Tema: Modulación de Amplitu d - Primera Parte. Objetivos. Equipos y materiales. Introducción teórica. Sistemas de Comunicación I.

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1 1 I Facultad: Ingeniería Escuela: Electrónica Asignatura: Sistemas de comunicación Tema: Modulación de Amplitu d - Primera Parte. Objetivos Observar la forma de una señal AM en el dominio del tiempo y en el de la frecuencia. Observar el efecto sobre la forma de la señal AM al variar el nivel de la señal portadora así como la ganancia de RF. Entender en qué consiste la modulación de una señal. Equipos y materiales Accesorios Osciloscopio Agilent InfiniiVision 2000X Modulo GENERATORS Veneta T10A Modulo AM/DSB/SSB Veneta T10B Cables de conexión 2mm (10) Introducción teórica Modulación es el proceso de añadir información a una onda de radio de alta frecuencia para comunicación sobre largas distancias. Este proceso depende del tipo de modulación usada, pero en general, la amplitud de la señal de información se usa para variar la amplitud, fase o frecuencia de la onda de radio. Comúnmente, la señal de información se conoce como mensaje, y se trata de una señal de baja frecuencia en el rango de 20Hz a 20kHz. La señal de radio frecuencia (RF) se conoce como la portadora, y las frecuencias del mensaje y de la portadora de RF se simbolizan por fm y fc respectivamente. En AM, la amplitud de la onda portadora se hace variar en concordancia con la señal de mensaje. La forma de onda de una señal de AM típica se muestra en la fig. 1, que representa una portadora de alta frecuencia modulada por una onda sinusoidal. Obsérvese la curva punteada que une los picos y valles de la forma de onda de AM. Ésta se conoce como envolvente y es idéntica a la forma de onda de la señal de mensaje.

2 2 Sistemas de Comunicación I. Guía 3 Fig. 1 Una señal de AM típica. Usando la portadora de RF se modula en amplitud, se producen bandas laterales de frecuencias. Por ejemplo, para un tono de 2kHz que modula a una portadora de 1000kHz (1MHz), las frecuencias banda lateral son fc + fm = 1,002,000Hz, y fc fm = 988,000Hz. La fig. 2 muestra las componentes de frecuencia de dicha señal de AM. PORTADOR A LSB USB Hz 1 MHz Hz Fig 2. Componentes de frecuencia de una señal AM. Si el mensaje transmitido es la voz humana, la cual contiene frecuencias entre 200Hz y 3kHz, las bandas laterales generadas ocupan un rango de frecuencias igual al que ocupa la señal de mensaje. En este caso particular, cada banda lateral tiene un ancho de = 2800Hz. Las bandas laterales se conocen como banda lateral alta (upper sideband, USB) y banda lateral baja (lower sideband, LSB). Para una portadora de 1000kHz, la LSB variaría de 997,000 a 999,800Hz, y la USB desde 1,000,200 a 1,003,000Hz. La Fig. 3 muestra las bandas laterales generadas en comunicaciones de voz por AM. PORTADORA LSB USB Hz Hz 1 MHz Hz Hz Fig. 3 Bandas laterales de AM generadas en comunicación de voz. Para qué modular? Si usted ya ha visto instalaciones de telecomunicación, habrá notado que existen muchas clases de estructuras de antenas. Éstas varían en tamaño desde pequeñas hasta muy grandes, y aún así, todas ellas se utilizan para realizar la misma función: comunicación por medio de señales de radiofrecuencia. Para funcionar correctamente, el tamaño de la antena debe ser al menos un cuarto de la longitud de onda de la radio frecuencia. Esto significa que una señal de 1000Hz, que tiene una longitud de onda de 300km, requiere

3 3 una antena de 150km de largo un tamaño no muy práctico. Una forma de evadir este problema es mover (trasladar) el contenido de frecuencia del mensaje hacia una región más alta en el espectro de frecuencia. Así, una señal de 1000Hz que se convierte a 1000kHz antes de la transmisión sólo requiere una antena de 150 metros de largo. Como regla general, a mayor frecuencia de la señal, más pequeña la antena. Procedimiento Observación de la señal de AM. PARTE 1: OBSERVACIÓN EN EL DOMINIO DEL TIEMPO 1. Realizar las conexiones entre los módulos T10A y T10B, como se muestra en la figura 1. Suministrar la alimentación de +12V/-12V a los módulos y efectuar las predisposiciones siguientes: Figura 1. Conexiones entre los módulos. 2. Varíe la frecuencia del VCO2, describa su efecto sobre la forma de onda. Cuáles son los límites de frecuencia alto y bajo al variar el control de SINTONÍA RF? 3. Ajuste el control del VCO2 a una frecuencia de portadora a 1000kHz con 1Vpp y el FUNCTION GENERATOR a 0.5Vpp con 2KHz 4. Conectar el osciloscopio en las entradas del modulador (puntos 2 y 1) y detectar la señal moduladora y la señal portadora (figura 2a/b). Dibuje la forma de onda obtenida. 5. En el BALANCED MODULATOR 1: colocar la perilla CARRIER NULL totalmente girado en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario, de modo que

4 4 Sistemas de Comunicación I. Guía 3 se desbalancee el modulador y se obtenga en la salida una señal de AM ; OUT LEVEL en posición intermedia. 6. Desplazar la sonda del punto 1 al punto 3 (salida del modulador), donde se detecta la señal modulada en amplitud (figura 2c). Observar que la envolvente de la señal modulada corresponde a la forma de onda de la señal moduladora. Dibuje la forma de onda obtenida. Nota: Si tiene dificultades con la sincronización, presione single del osciloscopio 7. Varíe el control el OUT LEVEL del BALANCED MODULATOR 1 al mínimo y de regreso al máximo. La señal sufre alguna modificación más allá de un simple cambio de amplitud?. Varíe el control NIVEL DE PORTADORA del VCO2 al mínimo y luego al máximo. La señal varia sólo su amplitud o también cambia de forma? Detalle según sea el caso las variaciones que observa. Figura 2. Formas de onda del modulador de AM. 8. Regrese los controles de la portadora VCO2 la posición máxima y varíe la frecuencia de mensaje entre 1kHz y 10kHz. Qué cambios ocasiona esto en la forma de onda de AM? Varíe el control nivel del FUNCTION GENERATOR al mínimo y luego al máximo. La señal varia sólo su amplitud o también cambia de forma? Detalle según sea el caso las variaciones que observa.

5 5 PARTE 2: OBSERVACIÓN EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA 1. Conecte la salida del BALANCED MODULATOR 1 a la ENTRADA del osciloscopio, Active la función matemática y elija la FFT, Ajuste la frecuencia central a 1100kHz en el centro de la pantalla del osciloscopio y ajusten el SPAN para ver mejor la visualización. Qué cambios ocurren en la imagen del osciloscopio al variar el margen de frecuencias? Varíe el control de NIVEL DE PORTADORA en el Generador AM entre mínimo y máximo. Qué le ocurre a la imagen de la portadora en la pantalla? _ 2. Regrese el control de NIVEL DE PORTADORA a la posición MÁX y varíe el control de OUT LEVEL entre las posiciones mínimo y de media vuelta. Cómo cambia la imagen del Analizador de Espectros para indicar los diferentes niveles de potencia? 3. Regrese el control OUT LEVEL a la posición a un cuarto del giro de izquierda a derecha. Conociendo que las bandas laterales se encuentran a fc + fm y fc fm, anote los valores de las frecuencias de banda lateral tal como aparecen en la pantalla del osciloscopio. Cómo se comparan estos valores con los valores teóricos? Varíe la frecuencia de la señal de mensaje entre 1kHz y 10kHz. Qué pasa con la imagen en el Analizador de Espectros? varíe el control de frecuencia del VCO2 sobre todo su rango. De acuerdo al Analizador de Espectros, cuál es el rango aproximado del Generador? 4. Presente los resultados de los cálculos y las gráficas en el reporte de laboratorio. 5. Apague el equipo, desconecte todo y guarde los conectores en su lugar. Investigación complementaria 1. Investigue en qué consiste la modulación DBL (doble banda lateral) y BLU (banda lateral única). Compárelas con la modulación en AM vista en práctica.

6 6 Sistemas de Comunicación I. Guía 3 I Guia 3: Modulación de Amplitud - Primera Parte. Facultad: Ingeniería Escuela: Electrónica Asignatura: Sistemas de comunicación Alumno: Docente: GL: Fecha: EVALUACIÓN % Nota CONOCIMIENTO 25 Explica deficientemente los conceptos de modulación en amplitud y composición espectral de una señal AM. Explica parcialmente los conceptos asociados a la modulación en amplitud. Explica claramente todos las constataciones hechas. APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO No realiza adecuadamente las observaciones en el dominio del tiempo para la señal AM ni obtiene resultados adecuados. No desarrolla satisfactoriamente la segunda parte de la práctica y obtiene muchos resultados incorrectos con el analizador de espectro. Realiza bien algunas observaciones, pero sus resultados no siempre son los adecuados. Utiliza bien el analizador de espectro para obtener correctamente sólo una parte de los resultados. Ejecuta correctamente las observaciones, identificando los efectos de la señal de mensaje sobre la portadora y la sobre modulación. Emplea correctamente el analizador de espectro obteniendo resultados adecuados y coherentes para toda la segunda parte. ACTITUD 2.5 Es un observador pasivo. Participa ocasionalmente o lo hace constantemente pero sin Participa propositiva e integralmente en toda la práctica.

7 7 coordinarse con su compañero. 2.5 Es ordenado pero no hace un uso adecuado de los recursos. Hace un uso adecuado de los recursos, respeta las pautas de seguridad, pero es desordenado. Hace un manejo responsable y adecuado de los recursos conforme a pautas de seguridad e higiene. TOTAL 100