• Author / Uploaded
• pedrp

Citation preview

INGENIERIAENCOMPUTACIONSISTEMASDECOM UNICACIONES PRACTICA 3 ModulaciónenAmplitudyenFrecuencia

OBJETIVO: 1. Comprender los conceptos de Modulación en Amplitud y Modulación en Frecuencia 2. Comprender los conceptos de ancho de banda, banda base, canal de transmisión, señal portadora, señal moduladora, modulación analógica y modulación digital. 3. Comprender el conceptos de induce y porcentaje de modulación. 4. Conocer los efectos de la sobre modulación.

INTRODUCCIÓN: La Ingeniería en Comunicaciones se dedica a estudiar la transmisión de señales de un punto a otro. Este problema se presenta en las emisiones de radio y televisión, la comunicación a larga distancia en líneas telefónicas, las comunicaciones por satélite, loa Sistemas de control a distancia, la telemetría, etc. Las señales se transmiten de un punto a otro por un canal que puede tener la forma de línea de transmisión (Como un canal telefónico, cable coaxial, fibra óptica) o simplemente por el espacio libra, en el cual se reciben las señales con la información deseada. En general cada una de las señales transmitidas tiene un ancho de Banda finito y pequeño, comparado con el ancho de Banda del canal mismo. Por lo tango, si solo se transmite una señal por canal, este no se aprovecha adecuadamente, pues se le hace funcionar muy por debajo de su capacidad de transmitir información, sin embargo, no podemos transmitir más de una señal a la vez, porque esta causara interferencia entre las señales y no las podríamos recuperar individualmente en el extreme receptor. Esto significa que no es posible, mediante un método directo transmitir más de una señal de información en un canal de transmisión. El proceso de modulación traslada el espectro de frecuencia a un rango de frecuencia superior que resulta conveniente, hacienda más fácil radiarlo por ondas electromagnéticas.

LABORATORIO DE SISTEMAS DE COMUNICACIÓNES

Todas las señales de radio y televisión están moduladas. Por consiguiente, la modulación nos permite la transmisión simultánea de varias señales de información a través de un mismo canal o medio de transmisión sin interferencia entre ellas, Sino que también hace posible su transmisión efectiva, ya que las acopla a las características del medio y las protege del ruido y de la atenuación. En principio, modular es la acción de imprimir a una señal de radiofrecuencia una variación recuperable que afecte a alguna de sus características siguiendo una ley que dependa de una señal de baja frecuencia. La modulación en amplitud es el tipo más antiguo de modulación usado en las emisiones radioeléctricas. Al modular en amplitud una señal de ésta conservará su frecuencia constante, pero cada tendrá diferente amplitud, que dependerá de la onda modulante. Considere por ejemplo, 2 ondas senoidales, una de 1 Khz y otra de 10 Khz. Su espectro en frecuencia y oscilograma se muestra a continuación.

LABORATORIO DE SISTEMAS DE COMUNICACIÓNES

Al introducir ambas señales a un modulador, el resultado será una onda como se muestra a continuación

Una vez modulada la señal, posee un espectro en frecuencia construido por 3 componentes, los cuales se ilustran en la siguiente figura

El pulso de 10 KHz representa a la frecuencia portadora, y los de 9 y 11 KHz se llaman respectivamente, banda lateral inferior y banda lateral superior. El ancho de banda del canal está determinado por la diferencia entre el pulse que delimita la banda lateral superior con el pulse que delimita la banda lateral inferior. En este caso, el ancho de Banda es: BW = 11 Khz - 9Khz = 2Khz

LABORATORIO DE SISTEMAS DE COMUNICACIÓNES

La siguiente tabla nos muestra los diferentes tipos de modulación de acuerdo a la señal portadora y moduladora.

Señal Moduladora

Parámetro Analógic s a

Portadora Variables

Digital

Analógica

Digital

Amplitud

AM

ASK

Frecuencia

FM

FSk

Fase

PM

PSK

Amplitud Posición Duración

PAM PPM PDM

No se usa

TRABAJO DE PREVIO: 1. Investigar que es modulación y en que consiste la modulación en amplitud. 2. Investigar porque es importante la modulación en loa Sistemas de comunicación. 3. Investigue las reglas que rigen a la modulación en amplitud. 4. Graficar el espectro en frecuencia y el oscilograma de una serial senoidal portadora de frecuencia Fp=25000 Hz y amplitud Ap=5 V modulada en amplitud por una serial senoidal moduladora de frecuencia Fm=2500 Hz, para índices de modulación m=0%, 50% y 100 %. 5. a) b) c) d) e) f)

Para el punto anterior, suponiendo un m=100%, diga lo que ocurriría si: Fp aumenta a 35 KHz. Fp disminuye a 15 KHz Vp disminuye. Vp aumenta. Fm aumenta a 4 Khz. Fm disminuye a 1.5 KHz.

6. Bosquejar los espectros en frecuencia para cada uno de los incisos del punto anterior. 7. Obtener el espectro en frecuencia de una onda modulada en amplitud con portadora suprimida, si Fp : 20 KHz, Fm = 5 KHz, % m = 80 % LABORATORIO DE SISTEMAS DE COMUNICACIÓNES

8. Para el punto anterior, suponiendo que el filtro usado para suprimir la portadora tiene un ancho de supresión de Banda ideal de 6 KHz y su frecuencia central es de 20 KHz, decir lo que ocurriría si: a) Fp aumenta a 25 KHz. b) Fp disminuye a 8 KHz c) Fm disminuye a 0.5 KHz. d) Fm aurnenta a 5 KHz. e) Fm aumenta a 10 KHz. 9. Bosqueje los espectros en frecuencia para cada uno de los incisos del punto anterior.

EQUIPO A UTILIZAR: • • •

Analizador de Espectros. Generador de Funciones. Osciloscopio.

IMPORTANTE: •

Para esta práctica se requiere un filtro activo que los alumnos deben de llevar y el instructor les debe de indicar las características.

•

Traer su material para realizar las prácticas: Caimanes, Cable BNC-BNC, CABLE BNCCAIMAN Y UNA “T” BNC. Por persona.

LABORATORIO DE SISTEMAS DE COMUNICACIÓNES

DESARROLLO: Conectar el equipo como se muestra en la siguiente figura:

Importante el instructor debe de revisar que todas las conexiones sean las correctas 1. Realizar los ajustes necesarios en el generator de funciones, para obtener una onda senoidal (portadora) con una frecuencia F=25KhZ y una amplitud pico a pico de V=5V. 2. Ajustar el osciloscopio para para poder visualizar de mantra adecuada, la forma de onda generada en el punto anterior. 3. Ajustar el analizador de espectros para poder visualizar de manera adecuada el espectro en frecuencia de la señal considerada. 4. Seleccionar la función de modulación en amplitud en el generador de funciones siguiendo el siguiente procedimiento: oprimir la Tecla etiquetada con shift (color verde) y en seguida oprimir la Tecla etiquetada en su parte superior con AM, de esta manera se está obteniendo la onda moduladora. La amplitud pico a pico de esta onda es la misma que se seleccionó para la onda portadora en el punto 2. (5V), la frecuencia se ajusta oprimiendo la Tecla shift y en segunda la tecla frecuencia, seleccionar 2500 Hz. 5. El oscilograma de la onda modulada en amplitud aparecerá en la pantal1a del del osciloscopio (hacer los ajustes necesarios). Acotar dicho oscilograma tomando nota. 6. De manera simultánea en el analizador de espectros aparecerá el espectro en frecuencia de la onda modulada en amplitud (ajustar si es necesario). Acotar en amplitud y frecuencia cada una de las componentes que aparecen en dicho espectro, tomando nota.

LABORATORIO DE SISTEMAS DE COMUNICACIÓNES

7. Tomar una foto del oscilograma como del espectro en frecuencia. Estas imagenes se podrán comprar posteriormente con loa datos obtenidos, imprimirlos e incluirlos en el reporte de la práctica. 8. Repetir el procedimiento anterior (puntos 1 al 7) para las ondas portadoras triangular, cuadrada y diente de sierra. 9. De nuevo con una serial senoidal, calcule el % de modulación. 10. Obtenga el oscilograma y el espectro para índices de modulación de 0% 50% y 100%. Anote en forma de tabla los valores de amplitud de los pulsos que representan a las bandas laterales y a la portadora, en el espectro en frecuencia. 11. Para m = 100 %, varíe la frecuencia de la moduladora de 500 Hz en 500 Hz, desde 0.5 KHz hasta 2.5 KHz. Obtenga el oscilograma y espectro en cada caso. 12. Devuelva la moduladora a F = 1000 Hz. y con m = 100 %, varié de 1 en 1 KHz la frecuencia de Fp, desde de 8 a 12 KHz. Obtenga oscilograma y espectro en cada caso. 13. Module a un 120 % (sobre modulación) y copie el oscilograma y el espectro en frecuencia.

DESARROLLO (2): 1. Mediante el analizador de espectros, obtener la respuesta en frecuencia (banda de supresión) del filtro supresor de banda del filtro activo (previamente armado) acotando la frecuencia central fo. 2. Modular al 80 % una serial de frecuencia fp con una onda senoidal de 5 KHz, donde fp es el valor de la frecuencia central de la banda de supresión del filtro. Ajustar el osciloscopio y el analizador de espectros para obtener el oscilograma y el espectro de la señal respectivamente acotadas. Tomar una foto. 3. Introducir la serial modulada al filtro supresor de banda y observer la Salida del filtro en el analizador de espectros y en el osciloscopio. 4. Comparar el espectro obtenido con el que previamente se tomó la foto y explicar lo ocurrido.

LABORATORIO DE SISTEMAS DE COMUNICACIÓNES

5. Variar la frecuencia de la onda moduladora a 3 KHz, 10 KHz, 15 KHz y 20 KHz. Observar lo que ocurre con la serial y explicar. Regresar la frecuencia de la serial moduladora a 5 KHz. Variar ahora fp y observar lo que ocurre en el analizador de espectro. Comentar lo observado. DESARROLLO (3): 1. Alambrar el filtro paso bajas y determinar prácticamente su frecuencia de corte ancho de banda, auxiliándose del generador de barrido del analizador de espectros 2. En el analizador de espectros posicionar la perilla KHz/div en 2 KHz/div tomar un foto del la respuesta en frecuencia del filtro. 3. Con el generador de funciones obtener una onda modulada en amplitud, de tal forma que los tres pulsos (portadora y banda laterales) queden dentro de la banda de paso del filtro. 4. Introducir ahora la onda modulada al filtro y observar la salida de este en el osciloscopio y en el analizador de espectros. 5. Variar la frecuencia de la portadora hasta observar en el analizador de espectros el espectro correspondiente a una onda modulada en amplitud con banda lateral unica (con portadora). Tomar fotos del oscilograma y espectro. 6. Variar la frecuencia de la portadora hasta observar en el analizador el espectro correspondiente a una onda modulada en amplitud con Banda lateral unica (sin portadora). Tomar foto del oscilograma y espectro.

LABORATORIO DE SISTEMAS DE COMUNICACIÓNES

CUESTIONARIO: 1. Mencione las razones por las que es necesaria la modulación. 2. Defina induce de modulación. 3. Define la linealidad espectral y diga si el proceso de modulación de amplitud es lineal espectralmente. 4. De lo observado en ésta práctica, diga si las leyes de la modulación en amplitud investigadas en el trabajo de casa se cumplen. 5. Cuales son las causes de la sobre modulación? 6. Diga cuales reglas de la modulación se cumplen al sobremodular. 7. Investigue el tipo de modulación que emplea la radiodifusión comercial. 8. Mencionar las razones que es conveniente suprimir la portadora. 9. ¿Son iguales o similares los resultados de la práctica a lo investigado en el trabajo de casa? Explicar si existen diferencias. 10. Expresar las conclusiones acerca de lo aprendido en esta práctica.

LABORATORIO DE SISTEMAS DE COMUNICACIÓNES