informe 02 Modulador balanceado

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. 18.299.859
Graziani Willians C.I. 18.212.998
Núñez José C.I. 19.840.411
Ricardi Maira C.I. 16.853.761
Barcelona, junio de 2009
Índice
Introducción……………………………………………………………………………….03
Objetivos…………………………………………………………………………………...04
Marco Teórico……………………………………………………………………………..05
Materiales y Equipos Utilizados………………………………………………………..09
Desarrollo………………………………………………………………………………….10
Observaciones……………………………………………………………………………..14
Conclusiones………………………………………………………………………………15
Bibliografía………………………………………………………………………………..16
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.
Objetivo
•
Funcionamiento del circuito modulador balanceado.
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).
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
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:
; En este caso equivale decir 50% de profundidad
de modulación.
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
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.
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
Desarrollo
Se implemento el siguiente circuito Modulador Balanceado
RV1
1k
RV1(1)
RV1(2)
A
R2
R5
10k
10k
B
R6
U2
R1
2
D
6
10k
3
10k
R4
7
1mF
U1
R3
4
1
5
C1(1)
C
10k
4
1
5
C1
2
6
3
741
7
10k
U3(VCC)
741
R9
R12
1k
8
R
VCC
4
Q
DC
5
R8
120
U3
R7
3
Q1
1k
2N2222
1k
7
R11
CV
TR
GND
220
2
TH
R10
6
1
1k
555
C2
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
Figura # 02
Figura # 03
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
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.
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%.
Bibliografía
•
www.datasheetcatalog.com
•
Hoja de datos del Amplificador Operacional C.I LM741.
•
www.monografias.com
•
www.udistrital.edu.co/comunidad/profesores/jruiz/jairocd/texto/usm/cd/modulacion.
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