Lab 2 Modulacion Am

“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación” UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERIA SISTEMAS Y ELECTRÓNICA

“LABORATORIO N° 2”

MODULACIÓN AM CURSO

:

CIRCUITO DE RADIO Y ALTA FRECUENCIA

PROFESOR

:

Ruelas Alvarado, Saúl

INTEGRANTES

:

Sacsa Chulluncuy, Carlos Alberto Quintana Aguilar, Jannet Zambrano Alarco, Guillermo

TURNO

:

NOCHE

LIMA – PERÚ 2015

LABORATORIO DE CIRCUITOS DE RADIO Y ALTA FRECUENCIA

I.

OBJETIVO: -

Comprobar en forma práctica los principios de la modulación y demodulación AM

-

Análisis espectral de sistemas de AM de doble banda y banda lateral

-

Determinación del patrón XY e índice de modulación.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO MODULACIÓN ANALÓGICA O DE ONDA CONTINUA (CW) Es el proceso por el cual un parámetro de una señal senoidal de alta frecuencia se hace variar en forma proporcional al mensaje f(t). Con la modulación los mensajes se trasladan a altas frecuencias permitiendo su transmisión por radiofrecuencia (RF) o su adaptación al medio de transmisión. En todo proceso de modulación se presentan las siguientes señales: a) Señal modulante. Señal moduladora o de Banda Base. Es la señal de información o mensaje a transmitir. En general es de bajas frecuencias y es limitada en banda mediante un filtro pasabajos. Ej. Las señales de laboratorio de un generador de señales, señales de audio producidas en una radioemisora, etc. b) Señal Portadora. Señal sinusoidal de alta frecuencia, dada por la forma de onda: fc(t) = A Sen(wct +φ). Usando esta señal se logra desplazar a frecuencias superiores la señal modulante.

c) Señal Modulada. Señal de alta frecuencia que se obtiene de la variación de la amplitud ( A ), frecuencia ( wc ) o fase ( φ  ) de la señal portadora de acuerdo con las características de la señal moduladora. Es típicamente la señal que se transmite. Entre las señales moduladas más comunes tenemos: AM, FM, FSK, etc.

d) Señal Demodulada. La demodulación es el proceso mediante el cual se recupera la señal original de banda base o mensaje, a partir de la señal modulada. La señal demodulada es la señal resultante del proceso de demodulación.

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Importancia de la modulación: La modulación es muy importante en el desarrollo de sistemas de telecomunicaciones. Gracias a la modulación es posible la radio comunicación. En el medio aire se requieren antenas de aprox. L/4 de tamaño (L = longitud de onda) para que la radiación sea eficiente. Como en general las señales producidas por el hombre son de bajas frecuencias se necesitarían antenas de grandes dimensiones para su propagación. Para transmitir un tono de voz de 4 KHz, se necesitaría una antena de L /4 = 18.75 km, irrealizable para la transmisión por radio. Sin embargo si usamos modulación con una portadora de 1 MHz se necesitaría antenas de L/4 = 75m para transmitir el tono de voz de 4 KHz por radio frecuencia. MODULACIÓN EN AMPLITUD (AM) Es el proceso por el cual se varía la amplitud de la señal portadora senoidal de alta frecuencia de acuerdo con la forma de onda de la señal modulante. Es la modulación más sencilla y fácil de entender. Su principal aplicación es la radiodifusión AM comercial, que transmite señales de audio con una calidad aceptable, alcance regional y a frecuencias entre los 540 a 1600 KHz, rango en el cual se obtiene el mejor desempeño posible. En el siguiente esquema se puede observar lo descrito anteriormente:

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En la experiencia del laboratorio, tanto nuestra señal modulante como nuestra portadora serán señales senoidales, las cuales serán obtenidas de un generador de señales. Se obtendrán, de esta forma, las siguientes formas de onda:

DEMODULACIÓN O DETECCIÓN DE AM Proceso usado para recuperar la señal de información, a partir de cualquier tipo de señal AM modulada. Hay 2 tipos de detección: 

Demodulación síncrona o coherente requiere en el receptor una portadora de frecuencia y fase totalmente sincronizada con la portadora del transmisor. Este tipo de detección es complejo y costoso por lo que sólo se usa en la demodulación de señales AM sin portadora presente.



Demodulación por detección de envolvente o no coherente no requiere en el receptor de una portadora sincronizada. Basta un dispositivo simple que detecte la envolvente de la señal modulada AM. Sólo se usa en señales AM con portadora presente.

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Índice de modulación (m) Es uno de los parámetros más utilizados en el análisis de los sistemas AM con portadora presente. El índice “m” expresa el grado de modulación de la portadora y se define por la siguiente relación:

Usando el modo XY con la señal modulante en X y la señal AM en Y, se obtiene el patrón XY con sus bases mayor y menor que miden ‘D’ y ‘d’ respectivamente. En el límite de la detección por envolvente la señal AM es 100% modulada y el patrón XY se vuelve triangular.

MODULADOR AM CONVENCIONAL 1. Fije la fuente de poder en serie con el generador de audio a 4 V DC. Luego arme el circuito de la figura 1, fijando el potenciómetro R1 en 10K. Usando el generador aplique una señal senoidal menor a 1 KHz y 2 Vpp y compruebe en el osciloscopio el funcionamiento del circuito (deberá aparecer una onda modulada en amplitud a la salida del circuito). Apunte el valor de frecuencia elegido así como el gráfico del resultado con valores de f y V obtenidos.

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DEFINICON MATEMATICA

La portadora se puede representar mediante funciones trigonométricas. v = V Sen 2π x f t p

p

p

v = Valor instantáneo V = Valor pico t = Un tiempo en un punto particular f = Frecuencia de la onda senoidal portadora p

p

p

La señal modulada se puede representar: v = V Sen 2πf t m

m

m

MODULACION AM EN EL DOMINIO DEL TIEMPO.

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Formas de onda para diferentes índices de modulación. Vale la pena examinar las formas de onda moduladas a medida que varía m. Observe en particular el resultado para m = 1 (m = 100%), que es la condición ideal de modulación.

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Sobremodulación: Cuando m > 1, se dice que hay sobremodulación. En la ecuación AM no hay nada que pueda evitar que E > E embargo hay dificultades prácticas: la envolvente ya no se asemeja a la señal moduladora, por consiguiente, m debe ser m ≤ 1.

Condición ideal: La condición ideal para AM es Em = Ec ó m = 1 (100% de modulación). Esto da una máxima potencia de salida en el transmisor y un máximo voltaje de salida en el receptor, sin distorsión. La sobremodulación se elimina limitando el nivel de la señal moduladora. MODULACION AM EN EL DOMINIO DEL TIEMPO. Hasta el momento, se ha visto la señal AM en el dominio del tiempo, es decir, cómo se ve en un osciloscopio. A fin de indagar más acerca de ella, es necesario considerar su contenido

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espectral. Podría usarse el análisis de Fourier, pero para una forma de onda simple de AM es más fácil y válido usar trigonometría.

Distribución de potencia de la señal AM. La potencia es importante debido a la relación S/N en el receptor. Sin embargo, no es la potencia total la más importante, sino sólo la porción que se utiliza para transmitir información. Ecuación de la señal AM:

Potencia de la portadora a través de la resistencia de carga R:

Potencia de las bandas laterales superior e inferior a través de la resistencia de carga R:

La potencia total PT de la señal completa es la suma de la potencia en la portadora y en las bandas laterales:

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Concluciones. 

La PT aumenta con la modulación. Para modulación al 100%. será 50% mayor que la de la portadora sin modulación.



La potencia extra va hacia las bandas laterales. La de la portadora no cambia con la modulación.



Comprender cómo se distribuye la potencia de una señal de AM entre la portadora y las bandas laterales, y calcular las potencias de la portadora y de las bandas laterales dado el porcentaje de modulación.

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