SECAM: El sistema de televisión en color SECAM modula la información de color en FM.
- En los sistemas de vídeo analógicos, incluyendo VHS, para registrar la luminancia (blanco y negro) de la señal de video.
En las frecuencias de audio para sintetizar sonido, esta técnica, conocida como síntesis FM, fue popularizada a principios de
los sintetizadores digitales y se convirtió en una característica estándar para varias generaciones de tarjetas de sonido de
computadoras personales.
- Micrófonos inalámbricos: Debido a la mayor insensibilidad ante las interferencias, los micrófonos inalámbricos han venido utilizando la modulación de frecuencia.
- Navegación aérea. Sistemas como el DVOR (VOR Doppler), simulan una antena giratoria que, por efecto Doppler, modula en frecuencia la señal transmitida.
Ancho de banda
Al contrario que en el caso de Amplitud Modulada, que se concentra en la frecuencia portadora y dos bandas laterales, el ancho de banda de una señal de FM se extiende indefinidamente teniendo como una amplitud estándar o de rango de transferencia de 58kHz con 6 canales de transferencia, cancelándose solamente en ciertos valores de frecuencia discretos. Cuando la señal moduladora es una sinusoide el espectro de potencia que se tiene es discreto y simétrico respecto de la frecuencia de la portadora, la contribución de cada frecuencia al espectro de la señal modulada tiene que ver con las funciones de Bessel de primera especie Jn. A través de la regla de Carson es posible determinar el ancho de banda que se requiere para transmitir una señal modulada en FM (o PM). Mientras que la frecuencia AM contiene una amplitud del espectro de transferencia 38kHz y un ancho de banda de 56KB/s conteniendo 5 canales de transferencia.
Véase también
Fuentes
