Viene de: Nociones sobre Señales Eléctricas (Clase 64)

Veremos a continuación el principio de funcionamiento y operación de los sistemas de comunicaciones utilizados en navegación:

Transmisión de la voz

Un micrófono no es otra cosa que un transductor de sonidos en impulsos eléctricos. Esto quiere decir que cuando hablamos, obtendremos entre los terminales del micrófono una señal eléctrica de corriente alterna sinusoidal (Fig. 173).

Las distintas variaciones en los tonos de la persona que habla producirán variaciones en la frecuencia de la señal de salida, mientras que el volumen con el que se habla provocará cambios en la amplitud de dicha señal. En resumen, a tonos más agudos corresponden frecuencias más altas, mientras que a volúmenes mayores corresponden aumentos en la amplitud. Esta señal, debidamente amplificada (aumentada en amplitud) puede ser perfectamente enviada a través de un conductor eléctrico (cable) a un dispositivo que produzca el efecto inverso que el micrófono, es decir que convierta la señal eléctrica en sonido. Este transductor de impulsos eléctricos en sonido es más conocido como parlante (Fig. 174).

Tanto la música como la voz humana producen señales de tipo sinusoidal. Cabe aclarar que el espectro audible del ser humano va desde los 20 Hz hasta los 20.000 Hz (20 KHz), por encima de los cuales se ubican los ultrasonidos. Como se aprecia en la figura 174, este tipo de transmisión no presenta ningún inconveniente, ya que con dos transductores y un cable puede establecerse cualquier tipo de comunicación (telefonía fija). El problema se presenta cuando es preciso establecer comunicaciones inalámbricas, como es el caso que nos ocupa.

El principio en que se basan las radiocomunicaciones se basa en el descubrimiento de que las señales de alta frecuencia pueden fácilmente propagarse por el espacio al igual que otras formas de radiaciones, tales como la luz, a la velocidad de 300.000 Km/seg.

Estas ondas electromagnéticas pueden además refractarse según lo que se verá más adelante (Fig. 175).

El principal inconveniente reside en que las señales producto de la voz humana son de frecuencia muy baja para su propagación. Deberá entonces convertirse, en el equipo transmisor, dichas señales del espectro audible a frecuencias aptas para su transmisión en el éter para así, luego, ser recuperadas en el equipo receptor.

A este proceso se lo conoce como modulación, la que puede ser de dos tipos: modulación de amplitud y modulación de frecuencia.

• Modulación de amplitud: Como habíamos visto con anterioridad, para que una señal viaje por el espacio es preciso que su frecuencia sea elevada. Para lograr este objetivo se toma una señal de frecuencia elevada que actuará como transporte de la señal de audio. A esta frecuencia se la llamará “portadora“. El método mediante el cual se varía o modula la amplitud de la onda portadora de acuerdo a las variaciones de amplitud de la señal de sonido, se llama “modulación de amplitud“ (AM) (Fig. 176).

Como se observa en la figuras 176 y 177, la señal moduladora (1) debidamente amplificada ingresa al modulador junto con la onda portadora (2) generada por el oscilador. De la combinación de ambas surge una nueva señal a la que llamaremos “señal modulada“ (3). Esta nueva señal tiene la particularidad de transportar la información de la señal de audio en forma de señal envolvente, debido a que se varía su amplitud en función de las variaciones de amplitud de la señal moduladora. Esta nueva señal modulada en amplitud se amplificará y se enviará a la antena para ser transmitida.

Del otro lado se realizará el proceso inverso, haciendo pasar a la señal modulada por un demodulador, del que se recuperará la señal envolvente que luego será amplificada y enviada al parlante.

Bandas laterales

Cuando se modula una portadora de RF (radiofrecuencia) en amplitud, se produce en el modulador lo que se conoce con el nombre de “batido de frecuencias”, cuyo efecto es el de añadir nuevas frecuencias además de la frecuencia de la portadora. Estas frecuencias que aparecen son dos y serán el resultado de la suma y de la diferencia de la portadora y la señal de audio. Por ejemplo, si una transmisión con una portadora de 600 KHz se modula con un tono de audio de 2 KHz, las frecuencias que se generan contendrán, además de la frecuencia de la portadora, la suma (602 KHz) y la diferencia (598 KHz) de frecuencias. A estas nuevas frecuencias se las llama “bandas laterales“. La frecuencia más alta es la banda lateral superior y la frecuencia más baja es la banda lateral inferior. El espectro de frecuencias comprendido entre ambas bandas laterales se conoce como “ancho de banda“ de la transmisión (Fig. 178).

En el ejemplo anterior el ancho de banda es de 4 KHz. Si se reduce la frecuencia de la señal moduladora de 2 KHz a 1 KHz, las bandas laterales estarán más próximas a la frecuencia de la portadora y el ancho de banda será solamente de 2 KHz. De esto se desprende que toda la información de la señal moduladora se encuentra contenida en las bandas laterales y no en la portadora. En la transmisión de la palabra, la señal moduladora contiene muchas frecuencias que pueden estar 5 KHz por encima o por debajo de la frecuencia de la portadora, lo que da como resultado un ancho de banda de cada banda lateral de aproximadamente 5 Khz (Fig. 179).

Dado que toda la información de la señal moduladora se encuentra totalmente concentrada en cada una de las bandas laterales, a los efectos de la transmisión resulta más sencillo y económico transmitir solamente una de las bandas laterales, prescindiendo de la otra así como de la portadora. A este sistema se lo conoce con el nombre de “banda lateral única“ (BLU) y es el utilizado en transmisiones en alta mar como se verá más adelante.

• Modulación de frecuencia: Mediante este proceso, la información de la señal moduladora (1) se superpone a la onda portadora (2), haciendo variar su frecuencia en lugar de variar su amplitud. Las ondas moduladas en frecuencia (3) mantienen su amplitud constante (Fig. 180).

La ventaja de las transmisiones en frecuencia modulada (FM) reside en que los ruidos que puedan aparecer en el proceso solo afectarán a la amplitud de la señal modulada y no a su frecuencia, con lo cual la recepción se ve poco afectada y se obtienen transmisiones de gran calidad. Como se observa en la figura 180, cuando la señal moduladora aumenta hasta su máximo, la frecuencia de la portadora aumenta también. Cuando pasa por el máximo negativo, la portadora alcanza su frecuencia mínima. Si no existe señal moduladora, la portadora se mantiene en su valor central.

Por ejemplo, si la frecuencia central de la portadora es de 100 MHz, una señal de audio débil puede producir una variación en más o en menos de 10 KHz, es decir una diferencia entre 99,99 MHZ y 100,01 MHz. Una variación de importancia puede producir una diferencia de 50 KHz, o sea entre 99,95 MHz y 100,05 MHz.

Se ha establecido que la máxima desviación de la frecuencia portadora sea de 75 KHz en más o en menos de la frecuencia central asignada, dejando además 25 KHz a cada lado como margen de seguridad. Entonces, se tiene 75 KHz + 25 KHz = 100 KHz a cada lado de la frecuencia de la portadora, lo que hace un total de 200 KHz para cada canal de FM.

Continúa en: Transreceptores de Radio y Propagación de las ondas (Clase 66)

Darío G. Fernández
Director del ISNDF

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