UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA

UNIDAD IZTAPALAPA

DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA

INGENIERÍA ELECTRÓNICA EN COMUNICACIONES

REPORTE FINAL DE PROYECTO TERMINAL:

“RADIOMODEM”

Asesor del Proyecto: Ing. Donaciano Jiménez Vázquez

Autores: Alvarado del Río HéctorOchoa Saulés Sergio AlbertoSánchez Alcántar Omar.

Abril de 1997.

INDICE

Introducción. 1

Definición del problema. 4

Objetivos. 4

Modulación Digital. 5

Modulación FSK. 11

Transmisión por Modulación en Frecuencia. 12

Demoduladores de F.M. 22

Descripción del Circuito a Implementar 28

Líneas de Transmisión. 35

Propagación de Ondas. 37

Procedimiento de Implementación. 42

Conclusiones 48

Bibliografía 50

Radiomódem

1

INTRODUCCIÓN

Debido a la cada vez más creciente necesidad de comunicación entre

individuos, en nuestros días existe una gran cantidad de sistemas que hacen

posible este fin, y con el desarrollo de la tecnología, surgen nuevos y mejores

sistemas de comunicación eléctrica, los cuales son capaces de comunicar a dos o

más personas que se encuentran a cierta distancia uno de otro, y para hacerlo,

emplean métodos de transmisión muy diferentes, dependiendo de factores como

distancia, recursos, etc. Por transmisión entendemos la transferencia de

información de un punto (transmisor) a otro punto (Receptor). Para una buena

comunicación es necesario que ambos (Transmisor y Receptor) manejen la

información en un mismo lenguaje.

Para entablar la comunicación, el sistema debe tener un canal que es por

donde se va a transmitir la información y básicamente tenemos dos: por cable y

por aire. El primero se le denomina transmisión alámbrica; por ende el segundo

es la transmisión inalámbrica o aérea. Además de esto, los sistemas de

comunicación para transmitir, alteran o modulan ciertas características de su

información para que dicha transmisión resulte más práctica y fácil de

implementar.

Existen muchas formas de modular la información, de aquí que exista gran

cantidad de sistemas. Podemos agrupar las distintas formas de modulación en

dos grandes grupos:

1) Modulación analógica y

2) Modulación digital.

En la primera, la información tiene la forma de señales con valores

continuos en tiempo; en la segunda, la información toma valores discretos; Se

Radiomódem

2

puede decir que la información viene codificada en formato digital y se puede

tratar de palabras de datos, voz, imágenes, etc.

En la actualidad la Modulación Digital ha adquirido una importancia

impresionante, debido a la necesidad de transmitir datos entre sistemas digitales

como lo son las computadoras principalmente, ya que tienen una gran

participación en la vida cotidiana de millones de gentes en el mundo, y con la

existencia de redes como INTERNET, el uso de las computadoras es más

frecuente.

Un ejemplo de sistema que emplea Modulación Digital es el “MODEM”,

acrónimo de las palabras MODulador - DEModulador y es un dispositivo

electrónico que puede convertir una señal proveniente de una computadora

(señal digital) en una señal que pueda viajar a través de una línea telefónica

(señal analógica), para ser enviada a otra computadora equipada con un

MODEM, en donde este último podrá realizar la operación inversa: tomar la señal

analógica de la línea telefónica y convertirla nuevamente en una señal digital que

la computadora pueda procesar; es decir, el propósito principal de un MODEM de

datos es servir de interfase entre la terminal de un equipo digital y un canal de

comunicaciones analógico.

Por RadioModem entendemos un MODEM que en lugar de transmisión de

datos por la vía telefónica, la realiza usando como canal el espacio libre, es

decir, una Transmisión RF.

En este trabajo nos enfocaremos a la Comunicación Digital Inalámbrica, ya

que es un campo en el cual se pueden desarrollar nuevas técnicas y nuevos

servicios que satisfagan las necesidades de usuarios que cada vez requieren una

comunicación más optima. Las aplicaciones que puede tener un RadioModem son

bastantes, ya sea para localidades en las que no exista aún una red telefónica, en

situaciones de comunicación móvil, también cuando sea más practico evitar

Radiomódem

3

conexiones a la red telefónica debido al carácter temporal de la comunicación, en

tareas de monitoreo computarizado de procesos en los que sea poco seguro el

empleo de cableado, etc. Tal vez también para establecer la comunicación entre

una PC y un sistema digital basado en un microprocesador cuya finalidad sea la

recepción de mensajes y su posterior despliegue en un display.

Radiomódem

4

Definición del Problema.

Nos encontramos ante la necesidad de comunicar dos sistemas que para

su información emplean un formato digital. Específicamente hablando, se trata de

Computadoras Personales que se encuentran en distintos puntos a cierta

distancia una de otra. Ya sea para comunicación móvil de equipos portátiles,

equipos de prueba o cualquier sistema que opere en lugares donde la

comunicación vía cable sea poco práctica, ya sea por las condiciones del lugar o

por razones de movilidad y para lo cual se requiere que la transmisión de datos

se realice en forma inalámbrica usando un RadioModem. Específicamente, la

comunicación entre la PC y el RadioModem se realizará mediante el puerto serial

de la PC, el cual usa una interfase RS-232.

Objetivo del Proyecto.

Al finalizar el proyecto se desea que sea posible transferir datos de

cualquier máquina que cuente con un puerto serial y que trabaje con interfase RS-

232 a otra máquina de características similares, así como archivos de cualquier

tipo e inclusive ejecutar ciertos comandos de forma remota. Todo lo anterior

apoyándonos en el uso de software comercial.

Radiomódem

5

MODULACION DIGITAL

Para sistemas de comunicación digital que emplean canales pasabanda ,

es conveniente modular una señal portadora con la corriente de datos digitales

antes de la transmisión. Tres formas básicas de modulación digital , que

corresponden a AM, FM y PM, se conocen como conmutación en amplitud ( ASK

, amplitud-shift keying), conmutación de frecuencia (FSK, frequency-shift keying )

y conmutación de fase ( PSK, phase- shift keying ).

La transmisión de datos en líneas telefónicas analógicas se logra por

aparatos llamados módem ( Modulador - Demodulador ) los cuales transforman

las señales salientes de la computadora o aparato digital a una forma adecuada

para la línea telefónica.

Se pueden usar varios tipos de modulación en los módems, pero en

cualquier tipo hay una representación fija de los datos binarios cero y uno.

TIPO DE MODULACION “0” “1”

Amplitud (ASK)

Frecuencia (FSK)

Fase con referencia(PSK)

Fase diferencial(DPSK)

Sin tono

Baja frecuencia

Fase opuesta a

referencia

Sin inversión de fase

Con tono

Alta frecuencia

Fase igual a referencia

Inversión de fase

Radiomódem

6

En todos los métodos de modulación el dato se representa en la línea

durante un intervalo T cuya longitud se determina por la frecuencia de

señalización o sea la velocidad de datos, es decir que se envía información

discreta, fijando e identificando un intervalo T.

ASK FSK PSK QPSK QASK

Velocidad

(bits/seg)

70-100 300-1200 1200-2400 4800

2400 bauds

9600

2400 bauds

Radiomódem

7

Demodulación FSK

Son dos las formas más comunes de detectar datos modulados en FSK,

ellas son detección coherente e incoherente, ésta última es la más utilizada en

módems ( a 1200 bits/seg ).

Detección no coherente

Este tipo de detección se lleva a cabo mediante el circuito mostrado a

continuación :

A la entrada del receptor, la onda consiste de la señal de datos

más ruido aditivo. No es necesario el conocimiento de la fase de la portadora, ni

la temporización precisa del intervalo T para extraer la señal. La configuración

del receptor es sencilla y simple de realizar para este tipo de detección.

Radiomódem

8

Detección coherente

Se lleva a cabo mediante la configuración mostrada a continuación:

Para llevar a cabo la demodulación se usan generadores locales . Existen

varios métodos con los cuales las fases de las dos frecuencias de cambio

pueden seguirse. El más común es el de utilizar un amarre de fase después

de cada filtro pasa-banda.

Otro método sería el de observar los cruces por cero de la señal filtrada

en el punto B ó D y ajustar la fase de las señales generadas localmente, de

acuerdo con los cruces por cero, cuando se detecta uno de los tonos posibles.

De cualquier forma se requiere mayor número de circuitos para

demodular la señal de entrada.

Radiomódem

9

Probabilidad de error en la detección

La probabilidad de error para cada tipo de detección esta determinada por

las siguientes expresiones ( Tomadas de “Digital Communication Systems

Design”, Roden Martin S., Cap. 9, pp. 378 y 382) :

Detección coherente: P erfcENe =

12 2 0

No coherente: PENe = −

12 2 0

exp

Donde E que representa la energía de la señal esta dada por:

E A ft dt

A Aft dt

A T

T

T

=

= +

=

∫

∫

2

0

2

2 2

0

2

2

2 24

2

cos

cos

Π

Π

y N 0 esta en relación con el espectro de potencia del ruido blanco S(f) :

S(f) =N0

2

En la siguiente figura se compara el desempeño de ambos métodos de

detección en función de la relación señal a ruidoEN0

.

Radiomódem

10

Pe

2 4 6 8 10 12 14 16 18

EN

dB0

La figura nos muestra que no hay mayor rendimiento al usar recepción

coherente. Esto indica que la complejidad requerida en receptores coherentes

de FSK, en muchos casos, no se justifica para sólo aumentar el

funcionamiento 2 ó 3 decibeles.

10-

10-

10-

10-

10-

Radiomódem

11

MODULACIÓN FSK

En este caso la estrategia consiste en enviar los tonos e1(t) y e2(t) con:

e1(t) = A cos [ 2πt ( fp+ fs ) ]

e2(t) = A cos [ 2πt ( fp - fs ) ]

siendo A = Amplitud de la señal

fp = Frecuencia de la portadora

fs = Frecuencia de cambio

La modulación en frecuencia puede ser realizada en forma directa usando

un oscilador controlado por voltaje ( VCO) . Este es un sistema que produce una

forma de onda periódica cuya frecuencia es función del voltaje de entrada.

Radiomódem

12

TRANSMISIÓN POR MODULACIÓN DE FRECUENCIA

Existen tres propiedades de una señal analógica que pueden ser

modificadas: su amplitud, su frecuencia y su fase, en esta ocasión trataremos con

señales moduladas en frecuencia. Históricamente, la modulación angular fue

introducida en 1931 como una forma alterna de modulación a la AM existente. Se

sugirió que una señal modulada en ángulo era más inmune al ruido que una señal

de AM y, consecuentemente, podría tener un mejor desempeño para las

radiocomunicaciones.

Modulación angular

Una modulación angular es el resultado de la variación del ángulo de fase

(θ) con respecto al tiempo de una onda sinusoidal y podemos expresarla

matemáticamente como sigue.

M(t) = Vccos[ ωct + θ(t) ] .................................. ( 1 )

donde:

M(t) = Portadora modulada en ángulo

Vc = amplitud pico de la portadora ( V )

ωc = frecuencia de portadora, 2πFc

θ(t) = ángulo modulado ( rad )

Con modulación angular, es necesario que θ(t) esté en función de la señal

moduladora. Sin embargo, si V(t) es la señal moduladora, la modulación angular

está expresada matemáticamente como

θ(t) = F[ V(t) ]

Radiomódem

13

donde V(t) es la señal moduladora = Vasenωat

En esencia, la diferencia entre FM ( Frecuencia Modulada ) y PM ( Fase

Modulada) radica en qué propiedad ( la frecuencia o la fase ) es modificada de

acuerdo a la señal moduladora.

Sin embargo, cuando la frecuencia de una portadora es variada, la fase

también cambia y viceversa. Por lo tanto, FM y PM se presentan en cualquiera de

las dos formas de modulación. Si la frecuencia de la portadora es variada

directamente en proporción con la señal moduladora, tenemos como resultado

una modulación FM. Si la fase de la portadora varía de acuerdo a la señal

moduladora, tenemos una modulación PM. Por lo tanto, FM directa es PM

indirecta y PM directa es FM indirecta.

Análisis Matemático de FM

La diferencia entre FM y PM es más fácil de entender definiendo cuatro

términos con referencia a la ecuación (1), los cuales son:

Fase instantánea.- Es la Fase precisa de la portadora a un tiempo dado y es

expresada matemáticamente como

Fase Instantánea = ωc t + θ(t) rad ........................ ( 2 )

donde

ωct = ( 2π rad/ciclo )( F ciclos/s )( t s)

θ(t) = rad

Desviación de fase instantánea.- Es el cambio instantáneo en la fase de la

portadora a un tiempo dado y es expresado matemáticamente como

Radiomódem

14

Desviación de fase instantánea = θ(t) rad

Frecuencia Instantánea.- Es la frecuencia precisa de la portadora a un tiempo

dado y está definida como la primera derivada temporal de la fase instantánea y

se expresa matemáticamente como

Frecuencia Instantánea = d/dt( ωct + θ(t) ) = ωc + θ‘(t) rad/s

donde

ωc = ( 2π rad/ciclo )( F ciclos/s ) = 2πF rad/s

θ‘(t) = rad/s

Desviación de Frecuencia Instantánea.- Es el cambio instantáneo en la frecuencia

de la portadora y está definida como la primera derivada temporal de la

desviación de fase instantánea. Por lo tanto, la desviación de fase instantánea es

la integral de la desviación de frecuencia instantánea y se expresa así:

Desviación de Frecuencia Instantánea = θ‘(t) rad/s

Para una señal moduladora, V(t), la señal de FM tiene la siguiente forma:

FM = θ(t) = K1V(t)

donde K1 es una constante propia del modulador y está dada por la sensibilidad

de desviación de frecuencia que presenta el mismo. La sensibilidad de desviación

es la razón de cambio de frecuencia de la señal de FM con respecto a la amplitud

de la señal moduladora.

K1 = 2πF rad/V

ó

K1 = ( 2πF rad/V ) /( 2π rad ) = Hz/V

Radiomódem

15

Para una señal moduladora de la forma Va cosωat y sustituyendo en la ec.

(1) tenemos:

FM = Vc cos( ωct + ( K1Va/ωa )senωat )

La siguiente figura muestra las distintas señales que intervienen en el

proceso de FM.

(a)

(b)

( c)

(d)

FIGURA: a) Señal Portadora sin modular. b) Señal Moduladora. c)Señal Modulada en Frecuencia o

señal de FM. d) Primera derivada de la señal moduladora.

En suma tenemos que en FM la frecuencia instantánea es proporcional a

la señal moduladora y la fase instantánea es proporcional a la integral temporal

de la señal moduladora.

La desviación en frecuencia está dada típicamente como el cambio pico de

frecuencia en Hertz o cambio máximo de frecuencia. La desviación pico-pico de

Radiomódem

16

frecuencia es también llamada “carrier swing“ o “excursión de portadora en

frecuencia “ y está en función de la sensibilidad de desviación del modulador y

de la amplitud de la señal moduladora. Matemáticamente tenemos:

∆F = K1Va 2πF rad

∆F = K1Va / 2π rad F Hz

donde

Va = amplitud pico de la señal moduladora

K1 = sensibilidad de desviación ( 2πF rad/V )

Si la sensibilidad de desviación está dada en Hz/V

∆F = K1Va = Hz

Índice de Modulación.

Analizando un poco las expresiones anteriores para una señal FM, vemos

que en general podemos reescribirla como:

M(t) = Vccos( ωct + mcosωat )

donde θ(t) = mcosωat = Desviación instantánea de fase

m = índice de modulación

m = K1Va / ωa

entonces, el índice de modulación:

m = (( 2πF rad/V )(Va) / ( 2πFa rad ) = ∆F / Fa = Adimensional

De las relaciones anteriores, vemos que m es inversamente proporcional a

la frecuencia de la moduladora y directamente proporcional a la sensibilidad de

desviación K1 y la amplitud de la moduladora. En FM es muy común expresar el

Radiomódem

17

índice de modulación como la desviación pico de frecuencia dividida por la

frecuencia de la moduladora.

m = ∆F / Fa

donde: ∆F = K1Va

Porcentaje de modulación

Este valor nos da una idea de qué tanto se aprovecha el ancho de banda

permitido por el sistema o asignado al canal y su expresión es:

% = ( ∆Factual / ∆Fmax ) X 100

Moduladores de Frecuencia

Un modulador de frecuencia es un circuito en el cual la portadora es

alterada de tal forma que su fase instantánea es proporcional a la integral de la

señal moduladora. Por lo tanto, si en un modulador FM la señal moduladora es

diferenciada previamente, la desviación instantánea de fase es proporcional a la

integral de V’(t). En otras palabras, proporcional a V(t) ( ∫V’(t) = V(t) ). De igual

forma, si un modulador FM es precedido de un diferenciador, producirá una señal

en la cual la desviación de fase es proporcional a la amplitud de la moduladora y

es equivalente a un modulador PM. A continuación listamos cuatro equivalencias

de las más comunes.

1.- Modulador PM = Diferenciador + Modulador FM

2.- Demodulador PM = Demodulador FM + Integrador

3.- Modulador FM = Integrador + Modulador PM

4.- Demodulador FM = Demodulador PM + Diferenciador

Radiomódem

18

V(t) V(t)

Vccosωct + K∫V(t)dt

Señal FM

Modulador FMK1

DemoduladorFM

Vccosωct + K1∫V(t)dt

Señal FM

ModuladorPM

DemoduladorPM

Radiomódem

19

Ancho de banda requerido para señales moduladas en frecuencia

Podemos decir que el ancho de banda de una señal FM está en función de

la frecuencia de la señal moduladora y el índice de modulación. En la modulación

FM son producidos múltiples bandas laterales y consecuentemente, el ancho de

banda puede ser significativamente más extenso que el de una señal de AM con

la misma señal moduladora. Las señales moduladas en ángulo pueden ser

clasificadas como de índice bajo, medio o alto. Para el caso de índice bajo, el

índice de modulación es menor a 1 rad, y el caso de índice alto es cuando este es

mayor a 10 rad. Índices de modulación entre 1 y 10 son clasificados como de

índice medio. De una tabla de funciones de Bessel podemos observar que para

señales con bajo índice, el mínimo ancho de banda requerido es de

aproximadamente dos veces el valor de frecuencia de la componente más alta de

la señal moduladora; para una señal de índice alto, es usado un método para

determinar el ancho de banda, llamado de aproximación cuasi-estacionaria. Con

esta aproximación, se asume que la señal moduladora está cambiando

lentamente. Por ejemplo, para un modulador FM con una sensibilidad de

desviación K1 = 2000 rad por volt-segundo y 1 Vp de la moduladora, la desviación

pico de frecuencia ∆F = 2000Hz. Si la razón de cambio de frecuencia de la señal

moduladora es muy lento, el ancho de banda es determinado por la desviación

pico-pico de frecuencia. Por lo tanto, para grandes índices, el mínimo ancho de

anda requerido es igual a la desviación pico-pico de frecuencia o dos veces la

desviación de frecuencia pico.

Así, para un índice bajo, el ancho de banda mínimo es aproximadamente

B = 2Fa

y para un alto índice de modulación, el ancho de banda mínimo es

aproximadamente

Radiomódem

20

B = 2(∆F)

El ancho de banda requerido para dejar pasar todas las bandas laterales

para una señal de FM es igual a dos veces el producto de la componente

espectral mayor de la moduladora y el número de bandas laterales significativas

determinado por una tabla de funciones de Bessel, es decir:

B = 2(n x Fa)

donde

n = Número de bandas laterales significativas

Fa = Frecuencia de la componente mayor de la moduladora.

Alternativamente, la regla de Carson aproxima el ancho de banda mínimo como

sigue:

B = 2(∆F + Fa)

donde

∆F = Modulación de frecuencia pico

Fa = Componente espectral mayor de la moduladora

Pre-énfasis y De-énfasis

Hasta ahora podemos ver que el ruido a frecuencias de modulación altas

es inherentemente mayor en amplitud que el ruido a frecuencias bajas. Esto

incluye interferencia y ruido aleatorio. Por lo tanto, asumiendo que las amplitudes

de toda la información son iguales, una señal a ruido no uniforme es evidente y

las frecuencias altas de modulación experimentan una degradación señal a ruido

grande. Por esto, Pre-énfasis es la amplificación de la amplitud de las señales

moduladoras de alta frecuencia y de-énfasis es simplemente la acción contraria y

Radiomódem

21

es llevada a cabo por el receptor posterior a la demodulación para restaurar el

espectro original de la señal moduladora.

Un circuito de pre-énfasis es un filtro pasa altas y se encuentra en el

modulador; un circuito de de-énfasis es un filtro pasa bajas y realiza su función en

el demodulador de F.M.

Radiomódem

22

Demoduladores de FM

Los demoduladores de FM son circuitos dependientes de la frecuencia que

producen un voltaje de salida que es directamente proporcional a la frecuencia

instantánea en su entrada ( V FK0 = ∆ , donde K V Hz= / y es la función de

transferencia para el demodulador, ∆F es la diferencia entre la frecuencia de

entrada y la frecuencia central del demodulador). Existen algunos circuitos

utilizados para demodular señales de FM; los más comunes son:

· Slope detector (detector de pendiente)

· Foster - Seeley discriminator (discriminador de Foster - Seeley)

· Radio detector (detector de radio)

· PLL demodulator (demodulador PLL)

· Quadrature detector (detector de cuadratura)

El detector de pendiente, el discriminante de Foster - Seeley y el detector

de radio son circuitos sintonizados discriminadores de frecuencia; es decir, que

convierten FM a AM para luego demodular la forma de onda de AM mediante un

detector de picos convencional. Por otro lado, muchos discriminadores de

frecuencia requieren un inversor de fase de 180º, un circuito sumador y uno o

más circuitos dependientes de frecuencia.

Detector de pendiente

El detector de pendiente es la forma más simple de un circuito sintonizado

discriminador de frecuencia. Este tiene características no lineares de voltaje

contra frecuencia y es rara vez usado; sin embargo, la operación de este circuito

es básica para todos los circuitos sintonizados discriminadores de frecuencia.

Radiomódem

23

En la siguiente figura, el circuito sintonizado (La y Ca) producen una salida

de voltaje que es proporcional a la frecuencia de entrada. La máxima salida de

voltaje ocurre en su frecuencia de resonancia (Fo), y dicha salida varía

proporcionalmente mientras la frecuencia de salida es desviada por arriba y por

abajo de Fo.

Di

FM in

La Ca Ci Ri

Vout

FIGURA: Detector de pendiente

El circuito está diseñado para que la IF frecuencia central (Fc) caiga en el

centro de la parte más lineal de la curva de voltaje contra frecuencia. Conforme IF

se desvía sobre Fc, la salida de voltaje se incrementa y a medidad que IF se

desvía por abajo de Fc, la salida de voltaje disminuye. Por lo tanto, los circuitos

sintonizados convierten las variaciones de frecuencia en variaciones de amplitud.

Los componentes del circuito Di, Ci y Ri simulan un detector de picos que

convierte las variaciones de amplitud a una salida de voltaje que varía dentro del

mismo rango de las variaciones de entrada de frecuencia y su amplitud es

proporcional a la magnitud de los cambios de frecuencia.

Discriminador de Foster - Seeley

El discriminador de Foster - Seeley, mostrado en la siguiente figura, es un

circuito sintonizado discriminador de frecuencia cuya operación es muy similar a

la de un detector de pendiente balanceado.

Radiomódem

24

D1

FM inputLa

Vout

Vin

Cc

Cp Vp

Lp

Ip

+

-T1

+

-

+-

Lb

VLa

VLb

Is

Co

+ -VL3 = Vin

I1+

-C1

Vs = Va + Vb

L3

I2

-

+C2

R1

R2

+

-

-

+

D2

FIGURA: Discriminador Foster - Seeley

La salida de voltaje de un discriminador Fooster - Seeley es directamente

proporcional a la magnitud y a la dirección de la desviación de frecuencia y

también, es mas lineal que la de un detector de pendiente; de la misma forma que

el detector de pendiente, el discriminador Foster - Seeley responde a las

variaciones de amplitud y por esto debe estar precedido por un limitador.

Radio detector

El radio detector tiene mayor ventaja que el detector de pendiente y que el

discriminador de Foster - Seeley ya que el radio detector es relativamente inmune

a las variaciones de amplitud en la señal de entrada y por esta razón es a

menudo más utilizado que un disciminador; sin embargo, un discriminador

produce una curva de salida de voltaje contra frecuencia más lineal.

Radiomódem

25

A continuación se muestra un diagrama esquemático del radio detector:D1

FM input

La

Vout

Cc

Lp

T1 Lb

Co+

-C1

L3

-

+C2

Rs

D2

Cs

Id

FIGURA: Radio detector

Demodulador PLL FM

Desde el desarrollo de los circuitos lineales integrados, específicamente

los LSI, la demodulación FM puede llevarse a cabo muy fácilmente con un circuito

amarrador de fase. Aunque la operación de un PLL está enteramente involucrada,

la operación de un demodulador PLL FM es probablemente la más simple y fácil

de comprender. Un demodulador PLL de frecuencia requiere circuitos no

sintonizados y, debido a la inestabilidad del oscilador de transmisión,

automáticamente compensa a la portadora. Después de que la frecuencia ha sido

capturada, la muestra de frecuencia del VCO cambia en la señal de entrada

manteniendo un error de fase en la entrada del comparador de fase; por lo tanto,

si la entrada del PLL es una señal de FM desviada y la frecuencia natural del

VCO es igual a la IF frecuencia central, la retroalimentación de voltaje a la

entrada del VCO es proporcional a la desviación de frecuencia y es por esto que

se obtiene la señal de información demodulada. La respuesta de frecuencia del

circuito PLL debe ser compensada para permitir la demodulación no atenuada del

Radiomódem

26

ancho de banda de toda la señal de información. El búfer del amplificador

operacional produce ganancia de voltaje y estabilidad en la corriente. A

continuación se muestra un diagrama esquemático de un demodulador PLL FM:

FM in

Demod out

V+

0.1 µF5 kΩ

R

R

0.1 µF

30 pF

6

8

7

11

12101

RRC

4

2

14

135

161

XR2212

0.1 µF

F

C

11 O

FIGURA: Demodulador PLL FM

Demodulador FM en cuadratura

Un demodulador de FM en cuadratura extrae la señal de información de la

forma de onda de IF multiplicando las dos señales en cuadratura. Un detector en

cuadratura utiliza un convertidor de fase de 90º, un circuito sintonizado, y un

Radiomódem

27

detector para demodular las señales de FM. El convertidor de fase a 90º produce

una señal que está en cuadratura con la señal recibida IF; por otro lado, el circuito

sintonizado convierte las variaciones de frecuencia en variaciones de fase y el

detector multiplica la señal IF recibida por la señal en fase convertida. A

continuación se muestra un diagrama esquemático de un detector de FM en

cuadratura:

FM in Demod. outR

CLR

C

X

OO

i

O

Product detector

Vi

VO

C X

FIGURA: Demodulador de FM en cuadratura

Radiomódem

28

DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO A IMPLEMENTAR

El circuito completo consta de dos partes ( Transmisor y Receptor ), las

cuales a su vez se dividen en dos bloques, un adaptador de nivel RS-232 a TTL y

el modulador ( FSK ) y transmisor de FM.

Parte de transmisión.

Parte de recepción

Transmisor de F.M.

La figura de la página siguiente muestra el diagrama esquemático del

transmisor FM. El corazón de este circuito es el chip BA-1404, el cual es un

transmisor FM estéreo, del cual, posteriormente se muestra también su diagrama

a bloques. Internamente, el chip acepta de forma separada las señales izquierda

y derecha, y contiene toda la circuitería necesaria para crear y transmitir una

señal de FM estéreo Multiplexada en la banda comercial de FM.

PCAdaptadorde nivel a

TTL

Modulador ytransmisor F.M

Receptor ydemodulador

de F.M.

Adaptador denivel a RS-232 PC

Radiomódem

29

BA-1404

ENTRADA

DERECHOJ1

IZQUIERDOJ2

R11K

R375K

C210

C1.001

C310 2

1816 17 15

R7 100KBALANCE

C19470

D11N914

D21N914

D31N914

C18.001 C20

.001

C6.001

410

9

8

3

7

C1633pF

L1.11µH

R8470 S1

C17.001

B19V

ANTENA

C21.001

R9270

R1010K

Q12SC2498

C1510pFC1410pF

R13270

C12.001

C10.001

R114.7K

C1110

C9220pF

CA220pF

CB220pF R12

150K

OSCILADOR

C810pF

1

5 6 13 14 12

C510

R675K

C4.001

R41K

RS 232Tx (PIN 3)

PTO. SERIALPC

1489

Diagrama del Transmisor F.M. Estéreo

La señal mencionada anteriormente consiste de tres partes: una

componente principal de información, que contiene la información combinada de

los canales izquierdo y derecho ( L+R ); una portadora piloto de 19 KHz; y la

señal de diferencia ( L-R ), la cual está centrada alrededor de una portadora

estéreo suprimida de 38 Khz. Los receptores monaurales reproducen los canales

izquierdo y derecho juntos a través de una sola salida ( bocina ): Mientras que los

receptores FM estéreo separan los canales izquierdo y derecho para dos

diferentes salidas ( bocinas ) y así crear el efecto estéreo.

Radiomódem

30

L - R

L+R15 19 23 38 53 F ( KHz)

FIGURA: Espectro de frecuencia de la señal de FM estéreo Múltiplex.

Radiomódem

31

R(t) L/R Balance +DC

1 2 3 4 5 6 7 8

L(t) Salida de R.F.

Diagrama a bloques de C.I. BA-1404

Amplificador delcanal izquierdo

Amplificadordel canalderecho

Balance

EstéreoMúltiplex

Buffer desalida

Oscilador de 38 KHz

Buffer

Divisor/2

AmplificadorR.F.

Osciladory

Modulador

18 17 1615Vcc

14

13 12 11N/C

10

9

Radiomódem

32

L(t)

R(t) 19 KHz

FIGURA: Diagrama a bloques del modulador FM estéreo usando el sistema Múltiplex.

Los niveles de la señal de información que entra al circuito están en el

rango que va desde la señal que alimenta a unas pequeñas bocinas, hasta del

orden de la señal de entrada de un amplificador. Debido a que los voltajes de

entrada pueden cubrir un vasto rango, los potenciómetros R1 y R4, junto con las

resistencias R3 y R6 , los capacitores C1, C2, C4 y C5 son usados para controlar

los voltajes en los pines 1 y 18 del C.I. que es capaz de prevenir sobrecargas.

La característica de pre-énfasis ( Norteamericana o Europea ) es

establecida por los valores de R3 y R6. Pre-énfasis es la técnica usada en los

transmisores de FM para incrementar la relación señal a ruido S/R de alta

frecuencia. Si se desea una s/r de 75 µs ( como la que se usa en Norteamérica y

Japón ) se deben usar resistencias de 75 KΩ para R3 y R6. Si se requiere un Pre-

énfasis de 50 µs ( como en Europa, Rusia y otros países ) se deberán usar los

valores de 47KΩ.

El circuito para su funcionamiento requiere de un voltaje que puede ser de

3 a 15 VDC. Los diodos D1-D3 son polarizados en directa y conectados en serie,

con un voltaje de 0.7V en cada uno de ellos, y así proporcionar un voltaje estable

de aproximadamente 2.1V para polarizar al C.I.

Filtro15 KHz

Filtro15 KHz

Modulador deA.M. PortadoraSuprimida

X2

ModuladorFM

Radiomódem

33

El potenciómetro R7 permite el ajuste del balance. El cristal XTAL1, junto

con C7, C10 y componentes internos del C.I., proporcionan la portadora de 38

Khz requerida para portar la parte ( L-R ) de la señal de FM múltiplex.

El inductor sintonizado L1 y el capacitor C16 forman un circuito resonante

para determinar la frecuencia de operación del oscilador de R.F. del C.I. El valor

de C16 determina el rango de frecuencia dentro de la banda comercial de FM al

cual va a oscilar el oscilador de R.F. y como se describe en la siguiente tabla.

Rango de frecuencias ( Mhz ) Valor de C16 ( pF )

88 - 95 33

95 - 102 27

102 - 108 22

El transistor de VHF Q1, y sus componentes asociados amplifican la salida

de R.F. en el pin 7 del C.I. Esa señal de R.F. es modulada por tres señales

provenientes del C.I. La señal FM estéreo múltiplex del pin 14, el tono piloto de

19khz del pin 13 y la señal del oscilador y modulador del pin 12.

Radiomódem

34

Circuito Receptor de F.M.

Por sencillez, esta parte se implementará tomando como base un radio

comercial de F.M. con sintonizador digital para optimizar la recepción de la señal

y ajustar el transmisor a una frecuencia preestablecida en el receptor .

La ventaja de usar un circuito de este tipo, es que contiene filtros y otra

circuitería cuya finalidad, a lo largo de varias etapas, permite obtener una señal lo

más pura posible e inmune a ruido provocado por interferencia proveniente del

exterior y que afectaria la confiabilidad de la información.

Por otro lado, en este tipo de circuitos, se cuenta con una etapa

preamplificadora de audio para darle una mayor ganancia a la señal recuperada,

y otra de potencia para que lleve la energía necesaria que le impida debilitarse en

la siguiente etapa.

Tanto en el transmisor como en el receptor se empleará solamente un

canal del par estéreo disponible, con opción a usar el canal restante en forma

similar para transmitir datos, o bien, una señal de audio.

Radiomódem

35

LÍNEAS DE TRANSMISIÓN

Una línea de transmisión consiste en un sistema conductor metálico el cual

se utiliza para transferir energía eléctrica de un punto a otro. Dicho de otra forma,

una línea de transmisión consta de dos o más conductores separados por un

aislante. Una línea de transmisión puede ser tan corta como un par de

centímetros, o bien, se puede expandir algunos kilómetros. Las líneas de

transmisión se pueden utilizar para transmitir corriente directa o baja frecuencia

de corriente alterna (como señales de audio); por otro lado, también se pueden

usar para transmitir muy altas frecuencias (como señales de radio frecuencia).

Cuando se envían señales de baja frecuencia, el comportamiento de la línea de

transmisión es bastante simple y absolutamente predecible; sin embargo, cuando

se envían señales de alta frecuencia, las características de las líneas de

transmisión influyen en el comportamiento de dichas señales.

Las líneas de transmisión pueden ser clasificadas, de una manera general,

como líneas balanceadas y no balanceadas, en donde éstas pueden estar

constituidas por uno o varios alambres metálicos colocados de diversas formas.

Sin embargo, en muchas ocasiones para los sistemas de comunicaciones resulta

muy impráctico o imposible interconectar dos equipos de una manera física fácil

como un alambre; como por ejemplo, a través de una gran extensión de agua,

montañas de difícil acceso, un terreno desértico o hacia y desde satélites

ubicados a miles de kilómetros sobre la Tierra; también existen casos como

cuando los transmisores y receptores son móviles como en el caso de radios o

teléfonos móviles. Debido a esto, el espacio libre o la atmósfera de la tierra es

frecuentemente utilizada como una línea o medio de transmisión. La propagación

libre de ondas electromagnéticas es llamada propagación en radio frecuencia

(RF) o simplemente radio propagación.

Radiomódem

36

Para propagar ondas electromagnéticas a través de la atmósfera de la

Tierra, es necesario que la energía sea radiada desde una fuente y

posteriormente, dicha energía debe ser capturada en un punto final determinado.

La radiación y captura de energía son funciones propias de antenas las cuales

serán analizadas a continuación.

En esencia, una antena está constituida por un conductor metálico capaz

de transmitir y recibir ondas electromagnéticas. Una antena es utilizada como una

interface entre un transmisor y el espacio libre así como entre el espacio libre y un

receptor. Una antena interconecta energía de la salida de un transmisor a la

atmósfera de la Tierra o de la atmósfera de la Tierra a la entrada de un receptor.

Una antena es un dispositivo pasivo y recíproco; pasivo se refiere a que no puede

amplificar una señal, al menos no en el sentido estricto de la palabra (sin

embargo, posteriormente mencionaremos que una antena puede tener ganancia);

por otro lado, se dice que es recíproco ya que las características de una antena

transmisora y una receptora son idénticas excepto cuando corrientes de

alimentación de la antena son disminuidas para modificar el patrón de

transmisión.

Radiomódem

37

PROPAGACIÓN DE ONDAS

Dentro de los sistemas de radio comunicación existen varias maneras de

propagar ondas dependiendo del tipo de sistema utilizado y del medio ambiente.

Las ondas electromagnéticas viajan siguiendo la trayectoria de una línea recta

excepto cuando la Tierra y su atmósfera la alteran.

Existen tres formas de propagación de ondas electromagnéticas que son:

· propagación de onda terrestre,

· propagación de onda espacial (que incluye tanto las ondas directas

como las ondas reflejadas por tierra),

· propagación de onda celeste.

En la figura siguiente se muestra los modos normales de propagación entre

dos antenas de radio:

ATMÓSFERA SUPERIOR DE LA TIERRA

ANTENA TRANSMISOR ONDA DIRECTA(ONDA ESPACIAL) ANTENA RECEPTORA

ONDA SUPERFICIAL

SUPERFICIE TERRESTRE

FIGURA: Modos de propagación de onda.

ONDA CELESTE

ONDA REFLEJADA POR LA TIERRA.SUPERFICIE

Radiomódem

38

Cada uno de estos modelos existen en todo sistema de radio; sin embargo,

algunos son ilegibles en ciertos rangos de frecuencia o sobre un tipo particular de

terreno. En frecuencias bajo los 1.5 Mhz, las ondas terrestres proporcionan la

mejor cobertura. Esto es porque la pérdida terrestre se incrementa rapidamente

con la frecuencia. Las ondas celestes son utilizadas para aplicaciones en donde

se utilizan altas frecuencias y las ondas espaciales son usadas para muy altas

frecuencias.

Propagación de onda terrestre

Una onda terrestre es una onda electromagnética que viaja a lo largo de la

superficie de la tierra; por esto, las ondas terrestres son algunas veces llamadas

ondas superficiales. Las ondas terrestres deben estar polarizadas verticalmente;

esto es debido a que el campo eléctrico en una onda polarizada horizontalmente

sería paralelo a la superficie de la tierra y tales ondas serían corto circuitadas por

la conductividad de la tierra; con las ondas terrestres, el campo eléctrico

cambiante induce voltajes sobre la superficie de la tierra lo que provoca que

circulen corrientes muy similares a las que encontramos en una línea de

transmisión.

La superficie de la tierra también tiene una resistencia y perdidas

dieléctricas, por esto, las ondas terrestres se ven atenuadas conforme se

propagan. Las ondas terrestres se propagan mejor sobre superficies que son

buenos conductores; como por ejemplo: agua salada y áreas desérticas secas; las

pérdidas de las ondas terrestres se incrementan rápidamente con la frecuencia y

por eso, la propagación de onda terrestre es limitada generalmente a frecuencias

que se encuentran bajo los 2 Mhz.

Las desventajas de la propagación de las ondas terrestres son:

· Requieren un relativo alto poder de transmisión.

Radiomódem

39

· Están limitadas a bajas y muy bajas frecuencias, lo que provoca el uso de

antenas muy largas.

· Las pérdidas de tierra varían considerablemente con el material de la

superficie.

Las ventajas de la propagación de las ondas terrestres son:

· Cuando se les da un poder de transmisión suficiente, las ondas terrestres

pueden ser utilizadas para intercomunicar a dos lugares en el mundo.

· Las ondas terrestres no se ven afectadas por las condiciones

atmosféricas.

Propagación de onda espacial

La propagación de onda espacial incluye energía radiada que viaja por

millas contenidas por la capa más baja de la atmósfera terrestre. Las ondas

espaciales están constituídas por ondas directas y por ondas reflejadas por tierra.

Las ondas directas son ondas que viajan esencialmente en una línea recta entre

una antena transmisora y una antena receptora; por lo tanto, la propagación

espacial está limitada por la curvatura de la tierrra. Las ondas reflejadas por tierra

son aquellas reflejadas por la superficie de la tierra durante su propagación entre

una antena transmisora y una receptora.

La intensidad en la antena receptora, afectada por la atenuación y la

absorción, depende de la distancia entre las dos antenas y a que tanto las ondas

directas como las ondas reflejadas por tierra se encuentren en fase. La curvatura

de la tierra representa un horizonte para la propagación de la onda espacial al

cual comúnmnente se le denomina horizonte radial; el horizonte radial se extiende

más allá del horizonte que nosotros percibimos con la vista y esto se debe a la

refracción atmosférica. La refracción es causada por la tropósfera y se debe a los

cambios en su densidad, temperatura, contenido de vapor de agua y a su

Radiomódem

40

conductividad. El horizonte radial se puede incrementar simplemente elevando la

antena transmisora o la receptora, o ambas, sobre la superficie de la tierra

mediante torres o colocándolas en la cima de montañas o altos edificios.

Debido a que las condiciones en la capa baja de la atmósfera son sujetas a

cambios, el grado de refracción puede variar con el tiempo. Existe una condición

especial llamada propagación de ducto o canal y que ocurre cuando la densidad

en la capa baja de la atmósfera es tal que las ondas electromagnéticas son

atrapadas entre ésta y la superficie terrestre; así, las capas de la atmósfera

actúan como un ducto y las ondas electromagnéticas pueden propagarse grandes

distancias alrededor de la curvatura de la tierra mediante éste.

Propagación de onda celeste

Las ondas electromagnéticas que son dirigidas arriba del horizonte son

llamadas ondas espaciales. Estas ondas son radiadas en una dirección que

produce un ángulo relativamente grande con respecto a la tierra. Las ondas

celestes son radiadas hacia el cielo donde son reflejadas o refractadas hacia la

tierra por la ionósfera (la ionósfera es la parte superior de la atmósfera terrestre y

se encuentra entre los 50 y 400 km sobre la superficie de la tierra). La ionósfera

absorbe grandes cantidades de energía radiada por el sol, lo que ioniza

moléculas en el aire creando electrones libres; cuando una onda de radio pasa a

través de la ionósfera, el campo eléctrico de la onda ejerce una fuerza sobre los

electrones libres causando que estos vibren. De esta forma, los electrones libres

decrementan la corriente que es equivalente a reducir la constante dieléctrica y

esto provoca que se incremente la velocidad de propagación y que las ondas

electromagnéticas se dirigan de las regiones con más alta densidad de electrones

hacia las de menos densidad. Mientras la onda se aleja de la tierra, la ionización

se incrementa; sin embargo, existen menos moléculas de aire que ionizar. Por lo

tanto, existe un porcentaje más alto de moléculas ionizadas en la capa superior

Radiomódem

41

de la atmósfera que en la inferior y entre más alto sea este porcentaje, mayor será

la refracción. Por otro lado, la composición de la ionósfera no es uniforme y esto

se debe a la temperatura y a las variaciones en su densidad; esto provoca que la

ionósfera sea dividida esencialmente en tres capas que son la capa D, capa E y

capa F; las cuales varían en cuanto a su ubicación y a su densidad de ionización

con la hora del día. Del mismo modo, fluctuan mediante un patrón cíclico durante

el año y a un ciclo de 11 años de la ubicación del sol. La ionósfera es más densa

cuando existe máxima luz solar; por ejemplo, durante el día y en el verano.

Radiomódem

42

PROCEDIMIENTO DE IMPLEMENTACIÓN

Armado del transmisor.

Para la implementación del radiomódem se decidió utilizar un transmisor de

FM estéreo basado en el C.I. BA-1404, para esto se hizo la tableta del circuito

impreso de la configuración mostrada con anterioridad.

La tarjeta de circuito impreso se hizo tomando como base un diseño ya

hecho para este circuito integrado. Esto se debió a que este transmisor trabaja

con frecuencias relativamente altas y una forma de evitar que el transmisor tenga

ruido es precisamente tener un buen diseño del circuito impreso, poniendo mucho

cuidado en blindar ciertas partes que manejan alta frecuencia y que las pistas no

actúen como elementos activos ( Inductores o Condensadores ).

El primer problema que se tuvo para el montaje del circuito fue el cristal

utilizado para fijar la frecuencia del oscilador de 38 Khz, el cual no se encontró en

el mercado, debido a que ya no se usan cristales de frecuencias tan pequeñas,

por lo que decidimos sustituir el cristal con un circuito oscilador externo.

El circuito para el oscilador externo fue realizado basandonos en un C.I.

generador de funciones XR-2206. Lo anterior debido a que este C.I. emplea una

configuración bastante sencilla y de gran confiabilidad. Este circuito presentó

problemas como offset y deformación en la señal del oscilador, problema que fue

resuelto con los capacitores CA y CB mostrados en el diagrama del transmisor.

Otro contratiempo que se presentó, en lo que se refiere a los componentes del

circuito, fue el valor tan pequeño del inductor utilizado ( 0.11 µH ) y que no

contamos con un medidor de inductancias con la precisión requerida para

Radiomódem

43

mediciones tan pequeñas puesto que el valor mínimo que puede medir dicho

instrumento es de 0.1µH y con intervalos del mismo valor, por lo que utilizamos un

componente aproximado.

XR-2206

SALIDAONDA

CUADRADA

10K

V+

1µF

200

9

161

8

1K

2.2nF

R1

50K

1µF

V+

5.1KR3

5.1K

10µF

SALIDASENOIDAL

500

Diagrama simbóloco del oscilador Externo de 38 KHz

Una vez que el transmisor estaba armado en su totalidad, se procedió a

verificar el estado de cada conexión en el mismo con el fin de evitar daños o mal

funcionamiento, para posteriormente alimentarlo y checar su funcionamiento.

Para probar que el circuito realmente estuviera transmitiendo, la señal de

entrada al transmisor fue de audio en un inicio y en la parte receptora se utilizó un

radio comercial de F.M. Debido a que la frecuencia de operación del transmisor

podía variar, fue necesario hacer un barrido de frecuencia en el radio receptor

para encontrar la señal que se estaba transmitiendo, misma que fue localizada en

102.9 Mhz aproximadamente.

Un hecho que creemos que es importante mencionar es la diferencia que

existe entre un C.I. de las mismas características, ya que se optó por tener un C.I.

Radiomódem

44

de reserva del tipo BA 1404, mismo que se evaluó en el transmisor y resultó que

este tenía mejor calidad de transmisión y proporcionaba una frecuencia de

oscilación de R.F. ligeramente más alta ( 104.5 Mhz ) con los mismos valores de

los componentes restantes. Este C.I. fue el que se usó para todas las demás

pruebas, sólo que se hizo el ajuste de frecuencia de transmisión a la inicial que

fue de 102.9 Mhz, ya que en esta frecuencia no interferían demasiado otras

estaciones y se tenía mejor calidad.

Pruebas de alcance y nivel de ruido en la recepción

Las Pruebas de alcance también se hicieron tomando una señal de audio

como entrada al transmisor F.M. y el resultado que se obtuvo variaba demasiado

dependiendo del lugar en donde nos encontrabamos, el receptor utilizado y hasta

el tiempo de la transmisión. De aquí que la distancia máxima a la que se podía

recibir la señal de audio con una buena calidad fue de 50m.

Para tener una mayor seguridad en cuanto al nivel de ruido en la

recepción, se excitó a transmisor con una señal cuadrada proveniente de un

generador de funciones, puesto que esta señal contiene componentes

espectrales de frecuencias más altas que una señal de audio, lo que nos dio una

idea más clara de qué tanto se deformaba la señal en el proceso de transmisión -

recepción y la respuesta en frecuencia del transmisor -receptor. Esta prueba nos

arrojó que el rango en el que se recupera mejor dicha señal cuadrada es de 20

Hz a 6 KHz.

Debido a lo inestable del transmisor y las variaciones de las condiciones de

ruido ambiental, había ocasiones en que se hacían presentes armónicos de la

señal de R.F. en casi toda la banda comercial de F.M., por lo que fue necesario

blindar a todo el circuito transmisor con lamina de hojalata, lo que dio buenos

Radiomódem

45

resultados, ya que se eliminaron los armónicos de la señal casi en su totalidad y

se redujo la distorsión en la recepción. También debido a factores ambientales, a

veces era necesario variar la apertura de la antena e incluso a veces se tenían

mejores resultados sin ella.

Recepción.

Para la recuperación de la información mediante un radio-receptor F.M.

comercial fue necesario diseñar un circuito que nos permitiera determinar los

niveles lógicos del mensaje a través de la señal proporcionada por dicho receptor,

la cual presentaba distorsión principalmente en los intervalos de cada dato o

caracter enviado.

El problema consistía en que después de cierto intervalo de tiempo en que

la señal permaneciera en un nivel lógico fij esta tendía irse a cero, lo que

evidentemente afectaría a la información. Para evitar esto se utilizo un circuito

consistente en un par de compuertas, así como un latch. En él se incluyen

también dos comparadores para trasladar la señal proporcionada por el radio

receptor que era de -1.2V y 1.2V, para cero y uno lógico respectivamente, a los

niveles Ttl de los cuales a través del C.I. 1488 se trasladan a la norma RS-232

para proporcionarselos a la PC receptora a través de un puerto serial.

A continuación se muestra la configuración de dicho circuito así como

diagramas de la señal de información enviada por la PC transmisora, la

recuperada por el receptor F.M. y la resultante de la salida del circuito utilizado

para eliminar la distorsión.

Radiomódem

46

-

+

-

+

RECEPTORFM

E

Q D

5V

5V

5.1K

5.1K

Vref-

Vref+

SEÑALRECEPTOR

LM339

LM339

74LS08

74LS8674LS04

74LS75

SALIDA TTL

1488

RS 232Rx (PIN 2)

PTO. SERIALPC

Radiomódem

47

a)señal de información enviada.

b) señal recuperada por el receptor FM .

c) señal resultante a la salida del circuito utilizado para eliminar la

distorsión.

Radiomódem

48

CONCLUSIONES

El proyecto que acabamos de realizar nos ha traído un sinnúmero de

experiencias en cuanto a problemas que se presentan en el desarrollo de

proyectos e implementación de nuevos dispositivos, ya que por su magnitud se

apega más a casos reales y relativamente de actualidad, pues en nuestro caso

hemos tratado con un tema que está teniendo mucho auge como es el campo de

las comunicaciones inalámbricas, mismo que avanza a pasos agigantados.

Algo de lo más importante que podemos mencionar, está el hecho de que

el ambiente de operación es demasiado cambiante, ya que influyen factores como

lugar y tiempo de operación, potencia utilizada para la transmisión y ruido

existente en el ambiente en el momento de transmitir.

Un factor muy importante que determina la calidad de la señal recibida es

el receptor utilizado para este fin, ya que en algunos existen problemas como

offset en la señal que entregan a la salida, dificultad de sintonización a la

frecuencia de portadora del transmisor, etc.

Una observación importante referente al receptor, es que los receptores

comerciales de FM están diseñados para recibir exclusivamente señales de audio

( 20 a 20000 Hz ), por lo que de aquí proviene la dificultad de recuperar la señal

digital con fidelidad, debido a que el contenido espectral de esta está por arriba

de el rango de una señal de audiofrecuencia.

De lo anterior se puede desprender que el proyecto realizado es más bien

una adaptación de equipo utilizado para señales de audiofrecuencia para

emplearlo con señales puramente digitales, por lo que si tuvieramos un receptor

capaz de desarrollar una respuesta en frecuencia de por lo menos diez veces la

Radiomódem

49

que tiene un receptor comercial de FM, talvez no sería necesaria tanta circuitería

de detección y filtrado de la señal

Otra gran desventaja de usar transmisión en la banda comercial de FM, es

que es muy inmune al ruido, por lo que la confiabilidad de los datos es discutible y

para lo cual sería necesario añadir otras etapas que tuvieran códigos de

detección y corrección de errores.

Finalmente se puede agregar que este proyecto tiene mucho que mejorar

en cuanto a implementación de nuevas funciones, mejoras de calidad y

confiabilidad. Tal vez se pueda realizar con otro tipo de modulación mejor y más

especializada para datos como lo es la modulación de espectro disperso o

“Spread Spectrum”, la cual emplea tecnologías mucho más avanzadas, como son

dispositivos que desarrollan velocidades de operación bastante altas y con una

alta escala de integración.

Lo importante de haber hecho este proyecto es que se logró el objetivo

principal, para lo cual se emplearon medios que están un poco más a nuestro

alcance y a un precio relativamente reducido.

Radiomódem

50

Bibliografía

Roden, Martin S. ; Digital Communication System Design; Edit. Prentice Hall

U.S.A. 1988.

Rodiguez Luis H. y Vallejo Horacio D.; Audio y Hi-Fi, Teoría Diseño y

construcción; Edit. Quark; México 1993.

Motorola Semiconductor; Manual Técnico de dispositivos lineales.

Revista “Popular Electronics” Febrero de 1995.