UNIVERSIDAD DON BOSCO

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1 CICLO I 2013 NOMBRE DE LA PRACTICA : LUGAR DE EJECUCIÓN: TIEMPO ESTIMADO: ASIGNATURA: DOCENTE(S): UNIVERSIDAD DON BOSCO FACULTAD DE ESTUDIOS TECNOLÓGICOS COORDINACIÓN DE ELECTRÓNICA GUÍA DE LABORATORIO Nº 05 Modulación en Amplitud (2da parte) Laboratorio de Telecomunicaciones 3 Horas Sistemas de Comunicaciones I Denis Altuve / Edward Arévalo/ Eduardo Henríquez I. OBJETIVOS Medir el porcentaje de modulación de una señal de AM. Medir y constatar la relación entre potencia de portadora y bandas laterales de un sistema de AM. II. INTRODUCCIÓN TEÓRICA Porcentaje de modulación Tal como se comprobó en la práctica anterior, al incrementar o decrementar la amplitud de la señal de mensaje, los picos y valles de la envolvente de la señal de AM se vuelven mayores o menores, respectivamente. Esto corresponde a cambiar el porcentaje de modulación, que es el término usado cuando el índice de modulación m se expresa como porcentaje. El porcentaje de modulación es igual a m multiplicado por 100%. El índice de modulación es un parámetro importante en AM. Se define como la razón entre la amplitud de la señal de mensaje y de la portadora antes de ser modulada. El índice de modulación de AM se mide utilizando como señal de mensaje un tono sinusoidal puro. Índice de Modulación de AM = amplitud pico de la señal moduladora / amplitud pico de la portadora no modulada % de modulación = m x 100% La Fig. 1 muestra cómo se define y mide el índice de modulación. En ella aparece una señal sinusoidal de mensaje con una amplitud pico de 200mV, mientras que la amplitud de la portadora no modulada es de 600mV. Por lo tanto: m = Em / Ec = 200mV / 600mV = 0.33 M = 0.33 x 100% =33% Figura 1. Índice de Modulación de AM. 1

2 NOTA: La señal de mensaje usualmente pasa a través de una combinación de amplificadores, filtros y otros circuitos a la entrada de un transmisor AM. Esto significa que la amplitud de la señal de mensaje que realmente afecta a la portadora sin modular no es la misma que el valor a la entrada, y el índice de modulación calculado con dicho valor será incorrecto. En la práctica, el índice de modulación se determina directamente de la señal de AM. El índice de modulación se puede determinar de la forma de onda de AM tal como se muestra en la Fig. 1 Las medidas de A y B se efectúan con un osciloscopio, y luego se utiliza la ecuación: m = A B / A + B En el caso particular de la figura anterior, A = 7.6 divisiones y B = 3.8 divisiones. Por tanto, m= / = 0.33 Existen otros dos métodos para determinar el índice de modulación de una señal de AM. Para el primero de ellos, el osciloscopio se coloca en modo de operación XY y la señal de mensaje se conecta a la entrada X. La señal modulada se conecta a la entrada Y, y se obtiene un patrón trapezoidal, como el que se muestra en la Fig. 2. Figura 2. Método Trapezoidal para Determinar el Índice de Modulación. Luego se mide A y B y se calcula el índice de modulación, utilizando la misma ecuación que antes. En el segundo método, se utiliza un analizador espectral para determinar el índice de modulación. En este caso, la diferencia (delta) entre la potencia de la portadora y la de la banda lateral corresponde a un índice de modulación dado. Por ejemplo, en la Figura 3, es 7.5 db. Usando la gráfica de la Fig. 4, puede determinarse que esto corresponde a un índice de modulación de El índice de modulación de 0.33 usado en los ejemplos anteriores corresponde a una diferencia de cerca de 15.5 db. Figura 3. Diferencia entre la potencia de la portadora y la banda lateral. 2

3 Potencia de portadora y de banda lateral Al variar el índice de modulación, el nivel de potencia de las bandas laterales cambia, mientras que la potencia de la portadora permanece constante. Dado que la información útil contenida en la señal de RF se encuentra en las bandas laterales, es deseable maximizar sus niveles de potencia. Sin embargo, en AM, el índice de modulación no debe ser mayor que 1 o se producirá distorsión o interferencia. La potencia total (P T ) en una señal de AM es la suma de la potencia de la portadora (P C ), y la potencia de las bandas superior e inferior (P LSB + P USB ). En forma de ecuación, P T = P C + P SB, donde P SB = P LSB + P USB. Para señales de AM, las potencias de las bandas laterales superior e inferior son iguales. La fracción de la potencia total que contienen las bandas laterales es una medida de la eficiencia de transmisión (μ). En forma de ecuación, esto puede ser expresado como μ = P SB / P T. Dado que P SB está directamente relacionada con el índice de modulación (m), la razón P SB / P T, y la eficiencia teórica, pueden determinarse por medio del índice de modulación usando la siguiente ecuación. Figura 4. Medición del Índice de Modulación con un Analizador de Espectros. III. MATERIALES Y EQUIPO Nº Requerimientos Cantidad 1 Modulo Veneta T10A 1 2 Modulo AM/DSB/SSB Veneta T10B 1 3 Osciloscopio Agilent InfiniiVision Puntas de osciloscopio 2 5 Cables de conexión DEGEM x 6 Fuente de Alimentación 1 3

4 IV. PROCEDIMIENTO PARTE I. PORCENTAJE DE MODULACIÓN Y ANCHO DE BANDA EN AM DSBFC 1. Realizar las conexiones entre los módulos T10A y T10B para realizar un proceso de modulación de AM DSBFC. Suministrar la alimentación de +12V/-12V a los módulos y efectuar las predisposiciones siguientes: - FUNCTION GENERATOR: senoidal (J1); LEVEL en unos 0.5Vpp y FREQ. a 1kHz aproximadamente. - VCO2: LEVEL en 1Vpp aproximadamente y FREQ. en unos 450kHz. - BALANCED MODULATOR 1: CARRIER NULL totalmente girado en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario; OUT LEVEL en posición intermedia. 2. Mida la amplitud pico a pico de la portadora y de la señal moduladora (puntos 2 y 1), posteriormente, determine el porcentaje de modulación. M= 3. Desplace OUT LEVEL en el BALANCED MODULATOR 1 al máximo, y haciendo uso del osciloscopio, dibuje la forma de onda de salida de AM. Mida A y B tal como se muestra en la figura 1 y determine el índice de modulación y porcentaje de modulación. m= M= 4. Coloque el osciloscopio en modo X-Y para obtener un patrón trapezoidal como en la figura 2. Ajuste los controles del osciloscopio para obtener la mayor área posible de visualización. Mida A y B, determine el porcentaje de modulación y compárelo con el obtenido en el literal anterior. m= M= 5. Conecte la salida del modulador a la entrada del Osciloscopio Agilent InfiniiVision 2000, pues con este dispositivo se dispondrá a realizar una medición FFT (Transformada Rápida de Fourier) en la forma de onda de salida de AM para observar el espectro de la misma. Dibuje el espectro observado. 6. A partir del espectro visualizado determine el ancho de banda para la forma de onda modulada. B = 7. Determine el ancho de banda de forma teórica y compárelo con el resultado obtenido anteriormente. 8. Varié la frecuencia de la señal modulante y observe que sucede con el espectro visualizado. Explique sus observaciones. 9. Lleve nuevamente la frecuencia de la señal modulando a 1kHz, y determine Δ, la diferencia en db entre la potencia de la portadora y de la banda lateral, tal como se muestra en la figura 3. Utilice la figura 4 para determinar el porcentaje de modulación. Δ= M= Cómo se compara este resultado con los obtenidos anteriormente? 10. Varíe la amplitud de la señal moduladora para obtener dos valores intermedios entre 20 y 70% del índice de modulación. Mida y anote los valores de Δ y determine el índice de modulación utilizando la figura 4. PARTE II. POTENCIA DE PORTADORA Y DE BANDAS LATERALES 11. Manteniendo las conexiones anteriores, utilice el método trapezoidal para obtener m= Haciendo uso del Osciloscopio Agilent InfiniiVision, mida y anote los valores de potencia en la tabla 1 para la portadora y las bandas laterales de la forma de onda modulada (espectro de la envolvente). Repita el procedimiento para los índices de modulación indicados en la tabla. Auxíliese de la figura 5 para las conversiones de dbm a mw. Analizador de Espectros (Transformada Rápida de Fourier) m μ P SB / P T (mw) P T =P C + P SB P C P LSB P USB m 2 / (2+m 2 ) % dbm mw dbm mw dbm mw dbm mw Tabla 1. Medidas de Potencia para diferentes valores de m. 4

5 Figura 5. Conversión de dbm a mw y voltaje RMS. V. ANÁLISIS DE RESULTADOS Presente a su docente un reporte con todos los datos obtenidos y cálculos realizados a lo largo del desarrollo de la práctica, así como las respuestas a las preguntas que se le plantean en la misma. 5