Modulación (telecomunicación) para niños
La modulación es como un truco que usamos para enviar información, como tu voz o datos de internet, a través de ondas. Imagina que quieres enviar un mensaje secreto a un amigo lejos. No puedes gritar tan fuerte como para que te escuche. En cambio, podrías usar una linterna y enviar el mensaje con destellos de luz. La luz es la "onda" y los destellos son tu mensaje.
En la comunicación, la modulación es el proceso de cambiar una característica de una onda especial, llamada onda portadora, para que lleve la información que queremos enviar. La onda portadora es como el vehículo que lleva tu mensaje.
¿Para qué sirve esto?
- Permite enviar mucha información al mismo tiempo.
- Ayuda a que la señal sea más fuerte y no se pierda por ruidos o interferencias.
Un modulador es el aparato que hace la modulación, es decir, que pone la información en la onda portadora. Un demodulador hace lo contrario: quita la información de la onda para que podamos entenderla. Un módem (que viene de modulador-demodulador) puede hacer ambas cosas, como los que usas para conectarte a internet.
La información que queremos enviar se llama señal moduladora y viaja en una banda de frecuencias más baja, conocida como banda base. La onda portadora con la información viaja en una banda de frecuencias más alta, llamada banda de paso.
Existen dos tipos principales de modulación:
- Modulación analógica: Aquí, la información (como el sonido de la radio) se "imprime" en la onda portadora de forma continua. Los ejemplos más conocidos son la modulación de amplitud (AM) y la modulación de frecuencia (FM).
* En la AM, lo que cambia es la fuerza o "altura" de la onda portadora. * En la FM, lo que cambia es la rapidez con la que la onda se mueve (su frecuencia). Estas son las que se usan en la radio que escuchas.
- Modulación digital: Esta se usa para enviar información digital, como los "unos" y "ceros" de las computadoras. La onda portadora se cambia de maneras específicas para representar estos bits. Por ejemplo, se usa en las redes WiFi, la radio digital y la televisión digital.
Contenido
¿Qué es una onda portadora?
Una onda portadora es una onda eléctrica que se puede modificar para llevar información, como sonido, imágenes o datos. Es esencial para las comunicaciones.
Usar una onda portadora ayuda a resolver muchos problemas técnicos. Por ejemplo, para que una antena funcione bien, debe tener un tamaño parecido al de la onda que va a transmitir. Si quisiéramos transmitir directamente las ondas de sonido (que son muy largas), ¡la antena tendría que medir más de un kilómetro! Al usar ondas portadoras de frecuencias mucho más altas, las ondas son más cortas y las antenas pueden ser mucho más pequeñas.
Cuando sintonizas una emisora de radio, como 101.1 MHz, ese número es la frecuencia de la onda portadora. En la radio FM, las frecuencias portadoras suelen estar entre 87 y 108 MHz.
El proceso de recuperar la información de las ondas portadoras se llama demodulación. Es como deshacer lo que hizo la modulación.
Técnicas de modulación
El objetivo principal de la comunicación es usar una onda portadora y modificarla (modularla) para que lleve nuestra información.
Las formas básicas de modulación son:
- Por Amplitud:
* Modulación en Amplitud (AM): Es la radio AM que conoces. * Doble banda lateral sin portadora (DBL-SP). * Banda lateral única (BLU).
- Angular:
* Modulación en Frecuencia (FM): Es la radio FM que conoces. * Modulación en Fase (PM).
Modulación Analógica
Las tres técnicas principales de modulación analógica son:
- Modulación de la amplitud (AM).
- Modulación de la frecuencia (FM).
- Modulación de la fase (PM).
La mayoría de los sistemas de comunicación usan una o una combinación de estas técnicas. La radio FM suele tener mejor calidad de sonido que la AM porque puede usar frecuencias más altas y transmitir más información.
Modulación Digital
En la modulación digital, una onda portadora analógica se cambia usando una señal digital (los "unos" y "ceros"). Los cambios en la onda portadora se eligen de un grupo limitado de opciones, como si tuviéramos un "alfabeto" de señales.
Un ejemplo sencillo: Imagina una línea telefónica que solo puede enviar sonidos, no datos digitales. Pero las computadoras pueden hablar entre sí a través del teléfono usando módems. Los módems representan los "unos" y "ceros" digitales con diferentes tonos. Si hay cuatro tonos posibles, el primer tono podría significar "00", el segundo "01", el tercero "10" y el cuarto "11". Si el módem envía 1000 tonos por segundo, decimos que la velocidad de símbolos es de 1000 símbolos por segundo, o 1000 baudios. Como cada tono representa dos bits en este ejemplo, la velocidad de datos es el doble, es decir, 2000 bits por segundo.
Algunos tipos de modulación digital son:
- Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK): Cambia la amplitud (fuerza) de la onda.
- Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK): Cambia la frecuencia de la onda.
- Modulación por desplazamiento de fase (PSK): Cambia la fase (el punto de inicio) de la onda.
- Modulación de amplitud en cuadratura (QAM): Combina cambios de amplitud y fase. Se usa mucho en la transmisión de datos moderna.
En estos métodos, a cada cambio de fase, frecuencia o amplitud se le asigna un patrón único de bits. Así, cada cambio representa un "símbolo" que lleva una cantidad específica de bits.
¿Cómo funcionan el modulador y el demodulador?
El diseño del modulador (en el transmisor) y el demodulador (en el receptor) se hace al mismo tiempo. Ambos están hechos para realizar operaciones inversas. Es como un código secreto: el que envía el mensaje lo codifica de una manera, y el que lo recibe sabe exactamente cómo descodificarlo.
En general, el modulador hace esto para enviar datos:
- Toma los bits de datos y los agrupa.
- Asigna estos grupos a diferentes características de la onda (como su fuerza o su fase).
- Prepara la señal para que ocupe el ancho de banda correcto.
- Convierte las señales digitales en analógicas.
- Genera la onda portadora y la mezcla con la información.
- Amplifica y filtra la señal para que llegue bien.
En el lado del receptor, el demodulador hace lo contrario:
- Filtra la señal que llega.
- Ajusta la fuerza de la señal.
- Separa la onda portadora de la información.
- Convierte las señales analógicas de nuevo a digitales.
- Corrige posibles errores.
- Detecta los valores de la señal.
- Convierte esos valores en los bits originales.
- Organiza los bits en un flujo de datos.
- Pasa los datos para su procesamiento final.
Tipos de modulación
Dependiendo de cómo se modifique la onda portadora, tenemos diferentes tipos:
- Modulación en doble banda lateral (DSB o DBL)
- Modulación de amplitud (AM)
- Modulación de fase (PM)
- Modulación de frecuencia (FM)
- Modulación banda lateral única (SSB o BLU)
- Modulación de banda lateral vestigial (VSB, VSB-AM, o BLV)
- Modulación de amplitud en cuadratura (QAM)
- Modulación por división ortogonal de frecuencia (OFDM), también conocida como 'Modulación por multitono discreto' (DMT)
- Modulación de Espectro ensanchado por secuencia directa (DSSS)
- Modulación por longitud de onda
- Modulación en anillo
Cuando la OFDM se usa con técnicas para corregir errores, se llama Modulación por división ortogonal de frecuencia codificada (COFDM).
También hay técnicas de modulación que usan pulsos:
- Modulación por impulsos codificados (PCM)
- Modulación por anchura de pulsos (PWM)
- Modulación por amplitud de pulsos (PAM)
- Modulación por posición de pulsos (PPM)
Cuando la señal es muy simple, como encender y apagar una onda para enviar código Morse, se le llama "manipulación" o "modulación por desplazamiento":
- Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK)
- Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK)
- Modulación por desplazamiento de fase (PSK)
- Modulación por desplazamiento de amplitud y fase (APSK o APK)
Si se usa el código Morse para encender y apagar la onda portadora, se le llama operación en onda continua (CW).
Galería de imágenes
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Onda de alta frecuencia (portadora, las dos de abajo) puede modularse en amplitud (AM, varía la amplitud) o en frecuencia (FM, varía la frecuencia).
Véase también
- Clavaje
- Modulador
- Transmodulador
- Técnicas de modulación
- Resonancia eléctrica
- Heterodino
- Códigos en línea
- Módem
- Modulador RF
- Telecomunicación
- Tipos de emisiones de radio
- Canal de comunicación
- Códec
- Capa física
- Pila de protocolos
- Tasa de baudios
