PRÁCTICA 1 MODULACIONES LINEALES Modulación en doble banda Lateral: DBL Modulación en banda Lateral Única: BLU

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1 PRÁCTICA 1 MODULACIONES LINEALES Modulación de Amplitud: AM Modulación en doble banda Lateral: DBL Modulación en banda Lateral Única: BLU

2 Práctica 1: Modulaciones Lineales (AM, DBL y BLU) Pág : Modulación de Amplitud: AM 0.- Objetivos: Modulación AM. Funcionamiento de un modulador de amplitud. Efectuar las mediciones temporales características en una señal modulada en amplitud. Efectuar las mediciones frecuenciales características en una señal modulada en amplitud. Demodulación AM. Funcionamiento del detector de envolvente. Rendimiento de detección. Funcionamiento del detector de AM síncrono. I.- Material necesario - Fuente de alimentación de 12 V. - Módulos T10A, T10B y T10C. - Osciloscopio. - Analizador de espectros. Modulo T10 A VCO1 y VCO2: Osciladores controlados por tensión, utilizados como generadores de portadora. VCO1: Punto de entrada de señal 16 y de salida 18. Posee dos selectores de frecuencia: 500 Hz y 1500 Hz. VCO2: Punto de entrada de señal 10 y de salida 12. Frecuencia central 1000 Hz.

3 Práctica 1: Modulaciones Lineales (AM, DBL y BLU) Pág : 3 Modulo T10 B Modulador Balanceado 1 y 2: La señal de salida está constituida por una constante que multiplica el producto de las dos señales de entrada CARRIER y SIGNAL. El trimmer NULL CARRIER permite balancear o desbalancear el circuito; en el primer caso la salida es exactamente el producto de las señales de entrada y el circuito funciona como modulador balanceado; en el segundo caso la salida contiene también una componente fija de la señal introducida por la entrada CARRIER y el circuito funciona como modulador de amplitud. El trimmer OUT LEVEL regula la amplitud de la salida. Para el modulador balanceado 1, la entrada de SIGNAL es por el punto 2, la entrada de CARRIER por punto 1 y la salida por punto 3. Para el modulador balanceado 2, la entrada de SIGNAL es por el punto 16, la entrada de CARRIER por punto 15 y salida por punto 17. Filtro cerámico: Filtro paso banda centrado en torno a 455 KHz. Entrada por el punto 10 (IN) y salida por el punto 11 (OUT). Filtro paso Bajo: Frecuencia de corte 3400 Hz. Entrada por punto 18 (IN) y salida por punto 19 (OUT). Modulo T10 C Convertidor de frecuencia: El mezclador está compuesto por tres secciones: un multiplicador de la señal de LO (oscilador local) y de la señal de RF; un filtro paso banda sintonizado a 455 KHz y una etapa amplificadora de salida. Entrada de señal por RF IN (punto 1), entrada del oscilador local por LO IN (punto 2) y salida de la mezcla por IF OUT (punto 3). Primera etapa de FI-Segunda etapa de FI: Consta de dos etapas amplificadoras centradas a 455 KHz, con control automático de ganancia y detector de envolvente, todo ello seleccionable en función de los puentes que se coloquen y los valores de componentes.

4 Práctica 1: Modulaciones Lineales (AM, DBL y BLU) Pág : 4 II.- Modulador A.M. En este apartado se va a realizar utilizando un módulo disponible en el laboratorio, una modulación AM de un tono sinusoidal de frecuencia 5 KHz y amplitud 0.5 V pp con una portadora de 450 KHz y 1 V pp. La señal moduladora se obtiene del generador de onda que incorpora el módulo T10A. La señal portadora se obtiene del VCO 2 (oscilador controlado por tensión) que incorpora el módulo T10A. El modulador utilizado, realiza la modulación lineal de una portadora con la posibilidad de transmitir (desbalanceado) o no la portadora (balanceado) actuando sobre el potenciómetro CARRIER NULE. Si el potenciómetro se encuentra en la posición intermedia se transmitirá un nivel de portadora nulo o casi nulo, por el contrario si el potenciómetro se encuentra girado totalmente a la derecha o a la izquierda se transmitirá el máximo nivel de portadora. El potenciómetro OUT LEVEL permite seleccionar el nivel de potencia de la señal modulada, es decir, amplifica en conjunto la señal modulada. En principio colocar OUT LEVEL a nivel intermedio. a) Conectar la señal moduladora a la entrada de señal y la portadora a la entrada de portadora del modulador balanceado 1. b) Visualizar la señal de salida del modulador balanceado1, comprobando que se obtiene una señal similar a la de la siguiente figura. X A M (t) t c) Dibujar el esquema del modulador realizado indicando los puntos de conexión. d) Obtener el ancho de banda de la señal modulada.

5 Práctica 1: Modulaciones Lineales (AM, DBL y BLU) Pág : 5 Índice de modulación. a) Calcular el índice de modulación tanto en el analizador como en el osciloscopio m osciloscopio = m analizador = b) Qué parámetro modificaría para variar el índice de modulación?. c) Interesa un índice de modulación alto y por qué? Linealidad del modulador A.M. a) Visualizar en el osciloscopio la señal modulada. b) Aumentar gradualmente la amplitud de la señal moduladora. c) Indicar los valores de amplitud de la señal moduladora, para los cuales se producen sobremodulación y saturación. Dibujar las señales en ambos casos. Sobremodulación Saturación Amplitud de la moduladora d) Explicar a qué es debida la saturación y que efecto tiene sobre la señal modulada (observar el efecto en ambos aparatos de medida). e) Qué implica transmitir la señal modulada con saturación? Y con sobremodulación?. OSCILOSCOPIO Volt/div:

6 Práctica 1: Modulaciones Lineales (AM, DBL y BLU) Pág : 6 OSCILOSCOPIO Volt/div: Modulación A.M. de señales no sinusoidales. Utilizando las diferentes formas de onda que incorpora el generador de funciones del módulo T10A, generar la modulación A.M de una señal cuadrada y otra triangular. Visualizar y dibujar la señal modulada, tanto en el osciloscopio como en el analizador de espectros. Mantener los mismos valores de frecuencia y amplitud tanto de moduladora como de portadora utilizados en apartados anteriores. Explicar las formas de los espectros visualizados. OSCILOSCOPIO Volt/div:

7 Práctica 1: Modulaciones Lineales (AM, DBL y BLU) Pág : 7 OSCILOSCOPIO Volt/div: III.- Demodulación. Demodulación A.M utilizando un detector de envolvente. a) Generar una señal modulada en AM con una portadora de 450 KHz y 1 V PP y una moduladora sinusoidal de 1 KHz y 0,5 V PP. b) Conectar la señal modulada a la entrada del segundo amplificador de FI (punto 12, módulo T10C). Este amplificador permite amplificar lo suficiente la señal como para que el detector pueda recuperar la envolvente. c) En el módulo T10C conectar los puentes J3, J5, J6, J8, J10, J12, que permiten preparar el circuito para obtener un detector de envolvente. d) Ajustar el potenciómetro OUT LEVEL, del modulador balanceado 1, para que la señal AM a la salida del amplificador de FI (punto 15 del módulo T10C) sea de unos 2 V PP. de amplitud ó el mayor posible sin distorsión. e) Visualizar la señal antes y después de los puntos 15 y 17 del módulo T10C conjuntamente con la señal demodulada (punto 17). Cambiar el puente J8 por J9. Explicar que función realiza el bloque que se encuentra entre esos puntos y qué está modificando. f) Dibujar un diagrama de bloques del demodulador realizado indicando los puntos de conexión.

8 Práctica 1: Modulaciones Lineales (AM, DBL y BLU) Pág : 8 g) Comparar la señal moduladora con la obtenida a la salida del demodulador. Tienen la misma frecuencia y forma? Efecto de la sobremodulación y la saturación sobre la señal demodulada. a) Modificar el índice de modulación hasta que se produzca sobremodulación b) Observar tanto la señal modulada como la señal obtenida a la salida del demodulador y comprobar el efecto que se produce sobre la señal demodulada. c) Comparar la señal moduladora con la obtenida a la salida del demodulador e indicar que efecto produce la sobremodulación sobre la señal recuperada. Dibujar la señal moduladora, la modulada y la recuperada. Volt./div: d) Modificar el índice de modulación hasta que se produzca saturación y compara la señal moduladora con la señal obtenida a la salida del demodulador e indicar el efecto que produce la saturación sobre la señal recuperada. Dibujar la señal moduladora, la señal modulada y la señal recuperada. Volt./div:

9 Práctica 1: Modulaciones Lineales (AM, DBL y BLU) Pág : 9 Demodulación A.M utilizando un detector síncrono. a) Generar una señal modulada en AM con una portadora de 450 KHz y 1 V PP y una moduladora sinusoidal de 0.5 V PP y 3 KHz (utilizar el modulador balanceado 1). Para multiplicar la señal modulada con la portadora recuperada, se va a utilizar el MODULADOR BALANCEADO 2 del módulo T10B. Dicho modulador multiplica ambas señales pero además tiene la opción de sumar la portadora o no. En nuestro caso no debe sumarse dicha portadora por lo que será necesario ajustar el modulador balanceado para que este actúe sólo como multiplicador. Para ajustar el modulador balanceado de modo que no transmita portadora, el primer paso será introducir en la entrada de CARRIER la portadora recuperada y en la entrada de señal se introducirá una señal de valor 0 voltios. Observando la señal en el analizador de espectros, se modificará el potenciómetro CARRIER NULE hasta que desaparezca la portadora en la pantalla. b) Situar al máximo el potenciómetro OUT LEVEL del modulador balanceado 2. c) En la entrada de señal del modulador balanceado 2, introducir la señal modulada en AM y en la de CARRIER la portadora. d) Llevar la señal al filtro paso bajo del módulo T10B. e) Observar, en el analizador de espectros, que la señal a la salida del modulador balanceado 2 es el resultado del producto entre la señal AM y la portadora. Dibujar el espectro completo teórico de la señal a la salida del multiplicador y el visualizado. Explicar diferencias. f) Comparar la señal obtenida a la salida del filtro paso bajo con la señal moduladora, e indicar si se recupera correctamente la señal. Existe alguna diferencia con la moduladora? Por qué?

10 Práctica 1: Modulaciones Lineales (AM, DBL y BLU) Pág : 10 g) Dibujar el diagrama de bloques del demodulador indicando los puntos de conexión. h) Variar la amplitud de la señal moduladora, en el generador de funciones, de manera que se produzca sobremodulación. Indicar justificadamente si este hecho afecta o no a la señal recuperada. Por qué?.

11 Práctica 1: Modulaciones Lineales (AM, DBL y BLU) Pág : Modulación en doble banda Lateral: DBL 0.- Objetivos. Modulación DBL Examinar los parámetros principales de la modulación de doble banda lateral (DBL) Comprobar el funcionamiento del modulador de amplitud de portadora suprimida: Modulador balanceado. Demodulación DBL Examinar el funcionamiento de los demoduladores síncronos. I.- Material necesario. - Fuente de alimentación de 12 V. - Módulos T10A-T10B-T10C-T10G. - Osciloscopio. - Analizador de espectros. - Micrófono. II.- Modulador DBL. a) Generar una portadora de 452 KHz y 0.5 V PP. b) Generar una señal moduladora sinusoidal de 3 KHz y 1 V PP. c) Utilizando los circuitos de los que dispone en el laboratorio realice una modulación DBL (utilizar el modulador balanceado 1 si fuese necesario y el mando OUT LEVEL en posición intermedia). Dibujar tanto en el dominio temporal como frecuencial la señal modulada.

12 Práctica 1: Modulaciones Lineales (AM, DBL y BLU) Pág : 12 OSCILOSCOPIO Volt/div: d) Explicar mediante un diagrama de bloques los pasos seguidos para realizar la modulación DBL indicando puntos de conexión y la expresión temporal y frecuencial de las señales en todos los puntos del modulador. e) Variar la amplitud de la moduladora e indicar los efectos que produce en la modulada. f) Variar la frecuencia de la señal sinusoidal moduladora e indicar como afecta la variación de este parámetro a la señal modulada, para ello, obsérvese esta señal tanto en el osciloscopio como en el analizador de espectros. g) Variar la forma de la señal moduladora (cuadrada y triangular). Observar y dibujar las señales moduladas, tanto en el analizador como en el osciloscopio. h) A la vista de los resultados obtenidos hasta el momento, indicar justificadamente si es posible utilizar un detector de envolvente para demodular la señal DBL.

13 Práctica 1: Modulaciones Lineales (AM, DBL y BLU) Pág : 13 OSCILOSCOPIO Volt/div: OSCILOSCOPIO Volt/div:

14 Práctica 1: Modulaciones Lineales (AM, DBL y BLU) Pág : 14 III.- Demodulación en DBL. a) Generar una señal modulada en DBL con una portadora de 452 KHz y 0.5 V PP. y una moduladora sinusoidal de 3 KHz y 1 V PP (utilizar el modulador balanceado 1) b) Preparar el modulador balanceado 2 para realizar únicamente un producto de dos señales. c) Realizar una demodulación síncrona. d) Dibujar un diagrama de bloques del demodulador realizado, indicando puntos de conexión y la expresión temporal y frecuencial de las señales en todos los puntos del demodulador. e) Dibujar el espectro visualizado de la señal a la salida del multiplicador. f) Visualizar la señal demodulada. Qué frecuencia posee la señal de salida?. Es la esperada?. g) Variar la frecuencia moduladora a 5 KHz. Puede recuperarse la señal tras la demodulación coherente realizada en el laboratorio?. Explicar. h) Indicar que ventajas e inconvenientes observa en la modulación DBL frente a la AM.

15 Práctica 1: Modulaciones Lineales (AM, DBL y BLU) Pág : Modulación en banda Lateral Única: BLU 0.- Objetivos Modulación BLU Examinar los parámetros principales de la modulación de banda lateral única (BLU). Comprobar el funcionamiento del modulador de amplitud de portadora suprimida: Modulador balanceado. Medir la respuesta en frecuencia de un filtro cerámico. Comprobar el uso de filtros para generar la banda lateral única. Modulación BLU Examinar el funcionamiento de los demoduladores síncronos. I.- Material necesario. - Fuente de alimentación de 12 V. - Módulos T10A-T10B-T10C-T10G. - Osciloscopio. - Analizador de espectros. - Micrófono. II.- Modulador BLU. a) Modular en BLU superior un tono de 1 V PP y una portadora de 0.5 V PP (si fuese necesario utilizar el modulador balanceado 1). Las frecuencias tanto de la portadora como de la moduladora deben elegirse de acuerdo con los parámetros medidos del filtro cerámico. Explicar f portadora = f moduladora = b) Dibujar el diagrama de bloques del modulador implementado, indicando puntos de conexión y la expresión temporal y frecuencial de las señales en todos los puntos del modulador.

16 Práctica 1: Modulaciones Lineales (AM, DBL y BLU) Pág : 16 c) Dibujar el espectro visualizado de la señal modulada. d) Explicar que modificaciones introduciría para realizar una modulación BLU inferior si únicamente dispone de ese filtro y el resto de parámetros son modificables. Implementarlo y dibujar el espectro obtenido. f portadora = f moduladora = e) La señal modulada en BLU superior o inferior puede que posea algo de la otra banda. Explicar el motivo. Que parámetro de todos los posibles modificables variaría si desease eliminarla por completo?.

17 Práctica 1: Modulaciones Lineales (AM, DBL y BLU) Pág : 17 III.- Demodulación en BLU. a) Generar con los medios disponibles en el laboratorio una señal modulada en BLU superior con una portadora de 0.5 V PP. y una moduladora de 1 V PP (utilizar el modulador balanceado 1). f portadora = f moduladora = b) Realizar una demodulación síncrona. Frecuencia de la señal a la salida del filtro paso bajo?. c) Explicar mediante un diagrama de bloques el proceso seguido. IV.- Sistema de comunicación BLU En este ejercicio se pretende ver el funcionamiento de un sistema de comunicación de BLU, para ello, se introducirá ruido y atenuación en el canal de transmisión y como paso último, mediante un altavoz, podrá oírse la señal demodulada. a) Modular en BLU superior una moduladora sinusoidal de 1 khz y amplitud 1 V PP, mediante una portadora 1.5 V PP. b) Llevar la señal modulada BLU a la entrada del canal de transmisión (punto 1 módulo T10G). c) Conectar la señal procedente del canal de transmisión (punto 2 T10G) a la entrada del receptor BLU. d) Conectar la señal procedente del demodulador al amplificador de audio (punto 3 T10G) y conectar el puente J1 del módulo T10G. e) Observar la señal obtenida a la salida del amplificador (punto 4 T10G) y la señal moduladora. f) Variar la atenuación y el ruido introducido por el canal de transmisión. Explicar como afecta a la señal demodulada y porqué.