Amplitud modulada

Figura 1: Una señal de audio (top) puede ser transportada por una señal de portador usando métodos AM o FM.

La modulación de amplitud (AM) es una técnica de modulación utilizada en la comunicación electrónica, más comúnmente para transmitir mensajes con una onda de radio. En la modulación de amplitud, la amplitud (intensidad de la señal) de la onda varía en proporción a la de la señal del mensaje, como una señal de audio. Esta técnica contrasta con la modulación angular, en la que se varía la frecuencia de la onda portadora, como en la modulación de frecuencia, o su fase, como en la modulación de fase.

AM fue el primer método de modulación utilizado para transmitir audio en la radiodifusión. Se desarrolló durante el primer cuarto del siglo XX, comenzando con los experimentos de radioteléfono de Roberto Landell de Moura y Reginald Fessenden en 1900. Esta forma original de AM a veces se denomina modulación de amplitud de doble banda lateral (DSBAM), porque el método estándar produce bandas laterales a ambos lados de la frecuencia portadora. La modulación de banda lateral única utiliza filtros de paso de banda para eliminar una de las bandas laterales y posiblemente la señal portadora, lo que mejora la relación entre la potencia del mensaje y la potencia de transmisión total, reduce los requisitos de manejo de potencia de los repetidores de línea y permite una mejor utilización del ancho de banda del medio de transmisión.

AM sigue en uso en muchas formas de comunicación además de la transmisión de AM: radio de onda corta, radio amateur, radios bidireccionales, radio VHF para aviones, radio de banda ciudadana y módems de computadora en forma de QAM.

Formularios

En electrónica, telecomunicaciones y mecánica, la modulación significa variar algún aspecto de una señal portadora de onda continua con una forma de onda de modulación portadora de información, como una señal de audio que representa sonido o una señal de video que representa imágenes. En este sentido, la onda portadora, que tiene una frecuencia mucho mayor que la señal del mensaje, lleva la información. En la estación receptora, la señal del mensaje se extrae de la portadora modulada mediante demodulación.

En la modulación de amplitud, se varía la amplitud o fuerza de las oscilaciones de radiofrecuencia. Por ejemplo, en la comunicación por radio AM, una señal de radiofrecuencia de onda continua tiene su amplitud modulada por una forma de onda de audio antes de la transmisión. La forma de onda de audio modifica la amplitud de la onda de radio y determina la envolvente de la forma de onda. En el dominio de la frecuencia, la modulación de amplitud produce una señal con potencia concentrada en la frecuencia portadora y dos bandas laterales adyacentes. Cada banda lateral tiene el mismo ancho de banda que la señal de modulación y es una imagen especular de la otra. Por lo tanto, la AM estándar a veces se denomina "modulación de amplitud de doble banda lateral" (DSBAM).

Una desventaja de todas las técnicas de modulación de amplitud, no solo de la AM estándar, es que el receptor amplifica y detecta el ruido y la interferencia electromagnética en igual proporción que la señal. Aumentar la relación señal-ruido recibida, digamos, por un factor de 10 (una mejora de 10 decibelios), requeriría aumentar la potencia del transmisor por un factor de 10. Esto contrasta con la modulación de frecuencia (FM) y la radio digital. donde el efecto de dicho ruido después de la demodulación se reduce fuertemente siempre que la señal recibida esté muy por encima del umbral de recepción. Por esta razón, la transmisión de AM no se ve favorecida por la transmisión de música y de alta fidelidad, sino por las comunicaciones y transmisiones de voz (deportes, noticias, programas de radio, etc.).

AM también es ineficiente en el uso de energía; al menos dos tercios de la potencia se concentran en la señal portadora. La señal portadora no contiene nada de la información original que se transmite (voz, video, datos, etc.). Sin embargo, su presencia proporciona un medio simple de demodulación usando detección de envolvente, proporcionando una referencia de frecuencia y fase para extraer la modulación de las bandas laterales. En algunos sistemas de modulación basados en AM, se requiere una potencia de transmisión más baja a través de la eliminación parcial o total del componente portador, sin embargo, los receptores de estas señales son más complejos porque deben proporcionar una señal de referencia de frecuencia portadora precisa (generalmente como desplazada a la frecuencia intermedia).) de un "piloto" portadora (en transmisión de portadora reducida o DSB-RC) para usar en el proceso de demodulación. Incluso con la portadora totalmente eliminada en la transmisión de portadora suprimida de doble banda lateral, la regeneración de la portadora es posible utilizando un bucle de enganche de fase de Costas. Esto no funciona para la transmisión de portadora suprimida de banda lateral única (SSB-SC), lo que lleva a la característica "Pato Donald" sonido de dichos receptores cuando están ligeramente desafinados. Sin embargo, la AM de banda lateral única se usa ampliamente en radioaficionados y otras comunicaciones de voz porque tiene eficiencia de potencia y ancho de banda (reduciendo el ancho de banda de RF a la mitad en comparación con la AM estándar). Por otro lado, en la radiodifusión de onda media y onda corta, la AM estándar con la portadora completa permite la recepción utilizando receptores económicos. La emisora absorbe el costo de energía adicional para aumentar en gran medida la audiencia potencial.

Una función adicional proporcionada por la portadora en AM estándar, pero que se pierde en la transmisión de portadora suprimida de banda lateral simple o doble, es que proporciona una referencia de amplitud. En el receptor, el control automático de ganancia (AGC) responde a la portadora para que el nivel de audio reproducido permanezca en una proporción fija con respecto a la modulación original. Por otro lado, con las transmisiones de portadora suprimida no hay potencia transmitida durante las pausas en la modulación, por lo que el AGC debe responder a los picos de la potencia transmitida durante los picos en la modulación. Por lo general, esto implica un circuito llamado ataque rápido, caída lenta que mantiene el nivel de AGC durante un segundo o más después de dichos picos, entre sílabas o pausas breves en el programa. Esto es muy aceptable para radios de comunicaciones, donde la compresión del audio ayuda a la inteligibilidad. Sin embargo, es absolutamente indeseable para la música o la programación de transmisión normal, donde se espera una reproducción fiel del programa original, incluidos sus diferentes niveles de modulación.

Una forma sencilla de modulación de amplitud es la transmisión de señales de voz desde el teléfono analógico tradicional mediante un bucle local de batería común. La corriente continua que proporciona la batería de la oficina central es una portadora con una frecuencia de 0 Hz, que es modulada por un micrófono (transmisor) en el aparato telefónico según la señal acústica de la boca del altavoz. El resultado es una corriente continua de amplitud variable, cuyo componente de CA es la señal de voz extraída en la oficina central para su transmisión a otro suscriptor.

Una forma sencilla de modulación de amplitud digital que se puede utilizar para transmitir datos binarios es la modulación on-off, la forma más sencilla de modulación por desplazamiento de amplitud, en la que unos y ceros se representan mediante la presencia o ausencia de un portador. Los radioaficionados también utilizan la codificación de encendido y apagado para transmitir el código Morse, lo que se conoce como operación de onda continua (CW), aunque la transmisión no es estrictamente "continua". Una forma más compleja de AM, la modulación de amplitud en cuadratura, ahora se usa más comúnmente con datos digitales, al tiempo que hace un uso más eficiente del ancho de banda disponible.

Designaciones de la UIT

En 1982, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) designó los tipos de modulación de amplitud:

Historia

Uno de los transmisores de tubos pre-vacuo crudos AM, un transmisor de arco de Telefunken de 1906. La onda portadora es generada por 6 arcos eléctricos en los tubos verticales, conectados a un circuito sintonizado. La modulación se hace por el gran micrófono de carbono (forma de contacto) en el plomo de la antena.

Uno de los primeros transmisores de radio AM de tubo de vacío, construido por Meissner en 1913 con un tubo de triodo temprano por Robert von Lieben. Lo usó en una histórica transmisión de voz de 36 km (24 mi) de Berlín a Nauen, Alemania. Compare su pequeño tamaño con el transmisor anterior.

Aunque la AM se utilizó en algunos experimentos rudimentarios en la transmisión telegráfica y telefónica múltiplex a fines del siglo XIX, el desarrollo práctico de la modulación de amplitud es sinónimo del desarrollo entre 1900 y 1920 del "radioteléfono" transmisión, es decir, el esfuerzo de enviar sonido (audio) por ondas de radio. Los primeros transmisores de radio, llamados transmisores de chispa, transmitían información por telegrafía inalámbrica, utilizando pulsos de onda portadora de diferentes longitudes para deletrear mensajes de texto en código Morse. No podían transmitir audio porque la portadora consistía en cadenas de ondas amortiguadas, pulsos de ondas de radio que se reducían a cero y sonaban como un zumbido en los receptores. En efecto, ya estaban modulados en amplitud.

Ondas continuas

La primera transmisión de AM la realizó el investigador canadiense Reginald Fessenden el 23 de diciembre de 1900 mediante un transmisor de chispa con un interruptor de alta frecuencia de 10 kHz especialmente diseñado, a una distancia de 1 milla (1,6 km) en Cobb Island, Maryland, EE. UU.. Sus primeras palabras transmitidas fueron, "Hola. Uno dos tres CUATRO. ¿Está nevando donde está, Sr. Thiessen? Las palabras eran apenas inteligibles por encima del zumbido de fondo de la chispa.

Fessenden fue una figura importante en el desarrollo de la radio AM. Fue uno de los primeros investigadores en darse cuenta, a partir de experimentos como el anterior, de que la tecnología existente para producir ondas de radio, el transmisor de chispa, no se podía utilizar para la modulación de amplitud, y que un nuevo tipo de transmisor, que producía ondas continuas, era necesario. Esta fue una idea radical en ese momento, porque los expertos creían que la chispa impulsiva era necesaria para producir ondas de radiofrecuencia, y Fessenden fue ridiculizado. Inventó y ayudó a desarrollar uno de los primeros transmisores de onda continua: el alternador Alexanderson, con el que realizó lo que se considera la primera transmisión de entretenimiento público AM en la víspera de Navidad de 1906. También descubrió el principio en el que se basa AM, heterodino, y inventó uno de los primeros detectores capaces de rectificar y recibir AM, el detector electrolítico o "barette líquido", en 1902. Otros detectores de radio inventados para la telegrafía inalámbrica, como la válvula Fleming (1904) y el detector de cristal (1906) también demostró ser capaz de rectificar señales de AM, por lo que el obstáculo tecnológico fue generar ondas de AM; recibirlos no fue un problema.

Primeras tecnologías

Los primeros experimentos en transmisión de radio AM, realizados por Fessenden, Valdemar Poulsen, Ernst Ruhmer, Quirino Majorana, Charles Herrold y Lee de Forest, se vieron obstaculizados por la falta de tecnología de amplificación. Los primeros transmisores prácticos de AM de onda continua se basaron en el enorme y costoso alternador Alexanderson, desarrollado entre 1906 y 1910, o en versiones del transmisor de arco Poulsen (convertidor de arco), inventado en 1903. Las modificaciones necesarias para transmitir AM fueron torpes y resultaron en audio de muy baja calidad. La modulación generalmente se lograba mediante un micrófono de carbón insertado directamente en la antena o el cable de tierra; su resistencia variable varió la corriente a la antena. La capacidad limitada de manejo de potencia del micrófono limitó severamente la potencia de los primeros radioteléfonos; muchos de los micrófonos estaban refrigerados por agua.

Tubos de vacío

El descubrimiento de 1912 de la capacidad amplificadora del tubo Audion, inventado en 1906 por Lee de Forest, resolvió estos problemas. El oscilador de retroalimentación de tubo de vacío, inventado en 1912 por Edwin Armstrong y Alexander Meissner, era una fuente barata de ondas continuas y podía modularse fácilmente para hacer un transmisor de AM. La modulación no tenía que realizarse en la salida, pero podía aplicarse a la señal antes del tubo amplificador final, por lo que el micrófono u otra fuente de audio no tenía que modular una señal de radio de alta potencia. La investigación durante la guerra avanzó enormemente en el arte de la modulación AM, y después de la guerra, la disponibilidad de tubos baratos provocó un gran aumento en el número de estaciones de radio que experimentaban con la transmisión AM de noticias o música. El tubo de vacío fue responsable del surgimiento de la transmisión AM alrededor de 1920, el primer medio electrónico de comunicación masiva. La modulación de amplitud fue prácticamente el único tipo utilizado para la transmisión de radio hasta que comenzó la transmisión de FM después de la Segunda Guerra Mundial.

Al mismo tiempo que comenzó la radio AM, las compañías telefónicas como AT&T estaban desarrollando la otra gran aplicación para AM: enviar múltiples llamadas telefónicas a través de un solo cable modulándolas en frecuencias portadoras separadas, denominada división de frecuencia multiplexación.

Banda lateral única

John Renshaw Carson en 1915 realizó el primer análisis matemático de la modulación de amplitud y demostró que una señal y una frecuencia portadora combinadas en un dispositivo no lineal crearían dos bandas laterales a cada lado de la frecuencia portadora y pasarían la señal modulada a través de otro dispositivo no lineal. extraería la señal de banda base original. Su análisis también mostró que solo se necesitaba una banda lateral para transmitir la señal de audio, y Carson patentó la modulación de banda lateral única (SSB) el 1 de diciembre de 1915. Esta variante más avanzada de modulación de amplitud fue adoptada por AT&T para el servicio telefónico transatlántico de onda larga a partir del 7 Enero de 1927. Después de la Segunda Guerra Mundial, fue desarrollado por los militares para la comunicación aérea.

Análisis

Ilustración de la modulación de la amplitud

La onda portadora (onda sinusoidal) de frecuencia f_c y amplitud A se expresa mediante

c()t)=Apecado⁡ ⁡ ()2π π fct){displaystyle c(t)=Asin(2pi f_{c}t),}.

La señal del mensaje, como una señal de audio que se utiliza para modular la portadora, es m(t) y tiene una frecuencia f_m, mucho menor que f_c:

m()t)=M#⁡ ⁡ ()2π π fmt+φ φ )=Am#⁡ ⁡ ()2π π fmt+φ φ ){displaystyle m(t)=Mcos left(2pi f_{m}t+phi right)=Amcos left(2pi f_{m}t+phi right),},

donde m es la sensibilidad de amplitud, M es la amplitud de modulación. Si m < 1, (1 + m(t)/A) siempre es positivo para submodulación. Si m > 1, entonces se produce una sobremodulación y la reconstrucción de la señal del mensaje a partir de la señal transmitida provocaría la pérdida de la señal original. La modulación de amplitud resulta cuando la portadora c(t) se multiplica por la cantidad positiva (1 + m(t)/A):

Sí.()t)=[1+m()t)A]c()t)=[1+m#⁡ ⁡ ()2π π fmt+φ φ )]Apecado⁡ ⁡ ()2π π fct){displaystyle {begin{aligned}y(t) limit=left[1+{frac {m(t)}{A}}right]c(t)\\cccs left[1+mcosleft(2pi f_{m}t+firight)right]

En este caso simple, m es idéntico al índice de modulación, que se analiza a continuación. Con m = 0,5, la señal modulada en amplitud y(t) corresponde al gráfico superior (etiquetado como "50% Modulación") en la figura 4.

Usando identidades de prostaféresis, se puede demostrar que y(t) es la suma de tres ondas sinusoidales:

Sí.()t)=Apecado⁡ ⁡ ()2π π fct)+12Am[pecado⁡ ⁡ ()2π π [fc+fm]t+φ φ )+pecado⁡ ⁡ ()2π π [fc− − fm]t− − φ φ )].{displaystyle y(t)=Asin(2pi f_{c}t)+{frac {1}{2}}Amleft[sin left(2pi left[f_{c}+f_{m}right]t+phi right)+sin left(2pi left left [f_{c}-f_{m}right]t-phi right)right].,}

Por lo tanto, la señal modulada tiene tres componentes: la onda portadora c(t) que no cambia en frecuencia, y dos bandas laterales con frecuencias ligeramente por encima y por debajo de la frecuencia portadora f_c.

Espectro

Figura 2: Espectro doble de señales de banda base y AM.

Una señal de modulación útil m(t) suele ser más compleja que una sola onda sinusoidal, como se trató anteriormente. Sin embargo, según el principio de la descomposición de Fourier, m(t) se puede expresar como la suma de un conjunto de ondas sinusoidales de varias frecuencias, amplitudes y fases. Realizando la multiplicación de 1 + m(t) con c(t) como arriba, el resultado consiste en una suma de ondas sinusoidales. Nuevamente, la portadora c(t) está presente sin cambios, pero cada componente de frecuencia de m en f_i tiene dos bandas laterales en las frecuencias f_c + f_i y f_c - f_i. El conjunto de las primeras frecuencias por encima de la frecuencia portadora se conoce como banda lateral superior, y las que están por debajo constituyen la banda lateral inferior. Se puede considerar que la modulación m(t) consta de una mezcla igual de componentes de frecuencia positivos y negativos, como se muestra en la parte superior de la figura 2. Uno puede ver las bandas laterales como esa modulación m (t) habiendo sido simplemente cambiado en frecuencia por f_c como se muestra en la parte inferior derecha de la figura 2.

Figura 3: El espectrograma de una emisión de voz AM muestra las dos bandas laterales (verde) en cada lado del transportista (rojo) con el tiempo que avanza en la dirección vertical.

El espectro de modulación a corto plazo, que cambia como lo haría para una voz humana, por ejemplo, el contenido de frecuencia (eje horizontal) puede trazarse como una función del tiempo (eje vertical), como en la figura 3. De nuevo puede Debe observarse que a medida que varía el contenido de la frecuencia de modulación, se genera una banda lateral superior de acuerdo con aquellas frecuencias desplazadas por encima de la frecuencia portadora, y el mismo contenido reflejado en la banda lateral inferior por debajo de la frecuencia portadora. En todo momento, la propia portadora permanece constante y de mayor potencia que la potencia total de la banda lateral.

Eficiencia de potencia y espectro

El ancho de banda de RF de una transmisión AM (consulte la figura 2, pero considerando solo las frecuencias positivas) es el doble del ancho de banda de la señal de modulación (o "banda base"), ya que las bandas laterales superior e inferior alrededor del cada frecuencia portadora tiene un ancho de banda tan amplio como la frecuencia de modulación más alta. Aunque el ancho de banda de una señal de AM es más angosto que el de una que usa modulación de frecuencia (FM), es dos veces más ancho que las técnicas de banda lateral única; por lo tanto, puede verse como espectralmente ineficiente. Dentro de una banda de frecuencia, solo se pueden acomodar la mitad de las transmisiones (o "canales"). Por esta razón, la televisión analógica emplea una variante de banda lateral única (conocida como banda lateral vestigial, algo así como un compromiso en términos de ancho de banda) para reducir el espacio entre canales requerido.

Otra mejora sobre la AM estándar se obtiene mediante la reducción o supresión del componente portador del espectro modulado. En la figura 2, esta es la punta entre las bandas laterales; incluso con modulación de onda sinusoidal completa (100%), la potencia en el componente de la portadora es el doble que en las bandas laterales, pero no transporta información única. Por lo tanto, hay una gran ventaja en la eficiencia al reducir o suprimir totalmente la portadora, ya sea junto con la eliminación de una banda lateral (transmisión de portadora suprimida de banda lateral única) o manteniendo ambas bandas laterales (portadora suprimida de banda lateral doble). Si bien estas transmisiones de portadora suprimida son eficientes en términos de potencia del transmisor, requieren receptores más sofisticados que empleen detección síncrona y regeneración de la frecuencia portadora. Por esa razón, la AM estándar continúa siendo ampliamente utilizada, especialmente en la transmisión de radiodifusión, para permitir el uso de receptores económicos que utilizan detección de envolvente. Incluso la televisión (analógica), con una banda lateral inferior (en gran parte) suprimida, incluye suficiente potencia portadora para el uso de la detección de envolvente. Pero para los sistemas de comunicaciones en los que se pueden optimizar tanto los transmisores como los receptores, la supresión tanto de una banda lateral como de la portadora representa una ventaja neta y se emplea con frecuencia.

Una técnica ampliamente utilizada en los transmisores AM de transmisión es una aplicación de la portadora Habburg, propuesta por primera vez en la década de 1930 pero poco práctica con la tecnología disponible en ese momento. Durante los períodos de baja modulación, la potencia de la portadora se reduciría y volvería a su máxima potencia durante los períodos de altos niveles de modulación. Esto tiene el efecto de reducir la demanda de energía total del transmisor y es más efectivo en programas de tipo de voz. Los fabricantes de transmisores utilizan varios nombres comerciales para su implementación desde finales de los años 80 en adelante.

Índice de modulación

El índice de modulación de AM es una medida basada en la relación entre las excursiones de modulación de la señal de RF y el nivel de la portadora no modulada. Se define así como:

m=peakvalueofm()t)A=MA{displaystyle m={frac {mathrm {peak value de } m(t)}{A}={frac}={frac {M}{A}}

Donde M{displaystyle M,} y A{displaystyle A,} son la amplitud de modulación y la amplitud de portador, respectivamente; la amplitud de modulación es el cambio pico (positivo o negativo) en la amplitud RF de su valor no modulado. El índice de modulación se expresa normalmente como porcentaje, y se puede mostrar en un medidor conectado a un transmisor AM.

Así que si m=0.5{displaystyle m=0.5}, la amplitud de portador varía en un 50% sobre (y debajo) su nivel no modulado, como se muestra en la primera forma de onda, abajo. Para m=1.0{displaystyle m=1.0}, varía en 100% como se muestra en la ilustración debajo de ella. Con la modulación del 100% la amplitud de onda a veces alcanza cero, y esto representa la modulación completa usando AM estándar y es a menudo un objetivo (para obtener la mayor proporción de señal a ruido posible) pero no debe ser superado. Aumentar la señal de modulación más allá de ese punto, conocida como overmodulation, hace que un modulador AM estándar (ver abajo) falle, ya que las excursiones negativas del sobre de onda no pueden llegar a ser menos que cero, lo que resulta en la distorsión ("clipping") de la modulación recibida. Los transmisores generalmente incorporan un circuito limitador para evitar la sobremodulación, y/o un circuito de compresores (especialmente para comunicaciones de voz) con el fin de todavía acercarse 100% modulación para la máxima inteligibilidad por encima del ruido. Tales circuitos son a veces referidos como un vogad.

Sin embargo, es posible hablar de un índice de modulación superior al 100%, sin introducir distorsión, en el caso de transmisión de portadora reducida de doble banda lateral. En ese caso, las excursiones negativas más allá de cero implican una inversión de la fase de la portadora, como se muestra en la tercera forma de onda a continuación. Esto no se puede producir usando las técnicas de modulación eficientes de alto nivel (etapa de salida) (ver más abajo) que se usan ampliamente, especialmente en transmisores de transmisión de alta potencia. Más bien, un modulador especial produce tal forma de onda a un nivel bajo seguido de un amplificador lineal. Además, un receptor de AM estándar que utilice un detector de envolvente es incapaz de demodular correctamente dicha señal. Más bien, se requiere detección síncrona. Por lo tanto, la transmisión de doble banda lateral generalmente no se denomina "AM" a pesar de que genera una forma de onda de RF idéntica a la AM estándar, siempre que el índice de modulación esté por debajo del 100%. Dichos sistemas intentan más a menudo una reducción radical del nivel de la portadora en comparación con las bandas laterales (donde está presente la información útil) hasta el punto de transmisión de portadora suprimida de doble banda lateral donde la portadora se reduce (idealmente) a cero. En todos estos casos, el término "índice de modulación" pierde su valor ya que se refiere a la relación entre la amplitud de modulación y una amplitud de portadora restante bastante pequeña (o cero).

Figura 4: Profundidad de modulación. En el diagrama, el portador no modulado tiene una amplitud de 1.

Métodos de modulación

Modulación de ánodo (plato). El voltaje de placa y pantalla de un tetrode se modula mediante un transformador de audio. El resistor R1 establece el sesgo de la red; tanto la entrada como la salida son circuitos sintonizados con acoplamiento inductivo.

Los diseños de circuitos de modulación se pueden clasificar como de bajo o alto nivel (dependiendo de si modulan en un dominio de baja potencia, seguido de amplificación para la transmisión, o en el dominio de alta potencia de la señal transmitida).

Generación de bajo nivel

En los sistemas de radio modernos, las señales moduladas se generan a través del procesamiento de señales digitales (DSP). Con DSP, muchos tipos de AM son posibles con control de software (incluyendo DSB con portadora, SSB con portadora suprimida y banda lateral independiente, o ISB). Las muestras digitales calculadas se convierten en voltajes con un convertidor de digital a analógico, generalmente a una frecuencia menor que la frecuencia de salida de RF deseada. Luego, la señal analógica debe cambiarse en frecuencia y amplificarse linealmente a la frecuencia y el nivel de potencia deseados (se debe usar amplificación lineal para evitar la distorsión de la modulación). Este método de bajo nivel para AM se utiliza en muchos transceptores de radioaficionados.

AM también puede generarse a un nivel bajo, utilizando métodos analógicos que se describen en la siguiente sección.

Generación de alto nivel

Los transmisores de AM de alta potencia (como los que se utilizan para la transmisión de AM) se basan en etapas de amplificador de potencia de clase D y clase E de alta eficiencia, moduladas al variar el voltaje de suministro.

Los diseños más antiguos (para radiodifusión y radioaficionados) también generan AM al controlar la ganancia del amplificador final del transmisor (generalmente clase C, por eficiencia). Los siguientes tipos son para transmisores de tubo de vacío (pero hay opciones similares disponibles con transistores):

Modulación de la placa

En la modulación de la placa, el voltaje de la placa del amplificador RF se modula con la señal de audio. El requisito de la potencia de audio es el 50 por ciento de la potencia RF-carrier.

Modulación de heising (constant-current)

El voltaje de placa de amplificador RF se alimenta a través de un ahogado (inductor de alto valor). El tubo de modulación AM se alimenta a través del mismo ductor, por lo que el tubo modulador desvía la corriente del amplificador RF. El choque actúa como una fuente constante de corriente en el rango de audio. Este sistema tiene una baja eficiencia energética.

Modulación de la red de control

El sesgo operativo y la ganancia del amplificador RF final se pueden controlar modificando el voltaje de la red de control. Este método requiere poca potencia de audio, pero hay que tener cuidado para reducir la distorsión.

Modulación de tubo de cierre (rejilla de pantalla)

El sesgo en la pantalla puede ser controlado a través de un tubo de sujeción, que reduce el voltaje según la señal de modulación. Es difícil acercarse a la modulación de 100 por ciento manteniendo una baja distorsión con este sistema.

Modulación Doherty

Un tubo proporciona la potencia en condiciones de portador y otro opera sólo para los picos de modulación positivos. La eficiencia general es buena, y la distorsión es baja.

Modulación de eliminación

Dos tubos se operan en paralelo, pero parcialmente fuera de fase entre sí. Como son moduladas de fase diferencial su amplitud combinada es mayor o menor. La eficiencia es buena y la distorsión baja cuando se ajusta correctamente.

Modulación de ancho de pulso (PWM) o modulación de resistencia de pulso (PDM)

Una fuente de alimentación de alta tensión altamente eficiente se aplica a la placa del tubo. El voltaje de salida de este suministro es variado a una velocidad de audio para seguir el programa. Este sistema fue pionero por Hilmer Swanson y tiene una serie de variaciones, todas las cuales logran una alta eficiencia y calidad de sonido.

Métodos digitales

La Corporación Harris obtuvo una patente para sintetizar una onda de alta potencia modulada de un conjunto de amplificadores de baja potencia seleccionados digitalmente, que se ejecuta en fase a la misma frecuencia de portador. La señal de entrada es mostrada por un convertidor analógico-digital de audio convencional (ADC), y alimentada a un exciter digital, que modula la potencia de salida del transmisor global cambiando una serie de amplificadores RF de baja potencia de estado sólido en encendido y apagado. La salida combinada impulsa el sistema de antena.

Métodos de demodulación

La forma más simple de demodulador AM consiste en un diodo que está configurado para actuar como detector de envolvente. Otro tipo de demodulador, el detector de producto, puede proporcionar una demodulación de mejor calidad con una complejidad de circuito adicional.