Informe # 2 Modulador Balanceado

Transcripción

1 Universidad De Oriente Núcleo De Anzoátegui Escuela De Ingeniería Y Ciencias Aplicadas Departamento De Tecnología Área De Electrónica Lab. De comunicaciones 1 Informe # 2 Modulador Balanceado Profesor: Vázquez Mardelinis Bachilleres: Anato Andreina C.I Graziani Willians C.I Núñez José C.I Ricardi Maira C.I Barcelona, junio de 2009

2 Índice Introducción.03 Objetivos...04 Marco Teórico..05 Materiales y Equipos Utilizados..09 Desarrollo.10 Observaciones..14 Conclusiones 15 Bibliografía..16

3 Introducción La modulación consiste en hacer que un parámetro de la onda portadora cambie de valor de acuerdo con las variaciones de la señal moduladora, que es la información que queremos transmitir. El modulador balanceado es un modulador producto, la señal de la salida es el producto de dos señales de entrada: una portadora de frecuencia sencilla y la señal modulante, que puede ser una forma de onda compleja o de frecuencia sencilla. La salida de un modulador balanceado es la banda lateral superior y la banda lateral inferior; este se encarga de suprimir la portadora, dejando la salida solo las frecuencias de la suma y diferencia. La salida de un modulador balanceado puede ser enseguida procesada por filtros o por circuitería de corrimiento de fase, para eliminar una de las bandas laterales, y de esta forma resultar una señal banda lateral simple con portadora suprimida.

4 Objetivo Funcionamiento del circuito modulador balanceado.

5 Marco Teórico Modulador Balanceado de Anillo La siguiente figura muestra el diagrama esquemático para un modulador de anillo balanceado construido con diodos y transformadores. Los diodos semiconductores son perfectos para usarlos en circuitos de modulador balanceado, porque son estables y no requieren de una fuente de potencia externa, tienen una larga vida y virtualmente no requieren de mantenimiento. El modulador de anillo balanceado a veces se llama modulador de rejilla (lattice) balanceado o simplemente modulador balanceado. Un modulador balanceado tiene dos entradas: una portadora de frecuencia sencilla y la señal modulante, que puede ser una forma de onda compleja o de frecuencia sencilla. Para que opere adecuadamente un modulador balanceado, la amplitud de la portadora tiene que ser suficientemente mayor que la amplitud de la señal modulante (aprox. de 6 a 7 veces más grande). Esto asegura que la portadora, y no la señal modulante controle la condición de activado o desactivado de los cuatro diodos interruptores (o conmutados).

6 Operación del circuito: Esencialmente, los diodos D1 a D4 son interruptores eléctricos que controlan si la señal modulante pasa del transformador de entrada T1 al transformador de salida T2, como está o con un cambio de fase de 180. Con la polaridad de la portadora, los diodos interruptores están directamente polarizados y activados, mientras que los diodos centrales están polarizados inversamente y desactivados. En consecuencia, la señal modulante se transfiere a través de los interruptores cerrados a la señal de salida, sin inversión de fase. Cuando la polaridad de la portadora se invierte, los diodos interruptores de las orillas, están polarizados inversamente y desactivados mientras que los diodos interruptores centrales están polarizados directamente y activados. Por consiguiente, la señal modulante experimenta una inversión de fase de 180 antes de alcanzar la señal de salida. La corriente de la portadora fluye de su fuente a los límites centrales de la entrada y la salida, donde se divide y va en direcciones opuestas a través de las mitades superiores e inferiores de los transformadores. Por lo tanto, sus campos magnéticos se cancelan en los embobinados secundarios del transformador, y la portadora se suprime. Si los diodos no están perfectamente acoplados o si los transformadores no están exactamente conectados y encapsulados en el centro, el circuito está fuera de balance y la portadora no está totalmente suprimida. Es virtualmente imposible lograr un balance perfecto; por lo tanto, siempre está presente una pequeña componente de la portadora de la señal de salida. Esto comúnmente se llama dispersión de la portadora. La cantidad de supresión de la portadora es típicamente entre 40 y 60 db. Comparación entre AM balanceado y AM estándar En el primer caso la señal de salida contiene dos componentes, las dos bandas laterales. En el segundo caso, las componentes son tres, además de las bandas laterales existe el término de portadora. Si comparamos las señales resultantes, encontraremos que la envolvente de la señal balanceada no tiene la misma forma que la modulante, mientras que la envolvente de la señal clásica mantiene la forma. Los receptores clásicos aprovechan esta característica para efectuar la demodulación. De la onda balanceada, podemos decir que no existirá

7 salida en el transmisor, mientras no exista modulación. Índice de modulación Teóricamente una señal moduladora senoidal produce evolución senoidal de la envolvente. Podemos definir entonces la envolvente de modulación como una fracción "m" de la amplitud de la portadora sin modular o bien como un porcentaje de la portadora. De la definición y las gráficas anteriores podemos deducir: ; equivale al 100% de profundidad de modulación. Veamos otro ejemplo; sea la siguiente forma de onda modulada:

8 de modulación. ; En este caso equivale decir 50% de profundidad Aplicando este concepto en la ecuación general de AM clásica y operando matemáticamente podremos escribir la igualdad de la siguiente forma: De esta última expresión podemos concluir: La amplitud máxima que puede alcanzar el par de bandas laterales, en condiciones normales de modulación, es solo la mitad de la portadora sin modular, cuando m = 1. Siendo m = 0, las bandas laterales también son cero; desaparecen los dos términos que representan las mismas. Si se pretende transmitir una información cuya frecuencia máxima es de 5 KHz, el ancho de banda del canal y de todo el sistema debe ser, el doble de la frecuencia máxima que se desea emitir. Una condición particular se presenta cuando m > 1, a esta condición se la define como sobre modulación y se puede notar en la representación que se aprecia más abajo. Esta señal se obtiene en un circuito real, dado que matemáticamente el resultado sería otro. El defecto se produce, debido a la imposibilidad que tienen los semiconductores (transistores), de conducir en sentido inverso o funcionar, al

9 encontrarse polarizados inversamente. Bajo estas condiciones, la envolvente resulta una poliarmónica (ya no es una senoidal), sino que se representa por una fundamental y numerosas armónicas; estas armónicas, producen también muchos pares de bandas laterales originados por la distorsión.

10 Materiales y Equipos Utilizados 1 Potenciómetro 1 Osciloscopio Analógico 2 Fuentes de Voltaje Circuito Integrado: 2 LM 741 Resistencias: 7 de 10KΩ 3 de 1KΩ 2 de 220Ω Condensador: 1 de 1mf 1 de 40nf 1Transistor 2N3904 Cables Pinzas Proto Board Cables de Conexión 1 Moduladora

11 Desarrollo Se implemento el siguiente circuito Modulador Balanceado RV1(1) RV1 1k RV1(2) A C1(1) U3(VCC) C1 1mF R2 10k R1 10k 2 3 R5 10k U R3 10k R4 10k 2 3 R6 10k U B C D 4 5 R CV 8 VCC R12 U Q 7 DC R R9 1k R7 1k Q1 2N2222 R8 1k 2 TR 1 GND TH C2 R10 1k 48nF Se comprobó que el circuito modulador balanceado funciono correctamente, y se procedió a obtener algunas imágenes de la variando la señal de la moduladora. Figura # 01

12 Figura # 02 Figura # 03

13 Figura # 04. El trapecio. Figura # 03 Señal calculando el índice de modulación m= Vmax-Vmin/Vmax+Vmin m= 10v-6v/10v+6v m=4v/16v m=0.25

14 Observaciones Se procedió a variar la amplitud de la señal moduladora y se obtuvieron varias imágenes de la onda Se obtuvieron las señales de salida en el canal 1 y la entrada en el canal 2. En el circuito del modulador balanceado se observó la señal de onda para proceder a realizar el cálculo del índice de modulación de las ondas obtenidas Ya que el circuito poseía dos tierras el circuito no funcionaba adecuadamente. Solucionado el problema mencionado la práctica se llevó a cabo en perfectas condiciones.

15 Conclusiones Las resistencias y el condensador que conforma el circuito del generador de pulso determinan la frecuencia de oscilación del circuito, entre más grande sea la resistencia o el condensador menor será su frecuencia. El modulador balanceado actúa como un conmutador para invertir la fase. Dependiendo de las condiciones de la entrada digital, la portadora se transfiere a la salida ya sea en fase de 180 fuera de base, con el oscilador de la portadora de referencia. El modulador balanceado es un detector de producto; la salida es el producto de las dos entradas. El índice de modulación nos dice indirectamente la amplitud de la portadora, y varía de 0 a 1, dándose su valor normalmente en porcentaje de 0% a 100%.

16 Bibliografía Hoja de datos del Amplificador Operacional C.I LM doc -