CONCEPTO DE FRECUENCIA

Frecuencia, Modulación, Digitalización e Interferencia.

Universidad Tecnológica Fidel Velázquez

CONCEPTO DE FRECUENCIA

En física

Se denomina frecuencia, a la cantidad de oscilaciones de un movimiento ondulatorio y vibratorio, calculado en una unidad temporal, llamándose hertz al suceso que ocurre una vez por segundo. Si en un segundo el evento se repite dos veces serán dos hertz, y así sucesivamente.

Frecuencia de onda

De ondas se obtiene de dividir la velocidad de la onda por su longitud.

La frecuencia mide la cantidad de vueltas que se dan en un período de tiempo (normalmente un segundo). La unidad más común es el Hertz. Un Hertz equivale a una vuelta en un segundo (1 / s).

FRECUENCIAS DE FUNCIONAMIENTO

Los sistemas RFID se pueden clasificar según la frecuencia de radio que usan. Cada frecuencia tiene su sector de aplicación, si bien hay aplicaciones que pueden ser desarrolladas por sistemas de diferente frecuencia.

Frecuencia Baja

( 9 - 125 kHz ): su principal ventaja es su aceptación en todo el mundo, funciona cerca de los metales y está ampliamente difundida. La distancia de lectura es inferior a 1,5 metros, por lo que las aplicaciones más habituales son la identificación de animales, barriles de cerveza, auto key and lock o bibliotecas.

Frecuencia Alta

( 13,56 MHz ): esta frecuencia también está muy difundida, pero a diferencia de la frecuencia baja, la alta no funciona cerca de los metales. Normalmente se utiliza en aplicaciones tales como la trazabilidad de los productos, movimientos de equipajes de avión o acceso a edificios.

Frecuencia Ultra-alta

( 433 MHz y 860-960 MHz ): los equipos que operan a estas frecuencias UHF ( Ultra High Frequency ) no pueden ser utilizados de forma global porque no existen regulaciones globales para su uso y su aplicación depende de la legalidad del país. Este tipo de frecuencia se usa para aplicaciones de trazabilidad con tags activos

Frecuencia de Microondas

( 2,45 GHz y 5,8 GHz ): estas frecuencias son las más habituales para los tags activos, pero no tienen el problema de la falta de regulaciones globales, además ofrecen largas distancias de lectura y altas velocidades de transmisión. Los tags activos que operan en el rango de las microondas son muy usados para seguimiento y trazabilidad de personas u objetos

MODULACIÓN

Del latín modulatio, el término modulación está relacionado con el hecho y las consecuencias de modular. Este verbo tiene varias aplicaciones y usos, como alterar las propiedades de un sonido, cambiar los factores que inciden en un procedimiento para lograr diferentes resultados, dejar una tonalidad para apelar a otra o modificar el valor de una frecuencia, fase o amplitud de una onda.

En telecomunicaciones

La modulación son aquellas técnicas que se aplican en el transporte de datos sobre ondas portadoras. Gracias a estas técnicas, es posible aprovechar el canal comunicativo de la mejor manera para transmitir un mayor caudal de datos de manera simultánea. La modulación contribuye a proteger la señal de interferencias y ruidos.

El proceso de modulación consiste en variar un parámetro que está en la onda portadora en función de las alteraciones de la señal moduladora. Puede hablarse de modulación de frecuencia, modulación de amplitud, modulación de base y modulación por longitud de onda, entre otros tipos.

En un transmisor de radio se genera una señal de radiofrecuencia que es emitida a través de la antena y captada por un receptor. Ahora bien, esa señal sería solo un ruido sin sentido. Para emitir información a través de la radio, el mensaje ( por ejemplo una señal de audio: voz o música) tiene que ser "mezclado" con la señal de radio (ahora llamada "portadora" pues transporta la señal con la información hasta el receptor); es decir que la señal es modulada por el transmisor.

ELEMENTOS DE LA MODULACIÓN

El propósito de un sistema de comunicaciones es transmitir señales de información o banda base a través de un canal de comunicaciones que separa al transmisor del receptor. La utilización adecuada del canal de comunicación implica un desplazamiento del rango de frecuencias banda base a otros rangos adecuados para transmisión, y luego un desplazamiento hacia la frecuencia original después de la recepción.

Este desplazamiento en el rango de frecuencias de una señal se logra aplicando modulación y se define como el proceso por el cual alguna característica de la portadora es variada de acuerdo con una onda modulante (señal). Una forma común para esta portadora es la onda sinusoidal, y en tal caso hablaríamos de un proceso de modulación de onda continua.

Aunque el requerimiento primario del proceso de modulación es el de traslación o conversión de frecuencias, hay además algunos propósitos adicionales para modular. Estos son:

Aumento de la frecuencia para facilidad de irradiación: Si el canal es el espacio libre, se necesita antenas para irradiar y recibir las ondas electromagnéticas de las señales mensaje.

Cambio del ancho de banda: El comportamiento de los dispositivos de procesamiento de señales, tales como los filtros y amplificadores, y la facilidad con la cual pueden instrumentarse, dependen de la ubicación de la señal en el dominio de la frecuencia, es decir, de la relación entre las frecuencias altas y bajas de la señal mensaje.

Reducción del ruido y la interferencia: El efecto del ruido y de las interferencias no puede ser eliminado completamente en un sistema de comunicación. sin embargo, es posible minimizar sus efectos utilizando determinados esquemas de modulación, los cuales generalmente necesitan anchos de banda muy superiores al ancho de banda de la señal mensaje. Hay entonces un intercambio o compromiso entre el ancho de banda y la relación señal/ruido.

ESQUEMAS DE MODULACIÓN ANALÓGICA DE ONDAS CONTINUAS

La modulación continúa

Una portadora de alta frecuencia es el proceso mediante el cual un parámetro (amplitud o ángulo) de la portadora se varía en forma instantánea proporcionalmente a una señal mensaje de baja frecuencia.

Generalmente se supone que la portadora es una señal sinusoidal, pero ésta no es una condición necesaria. Si la portadora es sinusoidal, la señal modulada se puede expresar mediante la expresión general:

Donde a(t) es la “amplitud instantánea” de la portadora, fc la frecuencia de portadora, φ(t) la “desviación de fase instantánea” de la portadora, y θ(t) el “ángulo o fase instantánea” de la portadora. Estos son los parámetros de la señal modulada xc(t) . A(t) es la envolvente natural de xc (t) , mientras que φ(t) es su fase natural.

En el estudio de los diferentes tipos de modulación de ondas continuas se le da gran importancia a tres parámetros fundamentales de los sistemas de comunicación: Las relaciones señal/ruido, El ancho de banda de transmisión, La complejidad de los dispositivos de modulación y demodulación. Estos parámetros permiten la comparación entre los diferentes tipos de modulación, no solamente de ondas continuas, sino también en relación con los sistemas de modulación de señales digitales.

MODULACIÓN DE AMPLITUD (AM)

Es el proceso de cambiar la amplitud de una portadora de frecuencia relativamente alta de acuerdo con la amplitud de la señal modulante (información). Las frecuencias que son lo suficientemente altas para radiarse de manera eficiente por una antena y propagase por el espacio libre se llaman comúnmente radiofrecuencias o simplemente RF. Con la modulación de amplitud, la información se imprime sobre la portadora en la forma de cambios de amplitud.

La modulación de amplitud es una forma de modulación relativamente barata y de baja calidad de modulación que se utiliza en la radiodifusión de señales de audio y vídeo. La banda de radiodifusión comercial AM abarca desde 535 a 1605 kHz. La radiodifusión comercial de tv se divide en tres bandas (dos de VHF y una de UHF).

Los canales de la banda 1 entre 2 y 6 (54 a 88 MHz), los canales de banda alta de VHF son entre 7 MHz) y los canales de UHF son entre 14 a 83 (470 a 890 MHZ). La modulación de amplitud también se usa para las comunicaciones de radio móvil de dos sentidos tal como una radio de banda civil (CB) (26.965 a 27.405 MHz).

Un modulador AM es un aparato no lineal con dos señales de entrada de información: una señal portadora de amplitud constante y de frecuencia sencilla, y la señal de información. La información actúa sobre o modula la portadora y puede ser una forma de onda de frecuencia simple o compleja compuesta de muchas frecuencias que fueron originadas de una o más fuentes. Debido a que la información actúa sobre la portadora, se le llama señal modulante. La resultante se llama onda modulada o señal modulada.

Modulador Conmutado Y Detector De Envolvente

La generacion de una onda am se puede lograr de muchas formas; una de esas formas es mediante el uso de un modulador conmutado.

Se asume que la onda portadora aplicada al diodo es de gran amplitud, por lo que oscila plenamente a traves de la curva caracteristica del diodo. Este diodo actua como un switch ideal, presentando impedancia cero al estar polarizado directamente. El voltaje v2(t)

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