¿Por qué necesitamos ondas portadoras de muy alta frecuencia en la modulación de señales?

Algunos antecedentes

Cuando la información se transfiere de un transmisor a un receptor, pasa por un canal. Un canal puede ser cable, fibra óptica u ondas electromagnéticas (EM).

Las ondas portadoras codifican la información real (carga útil) que debe enviar el transmisor para que utilice el canal de manera más eficiente .

Por ejemplo, si tuviera que enviar una señal de audio (20Hz -20000Hz) a través de ondas EM, sin usar la onda portadora, el ancho de banda requerido es 20000-20 = 19980Hz. Si otra persona quiere enviar una señal de audio simultáneamente, tendrá que transmitir en otra banda, digamos 20,001 Hz a 40,000Hz. Como puede ver, esto consume rápidamente el espectro disponible y desperdicia el ancho de banda del canal.

Ahora, si envío la misma señal de audio usando la modulación de frecuencia en 100 MHz, el espectro del canal podría ser de 99.995Mhz a 100.005Mhz para bandas laterales de + / 5 KHz. Observe qué tan eficientemente se está utilizando el espectro. 5kHz se usa en el ejemplo de FM, en comparación con 19980Hz cuando no se usan ondas portadoras.

También tenga en cuenta que no puede enviar una señal de CC o un estado persistente a través de ondas EM sin usar una onda portadora porque la señal debe seguir cambiando para poder ser irradiada desde la antena. Esto se puede resolver utilizando una onda portadora.

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La razón principal para usar ondas portadoras de alta frecuencia para enviar información a través de ondas EM es porque permite un diseño de antena más pequeño. Típicamente, la longitud de la antena viene dada por L = longitud de onda / 4

Si no se utiliza la onda portadora, entonces para enviar una frecuencia de audio de, digamos, 30 Hz, obtendrá una longitud de antena de cuarto de onda de:
L = [matemáticas] c / (4 * f) = 3 * 10 ^ 8 / (4 * 30) = 2.25 * 10 ^ 9 metros [/ matemáticas]

Una portadora de alta frecuencia reduciría significativamente la longitud de la antena.

Creo que la pregunta no está completa, ya que se refiere a ondas portadoras de muy alta frecuencia sin decir que son ONDAS DE RADIO, ya que de lo contrario el uso de una frecuencia portadora puede usarse en cables para SEPARAR las señales entre sí y use un solo medio, ya sea cable de cobre, fibra óptica, espacio, para poder transmitir mil señales en la misma línea al mismo tiempo usando multiplexación de frecuencia o tiempo. En este caso, la frecuencia de la portadora se usa para separar las señales y se mantendrían independientes entre sí, esto no es exactamente lo que se entiende por “CARRIER”. Creo que muchas respuestas no cubren la verdadera razón por la que necesitamos usar Las ondas portadoras transmiten señales en la radio o debo decir espacio.

En electricidad tenemos aisladores y conductores y, aunque todos conocen la ley de ohmios, que establece que V = I. R y la mayoría de las personas saben que las corrientes eléctricas pasarán a través de un conductor. Pero el espacio es un aislante y no podemos aplicar la corriente que se encuentra en un conductor para pasarlo a través de un aislante, no pasará. ¿Asi que que hacemos? Descubrimos que un aislante está estresado cuando se aplica un voltaje entre dos puntos. Es como tener un volumen de aire en un recipiente y luego se aplica una alta presión en un punto, donde todo el recipiente se verá afectado con algún tipo de presión. Lo mismo con la temperatura, si un volumen de aire en un recipiente se calienta en un punto y se enfría en otro, todo el volumen se llenará con una distribución de temperatura.

Si el Voltaje, o la Presión o la Temperatura se oscilan con respecto al tiempo, entonces la tasa de cambio de voltaje, la tasa de cambio de presión, la tasa de cambio de temperatura, a una distancia de la fuente oscilante se puede usar.

En el caso de la aplicación de espacio y voltaje, el EFECTO MAGNÉTICO y el EFECTO ELÉCTRICO a distancia pueden controlarse de la siguiente manera, tenga en cuenta que hay DOS tipos de corrientes que se pueden usar, una debido a la densidad de corriente de conducción normal J y la otra debido a un corriente procedente de la TASA DE CAMBIO DE VOLTAJE o campo eléctrico

Entonces PODER DE MAGNETIZACIÓN = Curl B = k1. J + K2. (dE / dt)

Como el espacio no es un conductor J = cero, entonces no podemos usarlo y todo lo que podemos usar para magnetizar el espacio es a través del uso de la tasa de cambio de los campos eléctricos.

Si necesitamos alimentar una casa o una fábrica, un trozo de cable largo de cobre llevado a la ubicación nos permitirá enviar la corriente J, por lo que una fuente de CC funcionará, pero el espacio no es conductor, por lo que no podemos usar la corriente J, ya sea CA o CORRIENTE CONTINUA. ya que estamos tratando con un aislante.

Y esa es la verdadera razón para usar una portadora de alta frecuencia en el lanzamiento de Radio Frecuencia en el espacio ………. como su campo eléctrico tiene una alta tasa de cambio y puede soportar el campo magnético asociado. El transportista es una MULA que es capaz de manejar el medio y en Grecia y Creta, donde he estado, todavía usan MULAS transportadoras para cruzar montañas. En los días previos a los aviones y helicópteros, el transportista MULES transportaba cargas de carga sobre terreno donde ningún camión del ejército y ningún automóvil podían hacerlo ………. la palabra “transportista” ha sido prestada de esas valientes mulas que fueron donde ningún hombre jamás aventurado Es interesante que haya CABRAS DE MONTAÑA que pueden manejar terrenos que MULAS no pueden ……… pero la gente nunca podría domarlos … así que se usaron Carrier Mules. Antes del transporte aéreo, utilizamos PALOMAS DE TRANSPORTE, tenga en cuenta para transportar y no para separar las señales entre sí. La separación fue un beneficio inesperado.

Por lo tanto, las frecuencias portadoras de alta frecuencia se usan en la transmisión de RADIO porque el espacio es un aislante y uno puede tener corriente eléctrica para magnetizarlo solo si la fuente contiene una TASA DE CAMBIO DE VOLTAJE o un campo eléctrico variable.

También aquellas personas que dicen “No necesitamos usar la frecuencia de la portadora ya que usamos bandas laterales, simples o dobles ……….”. Bueno, deberían reconsiderar su respuesta como en banda lateral simple o doble. TODAVÍA ES SU TASA DE CAMBIO DE CAMPO ELÉCTRICO lo que hace que la señal pase y los subcomando están actuando como portadores, les guste o no, las cualidades del portador están en la tasa de cambio de la función utilizada, ¡esa es su fuerte respaldo! Cuanto mayor es la tasa de cambio, más penetran.

Es casi increíble, pero la tasa de cambio de los campos eléctricos en los conjuntos de soldadura incluso rompe las capas de óxido duro en las superficies de los metales, lo que facilita la soldadura. No es la amplitud del voltaje lo que lo hace, sino la tasa de cambio de voltaje. Terminaré diciendo que la segunda tasa de cambio es aún más poderosa, ya que si bien la primera tasa de cambio normalmente no mata a nadie, la segunda tasa de cambio en las antenas lanza señales muy lejos, mientras que la segunda tasa de cambio de posición mata a las personas si ellos experimentan sus tasas más altas. Las posiciones lejanas no matan, las altas velocidades no matan, pero la alta aceleración / desaceleración hace maravillas pero puede matar. La mayor tasa de cambios en el campo eléctrico y magnético hace lo mismo y donde reside el peligro de rayos X, rayos gamma y beta ……. ¡en su mayor tasa de cambio que penetra incluso nuestros huesos y cerebros a menos que tengamos una mente! Tenga cuidado con la alta tasa de cambios de los campos eléctricos, no son tan inocentes a ninguna distancia y pueden manejar aisladores y son tan acogedores en los conductores. ¡Esa pobre Ley de Ohm que ama tanto a J y se olvida de dE / dt, es tan ciego a la realidad!

El sistema SSB, o banda lateral única, no transmite la portadora. Toda la potencia de salida se utiliza para transmitir UNA de las bandas laterales, como se menciona en otras respuestas. El receptor proporciona un simulador de portadora llamado BFO u oscilador de frecuencia de latido. Básicamente se usa para inyectar y mezclar con banda lateral para reconstituir y recuperar la información de audio. Esto se usa principalmente en la transmisión de voz. No hay ninguna razón por la que SSB no se pueda usar en frecuencias de microondas, excepto que el diseño BFO y los diseños de mezclador no son triviales. En otros sistemas de modulación, la portadora facilita la recuperación de las señales. Los receptores solo necesitan sintonizar el portador, y la demodulación es relativamente directa. La principal ventaja de SSB es que el ancho de banda se conserva y la potencia de salida es más productiva.

No necesitamos Estamos utilizando nuestra voz para comunicarnos sin un proveedor. Un problema con el uso de esta estrategia para comunicaciones de larga distancia es que “escucharíamos” todos los transmisores del mundo al mismo tiempo. Para separarlos, asignamos una frecuencia portadora a cada transmisor y coexisten casi sin interferencia.

Hay varios otros beneficios para el uso de operadores: la frecuencia se elige para la aplicación en mente, como la distancia y la cantidad de información que se transmite. Un canal de TV necesita alrededor de 4 MHz de ancho de banda, mientras que la voz necesita 3 kHz.

No necesita absolutamente una frecuencia muy alta, es solo que la modulación de la portadora agrega bandas laterales de otras frecuencias en uno o ambos lados, y las bandas laterales de diferentes señales no pueden superponerse o habrá interferencia. Entonces, si desea transmitir, digamos, audio de calidad telefónica, necesita un ancho de banda de aproximadamente 3 kHz, y hay 1000 veces más bandas de 3 kHz entre 1 GHz y 10 GHz que entre 1 MHz y 10 MHz.

Se entiende por portador, alguna ventana dentro del espectro EM para transmitir datos, los datos no pueden transformarse en una onda EM por sí misma, será imposible distinguir una señal de otras (y hay muchas), por lo que deben montarse en un ola que se puede seleccionar entre otros para obtener datos correctos.

Para evitar distorsiones