ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZOFACULTAD DE INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA

ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRÓNICA EN TELECOMUNICACIONES Y REDES

COMUNICACIONES I

TEMA:

MODULADOR Y DEMODULADOR FM

INTEGRANTES:

NOMBRE(S): CODIGO(S):Franklin López 129Ángel Ortega 128Alex Segura 246188Jairo Arce 9Cristian Colala 165

DOCENTE:

Neiser Ortiz

Riobamba - Ecuador

TEMA:

Implementación de un sistema modulador y demodulador FM

INTRODUCCION:

Este tipo de modulación, es el proceso en el que la señal moduladora modifica el valor

instantáneo de la frecuencia de la señal portadora; variando la frecuencia de la

portadora de amplitud constante directamente proporcional, a la amplitud de la señal

modulante, con una relación igual a la frecuencia de la señal modulante.

En la modulación de frecuencia la máxima desviación de frecuencia (cambio en la

frecuencia que ocurre en la portadora) ocurre durante los máximos puntos negativos y

positivos de la señal modulante, es decir, la desviación de frecuencia es proporcional a

la amplitud de la señal modulante. Por parte de la demodulación, desde el desarrollo

de los circuitos integrados lineales, la demodulación FM puede lograrse muy

fácilmente con un circuito de fase cerrada; su operación es muy sencilla, la señal de la

portadora se suma con la señal que lleva la información dando como resultado la

modulación por frecuencia.

OBJETIVOS

Objetivo General

Implementar un circuito que nos permita realizar el proceso de modulación FM,

y luego recuperara la señal de información.

Objetivos Específicos

Investigar sobre el proceso de demodulación y demodulación FM.

Implementar el circuito tanto demodulador como modulador FM.

Comprobar los resultados u ondas obtenidas con un osciloscopio.

MARCO TEORICO

Modulador FM.- La modulación de frecuencia consiste en variar la frecuencia de la

onda portadora de acuerdo con la intensidad de la onda de información. La amplitud

de la onda modulada es constante e igual que la de la onda portadora.

A) onda portadora. B) onda moduladora. C) onda modulada.

La frecuencia de la portadora oscila más o menos rápidamente, según la onda

moduladora, esto es, si aplicamos una moduladora de 100 Hz , la onda modulada se

desplaza arriba y abajo cien veces en un segundo respecto de su frecuencia central ,

que es la portadora; además el grado de esta variación dependerá del volumen con

que modulemos la portadora, a lo que denominamos “índice de modulación”.

Debido a que los ruidos o interferencias alteran la amplitud de la onda, no afecta a la

información transmitida en FM, puesto que la información se extrae de la variación de

frecuencia y no de la amplitud, que es constante.

Como consecuencia de estas características de modulación podemos observar cómo

la calidad de sonido o imagen es mayor cuando modulamos en frecuencia que cuando

lo hacemos en amplitud.

Las emisoras de FM pueden trabajar en bandas de frecuencias muy altas, en las que

las interferencias en AM son importantes; las estaciones o emisoras comerciales de

radio FM tienen frecuencias entre 88 y 108 Mhz. El alcance en estas bandas está

limitado para que pueda haber emisoras de la misma frecuencia situadas a unos

cientos de kilómetros sin que se interfieran entre ellas.

La frecuencia modulada es usada comúnmente en las radiofrecuencias de muy alta

frecuencia por la alta fidelidad de la radiodifusión de la música y el habla. El sonido de

la televisión analógica también es difundido por medio de FM. Un formulario de banda

estrecha se utiliza para comunicaciones de voz en la radio comercial y en las

configuraciones de aficionados. El tipo usado en la radiodifusión FM es generalmente

llamado amplia-FM o W-FM. En la radio de dos vías, la banda estrecha o N-FM (de la

siglas en inglés "Narrow-FM") es utilizada para ahorrar banda estrecha. Además, se

utiliza para enviar señales al espacio.

DESARROLLO:

En esta proyecto se realizará el montaje de un circuito generador de onda cuadrada

controlada en frecuencia (VCO) basado en el C.I. 566.

Con este circuito se podrá modular una señal de entrada en frecuencia.

En una segunda parte se construirá un circuito de enganche de fase (PLL) que se

empleará para demodular la señal.

El diagrama de bloques interno del circuito VCO 566 se muestra en la figura 1.

En una tercera parte, mediante un comparador, se realizará una demodulación FSK de

la señal modulada.

El circuito responde a la estructura general de un generador de formas de onda. Una

fuente de corriente con un valor de intensidad proporcional a la tensión V , e

inversamente proporcional a la resistencia R, carga el condensador C linealmente

hasta que la tensión del condensador llega a un nivel de comparación superior.

Después de esto, el comparador cambia el sentido del generador de corriente

produciéndose la descarga del condensador de la misma manera. Esta descarga se

realiza hasta que la tensión del condensador llega a un nivel inferior de comparación.

En ese momento, la fuente de corriente vuelve a cambiar su polaridad repitiéndose el

ciclo indefinidamente.

La tensión en el condensador, una vez amplificada, sale al exterior por el pin 4. La

tensión a la salida del comparador sale por el pin 3.

Figura 1: Diagrama de bloques del oscilador controlado por tensión 566.

En el circuito de la figura 1, la frecuencia de salida se determina como:

Por tanto, la frecuencia de salida del VCO 566 se puede determinar por la expresión:

V81 es la tensión entre pines8y1.

V51 es la tensión entre los pines5y1.

El diagrama de bloques interno del circuito PLL 565 se muestra en la figura 2.

En este circuito, la frecuencia fundamental del VCO puede programarse mediante la

resistencia R0 y el condensadorC0 de tiempo. La salida del VCO se introduce en el

comparador de fase y se compara con una de las entradas. El resultado de esta

comparación, a través del amplificador, se pasa por un filtro retardador y se actúa

sobre el VCO

Para variar la frecuencia de éste, hasta que las dos señales pines 2 o 3 y pines 4 o 5

estén en fase.

Figura 2: Diagrama de bloques del circuito de enganche de fase (PLL) 565.

Respecto al circuito integrado 565 se puede determinar:

1. Frecuencia de oscilación:

2. Ganancia de la malla:

Ko es la sensibilidad del oscilador (Rad / sV

).

KD sensibilidad del detector de fase (VRad

). La salida del detector de fase

puede observarse en el pin 7.

Vc es la tensión total de alimentación del circuito o diferencia de tensión entre

los pines 10 y 1.

3. Rango de retención: Es el rango de frecuencias en que se mantiene enganchada

la malla tras haber sido enganchada inicialmente.

4. Filtro de malla: Pueden utilizarse dos tipos de filtro:

Filtro de retraso simple. Se realiza conectando un condensador C1 entre los

pines7y10 (entre estos pines existe una resistencia interna de valorR1 = 3.6K.

Este se emplea en aplicaciones de ancho de banda amplio con desviaciones

de frecuencias mayores del10%. El ancho de banda en este caso se determina

por:

Y el factor de amortiguamiento por:

Filtro corrector. Se realiza insertando entre los pines 7 y 10 un condensador C2

en paralelo con una red RC (una resistencia R1 en serie con un condensador

C1). Se emplea en aplicaciones de banda estrecha. Para este filtro, el ancho

de banda se determina por:

Y el factor de amortiguamiento por:

MODULACIÓN FM – LM556

Para poder realizar la modulación por frecuencia es necesario utilizar el LM556 que se

encarga de modular la señal de entrada, para lo cual se realiza el siguiente montaje

Se utilizaron los siguientes elementos:

1 integrado LM- 566.

Resistencias de 3.3 KΩ, 8.2K Ω, 4.7K Ω,(potenciómetro), 5 KΩ

Capacitores de 0.001 ρf, 10.1 µf, 0.01 µf

Para una buena realización del laboratorio es necesario saber las frecuencias tanto de

la portadora como de la señal a modular. Para lo cual modificaremos y mediremos la

señal cuadrada que nos entrega el integrado en pin de salida, ahí sabremos la

frecuencia y la amplitud de la portadora.

Para la señal de entrada (señal de información) se utilizó un generador de señales.

Adecuándolo teniendo en cuenta que esta señal debe ser de menor frecuencia y de

mayor voltaje que la que nos entrega el LM556.

DEMODULACIÓN FM

La red más simple para la demodulación de FM consiste en un diferenciador ideal

seguido de un detector de envolvente. Bajo la suposición de que la entrada al

diferenciador es una onda de FM de amplitud constante (en caso contrario se utiliza un

limitador pasabanda) su salida es una onda modulada en amplitud y frecuencia.

Como la envolvente de la señal modulada es siempre mayor su detección se puede

realizar por detección de envolvente. Para realizar la diferenciación se puede utilizar

un simple amplificador operacional diferenciador o un simple circuito sintonizado. Cuya

respuesta en los lados de la frecuencia de resonancia es aproximadamente lineal.

DEMODULADOR FM–LM565

Para poder realizar la demodulación o recuperación de la señal original es necesario

utilizar el integrado LM565 con la siguiente configuración.

Los elementos utilizados fueron los siguientes:

1 integrado LM-565

2 Resistencias 0.68K Ω(RF),

Potenciómetros de 5 K

Condensador 0.1µf, 0.001µf(c1), 1 µf(F), 0.1 µf

1 Amplificador LM324

La función del demodulador es recuperar la señal de información original. Este circuito

es dependiente de la frecuencia que produce un voltaje de salida que es directamente

proporcional a la frecuencia instantánea en su entrada. Este tipo de moduladores

(PLL) son sistemas de control de retroalimentación de circuito cerrado en donde la

señal de retroalimentación es una frecuencia en lugar de un simple voltaje. El PLL no

requiere de circuitos sintonizadores y automáticamente compensa los cambios en la

frecuencia de la portadora debido a la estabilidad en el oscilador de transmisión.

CALCULOS DEL CIRCUITO

a.)Análisis de la amplitud máxima y mínima de la señal modulada

V c ( t )=3Sen [2π (500kHz ) t ]V c ( t )=1.5Sen [2π (30kHz )t ]Aq=5 Dato obtenido en forma experimental al hacer que el transistor trabaje como un

amplificador clase A

b.) Calculo de la potencia en decibeles

Ganancia máxima:

AMAX=Aq [1+m ]

AMAX=(5 ) (1+0,5 )

AMAX=7.5

Índice de modulación:

m=AmAc

=1.53

=0,5

Amplitud máxima:

V MAX=AMAX ( Ac )

V MAX= (7.5 ) (3 )

V MAX=22.5 V

Ganancia mínima:

AMIN=Aq [1−m ]

AMAX=(5 ) (1−0,5 )

AMAX=2.5Amplitud máxima:

V MIN=AMIN (Ac )

V MAX= (2.5 ) (3 )

V MAX=7.5V

Potencia Señal Portadora:

P (dBm )=20 log(VrmsVref )P (dBm )=20 log( 2,12131 x10−3 )P (dBm )=66.53dB

Potencia Señal Moduladora:

P (dBm )=20 log(VrmsVref )P (dBm )=20 log( 1,06

1 x10−3 )P (dBm )=60.5dB

RESULTADOS

Los datos de entrada fueron los siguientes:

La señal que nos entregaba el integrado fue de 20khz con una amplitud

de 14.2Vpp.

La señal del generador de señales (señal de información) fue de 5khz

con una amplitud de 18Vpp.

La salida de la modulación es la suma de las dos señales de entrada.

Los datos de salida del demodulador son los siguientes:

La señal que nos entrega el amplificador es de 5Vpp y una frecuencia

de 4.9khz

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La modulación FM tiene lugar a frecuencias muy altas comparando con AM.

La señal transmitida en frecuencia modulada es mucho más compleja y lleva

una información más detallada de la señal.

La modulación directa de frecuencia tiene lugar cuando la frecuencia de la

señal modulada varía directamente con la amplitud de la señal moduladora.

La modulación FM se utiliza en medios tan importantes como la televisión y la

radio.

Observando el funcionamiento del demodulador y la amplificación, se nota que

la señal estaba desfasada en comparación con la señal de voz o señal

modulante, pero esto no es un problema ya que lo importante es la frecuencia

(número de ciclos completos de un función periódica por unidad de tiempo)

dada por la amplitud (valor pico de la señal).

WEBGRAFIA

http://platea.pntic.mec.es/~lmarti2/amtema.htm

http://natamonitoreo.tripod.com/MODULADOR_FM_CON_XR/

modulaci%C3%B3n-fm

http://sojosedgar.tripod.com/u/infofm.pdf

ANEXO