MODULACIÓN DIGITAL

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Articulo leido en el Programa Colombiano para Radio aficionado el domingo 23 Diciembre 2014.

En el mundo de la radio tenemos tres grandes tipos de enviar información: Fonia, Telegrafía y modos Digital.

La fonia es el envío de la voz modulando uno de los parámetros de la frecuencia portadora en forma proporcional a la amplitud de la voz. Los métodos más usados son la Modulación de Amplitud AM o Modulación de Frecuencia  FM. Una optimización de la modulación de amplitud condujo al uso de la Banda Lateral Única (SSB) con dos variantes Banda Lateral Inferior o LSB o Banda Lateral Superior o USB.

La telegrafía se usa para enviar textos  con caracteres alfa-numéricos los cuales se codifican de acuerdo al alfabeto Morse.  El alfabeto Morse los caracteres se codifica en una secuencia de puntos y raya representada por la presencia de una señal.  En Morse el signo esta codificado por la mayor o menor duración de la señal.  Curiosamente oído humana educado, como es el caso de los telegrafistas, decodifican fácilmente el Morse pero ha sido casi imposible decodificarlos con máquinas o computadores.

La forma más común de transmitir telegrafía es con un interruptor que conecte y desconecte la alimentación de corriente del transmisor de radio. El interruptor se llama “llave” o Key en inglés.

Como durante el punto o la raya se transmite una onda de radio de forma continua, esta modulación se conoce como Onda Continua y en inglés como Continius Wave abreviado CW.

El código Morse es una colección de puntos y rayas sin una lógica clara lo que hace muy difícil su interpretación por una máquina.  Entonces se creó otro método de codificar los caracteres utilizando cinco (5) intervalos de tiempo de duración igual los cuales se transmiten en secuencia. En el intervalo puede o no haber señal, es decir tiene dos estados que se llaman Marca y Espacio.  Cuando se para de un intervalo al siguiente puede producirse un cambio de la señal, esto se llama un “desplazamiento” y en ingles “Shift”. Cinco intervalos con dos estados permiten 32 diferentes combinaciones. Los cinco intervalos se denominan un “Baudio” y un baudio representa un carácter alfa-numérico.

El nuevo método de transmisión se denominó RTTY o Radio-Teletipo. La codificación del texto al código por transmitir lo puede realizar una máquina y en el lado receptor una maquina se puede hacer cargo de la descodificación a texto.

Los primeros radioteletipos modulaban la portadora similar a la telegrafía, es decir si en el intervalo había señal (Marca) ponían portadora, pero si en el intervalo no había entonces suprimía la portadora (Espacio).   Este método de modulación se conoce en inglés como Amplitud Shift Key  ASK que podemos traducir como Llaveo por Desplazamiento en Amplitud. 

En el lado receptor la detección de la amplitud de una portadora es muy afectada por el ruido y la debilidad de la señal recibida, esto hace que la recepción de señales de RTTY es muy interferida con el método de modulación AFK por lo cual se ideo otra forma de modular en la cual la portadora se transmite en dos diferente frecuencias separada unos cuantos cientos de Hertz. Al espacio se le asigna una frecuencia y a la marca la otra frecuencia.  De esta manera siempre hay una frecuencia transmitiéndose y el desplazamiento entre marca y espacio se consigue cambiando la frecuencia de transmisión. El método se conoce como Frequency Shift Key o abreviado FSK.

Resumiendo, hay dos modos de modular en radioteletipos o RTTY: ASK o FSK, la mas usada actualmente es FSK.

 

Recordemos que existe otro parámetro en las ondas de radio que podría cambiarse (modularse), este es la fase. La onda de radio es una señal cíclica, lo que podemos hacer es en un momento dado tratar de adelantar o atrasar la salida de la onda sin cambiar la frecuencia.  Un pequeño desplazamiento en la fase es difícil de detectar en el lado receptor pero si hacemos un cambio de fase de 180 grados, es decir cambiamos la dirección de la salida, esto si es fácil de detectar.

Como la modulación de fase no es buena para pequeñas variaciones la hace inútil para transmitir fonia pero si nosotros la usamos para transmitir dos estados 0 y 180 grados lo podemos usar para transmitir información binario (marca, espacio) o Ceros y Unos.

En ingles fase se escribe con PH (phase) por lo cual la modulación de face se conoce como PM, y si usamos la modulación de fase para producir desplazamientos de estados (llaveo)  dando lucar a la modulación PSK o Phase Shift Key.

Resumiendo, para trasmitir información de dos estados o binaria podemos usar ASK, FSK o PSK.

PSK puede ser hecha cambiando la señal entre dos fase 0 y 180 grados, esto es conocido como modulación de dos fases o binaria y se denomina BPSK, pero es posible transmitir usando 4 posibles fases 0, 90, 180 y 270 grados creándose una modulación Cuadratica , en ingles se escribe con Q dando lugar a la modulación QPSK.  Es posible hacer modulación usando 8, 16 o 32 fases pero estas no son utilizadas en la radio de aficionados.

Espero que después de esta charla se tenga una mejor comprensión de los términos CW, ASK, FSK, PSK, BPSK y QPSK.

 

 

 

 

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