Banda lateral

En radiocomunicaciones , una banda lateral es un rango de frecuencias, superior o inferior a la frecuencia portadora , que resulta del proceso de modulación . Las bandas laterales transportan la información transmitida por la señal de radio y comprenden todos los componentes espectrales de la señal modulada, excepto la portadora. Los componentes de la señal por encima de la frecuencia portadora constituyen la banda lateral superior ( USB ), y los que están por debajo, la banda lateral inferior ( LSB ). Todas las formas de modulación generan bandas laterales.

Podemos ilustrar la creación de bandas laterales con una identidad trigonométrica :

${\displaystyle \cos(A)\cdot \cos(B)\equiv {\tfrac {1}{2}}\cos(A+B)+{\tfrac {1}{2}}\cos(AB)}$

Agregar${\displaystyle \cos(A)}$a ambas partes :

${\displaystyle \cos(A)\cdot [1+\cos(B)]={\tfrac {1}{2}}\cos(A+B)+\cos(A)+{\tfrac {1}{2}}\cos(AB)}$

Sustituyendo (por ejemplo) ${\displaystyle A\triangleq 1000\cdot t}$ y ${\displaystyle B\triangleq 100\cdot t,}$ dónde${\displaystyle t}$representa el tiempo :

${\displaystyle \underbrace {\cos(1000\ t)} _{\text{onda portadora}}\cdot \underbrace {[1+\cos(100\ t)]} _{\text{modulación de amplitud}}=\underbrace {{\tfrac {1}{2}}\cos(1100\ t)} _{\text{banda lateral superior}}+\underbrace {\cos(1000\ t)} _{\text{onda portadora}}+\underbrace {{\tfrac {1}{2}}\cos(900\ t)} _{\text{banda lateral inferior}}.}$

Agregar mayor complejidad y variación temporal a la modulación de amplitud también se agrega a las bandas laterales, lo que provoca que su ancho de banda se ensanche y cambie con el tiempo. En efecto, las bandas laterales "transportan" el contenido informativo de la señal. ^{[ 1 ]}

Caracterización de bandas laterales

En el ejemplo anterior, una correlación cruzada de la señal modulada con una sinusoide pura,${\displaystyle \cos(\omega t),}$es cero en todos los valores de${\displaystyle \omega }$excepto 1100, 1000 y 900. Los valores distintos de cero reflejan la fuerza relativa de los tres componentes. Un gráfico de este concepto, denominado transformada de Fourier (o espectro ), es la forma habitual de visualizar las bandas laterales y definir sus parámetros.

La modulación de amplitud de una señal portadora normalmente genera dos bandas laterales simétricas. Los componentes de la señal por encima de la frecuencia portadora constituyen la banda lateral superior (USB), y los que están por debajo de ella constituyen la banda lateral inferior (LSB). Por ejemplo, si una  portadora de 900 kHz se modula en amplitud con una señal de audio de 1  kHz, habrá componentes a 899  kHz y 901  kHz, además de 900  kHz, en el espectro de radiofrecuencia generado ; por lo tanto, un ancho de banda de audio de (por ejemplo) 7 kHz requerirá un ancho de banda de espectro radioeléctrico de 14 kHz.  En la transmisión AM convencional , como la que utilizan las emisoras de AM de banda ancha , la señal de audio original se puede recuperar ("detectar") mediante circuitos detectores síncronos o detectores de envolvente simples , ya que la portadora y ambas bandas laterales están presentes. Esto a veces se denomina modulación de amplitud de doble banda lateral ( DSB-AM ), pero no todas las variantes de DSB son compatibles con los detectores de envolvente.

En algunas formas de AM, la portadora puede reducirse para ahorrar energía. El término DSB de portadora reducida normalmente implica que queda suficiente portadora en la transmisión para permitir que un circuito receptor regenere una portadora fuerte o al menos sincronice un bucle de enganche de fase , pero hay formas en las que la portadora se elimina por completo, produciendo doble banda lateral con portadora suprimida (DSB-SC). Los sistemas de portadora suprimida requieren circuitos más sofisticados en el receptor y algún otro método para deducir la frecuencia portadora original. Un ejemplo es la información de diferencia estereofónica (LR) transmitida en la radiodifusión FM estéreo en una subportadora  de 38 kHz donde se inserta una señal de baja potencia a la mitad de la frecuencia portadora de 38 kHz entre las frecuencias de la señal monofónica (hasta 15 kHz) y el fondo de la subportadora de información estéreo (hasta 38–15 kHz, es decir, 23 kHz). El receptor regenera localmente la subportadora duplicando un tono piloto especial de 19 kHz . En otro ejemplo, en la modulación en cuadratura utilizada históricamente para la información de croma en las transmisiones de televisión PAL , la señal de sincronización es una breve ráfaga de unos pocos ciclos de portadora durante la parte de "retraso" de cada línea de exploración, cuando no se transmite ninguna imagen. Pero en otros sistemas DSB-SC, la portadora puede regenerarse directamente a partir de las bandas laterales mediante un bucle de Costas o un bucle de cuadratura . Esto es común en sistemas de transmisión digital como BPSK, donde la señal está presente de forma continua.    

Si solo se transmite una banda lateral y la otra permanece intacta, se denomina banda lateral vestigial , utilizada principalmente en la radiodifusión televisiva , que de otro modo consumiría una cantidad inaceptable de ancho de banda . La transmisión en la que solo se transmite una banda lateral se denomina modulación de banda lateral única o SSB. La SSB es el modo de voz predominante en la radio de onda corta, excepto en la radiodifusión de onda corta . Dado que las bandas laterales son imágenes especulares, la elección de la banda lateral es una cuestión de convención.

En SSB, la portadora se suprime , reduciendo significativamente la potencia eléctrica (hasta 12  dB) sin afectar la información en la banda lateral. Esto permite un uso más eficiente de la potencia del transmisor y del ancho de banda de RF, pero se debe usar un oscilador de frecuencia de batido en el receptor para reconstruir la portadora. Si la frecuencia de la portadora reconstituida es incorrecta, la salida del receptor tendrá frecuencias incorrectas, pero para el habla, pequeños errores de frecuencia no representan un problema para la inteligibilidad. Otra forma de ver un receptor SSB es como un transponedor de frecuencia de RF a audio : en modo USB, la frecuencia de marcación se resta de cada componente de radiofrecuencia para producir un componente de audio correspondiente, mientras que en modo LSB, cada componente de radiofrecuencia entrante se resta de la frecuencia de marcación.

La modulación de frecuencia también genera bandas laterales, cuyo ancho de banda depende del índice de modulación , requiriendo a menudo un ancho de banda significativamente mayor que el de la modulación de banda lateral profunda (DSB). Las funciones de Bessel pueden utilizarse para calcular los requisitos de ancho de banda de las transmisiones FM. La regla de Carson es una aproximación útil del ancho de banda en diversas aplicaciones.

Las bandas laterales pueden interferir con los canales adyacentes . La parte de la banda lateral que se superpondría al canal vecino debe suprimirse mediante filtros , antes o después de la modulación (a menudo en ambos casos). En la modulación de frecuencia (FM) de banda de radiodifusión , las subportadoras superiores a 75 kHz se limitan a un pequeño porcentaje de la modulación y están prohibidas por encima de 99 kHz para proteger la desviación normal de ±75 kHz y los límites del canal de ±100 kHz . Los transmisores de FM de radioaficionados y de servicio público suelen utilizar una desviación de ±5 kHz.     

Para reproducir con precisión la forma de onda moduladora, toda la ruta de procesamiento de la señal del sistema, que incluye el transmisor, la ruta de propagación y el receptor, debe tener suficiente ancho de banda para que se puedan utilizar suficientes bandas laterales para recrear la señal modulada con el grado de precisión deseado.

En un sistema no lineal, como un amplificador, pueden generarse bandas laterales de los componentes de frecuencia de la señal original debido a la distorsión. Esto generalmente se minimiza, pero puede hacerse intencionalmente para lograr el efecto musical de un pedal de distorsión .

• Las comunicaciones fuera de banda implican un canal distinto al canal de comunicación principal.
• lóbulo lateral
• La computación de banda lateral es un método de computación distribuida que utiliza un canal separado del canal de comunicación principal.
• transmisor de televisión