Com unic ac iones Analógic as PRÁCTICA 5 Laboratorio de Señales y Comunicaciones 3 er curso, Ingeniería de Telecomunicación
PRÁCTICA 5 Comunicaciones Analógicas 1. Objetivo El objetivo de esta quinta práctica es revisar: concepto de modulación; características de las modulaciones analógicas; limitaciones de las modulaciones; adecuación de la modulación al canal. 2. Contenido Teórico La teoría necesaria para desarrollar esta práctica puede encontrarse en el libro: Communications Systems, de A. Bruce Carlson. Su conocimiento es condición indispensable para el correcto aprovechamiento de las horas de laboratorio. Otros textos alternativos donde encontrar la teoría necesaria para esta práctica son: An Introduction to Analog & Digital Communications. S. Haykin. J. Wiley & Sons Inc. 1989. Communications Systems. S. Haykin. J. Wiley & Sons Inc. 1994.
3. Cuestionario previo 1. Encuentre la expresión analítica de la densidad espectral de potencia de una onda cuadrada periódica de frecuencia f y 50% de ciclo de trabajo. 2. Encuentre el ancho de banda necesario para dejar pasar el 92% de la potencia de la señal en la cuestión anterior. 3. Escriba la expresión de una señal modulada en AM en función de la frecuencia de portadora y la señal moduladora. 4. Encuentre la expresión para el índice de modulación en AM en función de los parámetros expresados en la cuestión anterior. 5. Escriba la expresión de una señal modulada en FM en función de la frecuencia de portadora y la señal moduladora. 6. Repita la cuestión anterior para una modulación PM. Proponga un método para modular una señal en PM si se dispone de un modulador FM.
4. Transmisión en Banda Base Ejercicio 1. Ponga en funcionamiento el generador de funciones y el osciloscopio. Disponga el generador de funciones de forma que genere una onda sinusoidal de frecuencia 1 KHz y amplitud 1 V. Mida la señal del generador de funciones con el osciloscopio. Ponga en funcionamiento el emisor y receptor del entrenador de comunicaciones. Conecte el generador de funciones a la entrada coax.1 del entrenador. Cerciórese que el led de selección de entrada corresponde con la entrada coax.1. Utilizando el canal 1 del osciloscopio, observe la señal en el punto de prueba A del entrenador. Este punto corresponde a la entrada de la señal moduladora en el emisor tras pasar por un limitador que impide que los circuitos posteriores se saturen. Varíe la amplitud de la sinusiode en el generador de funciones y observe la señal en el punto de prueba A. Cuál es el margen dinámico para la señal moduladora? El margen dinámico se define como la diferencia (expresada en db) entre la mínima amplitud de señal que permite una correcta recepción (por encima de nivel de ruido) y la máxima amplitud de señal que satura (zona no lineal) el sistema. Ejercicio 2. Vuelva a seleccionar 1 V para la amplitud de la sinusoide. Varíe la frecuencia de ésta entre 1 Hz y 10 MHz. Qué conclusiones obtiene sobre el ancho de banda de esta primera etapa del emisor? Ejercicio 3. Vuelva a seleccionar 1 V y 1 KHz en el generador. Configure el emisor para emisión directa y banda base, B.B. Utilizando el canal 2 del osciloscopio observe la señal modulada (en este caso debe coincidir con la señal moduladora, ya que la transmisión es en banda base) en el punto de prueba C. Repita el ejercicio 2. Qué conclusiones obtiene sobre el ancho de banda del modulador? Ejercicio 4. Conecte el equipo transmisor y receptor con dos cables con bananas. Seleccione la salida del emisor bifilar y la correspondiente entrada en el receptor. Seleccione además los leds del receptor en direct, B.B y S1. Observe las señales en el punto A del receptor y a la salida de este, conector S1. Varíe la amplitud del generador de funciones. Ejercicio 5. Ajuste el generador de forma que en el punto C del emisor tenga una señal cuadrada de frecuencia 1 KHz y amplitud 1.5 Vpp. Observe la señal a la salida del receptor en el conector S1. Aumente progresivamente la frecuencia de la señal, a la vez que modifica la base de tiempos del osciloscopio. Note como varía la forma de onda a la salida del receptor, hasta convertirse en una señal sinusoidal. Note también la diferencia de fases entre señal de entrada y salida. Ejercicio 6. Repita el ejercicio anterior con una onda sinusoidal. Sin tocar la amplitud, varíe la frecuencia de la sinusoide.
5. Modulación AM Ejercicio 7. Seleccione la modulación AM en el emisor y receptor del entrenador de comunicaciones. 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, cuando la señal moduladora es 0 V. Deberá observar una sinusioide de frecuencia aproximadamente 100 KHz y amplitud 3 Vpp. Conecte la salida del generador de funciones a la entrada coax. 1 del emisor. Genere una tensión continua el generador genera una tensión continua cuando ninguna forma de onda esta seleccionada. Sacando LIGERAMENTE el mando de offset, este mando controla la amplitud de la señal continua. Observe la señal moduladora (continua es este caso) del punto A en el canal 1 del osciloscopio. Observe la señal modulada, punto C, en el canal 2 del osciloscopio. Sincronice el barrido del osciloscopio con la señal moduladora. Varíe el valor de la tensión continua y observe la variación en la amplitud de la señal modulada (portadora). Ejercicio 8. Seleccione una sinusoide de 1 KHz y amplitud 2Vpp 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. Qué amplitud de la señal de entrada produce sobremodulación indice de modulación excesiva, mayor del 100 %? Seleccione la amplitud de la moduladora para obtener un índice de modulación de 0.5. Cambie la forma de onda de la moduladora y observe la señal modulada. Ejercicio 9. Seleccione una onda sinusoidal en el generador de funciones y varíe la frecuencia de esta. Qué efecto ocurre cuando la frecuencia de la moduladora se acerca a la frecuencia de la portadora (100 KHz)?
6. Modulación FM Ejercicio 10. Seleccione la modulación en frecuencia (FM) mediante el pulsador de Modulación en el emisor del entrenador. Sin conectar ninguna señal en la entrada coax. 1, visualice con el osciloscopio la señal modulada (portadora) en el punto C. Bebe observar una señal cuadrada con periodo 100 KHz. En esta práctica usaremos una modulación en frecuencia de una portadora de onda cuadrada. 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, punto de prueba C. Visualice la señal moduladora, punto A, con el canal 1 del osciloscopio y la señal modulada en el canal 2. Ejercicio 11. Ajuste el generador de funciones de forma que en el punto A se tenga una señal sinusoidal de 1 KHz y amplitud 5 Vpp. Visualice simultaneamente la señal moduladora y la modulada. Ajuste el eje de tiempos del osciloscopio para ver un ciclo de la moduladora aproximadamente. Reduzca la frecuencia de la moduladora hasta 1 Hz. Observe el aspecto de la señal modulada. Ejercicio 12. Conecte los cables sueltos con terminal BNC a la salida del emisor y entrada del receptor de 27 MHz. Deje colgando los cables. Seleccione los leds correspondientes a 27 MHz en el emisor y receptor. Visualice la señal modulada, punto C del emisor, y la señal demodulada, conector S1 del receptor simultáneamente en el osciloscopio. Separe los cables/antena de forma que la señal demodulada se observe con peor calidad (más ruido). Aumente en el generador la amplitud de la señal moduladora, y compruebe qué ocurre con la potencia de la señal transmitida y la calidad de la señal demodulada.