Prácticas de Laboratorio Sistemas de Comunicaciones Análogas y Digitales

Transcripción

1 1 Prácticas de Laboratorio Sistemas de Comunicaciones Análogas y Digitales Formato del reporte de laboratorio Todo reporte de laboratorio debe contener las siguientes secciones: Portada: Titulo de la practica de laboratorio, integrantes, fecha del reporte, institución Objetivo: Establezca los objetivos de la práctica de laboratorio Lista de equipo utilizado, incluir marca y modelo Procedimiento del experimento: Brevemente describa lo que usted ha realizado en el laboratorio Resultados: Presente los resultados claramente, proporcionando todos los datos necesarios, gráficos, diagramas, etc. Etiquete los ejes en los gráficos. Análisis: Discuta sus resultados. Explique claramente todos los datos numéricos y gráficos para demostrar que usted entendió lo que hizo en el laboratorio. Discuta diferencias y errores entre lo que usted esperaba y lo que obtuvo. Conclusión: Discuta lo que usted ha aprendido en esta práctica de laboratorio. Comparar valores teóricos con los valores obtenidos en la práctica y presentar los resultados Práctica 1. Instrumentación: Competencias: Analizar graficas y formas de ondas Adquirir destreza en el manejo de Instrumentos de Medida tales como: Osciloscopio Generador de Señales Marco Teórico: Se pretende reforzar los conceptos previos de Circuitos Eléctricos, con respecto al buen uso de los equipos de medida disponibles en el Laboratorio y objeto de su utilización en toda practica profesional. Equipos a Utilizar (Marca y Modelo): Fuentes de Tensión Osciloscopio(puntas de osciloscopio) Generador de Señales(puntas de generador) Preinforme: Entregar por escrito conceptos como: Periodo, frecuencia, longitud de onda, Amplitud, Voltaje pico, Voltaje pico a pico, Vrms, Decibel, Fase y su gráfica en una señal Periódica. 1

2 2 Definición de Señales Análogas, Nivel DC(voltaje offset), Ciclo de dureza(duty cycle). Incluya Graficas y formas de onda Formas de Conexión del Multímetro para las lecturas de Voltaje y Corriente. Experimento: Usted ajustará la frecuencia del generador de señales para visualizar en el osciloscopio una señal senoidal de 1.0KHz, y 1.0 Vp sobre un nivel DC de 2 voltios. También determinará el periodo y la frecuencia real medida en el osciloscopio. Esta señal es de la forma 2Vdc + 1sen t. 1. Graficar la forma de onda mostrada en el osciloscopio cuando sus perillas están en: 1.a. 1.0 V/div y 1.0 ms/div 1.b. 0.5 V/div y 0.1 ms/div Incluir el nivel de referencia en cada grafico, determinar amplitud, periodo y frecuencia con el osciloscopio. Cuál grafica permite determinar mas fácilmente la amplitud y la frecuencia de la señal y Porqué? 2. En una gráfica de la forma de onda, indicar el voltaje de la señal cuando t = 0, 200, 400, 600, 800 y 1000 s (Determine el valor teórico matemáticamente y el valor real medido en el osciloscopio). Encuentra diferencias entre el valor teórico y el valor real? Justificar diferencias. 3. Determinar el voltaje RMS para la señal senoidal, la señal cuadrada y la señal triangular. Usar el Multímetro y comparar con el valor teórico. Determinar también, el voltaje promedio(vdc) 4. Conectar el frecuencímetro directamente a la salida del generador de señales e indicar cuáles son las frecuencias de las señales senoidal, cuadrada y triangular. Encuentra diferencias con las medidas realizadas en el osciloscopio? 5. Generar y graficar una señal cuadrada de 1.0KHz, de 0 a 5 VDC. Investigar posibles aplicaciones de este tipo de señal 6. Determinar la longitud de onda para señales senoidales de 1KHz, 10 y 100 KHz. Qué puede concluir? 7. Graficar la forma de onda de un tren de pulsos de 2 KHz si el tiempo activo del pulso es 100 s y su amplitud es de 5 VDC. Determinar su ciclo de dureza. Identificar posibles aplicaciones para este tipo de señal. Informe: Introducción Objetivos Marco Teórico: Definir los siguientes conceptos: Ciclo de dureza, voltaje offset, Voltaje pico, Voltaje pico a pico, señal análoga, señal discreta. Graficas de Formas de Onda, especificando periodo, frecuencia, voltaje pico o TIME/DIV. VOLT/DIV. Especificaciones técnicas de los instrumentos de medida utilizados en el laboratorio. Respuestas a Preguntas Planteadas durante la Práctica, Conclusiones y comentarios. Referencias Bibliográficas. Blake, Roy. Sistemas electrónicos de comunicaciones, Ed. Thomson 2

3 3 Practica 2 Modulación por desplazamiento en frecuencia. FSK Competencias: Verificar los efectos de una moduladora Digital sobre una Portadora Análoga. Marco Teórico: Ancho de Banda, Frecuencia de Marca, Frecuencia de Espacio, Índice de Modulación, Función de Bessel Equipos a Utilizar (Marca y Modelo): Fuentes de Tensión Osciloscopio Generador de Señales Resistencias Varias, Condensadores, Trimmers, etc. a- CI s: LM566, LM565. b- CI s: XR2206 y XR2211. c- LAB-VOLT Preinforme: Oscilador Controlado por Voltaje (VCO), Circuito de Fase Cerrada (PLL), Especificaciones del Fabricante para los CI s. Cálculos de los componentes del circuito a implementar. Circuito implementado en ProtoBoard. Para m 4.0, calcular: Frecuencia de Marca (Fm), Frecuencia de Espacio (Fs), Frecuencia de Oscilación (Fo), Desviación en frecuencia ( f) y Ancho de banda (BW). Se debe cumplir que Fm > Fs. Graficar el espectro en potencia Experimento: Utilizando los circuitos Integrados recomendados se realizará el diseño y montaje en board de un circuito capaz de transmitir a ratas de o bps. Divida el grupo de tal manera que algunos estudiantes implementen circuitos Moduladores y otros estudiantes implementen circuitos Demoduladores. En el transmisor, el modulador debe recibir un mensaje en forma de un tren de pulsos proveniente del generador de señales y transmitir la señal modulada. En el receptor, el demodulador recibe la señal FSK y debe mostrar a la salida el tren de pulsos original (mensaje). Graficar la forma de onda a la entrada (FSK input) y a la salida del modulador (FSK output) para los siguientes casos: 1. Sin aplicar señal a la entrada del modulador FSK (FSK Input). Describa lo observado 3

4 4 2. Aplicar un voltaje DC menor que 1V a la entrada FSK Input. Observar los cambios en la señal modulada? 3. Aplicar un voltaje DC mayor que 2V a la entrada FSK Input. Tome nota de sus observaciones 4. Aplicar a la entrada (FSK Input) un tren de pulsos de 0.0 a 5.0VDC con una frecuencia inferior a 5 Hz(10 bps). Graficar el tren de pulsos, Determine la desviación en frecuencia con ayuda del analizador de espectro. Comparar valores teóricos con los valores obtenidos en la práctica 5. Variar lentamente la frecuencia del tren de pulsos, señal modulante, desde 0 Hz (0 bps) hasta 1 KHz (2 Kbps). Qué le sucede a la señal modulada?. Tome nota de sus observaciones. 6. Repita el paso anterior y observe la salida del modulador en el analizador de espectro. Tome atenta nota de sus observaciones. 7. Mostrar en un mismo grafico las frecuencias de marca, oscilación, espacio y desviación en frecuencia. Comparar valores teóricos con los valores obtenidos en la práctica, justificar diferencias y presentar los resultados 8. Graficar el espectro en potencia, determinar el ancho de banda teórico y el ancho de banda real (práctico) visualizado en el analizador de espectro, así: a. Cuando la rata de entrada es bps b. Cuando la rata de entrada sea 9600 bps Informe: Introducción, Objetivos, Marco Teórico, Diagrama del Circuito real definitivo implementado durante la practica, Gráficas de Formas de Onda y espectro en frecuencia, especificando frecuencia y amplitud de cada señal, voltajes pico, periodo y ancho de banda. Respuestas a Preguntas planteadas durante la práctica, Compare el espectro teórico con el espectro real obtenido en el laboratorio. Conclusiones y comentarios. Referencias Bibliograficas: Wayne Tomasi. Sistemas de Comunicaciones Electrónicas. Blake, Roy. Sistemas electrónicos de comunicaciones, Ed. Thomson Theodore Bogart. Electrónica y Dispositivos Lineales. National Semiconductor. Linear Data Book. 4

5 5 Práctica 3 Modulación PSK Competencias: Introducir los alumnos en el campo de la radio digital al comprobar, mediante la practica, el cambio de fase que sufre la portadora. Marco Teórico: Es necesario tener claridad en los conceptos teóricos de modulación BPSK Modos de señalización NRZ, NRZI, Manchester 5

6 6 Circuitos detectores de portadora Detección Coherente(sincrónica) y detección no coherente. Equipos a Utilizar: Fuentes de Tensión Osciloscopio Generador de Señales(cantidad = 2) 2 transformadores 4 diodos Cables, caimanes Preinforme: Detección Coherente o sincrónica y no coherente Modulador Balanceado, Modulador de Producto Funcionamiento y características del transformador(laser509). Características y Voltaje de conducción del diodo de silicio, 2N4004 Circuito implementado en ProtoBoard. Experimento: Realizar un diagnostico de cado uno de los elementos que va a utilizar Diseñar un modulador BPSK con frecuencia de portadora mayor de 150 KHz y una rata de entrada menor o igual 9600bps Grupos acordados con el docente implementaran el modulador BPSK. El estudiante seleccionará los parámetros de una frecuencia en el rango de RF y amplitud de 1.0 Vp. Aplicar un voltaje Positivo en la entrada de bits, Observar en el osciloscopio la señal BPSK y compararla con la señal de la portadora. Aplicar un voltaje Negativo en la entrada de bits, Observar en el osciloscopio la señal BPSK y compararla con la señal de la portadora. Aplicar un tren de pulsos con rata de bits variable desde 1 bps hasta la rata seleccionada. Observar en el osciloscopio la señal BPSK y compararla con la señal de la portadora. Use el canal 1 del osciloscopio para mostrar la señal modulante y el canal 2 para la señal modulada Nota: Durante la práctica, el estudiante debe contar con dos generadores de señal para aplicar la señal senoidal de portadora y la señal cuadrada del tren de bits. Conecte la señal modulada BPSK al Analizador de espectro y describa lo observado al variai la rata en bits desde 1bps hasta la rata en bits(fb) selccionada. 6

7 7 Informe: Introducción, Objetivos, Marco Teórico, Diagrama del Circuito definitivo Implementado, Gráficas de Formas de Onda, especificando TIME/DIV. VOLT/DIV, voltajes pico, frecuencias, Respuestas a Preguntas Planteadas durante la Practica, Conclusiones y comentarios. Referencias Bibliograficas: Blake, Roy. Sistemas electrónicos de comunicaciones, Ed. Thomson Wayne Tomasi. Sistemas de Comunicaciones Electrónicas. National Semiconductor. Linear Data Book. Boylestad, Nashelsky. Teoría de Circuitos Couch, Digital and analog communication systems Carlson, A. Bruce. Sistemas de Comunicación. MacGraw Hill. Couch II. León W. Sistemas de Comunicación Digitales y Analógicos. Proakis, Jhon G., Masoud Salehi. Communication Systems Engineering. Schwartz Mischa. Transmision de información, Modulación y Ruido. Stremler, F.G. Introducción a los sistemas de Comunicación. 7