SISTEMAS DE COMUNICACIONES I

LAPSO ACADEMICO: 2015-01

Ing. Heddy Lu Gimnez Naim

Universidad Nacional Experimental PolitcnicaAntonio Jos de Sucre

Departamento de Ingeniera Electrnica

Julio 2015

UNIDAD IIITECNICAS DE MODULACION

ANALOGICA

CONTENIDO

Unidad III

Tcnicas de Modulacin Analgica

Introduccin

Modulacion en Amplitud

Modulador

Ancho de Banda

Indice de Modulacin

Detector Asincrnico y sincrnico

Modulacin DSB-SC y SSB-SC

Modulacin FM y PM.

Detector PLL.

Ruido

ndice de Modulacin vs VoltajeIng. Heddy Lu Gimnez Naim

El cambio mximo de amplitud de la onda de salida

Em, es la suma de los voltajes de las frecuencias

laterales superior e inferior.

Em = Efls+Efli

Distribucin de VoltajeIng. Heddy Lu Gimnez Naim

Potencia de la Seal AMIng. Heddy Lu Gimnez Naim

Eficiencia de la Seal AMIng. Heddy Lu Gimnez Naim

EjerciciosIng. Heddy Lu Gimnez Naim

EjerciciosIng. Heddy Lu Gimnez Naim

Seal de Doble Banda Lateral con portadora suprimida (DSB-

SC) en una seal AM con una portadora discreta suprimida

Donde m(t) cuenta con un nivel DC igual a cero para el caso

de la portadora suprimida.

Modulacin AM DSB-SCIng. Heddy Lu Gimnez Naim

La eficiencia de la

modulacin de esta seal es

de 100% debido a que no se

gasta potencia en una

portadora discreta.

Se requiere un detector

de producto para la

demodulacin

Modulacin AM DSB-SCIng. Heddy Lu Gimnez Naim

Diagrama de Bloques

Otra forma de generar un seal AM DSB-SC consiste en usar dosmoduladores AM convencionales. (modulador balanceado)

Con este sistema se consigue cancelar la componente de portadora. La raznde usar este sistema es que los sistemas AM convencionales son mas sencillosde implementar mediante electrnica (dado que conllevan una componenteDC que resulta de la polarizacin de los transistores).

cos 2 cf t

Acm(t) s(t)

AM

DSB

AM

DSB

+

-

cos 2c cA f t

m(t)

- m(t)

( ) 2 ( )cos 2c cs t A m t f t

Esta tcnica de modulacin tiene como

objeto emplear la menor cantidad de

ancho de banda posible en el proceso de

transmisin.

Modulacin Banda Lateral UnicaIng. Heddy Lu Gimnez Naim

SSB o BLU

-wmw +wm

F(w)

Seal Modulante

+wc-wcw

F(w)

Seal Modulada

wc+wmwc-wm

F(w-wc)/2 F(w+wc)/2Como se ha observado, el espectro de

frecuencia de una seal f(t) es simtrico

respecto al eje de frecuencia w = 0. Al

modular esta seal con una onda coswct,

el espectro se traslada hacia wc y - wc

El espectro tiene un ancho de banda de wm,

mientras que al modularse, el ancho de banda es

de 2wm, es decir, se duplica. La seal modulada

est compuesta por dos bandas laterales.

El rango de frecuencias por encima de + wc, se denomina

banda lateral superior (denotada como B.L.S.) y el rango por

debajo de + wc, se denomina banda lateral inferior (denotada

como B.L.I.).

Para wc se puede analizar

rotando 180 grados el espectro

del lado derecho de la seal F(w-

wc). Para este caso, el rango de

frecuencias a la izquierda de - wc,

constituye la banda lateral

superior, mientras que el lado

derecho - wc es la banda lateral

inferior.

BLSBLI

Ing. Heddy Lu Gimnez Naim

Modulacin Banda Lateral Unica

Demuestre:a) Porque la potencia de la Modulacin DSB-SC se cuadriplica sobre la Modulacin AM convencional

Ing. Heddy Lu Gimnez Naim

ASIGNACION NO. 4Parte B

DemodulacinIng. Heddy Lu Gimnez Naim

El receptor no utiliza informacin de referencia de fase de la portadora

para detectar las seales

Los sistemas estn diseados para operar sin el conocimiento del valor

absoluto de la fase de la seal que llega por lo tanto, no se requiere la

estimacin de fase.

El receptor necesita conocimiento de la fase e la portadora para detectar las

seales.

Se requiere la estimacin exacta de fase

Detector de Envolvente Ing. Heddy Lu Gimnez Naim

Circuito elctrico que tiene como entrada una seal de alta

frecuencia, y como salida la envolvente de la seal de entrada.

Una forma de implementar el detector

de envolvente es usando un dispositivo

no lineal, tal que afecte la mitad de un

ciclo de una seal oscilatoria diferente

a la de la otra mitad.

Este proceso de demodulacin, recibe el nombre de deteccin sncrona o

coherente, pues utiliza la misma frecuencia de la portadora y con la misma fase.

Si la frecuencia en el receptor no corresponde

con la frecuencia del transmisor, la seal

tendr aadida un porcentaje de error.

Para garantizar la sincronizacin entre transmisor y receptor,

comnmente se utiliza el procedimiento de transmitir una

portadora piloto (fraccin de la portadora del transmisor), la

cual se detecta en el receptor por medio de un filtro, se

amplifica y se usa entonces como portadora en el receptor.

Detector Coherente Ing. Heddy Lu Gimnez Naim

Detector Coherente Ing. Heddy Lu Gimnez Naim

cos 2 cf t

FILTRO PASO BAJO

Vi(t) Vo(t)V1(t)

( )

La seal pasobanda es:

( ) ( )cos ( ) , siendo R(t) la envolvente real y (t) la fase,

recordando que la expresion de la envolvente compleja de una seal paso banda es:

( ) ( ) ( ) ( )

i c

j t

V t R t t t

g t R t e x t jy t

1

( )cos ( ) ( )sin ( )

A la salida del mixer:

( )cosi c

R t t j R t t

v V t t

1

c

( )

1 1( ) ( )cos ( ) ( )cos 2 ( )

2 2

El filtro paso bajo elimina la componente RF (2 ),

nos queda entonces la componente de down-conversion:

1 1( ) ( )cos ( ) Re ( )

2 2

1( ) Re ( )

2

c

j t

o

o

v t R t t R t t t

v t R t t R t e

v t g t e

j

CASO 1: Sincronizacion de Frecuencia

Debido a que la frecuencia de portadora de la seal recibida es

igual a la frecuencia del oscilador local, entonces se dice que el

receptor esta sincronizado en fre

( ) 2

cuencia o "sintonizado".

CASO 2: Sincronizacion de Fase

Si la fase del oscilador local =0 entonces:

1 1( )cos ( ) ( )

2 2

En cambio si =90,

1 1Re ( ) Re ( )cos ( ) ( )sin ( )

2 2

1

o

jj t j

o

o

v R t t x t

v R t e e R t t jR t t e

v

1Re ( )cos ( ) ( )sin ( ) ( ) ( )sin ( )

2 2

1( )

2

Para cualquier otro valor de , tenemos:

1( )cos ( )

2

o

o

R t t jR t t j R t t

v y t

v R t t

In-phase

Quadrature

Detector de ProductoIng. Heddy Lu Gimnez Naim

Detector de ProductoIng. Heddy Lu Gimnez Naim

Costas LoopIng. Heddy Lu Gimnez Naim

El detector coherente es de mucha utilidad en la recepcin de seales, sin embargo tiene una desventaja:

Debe presentar coherencia o sincrona en fase y en frecuencia para poder demodular la seal recibida.

En sistemas de comunicacin, la seal transmitida se propaga a travs de un medio y este se comporta como un sistema lineal variante en el tiempo, el resultado es que la seal al propagarse cambia su fase, debido a las distancias que recorre, adems, si el transmisor presenta excursiones en la frecuencia de portadora o en caso de sistemas mviles este se acerca o aleja del receptor, entonces se presentaran cambios en la frecuencia.

Hay algunos mtodos para mantener coherencia en fase y frecuencia, uno de ellos es el Costas loop.

Bsicamente es un sistema realimentado que compara la diferencia de fase entre el oscilador local y la seal modulada, y luego trata de minimizar dicho error o diferencia ajustando la frecuencia de oscilacin de un dispositivo llamado VCO (oscilador controlado por voltaje).

Modulacin AM DSB-SCIng. Heddy Lu Gimnez Naim

Product

Modulator

Product

Modulator

Accos(2fct+)m(t)

LPF

LPF

Phase

DiscriminatorVCO

-90o

cos(2fct+(V))

sin(2fct+(V))

V=sin2 )/8

Objetivo: mantener D0

.5Accos( )m(t)

.5Acsin( )m(t)

D(V)

VD0

DSBSC Demodulator

Tambin llamado Zero-IF o Conversin Directa.

Un esquema de este receptor es:

El sistema demodula directamente la seal en RF (paso banda) a una seal paso bajo (envolvente) sin procesamiento en bandas de frecuencias intermedias (IF: BW

Receptor SuperheterodinoIng. Heddy Lu Gimnez Naim

Heterodinacion Bsicamente significa: generar una nueva frecuencia al mezclar dos o mas

seales mediante un dispositivo no lineal.

El receptor super-heterodino emplea tcnicas de conversin hacia arriba ohacia abajo (up or down-conversion) para trasladar la frecuencia de operacina una banda de frecuencia determinada llamada banda de frecuenciaintermedia o IF.

Luego se extrae el mensaje o informacin (demodulacion) usando un detectoradecuado.

Un diagrama de dicho receptor es:

Demod

AMP AMP

RFSEAL PASO

BAJO

Filtro Paso banda

RF

Filtro Paso banda

IF

fLO

fc fIF

OSCILADOR

LOCAL

SINTONIZACION A veces aqu se incluye

un amplificador de alta ganancia

Receptor SuperheterodinoIng. Heddy Lu Gimnez Naim

Este receptor bsicamente toma el concepto del detector coherente, pero adiferencia de este traslada la frecuencia de portadora a otra banda llamadaIF.

La seleccin de la frecuencia intermedia se basa en las siguientesconsideraciones:

Debe ser un valor tal que permita tener amplificadores de alta ganancia,estables y econmicos.

Dicha frecuencia (IF) debe ser de un valor bajo para que se puedantener valores Q adecuados en los filtros, con esto se eliminan lainterferencia de otros canales y se minimiza el ruido.

La frecuencia IF debe ser de un valor alto para que la respuesta deimagen en el receptor sea lo mas mnima posible.

Respuesta de imagen: es la recepcin de seales no deseadas localizadasen la frecuencia de imagen debido a una atenuacin insuficiente en el filtroRF.