1 Tema: Modulación de Amplitud - Primera Parte. Objetivos Equipos

Sistemas de Comunicación I. Guía 3
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Facultad: Ingeniería
Escuela: Electrónica
Asignatura: Sistemas de comunicación
I
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
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•
•
•
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.
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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
998 000 Hz
USB
1 MHz
1 002 000 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 3000 –
200 = 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
997 000 Hz
USB
999 800 Hz 1 MHz 1 000 200 Hz 1 003 000 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
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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.
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¿Cuáles
son los límites de frecuencia alto y bajo al variar el control de SINTONÍA
RF?
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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 BAL ANCED MODUL ATOR 1 : colocar la perilla CARRIER NULL totalmente
girado en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario, de modo que
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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 BAL ANCED MODUL ATOR 1 al mínimo y de
regreso al máximo. ¿La señal sufre alguna modificación más allá de un simple
cambio de amplitud?.
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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.
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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?
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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.
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PARTE 2: OBSERVACIÓN EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA
1. Conecte la salida del BAL ANCED MODUL ATOR 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?
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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?
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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?
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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?
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Varíe la frecuencia de la señal de mensaje entre 1kHz y 10kHz. ¿Qué pasa con la
imagen en el Analizador de Espectros?
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varíe el control de frecuencia del VCO2 sobre todo su rango. De acuerdo al
Analizador de Espectros, ¿cuál es el rango aproximado del Generador?
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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.
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Facultad: Ingeniería
Escuela: Electrónica
Asignatura: Sistemas de comunicación
I
Guia 3: Modulación de Amplitud - Primera Parte.
Alumno:
Docente:
GL:
Fecha:
EVALUACIÓN
%
CONOCIMIENTO
25
35
APLICACIÓN DEL
CONOCIMIENTO
35
ACTITUD
2.5
1-4
5-7
8-10
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.
No realiza
adecuadamente las
observaciones en
el dominio del
tiempo para la
señal AM ni
obtiene resultados
adecuados.
Realiza bien
algunas
observaciones,
pero sus
resultados no
siempre son los
adecuados.
Ejecuta
correctamente las
observaciones,
identificando los
efectos de la
señal de mensaje
sobre la portadora
y la sobre
modulación.
No desarrolla
satisfactoriamente
la segunda parte
de la práctica y
obtiene muchos
resultados
incorrectos con el
analizador de
espectro.
Utiliza bien el
analizador de
espectro para
obtener
correctamente sólo
una parte de los
resultados.
Emplea
correctamente el
analizador de
espectro
obteniendo
resultados
adecuados y
coherentes para
toda la segunda
parte.
Es un observador
pasivo.
Participa
ocasionalmente o
lo hace
constantemente
pero sin
Participa
propositiva e
integralmente en
toda la práctica.
Nota
Sistemas de Comunicación I. Guía 3
coordinarse con su
compañero.
2.5
TOTAL
100
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.
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