Laboratorio1 Elias Reyes Calderon

FACULTAD: INGIENERA ELECTRNICACURSO: TELECOMUNICACIONES DIGITALESPROFESOR: CARLOS VALDEZLABORATORIO: N 1

TTULO: MODULACIN DIGITAL

INTEGRANTES:- JULIO CSAR ELAS RIVERA - ERICK REYES ALLCA - JORGE CALDERN GUTIERREZ

CICLO: 2015-01FECHA: 30/04/2015Laboratorio 1: Modulacin Digital

Procedimientos:

1. Alimente correctamente los mdulos 73633 (Modulador ASK / FSK / PSK) y 73634 (Demodulador ASK / PSK). Antes de energizar consulte al profesor del curso.

2. Observe la seal portadora analgica del VCO (G) a la salida FSK sin modulacin. Verifique que la entrada en G est desconectada. Grafique la forma de onda de la seal portadora as como su espectro. Comente lo observado haciendo la comparacin con el caso terico. Frecuencia del VCO = 102.6 kHz Vpp = 47.2V T = 9.750us

Fig. 1: Onda de la seal Portadora en el tiempo

Fig. 2: Espectro en frecuencia de la seal PortadoraComentarios: Como se puede observar, en la figura 1 se muestra la seal portadora, la cual es claramente una onda senoidal de Vpp = 47.2V y frecuencia de 102.6 kHz. Esto se puede confirmar con la figura 2, donde se muestra en el espectro la componente senoidal de la portadora bien marcada a 102.6kHz.

3. Aplique una seal cuadrada de frecuencia f = 10 KHz y amplitud 5 Vpp a la entrada del modulador digital. Grafique la forma de onda de la seal modulante as como su espectro, en la entrada y salida del amplificador y del filtro pasabajo. Comente lo observado haciendo la comparacin con el caso terico.

Fig. 3: Seal modulante sin amplificacin (amarilla) y seal modulante con amplificacin (azul) en el tiempo

Fig. 4: Seal modulante sin amplificacin (amarilla) y seal modulante con amplificacin filtrada (azul) en el tiempo

Fig. 5: Espectro en frecuencia de la seal amplificada (sin filtrado)

Fig. 6: Espectro en frecuencia de la seal amplificada filtrada.Comentario:En la figura 3 y 4 se observa una misma seal modulada de 5v de amplitud y 10KHz de frecuencia (amarilla). En la figura 3, como la seal solo pasa por un amplificador lineal, la seal modulada amplificada mantiene la misma forma. Muy diferente a la figura 4, que pasa primero por un filtro pasa bajos y luego al amplificador lineal, la cual deforma la seal en los flancos de subida y bajada ya estos flancos representan a las altas frecuencias, visualizndose finalmente una curva suavizada en estas zonas de los flancos.En las figuras 5 y 6 se comprueba efectivamente que el ancho de banda de la seal modulante se limita en banda gracias al filtro pasa bajas, teniendo as en la figura 5 la seal modulante con un ancho de banda mayor al de la figura 6 (limitado en banda por el filtro pasa bajos).4. A modo de comprobacin del funcionamiento del modem (modulador-demodulador), observe si a la salida del demodulador se obtiene la seal esperada, es decir, la seal cuadrada modulante.

5. Observe en el osciloscopio las siguientes seales, lo cual se repetir para ASK, PSK y FSK:

5.1 Modulacin a) Seal modulada con seal modulante amplificada (forma de onda y espectros)b) Seal modulada con seal modulante amplificada y limitada en banda (forma de onda y espectro) c) Seal modulada con seal modulante amplificada cambiada, primero a 1 kHz y luego a 100 kHz (forma de onda y espectro)

En todos los casos, comente los resultados interpretndolos, utilizando los conceptos tericos correspondientes.Modulacin ASK:a) Seal modulada con seal modulante amplificada:

Fig. 7: Seal modulante amplificada (amarillo) y seal modulada amplificada (azul)

Fig. 8: Espectro en frecuencia de la seal modulada amplificadaComentario:Se analiza la seal modulante sin filtrado, la figura 7 muestra la seal modulante amplificada sin filtrar con su respectiva seal modulada amplificada sin filtrar. Se observa que la seal modulante pas por un modulador ASK ya que muestra la seal portadora que slo varia en amplitud respecto a la seal modulante. En la figura 8 se muestra el espectro en frecuencia de la seal modulante, se observa que la banda base fue desplazada a la frecuencia de la portadora (100 KHz) adems de tambin poseer la componente de frecuencia de la portadora, se comprueba la forma de onda y de espectro terico para ASK.

b) Seal modulada con seal modulante amplificada y limitada en banda:

Fig. 9: Seal modulante amplificada filtrada (amarillo) y seal modulada amplificada filtrada (azul)

Fig. 10: Espectro en frecuencia de la seal modulada amplificada filtradaComentario:Se analiza la seal modulante con filtraje, la figura 9 muestra la seal modulante amplificada y filtrada con su respectiva seal modulada amplificada y filtrada. Se observa que, este caso, la seal modulante al igual que en el caso anterior tambin pas por un modulador ASK. La diferencia respecto a la figura 7 es que al ser suprimidas las componentes de alta frecuencia de la seal, la forma de onda de la seal modulada en los flancos de subida y bajada son suavizados. En la figura 10 se muestra el espectro en frecuencia de la seal modulante, al igual que en la figura 8, se observa que la banda base fue desplazada a la frecuencia de la portadora (100 KHz) solo que esta vez est limitada en banda gracias al filtro pasa bajas implementado, se comprueba la forma de onda y de espectro terico para ASK.Modulacin PSK:a) Seal modulada con seal modulante amplificada:


Fig. 12: Espectro en frecuencia de la seal modulada amplificadaComentario:Se analiza la seal modulante sin filtrado, la figura 11 muestra la seal modulante amplificada sin filtrar con su respectiva seal modulada amplificada sin filtrar. Se observa que la seal modulante pas por un modulador PSK ya que muestra la seal portadora que solo varia en fase respecto a la seal modulante. En la figura 12 se muestra el espectro en frecuencia de la seal modulante, se observa que la banda base, al igual que en PSK, se desplaza a la frecuencia de la portadora (100 KHz), slo que en este caso, hay ausencia de la componente de la portadora, se comprueba la forma de onda y de espectro terico para PSK.



Fig. 14: Espectro en frecuencia de la seal modulada amplificada filtradaComentario:Se analiza la seal modulante con filtraje, la figura 13 muestra la seal modulante amplificada y filtrada con su respectiva seal modulada amplificada y filtrada. Se observa que, este caso, la seal modulante al igual que en el caso anterior tambin pas por un modulador PSK. En la figura 14 se muestra el espectro en frecuencia de la seal modulante, al igual que en la figura 12, se observa que la banda base fue desplazada a la frecuencia de la portadora (100 KHz) sin componente de portadora, solo que esta vez est limitada en banda gracias al filtro pasa bajas implementado, se comprueba la forma de onda y de espectro terico para PSK.Modulacin FSK:a) Seal modulada con seal modulante amplificada:


Fig. 16: Espectro en frecuencia de la seal modulada amplificadaComentario:Se analiza la seal modulante sin filtrado, la figura 15 muestra la seal modulante amplificada sin filtrar con su respectiva seal modulada amplificada sin filtrar. Se observa que la seal modulante pas por un modulador FSK ya que muestra la seal portadora que solo varia en frecuencia respecto a la seal modulante. En la figura 16 se muestra el espectro en frecuencia de la seal modulante, se observa que la banda base se desplaza a la frecuencia de la portadora (100 KHz), hay ausencia de la componente de la portadora, se comprueba la forma de onda y de espectro terico para FSK.



Fig. 18: Espectro en frecuencia de la seal modulada amplificada filtradaComentario:Se analiza la seal modulante con filtraje, la figura 17 muestra la seal modulante amplificada y filtrada con su respectiva seal modulada amplificada y filtrada. Se observa que, este caso, la seal modulante al igual que en el caso anterior tambin pas por un modulador FSK. En la figura 18 se muestra el espectro en frecuencia de la seal modulante, al igual que en la figura 16, se observa que la banda base fue desplazada a la frecuencia de la portadora (100 KHz) sin componente de portadora, solo que esta vez est limitada en banda gracias al filtro pasa bajas implementado, se comprueba la forma de onda y de espectro terico para FSK.

CUESTIONARIO6.1 Modulacin a) Investigue qu tcnicas de modulacin digital se aplican a un sistema GPS Tipos de modulacin usados en un SISTEMA GPS BPSK La modulacin BPSK es una modulacin digital que se basa en el cambio de fase de la portadora cuando cambia el dato que le llega. Es el caso ms simple de todas las posibles modulaciones PSK ya que posee slo dos estados que se corresponden con el valor de un bit: 0 y 1. Esto se aprecia en la siguiente Figura.

En las seales de navegacin el cambio de fase viene dado por un tren de bits que est formado por normalmente por la suma en mdulo-2 de la secuencia PRN y el mensaje de navegacin. BOC La modulacin BOC es una modulacin de espectro expandido que surge con los nuevos GNSS, la segunda generacin GPS y Galileo. Las seales BOC surgen principalmente debido a las propiedades de autocorrelacin que tiene, que la hacen ms resistente frente a los efectos del multitrayecto y mejor frente a ruido que la modulacin BPSK. Adems permite compartir de esta forma el ancho de banda con un mayor nmero de seales, ya que en un futuro habr tres GNSS compartiendo el mismo ancho de banda. Una seal modulada con la tcnica BOC consiste en una portadora sinusoidal, una subportadora, un cdigo PRN y la secuencia de datos. La modulacin BOC proviene de la modulacin BPSK introduciendo la subportadora. Toda modulacin BOC se define en base a dos parmetros fs o frecuencia de la subportadora y fc o frecuencia de chip. Ambas se disean siempre como mltiplo de f0, que es la frecuencia a la que funciona el reloj atmico del satlite: fs = m*f0, fc = n*f0

La modulacin BOC(fs , fc) estndar define una funcin:

donde s(t) es el resultado de la modulacin de: exp(-) es la sinusoide que envuelve el tren de bits. cTs (t) donde cTs (t) es la subportadora de perodo 2Ts. kTs (t) el simbolo resultado del cdigo PRN y la seal de datos con duracin Tc = kTs siendo k la relacin entre el tiempo de chip y el tiempo de portadora. En la Figura se puede observar el tren de bits resultado de una modulacin BOC para fs=5 y una fchip= 3. En este caso slo se habra empleado el cdigo PRN para la modulacin, es decir el canal estara dedicado a la portadora. En el sistema Galileo se emplea dicho tipo de modulacin y la notacin BOC(15,10) hace referencia a una seal cuya frecuencia es 15*f0 y de tasa de chips 10*f0, siendo f0=1.023 MHz. Espectro ensanchado El espectro ensanchado es una tcnica para transmitir seales con muy poca potencia en un gran ancho de banda. Esta tcnica se basa en la definicin de capacidad de canal, ya que se puede intercambiar un parmetro como es el ancho de banda W, por otro como la potencia transmitida S, sin perder capacidad de transmisin. Apndice A. Teora de la Informacin 83 Las tcnicas de modulacin de espectro ensanchado son poco ptimas en cuanto al uso de ancho de banda en el que se transmite la seal, pero presentan una serie de ventajas: Resiste a interferencias. Capacidad de compartir el ancho de banda con otras seales. Inmune al multitrayecto. Privacidad debido a la codificacin de su informacin.Es por ello que el espectro ensanchado es muy adecuado para la transmisin de informacin por satlite, donde las prdidas de propagacin son muy altas, y el ancho de banda es compartido por distintos satlites. Existen distintas tcnicas para modular una seal en espectro ensanchado: GPS y Galileo usan DSSS, Y GLONASS usa FHSS. DSSS: la seal que se desea expandir se multiplica por un cdigo de frecuencia mayor que sta. Se puede observar en la siguiente Figura.

FHSS: la seal se modula con una portadora cuya frecuencia vara en funcin del cdigo.

Los cdigos en ambos casos deben tener unas propiedades de autocorrelacin y correlacin cruzada que permitan que slo el usuario conocedor del cdigo recupere la informacin modulada para l. Cuanto ms se aproxime la autocorrelacin de un cdigo a la de los cdigos ortogonales mejor ser el cdigo, ya que se podr distinguir ms fcilmente del resto. En el caso de los sistemas de navegacin el mtodo empleado es el DSSS siendo el cdigo empleado la secuencia PRN. Los anchos de banda empleados varan de un sistema a otro.

BIBLIOGRAFA:http://arantxa.ii.uam.es/~jms/pfcsteleco/lecturas/20080125DavidGarcia.pdf

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