Todos sabemos que la radio se transmite en AM y FM, pero ¿qué significan?
Más de uno lo habrá preguntado y habrá recibido respuestas del tipo “AM es onda media y FM es frecuencia modulada” con lo cual es probable que se quedase igual.
Si es tu caso y quieres saber qué es una modulación cuando hablamos de este tipo de cosas, sigue leyendo.
Radio antigua. Crédito: Gregory F. Maxwell/Wikipedia
Para entender qué es una modulación tenemos que hablar de señales y utilizaremos también conceptos como frecuencia, que expliqué en el artículo sobre las antenas.
En una modulación intervienen dos señales: portadora y moduladora. La moduladora es la señal que tiene el mensaje que queremos enviar, es la información. La portadora es una señal que nos va a ayudar a enviar nuestra información y es típicamente una señal de mayor frecuencia que la moduladora.
La señal moduladora normalmente es una señal de baja frecuencia, por ejemplo la señal que produce un micrófono al recoger sonido. Estas señales se dice que se encuentran en banda base.
Así pues, el objetivo principal de la portadora es aumentar la frecuencia de la señal. Digamos que la señal moduladora va andando a los sitios y lo que hacemos es subirla en un autobús. La analogía es buena, ya que al movernos en una frecuencia superior también podemos juntar más fácilmente distintas señales: podemos meter más de una persona en el autobús. Es lo que en telecomunicaciones se llama multiplexar señales.
No sólo eso, sino que las señales eléctricas a baja frecuencia tienen problemas para propagarse. De ahí, por ejemplo, que haya un límite a la longitud de los cables USB. Como norma general a mayor frecuencia más facilidades para propagarse (evidentemente todo tiene un límite, depende también del medio sobre el que se propague, etc). Otro motivo para que sea algo muy habitual modular las señales.
Pero me estoy alejando del propósito fundamental del artículo: las modulaciones. Volviendo a nuestras dos señales, la portadora normalmente es un tono que vamos a modificar siguiendo el patrón que marca la moduladora de tal manera que cuando recibamos la señal modulada (portadora+moduladora) podamos deshacernos de la portadora y quedarnos sólo con la moduladora.
Al principio hacía referencia a AM y FM, dos modulaciones conocidas por llevar mucho tiempo con nosotros al ser empleadas en la radio. Ojo, no se emplean únicamente en la radio, tienen muchas aplicaciones (sin ir más lejos la televisión analógica se transmite mediante FM). AM significa Amplitude Modulation (Modulación en Amplitud) y FM Frequency Modulation (Modulación en Frecuencia). Veamos en un gráfico cómo funcionan:
Animación de AM y FM. Crédito: Wikipedia.
La primera señal del gráfico es la moduladora, la información. Es una pena que no se muestre la portadora, que sería también un tono sólo que de mayor frecuencia (aquí un gráfico muy bueno para AM y aquí uno para FM). Lo que se aprecia muy bien es la diferencia entre AM y FM. En AM cuando la moduladora tiene un valor alto, la amplitud de la señal es máxima, y cuando tiene un valor bajo la amplitud es mínima. Se intuye una envolvente que sería la moduladora, y de hecho es así como se “descifra” (demodula) la información en AM, mediante un detector de envolvente.
Asímismo podemos ver que en FM lo que cambia es la frecuencia de la portadora, como si fuese un muelle que se estira o se encoge según la señal portadora tiene un máximo o un mínimo.
¿Cuáles son las diferencias entre ambas y por qué usamos las dos? La mayor diferencia práctica entre ambas es el ruido. Si sois aficionados a escuchar la radio habréis comprobado que en general se escuchan mucho mejor las cadenas en FM que en AM y el motivo fundamental es el ruido. Cuando transmitimos señales se nos va a colar ruido siempre, más o menos dependiendo de lo bien que lo hagamos, de lo bien que estemos recibiendo la señal, etc. Y el ruido se suma a la señal:
Introductory Overview of Electrical Instrumentation. Crédito: Darryl Morrell
En el gráfico vemos perfectamente una señal sin ruido y la misma con el ruido. Si estamos utilizando AM es evidente que el ruido va a ser un problema grave, ya que afecta a la amplitud directamente, que es donde tenemos la información. En FM en cambio el ruido influye menos ya que lo que vamos a medir son los cambios de frecuencia. Entonces, ¿por qué seguir utilizando AM? Porque es barata, así de fácil. Demodular una señal en AM es muy sencillo y muy barato. Los moduladores y demoduladores de FM son bastante más caros y complejos en comparación.
Alguno se preguntará a qué viene lo de onda media que decía al principio respecto a la radio AM. No tiene nada que ver con la modulación, es simplemente otra forma de llamar a la banda de frecuencias en la que se transmite normalmente la radio modulada en amplitud.
De todas formas las modulaciones no se quedan en AM y FM, ni mucho menos. Para empezar no he hablado de una de las distinciones básicas entre modulaciones: analógica y digital. La primera abarca casos como el de AM y FM, en los que la señal original es analógica y la final también. En el caso de la modulación digital la señal de la que partimos es digital y se convierte a una señal analógica para su transmisión.
También es posible combinar distintos tipos de modulaciones, por ejemplo modulando una señal digital a analógica y luego ésta en frecuencia.
Los distintos conceptos que hemos ido viendo se aplican a todas las modulaciones y lo único que varía es cómo modificamos la señal portadora para codificar la información. AM y FM son los ejemplos más sencillos y fáciles de ver, y por ello dos modulaciones muy utilizadas a pesar de ser ambas analógicas.
Quizá otro día haga una entrada sobre modulaciones digitales, que (aviso) son más complicadas.
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{ 20 } Comentarios
Muy interesante….. espero que luego cuelgues enlaces para ampliar un poco más el tema…
Una cuestión, la tv analógica lleva en FM el audio y en AM (banda lateral residual) el vídeo, no??
Ya se me ha adelantado Foncu ;P en cualquier caso supongo que Naeros ya lo sabía, sólo no matizó que era sólo el audio.
Lo que sí, Naeros, le veo dos ausencias a este artículo: primero, la razón de modular… normalmente cuando se hace algo, siempre existe una razón detrás. Había empezado a escribir un artículo sobre electromagnetismo cuando hablábamos de poner un artículo sobre modulación porque sin él no se entiende bien todo este tinglado, al final lo dejé todo de lado porque empezaste tu con este artículo.
Razones para la modulación, aunque seguro que hay miles de razones de necesidad o de ventaja, creo que la más importante es que es que a frecuencias muy bajas tenemos problemas de propagación y atenuación de la onda, por lo que se hace necesario “elevar” la frecuencia a la que enviamos la señal para salvar este “obstáculo”. Además, si recordáis lo del tamaño de las antenas, necesitamos modular para poder usar antenas de un tamaño normal.
Otro detalle, viniendo al cuento de las modulaciones digitales, veo es que no has comentado nada de las modulaciones de banda lateral única, que aunque no son tan conocidas porque sus emisores y receptores son más caros, pueden ser un buen paso intermedio de cara a las modulaciones digitales.
Por último dos tonterías: la primera AM significa AMPLITUD MODULADA y la segunda, tampoco dices porque AM se emite en ONDA MEDIA (la gente confunde una cosa con la otra, onda media es MW, y también se usa AM en onda larga, que es LW) y FM en una banda más elevada. Tampoco hablas nada de las ventajas de AM respecto a FM (que las tiene, más allá de que sea más barato un receptor AM: por ejemplo, el usar menos ancho de banda lo que permite emitirla en bandas más bajas y tener mucho más alcance).
Luego no estoy completamente seguro, pero creo recordar que en la carrera un profesor había comentado que la regla de “AM más barato” era sólo para los receptores, vamos, que los emisores AM son más caros que los FM, pero como notareis, hoy en día los precios son bastante bajos en todos los receptores: hasta el punto que los receptores de FM abundan más, aunque es por razones que creo que tienen que ver más con las antenas y también con que el 90% de las emisoras son en FM.
Me sumo a la duda de FOncu…
@otanion, te recomiendo que eches un vistazo a la wikipedia en inglés que es bastante completa (en español tampoco está mal, ojo). Eso sí, en cuanto empiezas a mirar cosas de modulaciones encontrarás fórmulas a tutiplén.
@Foncu, Gencianal, la respuesta os la da Santi
@Santi, estuve dudando de si añadir más sobre los motivos de modular, pero era entrar en otros tinglados me parece. Para explicarlos bien, como dices, hace falta más electromagnetismo y propagación de ondas, y me parecía que iba a ser un artículo demasiado largo para titularlo simplemente Modulaciones. Tengo pensado seguir hablando de las antenas (el siguiente artículo creo que irá de diagramas de radiación) e ir metiendo ahí poco a poco toda esa información. Sobre banda lateral única no he hablado porque para explicarlas hay que saber qué es un espectro en frecuencia y por qué podemos eliminar una mitad. Tienes razón en lo de las bandas de AM, quizá he simplificado de más. Respecto a lo de las ventajas de AM, no he entrado más en detalle porque, como has comentado, hay que hablar de anchos de banda. De todas formas en FM también se emite con más ancho de banda porque estamos a frecuencias más altas y porque al ser más robusto frente al ruido las grabaciones se hacen con más calidad (la radio AM está pensada sólo para voz).
Sobre los receptores, ahora que lo comentas puede que tengas razón. También es cierto que al trabajar a frecuencias más bajas necesitas menos repetidores, con lo cual no sé si globalmente seguirá siendo más barata o no.
De todas formas voy a aclarar lo de los precios
Meto mi hocico de editor simplemente para decir que siempre se pueden añadir cosas, pero no siempre eso es la mejor opción — evidentemente el artículo es una introducción (al menos, eso me pareció al leerlo), de modo que no creo que haya que saturarlo demasiado. Pero la decisión, en este caso, es evidentemente de Naeros.
Otra cosa es añadir artículos adicionales –de Naeros, Santi y quien sea– que amplien aspectos determinados o incluso se refieran a lo mismo a un mayor nivel, de modo que un lector que lea esta entrada pueda seguir aprendiendo más en detalle o más a fondo. Luego se enlaza éste con los otros y vice versa, y punto.
Por fin me entero de la diferencia entre AM y FM. Ya era hora.
La diferencia de precios entre los transmisores de AM y FM está determinada por la amplitud de la señal. FM, al modular en frecuencia la señal modulada, es una modulación de amplitud de cresta constante. Esto es realmente muy bueno ya que permite que la señal se recorte, se haga triangular o muchos otros fenómenos relacionados con la amplitud. Uno de estos fenómenos es la falta de linealidad de los amplificadores de potencia. Este tema daría para un post largo, pero básicamente cuando un amplificador va sacando potencia, cuando se acerca a su límite de potencia deja de ser lineal, y ya no se cumple que y = a·x (y salida, x entrada).
Si la señal es AM, la información viene codificada en la envolvente o amplitud de la señal, cualquier recorte o modificación no lineal que se le haga a esa amplitud, modifica la información. El receptor será incapaz de recuperar el sonido o vídeo o lo que lleve codificado de forma fiel a la señal moduladora original. En FM, como dije antes, pues no, ya puedes recortar la señal o hacerle mil perrerías en amplitud, que la calidad de la señal moduladora, en el receptor, casi no se ve afectada. Es por ello que el ruido normal, que es de amplitud, casi no afecta a la modulación FM.
Por estos motivos un transmisor de FM es, para el mismo nivel de potencia y banda de trabajo, más económico, o dicho de otra forma. Con un mismo amplificador amplificando una señal de AM y de FM, podría sacar mucha más potencia en FM que en AM manteniendo la calidad final de la señal moduladora.
Vaya comentario me ha quedado… ¿Se entiende?
Tienes razón Pedro. Yo lo decía porque antes de entrar en modulaciones digitales sí que sería interesante. De hecho, aunque iba entre líneas la idea que estaba proponiendo es:
“Antes de sacar un artículo de modulaciones digitales… quizás deberías de sacar uno intermedio tratando todos estos temas”.
Como excepción está el tema de la explicación de porqué modular… que sí creo que falta y siempre que se cuenta algo considero que debería explicarse el por qué… aunque es una opinión personal.
Un artículo genial.
@ Santi,
Completamente de acuerdo con lo del porqué de las cosas
Iratxo… gracias… ya no me acordaba de la razón exacta
Naeros… lo he estado pensado y lo de los anchos de banda y todo eso puede ser explicado muy fácilmente con metáforas, por ejemplo con una carretera de muchos carriles.
Sobre lo de BLU, puede que no sea muy académica ni corresponde totalmente, pero por lo menos para dejar la mosca detrás de la oreja a más de uno:
BLU (esta es la modulación que se suele usar entre los radioaficcionados, si no me falla la memoria)
“En AM estándar tenemos que, por varios motivos, al terminar de modular la señal existen redundancias (partes repetidas) de la señal y sigue presente la señal portadora de la que ya se habló y está consumiendo energía. En estas cosas de las telecomunicaciones -sin entrar en detalles- disponemos de aparatos -llamados filtros- que nos permiten quitar estos elementos no deseados para así dejar sólo lo necesario y ahorrar energía -ya que todo lo que transmitimos es factura de la luz y más potencia inutil emitida-. Lo malo es que para reconstruir el sonido en la parte del receptor, se hace necesario reconstruir lo que hemos eliminado exactamente tal como estaba en emisión (es necesario que coincida en el tiempo). Esto es posible gracias a otros aparatos disponibles en telecomunicaciones. Con todo esto en la mesa, podemos emitir una señal mucho más liviana pero por otro lado necesitaremos más cacharrada, por lo que los emisores y receptores (sobre todo estos últimos con lo de andar a reconstruir cosas) serán mucho más caros.”
Por cierto, quien quiera leer más:
http://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3nenbandalateral%C3%BAnica http://en.wikipedia.org/wiki/Single-sideband_modulation (el de inglés, como siempre está más completo).
Ok, añadiré luego un párrafo con el motivo para modular una señal
Tampoco me quiero meter muy a fondo porque quiero hacer una entrada explicando más cosas sobre la frecuencia en telecomunicaciones, algo de propagación de ondas, ancho de banda y espectros de frecuencia.
Buen articulo, gran punto de partida para un monton de articulos mas…
Sintaxis: donde dices que la modulacion FM es como que se mueve un muelle, me imagino que te referiras a un “fuelle” verdad? saludos
Muy bueno el artículo, a pesar de que faltan todas las cosas que están en los comentarios. Y también me parece bien así, es una de las razones de ser de que exista la opción de comentar artículos
Sobre el precio de AM y FM, quiero añadir una apreciación. Es mucho más barato AM que FM por una razón muy sencilla: el receptor de radio de la señal de AM es muy simple de fabricar, mucho más que uno de FM. Y a la hora de implantar un sistema de radiocomunicación masiva, el precio clave es el del receptor, pues en el número de receptores es elevadísimo y el de emisores muy bajo. El receptor de AM es tan simple y sencillo, que se puede fabricar de forma casera, mediante la radio de galena.
Aunque a veces la intuición no es buena guía, en este caso se puede intuir que va a ser más sencillo demodular la señal AM que la FM sólo con ver su forma (en el gráfico del artículo).
Enhorabuena por el articulo Naeros,
Si me permites creo que seria prudente aclarar, si sigue la serie como espero, que cuando se habla de “modulación analógica” o “modulación digital” es un ahorro de lenguaje. Modular es simplemente cambiar el módulo (valor) de alguna magnitud física (frecuencia, voltaje, luminosidad …) y eso no es, estrictamente, analógico o digital. Lo que es analógico o dígital es la representación de la información, y las técnicas de transmision, si se transmite “algo” análogo (proporcional) a la información, o “algo” que representan números que representan la información.
A partir de ahí ok en hablar de “modulación analógica o digital”
Por ejemplo si con una linterna transmito “SOS” en código Morse, estoy modulando (en AM, hay luz o no hay luz) un rayo de luz con una señal (mi dedo sobre el interruptor) que representa el mensaje “… — …” que corresponde a una codificación de las letras del alfabeto con dos símbolos (. -) y sería una información digital, datos. Modulación digital.
Antes de que alguien diga que transmitir una portadora sin modular no sirve de nada, no todo lo que sale de una antena son comunicaciones
http://en.wikipedia.org/wiki/Non-directional_beacon
Excelente información aportada, sencilla de comprender y útil. Felicitaciones y muchas gracias por “compartir tu conocimiento”
Excelente…
Creo que todas las explicaciones que habéis dado, son muy acertadas y describen muy bien, a nivel de legos, las diferencias entre AM y FM. Meterse en más profundicades u otros tipos de modulación, conllevaría aburrir a gente normal que lo único que conoce son los receptores que llevan AM y FM. Las dudas o curiosidad por uno u otro tipo de modulación, se suscitan en ese ámbito.
Tratar aquí la BLU, la DIGITAL, etc., sólo conllevaría aburrimiento y confusión.
Por mi parte, me interesan todos estos temas cualquiera que sea su nivel de complejidad. No soy ingeniero, sólo he sido un especialista que se ha dejado una parte de su vida trabajando en esa bendita rama de la ciencia que es la Electrónica.
Un saludo y mi enhorabuena a todos los que, sabiendo, nos ilumináis con vuestras aclaraciones y propuestas.
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AM, FM y otras modulaciones del montón…
[c&p] En una modulación intervienen dos señales: portadora y moduladora. La moduladora es la señal que tiene el mensaje que queremos enviar, es la información. La portadora es una señal que nos va a ayudar a enviar nuestra información y es típicame…
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