Banda lateral

En las comunicaciones por radio , una banda lateral es una banda de frecuencias superiores o inferiores a la frecuencia portadora , que son el resultado del proceso de modulación . Las bandas laterales transportan la información transmitida por la señal de radio. Las bandas laterales 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 de la frecuencia portadora constituyen la banda lateral inferior ( LSB ). Todas las formas de modulación producen bandas laterales.

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

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

Añadiendo a ambos lados :${\displaystyle \cos(A)}$

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

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

${\displaystyle \underbrace {\cos(1000\ t)} _{\text{carrier wave}}\cdot \underbrace {[1+\cos(100\ t)]} _{\text{amplitude modulation}}=\underbrace {{\tfrac {1}{2}}\cos(1100\ t)} _{\text{upper sideband}}+\underbrace {\cos(1000\ t)} _{\text{carrier wave}}+\underbrace {{\tfrac {1}{2}}\cos(900\ t)} _{\text{lower sideband}}.}$

Al añadir más complejidad y variación temporal a la modulación de amplitud, también se añaden variaciones a las bandas laterales, lo que hace que se amplíen en ancho de banda y cambien con el tiempo. En efecto, las bandas laterales "transportan" el contenido de información de la señal. ^[1]

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

La modulación de amplitud de una señal portadora normalmente da como resultado dos bandas laterales que son una imagen especular. Los componentes de la señal que están por encima de la frecuencia portadora constituyen la banda lateral superior (USB, por sus siglas en inglés) y los que están por debajo de la frecuencia portadora constituyen la banda lateral inferior (LSB, por sus siglas en inglés). Por ejemplo, si una  portadora de 900 kHz es modulada en amplitud por una  señal de audio de 1 kHz, habrá componentes a 899  kHz y 901  kHz, así como a 900 kHz en el espectro de frecuencia de radio  generado ; por lo tanto, un ancho de banda de audio de (por ejemplo) 7 kHz requerirá un ancho de banda de espectro de radio de 14 kHz. En la transmisión AM convencional , como la que utilizan las estaciones de AM en la banda de transmisión , la señal de audio original se puede recuperar ("detectar") mediante circuitos detectores sincrónicos o mediante detectores de envolvente simples porque la portadora y ambas bandas laterales están presentes. Esto a veces se denomina modulación de amplitud de banda lateral doble ( DSB-AM , por sus siglas en inglés), 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 portadora reducida DSB 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, lo que produce una banda lateral doble 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 señal monoaural (hasta 15  kHz) y la parte inferior 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, la modulación en cuadratura utilizada históricamente para la información cromática en las emisiones de televisión PAL , la señal de sincronización es una ráfaga corta de unos pocos ciclos de portadora durante la parte de "porche trasero" de cada línea de barrido 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 continuamente.

Si solo queda una parte de una banda lateral y toda la otra permanece, se denomina banda lateral vestigial , que se utiliza principalmente en transmisiones de televisión , que de otro modo ocuparían 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 transmisión de onda corta . Dado que las bandas laterales son imágenes especulares, la banda lateral que se utiliza es una cuestión de convención.

En SSB, la portadora se suprime , reduciendo significativamente la potencia eléctrica (hasta en 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 utilizar un oscilador de frecuencia de batido en el receptor para reconstituir la portadora. Si la frecuencia de la portadora reconstituida es incorrecta, la salida del receptor tendrá las frecuencias incorrectas, pero para el habla, los pequeños errores de frecuencia no son un problema para la inteligibilidad. Otra forma de ver un receptor SSB es como un transpositor de frecuencia de RF a audio : en modo USB, la frecuencia de dial 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 dial.

La modulación de frecuencia también genera bandas laterales, cuyo ancho de banda consumido depende del índice de modulación , lo que a menudo requiere un ancho de banda significativamente mayor que el de DSB. Las funciones de Bessel se pueden utilizar 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 varias 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, ambos). En la modulación de frecuencia de banda de transmisión (FM), las subportadoras por encima de 75 kHz están limitadas a un pequeño porcentaje de modulación y están prohibidas por encima de 99 kHz por completo para proteger la desviación normal de ±75 kHz y los límites de canal de ±100 kHz . Los transmisores de FM de radioaficionados y de servicio público generalmente utilizan una desviación de ±5 kHz. 

Para reproducir con precisión la forma de onda moduladora, todo el recorrido de procesamiento de la señal del sistema de transmisor, recorrido de propagación y 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, se pueden generar 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 fuzzbox .

• Banda lateral independiente
• Las comunicaciones fuera de banda involucran un canal distinto del 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 TV