El documento explica los conceptos básicos de la modulación AM y FM. La modulación AM varía la amplitud de la onda portadora en función de la señal moduladora, mientras que la FM varía la frecuencia de la portadora. El documento describe las ecuaciones matemáticas de ambos tipos de modulación, así como los procesos de modulación y demodulación. El objetivo es explicar cómo las ondas son moduladas para transmitir información y cómo esta es recuperada en el receptor.

1. Modulación AM y FM
JUAN JOSÉ MORA VELASQUEZ
Institución Universitaria de envigado
Tecnología Gestión de redes
Envigado
2010

2. Introducción
AM y FM hacen referencia al tipo de modulación que usan las emisoras en
dichas bandas y no a la banda en sí. Un receptor deberá ser capaz de
demodular las frecuencias si desea oír la emisora. En la transmisión existen
dos procesos fundamentales.
1.) Imprimir la información en la portada. Proceso al que llamamos
Modulación.
2.) Es el proceso decodificador, es decir la recuperación de información,
proceso que denominamos Demodulación o Detección.

3. Objetivos
• Conocer las variaciones de las ondas en una modulación de AM y FM.
• Diferenciar e interactuar con las ondas moduladora, portadora y modulada.

4. Modulación
Amplitud modulada (AM) o modulación de amplitud es un tipo de
modulación no lineal que consiste en hacer variar la amplitud de la onda
portadora de forma que esta cambie de acuerdo con las variaciones de nivel de
la señal moduladora, que es la información que se va a transmitir.
AM es el acrónimo de Amplitude Modulation (en español: Modulación de
Amplitud) la cual consiste en modificar la amplitud de una señal de alta
frecuencia, denominada portadora, en función de una señal de baja frecuencia,
denominada moduladora, la cual es la señal que contiene la información que se
desea transmitir. Entre los tipos de modulación AM se encuentra la modulación
de doble banda lateral con portadora (DSBFC).
Representación matemática de la modulación en AM

5. La señal moduladora, la señal portadora y la señal modulada en AM en sus
distintas etapas.
Al considerar la señal moduladora (señal del mensaje) como:
y Señal portadora como:
La ecuación de la señal modulada en AM es la siguiente:
• y(t) = Señal modulada

6. • xn(t) = Señal moduladora normalizada con respecto a su amplitud = ys(t) /
As
• m = Índice de modulación (suele ser menor que la unidad)=As / Ap
Básicamente, se trata de multiplicar el mensaje a transmitir x(t) por la portadora
cosenoidal y, a su vez, sumarle esa portadora cosenoidal. El espectro en
frecuencias de la señal quedará trasladado a wp radianes por segundo, tanto en
la parte positiva del mismo cómo en la negativa, y su amplitud será, en ambos
casos, el producto de la señal moduladora por la amplitud de la portadora,
sumado a la amplitud de la portadora, y dividido por dos.
Demodulación de AM
Existen dos posibilidades para la demodulación de una señal x(t) modulada en
AM. La primera de ellas, la más simple, es sólo posible en caso de que se
cumpla la condición siguiente:
En este supuesto, la envolvente de la señal modulada, esto es
es siempre positiva y para recuperar la señal moduladora es suficiente con un
receptor que capte dicha envolvente. Esto se consigue con un simple circuito
rectificador con carga capacitiva. Así funcionaba la pionera radio de galena.
La otra opción para la demodulación de la señal modulada en AM es utilizar el
mismo tipo de demodulación que se usa en las otras modulaciones lineales. Se
trata del demodulador coherente. Para ello, es necesario conocer la frecuencia
de la portadora wp y, en ocasiones, también la fase, lo que requiere la
utilización de un PLL (Phase Lock Loop). En este otro supuesto, no es
necesario que el índice de modulación sea menor que la unidad, o lo que es lo
mismo, no es necesario que la envolvente [1 + m·x(t)] sea siempre positiva.
El demodulador coherente utiliza la siguiente propiedad matemática de la
función coseno:
para multiplicar la función y(t) por la portadora:

7. A partir de esto, con un filtro paso-bajo y un supresor de continua, se obtiene la
señal x(t).
Potencia de la señal modulada
La amplitud máxima de cada banda lateral está dada por la expresión:
y cómo la potencia es proporcional al cuadrado de la tensión, la
potencia de la señal modulada resultará la suma de la potencia de la señal
portadora mas la potencia de ambas bandas laterales:
Para que la igualdad sea posible debemos tener en cuenta las potencias en
lugar de las tensiones:
En el caso de que la modulación sea al cien por ciento, entonces m = 1 y por lo
tanto la potencia de la señal modulada será:
O lo que es lo mismo:
De lo último se desprende que la onda portadora consumirá dos tercios de la
potencia total, dejando un tercio para ambas bandas laterales.

8. Modulador de FM
La modulación de una portadora sobre FM, aunque se puede realizar de varias
formas, resulta un problema delicado debido a que se necesitan dos
características contrapuestas: estabilidad de frecuencia y que la señal
moduladora varíe la frecuencia. Por ello, la solución simple de aplicar la señal
moduladora a un oscilador controlado por tensión (VCO) no es satisfactoria.
• Modulación del oscilador. En oscilador estable, controlado con un
cristal piezoeléctrico, se añade un condensador variable con la señal
moduladora (varactor). Eso varía ligeramente la frecuencia del oscilador
en función de la señal moduladora. Como la excursión de frecuencia que
se consigue no suele ser suficiente, se lleva la señal de salida del
oscilador a multiplicadores de frecuencia para alcanzar la frecuencia de
radiodifusión elegida.
• Moduladores de fase. Un modulador de FM se puede modelar
exactamente como un modulador de PM con un integrador a la entrada
de la señal moduladora.
• Modulador con PLL. Vuelve a ser el VCO, pero ahora su salida se
compara con una frecuencia de referencia para obtener una señal de
error, de modo que se tiene una realimentación negativa que minimiza
dicho error. La señal de error se filtra para que sea insensible a las
variaciones dentro del ancho de banda de la señal moduladora, puesto
que estas variaciones son las que modulan la salida del VCO. Este
método se ha impuesto con la llegada de los PLL integrados ya que ha
pasado de ser el más complejo y costoso a ser muy económico.
Presenta otras ventajas, como es poder cambiar de frecuencia para
pasar de un canal a otro y mantiene coherentes todas las frecuencias
del sistema...
Demodulador de FM
También es más complejo que el de AM. Se utilizan sobre todo dos métodos:
• Discrimidador reactivo. Se basa en llevar la señal de FM a una
reactancia, normalmente bobinas acopladas, de forma que su
impedancia varíe con la frecuencia. La señal de salida aparece,
entonces, modulada en amplitud y se detecta con un detector de
envolvente. Existían vávulas específicas para esta tarea, consistentes en
un doble-diodo-triodo. Los dos diodos forman el detector de envolvente y
el triodo amplifica la señal, mejorando la relación señal/ruido.
• Detector con PLL. La señal del PLL proporciona la señal demodulada.
Existen muchas variaciones según la aplicación, pero estos detectores
suelen estar en circuitos integrados que, además, contienen los
amplificadores de RF y frecuencia intermedia. Algunos son una radio de
FM completa (TDA7000).

9. Ecuación Característica
Conclusiones
El objetivo de este laboratorio es saber y conocer que para transmitir una onda
tiene que ser modulada a ciertas frecuencias para sí ser mandadas a unos
demoduladores que recuperan la información transportada por una onda
portadora que en el extremo transmisor había sido modulada con dicha
información.