Teoría de la Comunicación

Transcripción

1 Teoría de la Comunicación Práctica 4: Comunicaciones Analógicas Curso Académico 09/10 Objetivos En esta práctica el alumno aprenderá a: Manejar el emisor de un entrenador de comunicaciones. Realizar medidas en el dominio del tiempo y la frecuencia sobre señales moduladas en amplitud (AM) y frecuencia (FM). Identificar y justificar la aparición de sobremodulación y otros fenómenos. Normas y plazos de entrega La práctica debe realizarse por parejas. El alumno deberá responder y entregar a su profesor de prácticas el cuestionario que se encuentra al final de este documento. 1. Introducción En esta sección, se describen los equipos y el material que el alumno necesita para realizar la práctica. En su puesto encontrará un generador de funciones y un osciloscopio. El emisor del entrenador de comunicaciones se encuentra en el estante superior. Además, necesita los siguientes cables: Un cable BNC-BNC (Figura 1(a)). Dos sondas para el osciloscopio (Figura 1(b)). Un cable de alimentación para el entrenador (Figura 1(c)). (a) BNC-BNC (b) Sonda del osciloscopio (c) Alimentación del entrenador 1.1. Osciloscopio La Figura 1 muestra el frontal del osciloscopio donde se han señalado los teclas que puede necesitar para realizar las medidas. Es recomendable que dedique un par de minutos a familiarizarse con el osciloscopio y entender la utilidad de las teclas señaladas. Antes de iniciar la práctica compruebe ambas sondas tal y como se muestra en la Figura 2. Recuerde que es necesario indicarle al osciloscopio si la sonda está en modo x1 o x10. 1

2 Figura 1: Frontal del osciloscopio. Figura 2: Esquema para la comprobación del funcionamiento de la sonda del osciloscopio Generador de funciones Para la realización de esta práctica se utilizará el generador de funciones que aparece en la Figura 3. Si no conoce bien el funcionamiento del generador de funciones, es recomendable que emplee unos minutos generando señales de distintos tipos. Para ello, conecte la salida del generador con el canal 1 del osciloscopio mediante un cable BNC-BNC. Genere señales continuas y sinusoides. Debe asegurarse de que el indicador de salida del generador está activado. A la hora de realizar la práctica tenga muy presentes los siguientes aspectos: Cuando el tipo de señal es DC (señal continua), el generador da a su salida un nivel que es el doble de lo que marca en el display. Para la realización de la práctica, asegúrese de seleccionar el nivel de continua deseado. Al generar señales sinusoidales, la amplitud que se selecciona en el generador se corresponde con los voltios de pico (Vp) de la señal. Si selecciona el valor de la amplitud o la frecuencia mediante el teclado numérico debe presionar la tecla ENTER para que el cambio se produzca. Esto no es necesario si el valor se selecciona mediante los cursores de selección Emisor del entrenador de comunicaciones En la Figura 4 tiene unas imágenes del entrenador de comunicaciones que va a usar en la práctica. Asegúrese de que ha cogido el emisor y no el receptor de comunicaciones. 2

3 Figura 3: Frontal del generador de funciones. Punto A Punto C (a) Emisor del entrenador de comunicaciones (b) Lateral izquierdo del entrenador (c) Parte posterior del entrenador Figura 4: Entrenador de comunicaciones. 3

4 Conecte la alimentación del entrenador por la parte posterior (véase Figura 4(c)) y enciéndalo. Como puede observar en la Figura 4(a), el entrenador tiene cinco botones rojos. La utilidad de cada uno de ellos es la siguiente (numerados de izquierda a derecha): 1. Selección de entrada. Seleccione Coax. 1. Esto quiere decir que el entrenador va a tomar la entrada del primer coaxial (véase Figura 4(b)). 2. No se usa en esta práctica. Sólo funciona si está activo un modo de multiplexación de frecuencia. 3. Selecciona el tipo de modulación. Usaremos los modos AM y FM. 4. Seleccione DIRECT. 5. Seleccione Coax. La selección se indica mediante un led rojo. 2. Modulación AM Los ejercicios planteados en esta sección le permitirán caracterizar la modulación AM realizada por el entrenador de comunicaciones, viendo y analizando el efecto de parámetros tales como la frecuencia y amplitud de la señal portadora o el índice de modulación. Asimismo, se pondrán de manifiesto algunos de los efectos que se producen en este tipo de modulaciones al variar la amplitud o la frecuencia de la señal moduladora. Cada uno de los ejercicios propuestos tiene asociadas una serie de preguntas tanto prácticas como teóricas que podrá encontrar y tendrá que responder en el cuestionario adjunto. Ejercicio 1. Seleccione la modulación AM en el entrenador de comunicaciones mostrado en la Figura 4(a). Desconecte cualquier entrada que pudiera tener en la entrada Coax. 1 y seleccione esta entrada en el emisor del entrenador. Mida con el osciloscopio la señal a la salida del modulador, punto de prueba C (ver Figura 4(a)), cuando la señal moduladora es 0 V. Deberá observar una sinusoide de frecuencia aproximadamente 100 khz y amplitud 3V pp, correspondiente a la señal portadora. Ejercicio 2. Genere una tensión continua y conecte la salida del generador de funciones a la entrada Coax. 1 del entrenador. Observe la señal moduladora conectando la sonda correspondiente al canal 1 del osciloscopio al punto A del entrenador de comunicaciones, y la señal modulada, conectando la sonda del canal 2 al punto C. Sincronice el barrido (trigger) del osciloscopio con la señal modulada (channel 2). Varíe el valor de la tensión continua y observe la variación en la amplitud de la señal modulada. Ejercicio 3. Seleccione una sinusoide de frecuencia 1 khz y amplitud 2V pp en el generador de funciones, y observe la salida modulada. Varíe la amplitud de la moduladora y observe el efecto que produce en la señal modulada. Ejercicio 4. Seleccione una onda sinusoidal como la empleada en el apartado anterior y varíe su frecuencia hasta que ésta se aproxime a la de la señal portadora. 3. Modulación FM A lo largo de esta sección se plantean una serie de ejercicios que le permitirán caracterizar la modulación en frecuencia (FM) realizada por el entrenador de comunicaciones, viendo y analizando el efecto de parámetros tales como la frecuencia y la amplitud de la señal portadora o el índice de modulación. Así mismo, se podrán de manifiesto algunos de los efectos que se producen en este tipo de modulaciones al variar la frecuencia de la señal moduladora. Al igual que en la sección anterior, cada uno de los ejercicios propuestos tiene asociadas una serie de preguntas tanto prácticas como 4

5 teóricas que se plantean en el cuestionario adjunto. Ejercicio 5. Seleccione la modulación en frecuencia (FM) mediante el pulsador de Modulación en el entrenador. Sin conectar ninguna señal en la entrada Coax. 1, visualice con el osciloscopio la señal modulada (portadora) en el punto C. Debe observar una señal cuadrada con periodo 100 khz (el entrenador de comunicaciones genera una modulación en frecuencia de una portadora de onda cuadrada). Ejercicio 6. Conecte el generador de funciones a la entrada Coax. 1 del emisor. Ajuste el generador para que proporcione una señal continua. Varíe la tensión de la señal continua y observe la señal modulada en el punto C. Visualice la señal moduladora, punto A, con el canal 1 del osciloscopio y la señal modulada en el canal 2. Sincronice el barrido del osciloscopio con la señal modulada. Ejercicio 7. Ajuste el generador de funciones de forma que en el punto A se tenga una señal sinusoidal de frecuencia 50 Hz y amplitud 3 V p. Visualice simultáneamente la señal moduladora y la modulada. Ajuste el eje de tiempos del osciloscopio para ver un ciclo de la moduladora aproximadamente. Sincronice el barrido del osciloscopio con la señal modulada. Ejercicio 8. Sincronice ahora el barrido del osciloscopio con la señal moduladora. Visualice un tiempo equivalente a múltiples ciclos de la señal moduladora. Referencias Communications Systems. A. Bruce Carlson, Paul B. Crilly y J. Rutledge. Ed. McGraw-Hill An Introduction to Analog and Digital Communications. S.Haykin y Michael Moher. John Wiley & Sons Inc Communications Systems. S. Haykin. J. Wiley & Sons Inc

6 EPS-UC3M Cuestionario de la Práctica 4: Comunicaciones Analógicas Teoría de la Comunicación Curso 2009/ Alumno 1:... Alumno 2:... Profesor de Prácticas... Firmas T Calificación 1. Modulación AM Ejercicio 1 Anote los valores de amplitud y frecuencia de la señal portadora medidos en el osciloscopio. Ejercicio 2 A c = f c = Rellene la siguiente tabla con los valores de la amplitud de la señal modulada para diferentes amplitudes de señal moduladora. Recuerde que los valores mostrados en la pantalla del generador de señales son la mitad del valor de salida, es decir, A salida = 2 A generador. Nótese que la columna 1 se ha rellenado con los valores de A salida. A salida = Amplitud señal moduladora, m(t) Amplitud señal modulada, s(t) Determine el índice de modulación. 1

7 EPS-UC3M Cuestionario de la Práctica 4: Comunicaciones Analógicas Teoría de la Comunicación Curso 2009/2010 Qué observa cuando aumenta la amplitud de la señal moduladora? Ejercicio 3 Qué amplitud de la señal de entrada produce sobremodulación? Ejercicio 4 Dibuje qué observa cuando la frecuencia de la señal moduladora se acerca a la frecuencia de la portadora y trate de explicar lo que está sucediendo.

8 EPS-UC3M Cuestionario de la Práctica 4: Comunicaciones Analógicas Teoría de la Comunicación Curso 2009/ Modulación FM Ejercicio 5 Anote los valores de amplitud y frecuencia de la señal portadora medidos en el osciloscopio. Ejercicio 6 A c = f c = Rellene la siguiente tabla con los valores de la frecuencia de la señal modulada para diferentes amplitudes de señal moduladora. Recuerde que los valores mostrados en la pantalla del generador de señales son la mitad del valor de salida, es decir, A salida = 2 A generador. Nótese que la columna 1 se ha rellenado con los valores de A salida. A salida = Amplitud señal moduladora, m(t) frecuencia señal modulada, f i (t) Determine la relación entre la frecuencia de la señal modulada y la amplitud de la señal moduladora.

9 EPS-UC3M Cuestionario de la Práctica 4: Comunicaciones Analógicas Teoría de la Comunicación Curso 2009/2010 Ejercicio 7 Dibuje la señal que observa y explique lo que está sucediendo. Ejercicio 8 Dibuje la señal que observa y explique lo que está sucediendo.