Memoria de practicas: Modulaciones
Introducción
El objetivo de esta practica es comprender las modulaciones analógicas y digitales, utilizando varios métodos para ello. Modular una señal consiste en introducir la información de esa señal en una portadora, con el objetivo de transmitirla de forma mas fácil, o de poder transmitirla simultáneamente con otras señales.
En esta practica realizaremos modulación analógica en frecuencia (FM) y en amplitud (AM), y modulación digital FSK.
Lista de materiales
- Osciloscopio Tektronix TDS210
- Generador de impulsos HP 33120A
- Entrenador PROMAX EC-696/E (Modulo emisor)
- Entrenador PROMAX EC-696/R (Modulo receptor)
- Emisor FM Saleskit 41
Ejecución
Comenzamos por configurar la modulación AM en una portadora de 250 kHz, una moduladora senoidal de 2 kHz y un indice de modulación m=100%.
En esta primera imagen se aprecia la modulación realizada en esta señal en el tiempo. La moduladora determina la forma del dibujo. Si hiciésemos zoom, veríamos que la franja negra es en realidad una onda sinusoidal que varia sus máximos y mínimos según la moduladora.
En este caso, el mayor pico de la portadora será de 5 voltios, dado que hemos configurado en generador de ese modo. La señal no esta desfasada; ambas señales, tanto portadora como moduladora conservan su fase.
En la segunda imagen correspondiente a esta modulación observamos la misma modulación en frecuencia. Podemos ver que la frecuencia central, correspondiente a la portadora, se aprecia claramente, y que su valor es de 250 kHz. La modulación la encontramos a los lados de la portadora, donde apreciamos el tono a 248 kHz y a 252 kHz. El generador esta modulando en AM, por lo que se ven estos tres elementos.
También existen otros tipos de modulación, que se corresponden también con la AM pero difieren en varios elementos. Ejemplos de ello son la DBL (Doble Banda Lateral), donde prescindimos de la portadora, la BLU (Banda Lateral Única), donde se elimina también una de las modulaciones laterales, dejando una sola, o la BLV (Banda Lateral Vestigial), donde encontramos una sola banda lateral, la portadora atenuada y un fragmento de la otra banda lateral.
En la imagen correspondiente a la vista en frecuencia apreciamos que las bandas laterales tienen menos nivel que la portadora. Esto se debe a que, al multiplicar dos señales, sus amplitudes se definen por esta formula:
[math]\displaystyle{ 20logAp-(20log(\frac {m\cdot Ap}{2})= 20logAp - (20logm + 20logAp/2) = 20logAp - 20logm-20logAp +20log2 = 6-20logm }[/math]
Si, partiendo de esta modulacion, modificamos la frecuencia de la portadora
b. AM-2
¿Qué ocurre si modifico la frecuencia de la portadora? Observa en tiempo y en frecuencia. ¿Cuál es el ancho de banda de la señal modulada? ¿Varía por cambiar la frecuencia de portadora?
¿Qué ocurre si modifico la frecuencia de la moduladora? Observa en tiempo y en frecuencia
¿Qué ocurre si modifico el índice de modulación? Reproduce las señales en tiempo y en frecuencia para m=50% y m=120% y comenta. ¿Es válido un índice del 120%? ¿Ha cambiado la relación en dB entre la portadora y las bandas laterales? Explica por qué.
c. AM-3
Utiliza una moduladora triangular de 1,5 kHz y m=100% con una portadora de 140kHz.
Por defecto el generador de funciones utiliza una moduladora sinusoidal. Para cambiarla puedes entrar al menú avanzado, pidiendo ayuda al profesor. También puedes utilizar un entrenador PROMAX EC-696/E y alimentarlo con la moduladora generada con el HP 33120A y ver la señal modulada con la sonda.
Utiliza el módulo receptor PROMAX EC-696/R para realizar la demodulación de la señal. ¿De qué formas pueden transmitirse las señales entre emisor y receptor? ¿Con qué m está trabajando el modulador de PROMAX?
¿Es correcta la demodulación si alimento el receptor PROMAX directamente con una señal modulada AM desde el generador y con m=120%?
Experimenta modulando/demodulando la señal de un micrófono y viendo las señales en los diferentes pasos (tanto en tiempo como en frecuencia) Comenta tus conclusiones. ¿Cuál es el ancho de banda de la señal modulada?
2. Modulación FM
a. FM-1
Utiliza el generador de funciones HP para modular una señal sinusoidal de 1Hz con una portadora de 100kHz y una desviación de frecuencia de 15kHz.
Explica qué observas en tiempo y en frecuencia y razona por qué es así. ¿Qué es la desviación de frecuencia? ¿La puedes interpretar en el osciloscopio?
Aumenta la frecuencia de la moduladora hasta los 5kHz. ¿Ves algo en tiempo? ¿Y en el espectro? ¿Por qué?
Prueba a aumentar la desviación de frecuencia a 50kHz y luego a 75 kHz. ¿Qué sucede con el espectro? ¿Cuál es el ancho de banda de la señal modulada FM? Relaciónala con la fórmula.
b. FM-2 (hazla al final de todo)
Vamos a utilizar las emisoras Saleskit 41 para modular FM tu propia voz y recibirla con la radio FM de tu móvil. Haz un esquema que explique el montaje. ¿Cómo sabrías la frecuencia portadora a la que se está emitiendo utilizando el osciloscopio? ¿Con qué puedes cambiar esa portadora? ¿Qué distancia alcanza la emisión? Comenta la experiencia.
3. Modulación FSK
Se trata de utilizar el generador de funciones para ver una señal modulada FSK. Anota los valores que tienen los parámetros involucrados (en la configuración del generador)
¿Cuál es la moduladora? ¿Es analógica o digital? Deduce su valor y calcula la tasa (velocidad) de bits que se están transmitiendo.
¿Con qué frecuencias se representan los 0 y 1? Explica en qué consiste la modulación FSK.
------------
Formulitas:
20logAp-(20log(m\cdot Ap/2)= 20logAp - (20logm + 20logAp/2) = 20logAp - 20logm-20logAp +20log2 = 6-20logm
-----------
