UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Laboratorio de DETECTOR DE ENVOLVENTE

Curso:

TELECOMUNICACIONES I

Alumno(s):

NYLENE RUTH MAMANI MAMANI

Código(s):

20090043KHORARIO: MA 6-9

Sección:

“M”

FECHA DE PRESENTACIÓN:

27/05/13

FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA (IF):

28/05/13

INFORME PREVIO

2013

Objetivo:

Ya que hemos aprendido la experiencia anterior, ahora buscamos como emplear el detector de envolvente para modulación.

También se busca la aplicación en otros campos

Fundamento teórico:

CIRCUITOS DETECTORESSe sabe que el receptor contiene circuitos portadores que convierten la forma de onda pasabanda de entrada en una forma de onda de bandabase de salida. Estos circuitos portadores se llaman circuitos detectores. Las secciones siguientes muestran cómo se diseñan los circuitos detectores para producir R(t), θ(t),x(t) o y(t) en su salida para la señal pasabanda correspondiente alimentada a la entrada del receptor.

Detector de envolventeUn detector de envolvente ideal es un circuito que produce una forma de onda en su salida que proporciona a la envolvente real, R(t), de su entrada. La entrada pasabanda puede estar representada por R(t) cos[ωct + θ (t)], donde R(t) ≥0; en tal caso la salida del detector del envolvente ideal es

vsalida( t )=KR (t )Siendo K una constante de proporcionalidad

En la figura 1-a vemos un circuito detector de diodo simple que reproduce con regular precisión a un detector de envolvente ideal. La corriente en el diodo ocurre en pulsos proporcionales a la parte positiva de la forma de onda de entrada. Los pulsos de corriente car -gan el capacitor para producir la forma de onda de voltaje de salida, como se ve en la figura 1-b. La constante de tiempo RC se selecciona de manera que la señal de salida siga la envolvente real, R(t), de la señal de entrada. Entonces, la frecuencia de corte del filtro pasabajas tiene que ser mucho más pequeño que la frecuencia portadora fc y mucho más grande que el ancho de banda de la forma de onda de modulación (detectada), B. Esto es,

B<<1

2π RC<< fc

Siendo RC la constante de tiempo del filtro

fig(1-a)

fig(1-b)

En general se utiliza el detector de envolvente para detectar la modulación en señales de AM. En este caso, Ventrada(t) tiene la envolvente compleja g(t) = Ac[l + m(t)], donde Ac >0 representa la fuerza de la señal de AM recibida, y m(t) es la modulación. Si |m(t)| < 1, entonces.

vsalida= KR ( t )= K|g( t )|= KAc [ l + m( t )]

KAC es un voltaje de corriente continua usado para generar un control automático de ganancia (AGC: automaíic gain control) en el receptor de AM. Esto es, con KAC relativamente pequeño (señal recibida de AM débil), la ganancia del receptor aumenta y disminuye. SAcm(t) es la modulación detectada. En el caso de la modulación de audio, algunos valores típicos de las componentes del detector de envolvente son R = 10 kΩ, y C = 0.001 μF. Éste genera un frecuencia de corte para el filtro pasabajas (a -3 dB) de fco = \l(2πRC} = 15.9 Khz. Ésta es mucho menor que fc y mayor que la frecuencia de audio más alta, B, utilizada en aplicaciones de AM.

Detector de productoUn detector de producto es un circuito mezclador que convierte descendentemente la entrada (señal pasabanda más ruido) en una bandabase. La salida del multiplicador es:

v(t) = R(t) cos[ωct + θ(t)]A0cos(ωct + θ0)v(t) = 0.5A0R(t)cos[θ(t)- θ0] + 0.5A0R(t)cos[2 ωct + θ(t) + θ0]

donde la frecuencia del oscilador es fc y la fase θ0. El filtro pasabajo pasa sólo el término de conversión descendente, de modo que la salida esv(t) = 0.5A0R(t)cos[θ(t)- θ0]=0.5 v(t) = 0.5A0Re[g(t)e-jθo]

Donde la envolvente compleja de la entrada está denotada porg(t) = R(t)ejθ(t) = x(t) + jy(t)

y x(t) y y(t) son las componentes de cuadratura . Como la frecuencia del oscilador es la misma que la frecuencia portadora de la señal de entrada, el oscilador está sincronizado en frecuencia con la señal de entrada. Además, si, θ0 = 0, se dice que el oscilador está sincronizado en fase con la componente de fase de entrada y la salida se vuelve

Equipos y materiales:

Generador de audio 300hz-30Khz Equipo modulador AM/FM Osciloscopio 25mhz-5Mv/div

Procedimiento:

Respuesta en frecuenciaVariaremos la frecuencia moduladora entre 300 Hz y 30 Khz, luego se medirá la amplitud de la señal de salida para cada frecuencia.

Linealidad del detector de envolventeModulamos la señal portadora con una onda sinusoidal de 1 Khz y variamos la amplitud de la señal moduladora para obtener porcentajes de modulación entre el 20% y 100%. Para cada porcentaje de modulación mediremos la amplitud de la señal de salida. Igualmente se hará para frecuencias de 300hz a 30 Khz.

Detección de una oda de AM sobre moduladaModule la portadora con una onda sinusoidal de 1 Khz., luego aumentamos la amplitud de la señal moduladora hasta tener una señal sobremodulada (se obtiene cuando su porcentaje de modulación en el generador de audio es mayor que 40%). Finalmente graficaremos la onda sobremodulada y anotaremos su amplitud.

Respuesta a preguntas:

1. Dibujar y explicar el diagrama de bloques de un receptor heterodino con frecuencia de portadora de 1200 Khz, frecuencia intermedia de 455 khz, determine la frecuencia del oscilador local.

Si tenemos varias portadoras moduladas, para la demodulación se necesita un detector sintonizada para cada una, lo que significa complicar los receptores.En principio luego de sintonizar la portadora deseada, lo que se hace es cambiar dicha frecuencia a otro valor único sin alterar la modulación. De tal manera que este proceso significa sintonizar cualquier portadora modulada dentro de la banda y cambiar su valor en otra frecuencia única de trabajo. Este proceso se lo denomina conversión y la nueva frecuencia recibe la denominación de frecuencia intermedia (FI).De manera muy genérica se utiliza el término de receptor heterodino. Heterodinar significa mezclar. La señal de FI, se la amplifica y se la puede detectar con un solo demodulador, con independencia de la sintonizada.

La FI se obtiene mezclando la señal de entrada con una generada localmente por un oscilador que difiere de la sintoniza en una FI.

A la salida se obtendrá una gama de valores armónicos de sumas y restas y se sintonizara la que se desea. Esto implica que la señal del oscilador deberá variar en la medida de la sintonía manteniendo la relación de una FI por encima o por debajo. Esto se expresa con la siguiente ecuación:

F(osc) = F(sint) ± FI

Obtenida la FI, se la amplifica y luego se realiza la detección y se obtiene la banda base. La figura a continuación presenta un esquema en bloques simples de un receptor heterodino. Cuando en el receptor, el oscilador está por encima de la sintonía se los

denomina superheterodinos.

En la pregunta:f(local)=fport+IF

f(local)=1200Khz+455Khzf(local)=1655Khz

2. Que es la frecuencia imagen.

La frecuencia imagen es una frecuencia de entrada no deseada que es capaz de producir la misma frecuencia intermedia (IF) que la que produce la señal de entrada deseada. Es una causa potencial de interferencias y por tanto crea problemas a la hora de obtener una recepción adecuada.

En resumen: Donde fs y fo son frecuencias de entrada.

3. Determina la frecuencia imagen para un receptor de transmisión estándar que usa una IF de 455 kHz y está sintonizado en una estación de 650 kHz.

f(imagen)=fs+2IFf(imagen)=650+2x455

f(imagen)=1560

4. Defina el factor de calidad (Q).

El parámetro mediante el cual podemos valorar la selectividad del circuito LC, es el factor de calidad (Q), que viene dado por el cociente de la reactancia inductiva y la resistencia de la bobina:

5. Definir la relación de rechazo de frecuencia imagen (IFRR).

Relación de Rechazo de Frecuencia ImagenMedida numérica de la capacidad de un preselector para rechazar la frecuencia imagen.IFRR= (1+Q2p2) dondeP= (FIM / FRF) - (FRF / FIM)IFRR(dB)=10 10 Log IFRR

6. Para un receptor superheterodino de banda comercial de AM con frecuencia FI, RF y de oscilador local de 455 kHz, 600 kHz y 1055 kHz respectivamente, determina los siguientes:

a) La frecuencia imagen (R: 1510 kHz)b) La IFRR para una Q del preselector de 100 (R: 212.15 ó 23.25 dB)

a) f i=|1055−2 x600|fi=145Kh z

b) IFRR=(1+100XQ)

7. Describa el trimmer y capacitor padder.

Los Trimers y los Padder, son capacitores ajustables. Están construidos de una pequeña carcaza de baquelita o plástico, y posee dos o más placas metálicas con separador de mica entre cada una de ellas. Todo el conjunto es "apretado" por un tornillo central, que según su ajuste da más o menos capacidad al acercar o alejar las placas entre sí. El padder es más grande que el trimer.

8. Calcular y representar las señales en el dominio del tiempo y la frecuencia:

a) Para una señal modulada en AM por una señal moduladora sinusoidal de 10 KHz, con onda portadora de amplitud 1V y frecuencia 400KHz, e índice de modulación de 0,5.

b) Para una señal modulada AM por una señal moduladora cuadrada de 1KHz y 1V pico a pico, con

9. Describa con ejemplos los diferentes tipos de detectores de amplitud, graficar y explicar su esquema eléctrico.

Detectores de amplitud de modulación detector de envolvente Una de las técnicas principales que se conoce como detección de envolvente. La forma más simple detector de envolvente es el detector de diodo, que consiste en un diodo conectado entre la entrada y salida del circuito, con una resistencia y un condensador en paralelo de la salida del circuito a la tierra. Si la resistencia y el condensador están correctamente elegidos, la salida de este circuito se aproximará a una versión de voltaje en diferido de la señal original.

Una primera forma de detector de envolvente se bigotes del gato, que se utilizó en el receptor de radio de cristal.

Un detector de producto detector de producto es un tipo de demodulador utiliza para señales de AM y SSB. En lugar de convertir la envolvente de la señal en la forma de onda decodificadas como un detector de envolvente, el detector de producto tiene el producto de la señal modulada y un oscilador local, de ahí el nombre. Esto se puede lograr por heterodino. La señal recibida se mezcla, en algún tipo de dispositivo no lineal, con una señal del oscilador local, para producir una frecuencia intermedia, conocida como la frecuencia de batido, de la cual la señal de modulación se detecta y se recuperó.

10. Qué tipo de antena usaría para recibir una señal AM?

Antenas para la recepción en la Banda de Ondas Medias, parte de ella ocupada por la Banda de AM o de Amplitud Modulada. Es increíble la ganancia de señales con una antena de esta, lamentablemente la mayoría de los receptores no tienen lugar para conectar una antena exterior en esta banda, una excepción notable son los de automóvil, y principalmente con los receptores de modelos no muy recientes con la debida fuente de alimentación se pueden sintonizar fácilmente emisoras lejanas. Y conviene experimentar con varias antenas...

Antena Loop para ondas cortas, tipo activa. Se denomina activa porque necesita de energía eléctrica -generalmente proveída por pequeñas baterías- para funcionar.

11. Explique las 4 capacidades del receptor: recepción, amplificación, sintonización, limitación

Recepción:Los receptores con diodo son la forma más sencilla y eficaz de los tipos de detección AM

Parámetros del receptor

Hay varios parámetros de uso común para evaluar las posibilidades de un receptor para demodular bien una señal de radio. Los más importantes son:

- Selectividad- Sensibilidad-

Selectividad

Amplificador RF

Detector Amplificador de Audio

Este parámetro mide la capacidad de un receptor en diferenciar entre la señal deseada y las otras, entre aceptar una determinada banda de frecuencias y rechazar otras.Forma de describir la selectividad

Una forma frecuente es especificar el ancho de banda del receptor en los puntos de atenuación de -3dB y de -60 dB. La relación de esos dos anchos de banda se llama factor de forma, y se define con la siguiente ecuación:

SF=B(−60dB)

B(−3dB)

En el caso ideal, el ancho de banda en los puntos de -3dB y de -60 dB sería igual, y el factor de forma sería 1. Los factores de forma normales varían entre valores cercanos a1 y2

Sensibilidad

La sensibilidad de un receptor es el nivel mínimo de la señal RF que se puede detectar a la entrada del receptor y producir una señal útil de información.

El rango de sensibilidad para un receptor varía desde los milivolts para receptores de bajo costo hasta la región de los nanovolts para unidades muy sofisticadas.

En general se usa la relación de señal a ruido y la potencia de la señal a la salida del audio, para determinar la calidad de una señal recibida y determinar si es útil.

Para receptores normales, se considera como útil una relación de señal a ruido de 10 dB o más, con ½ W (27dBm) de potencia a la salida de la sección de audio.

Limitaciones:

Sintonización:

En telecomunicaciones es Hacer que un aparato receptor tenga la misma frecuencia de vibración que una estación emisora regulando el circuito oscilante.

12. Explique y describa la selectividad, ancho de banda, factor de forma, sensibilidad, margen dinámico y fidelidad

SELECTIVIDAD

La selectividad es una medida del funcionamiento de un receptor de la radio para responder solamente a la transmisión templada del (tal como una estación de radio ) y para rechazar otras señales cerca, por ejemplo otra difusión en un adyacente.

La selectividad se mide generalmente como cociente en los decibelios (dBs), comparando la fuerza de señal recibida contra la de una señal similar en otra frecuencia . Si la señal está en el adyacente de la señal seleccionada, esta medida también se conoce como cociente de rechazamiento adyacente del ( ACRR ).

La selectividad también proporciona una cierta inmunidad al que cubre interferencia del .

Los circuitos del LC son de uso frecuente como filtros; el cociente de L/C determina su selectividad. Para un circuito resonante de la serie, cuanto más alta es la inductancia y cuanto más baja es la capacitancia, más estrecha es la anchura de banda del filtro. Un circuito resonante paralelo el contrario solicita.

ANCHO DE BANDA

Para señales analógicas, el ancho de banda es la longitud, medida en Hz, del rango de frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal. Puede ser calculado a partir de una señal temporal mediante el análisis de Fourier. También son llamadas frecuencias efectivas las pertenecientes a este rango.

Así, el ancho de banda de un filtro es la diferencia entre las frecuencias en las que su atenuación al pasar a través de filtro se mantiene igual o inferior a 3 dB comparada con la frecuencia central de pico (fc).

FACTOR DE FORMA

Se define típicamente como la relación entre ancho de banda correspondiente a un atenuación de 60 Db y el ancho de banda correspondiente a una atenuancion de 3Dd. Es una medida de la pendiente de caída fuera de la banda seleccionada. Cuanto menor es el factor de forma, más rápida es la atenuación fuera de la banda de paso

SENSIBILIDAD

La sensibilidad de un receptor es el nivel mínimo de la señal RF que se puede detectar a la entrada del receptor y producir una señal útil de información.

El rango de sensibilidad para un receptor varía desde los milivolts para receptores de bajo costo hasta la región de los nanovolts para unidades muy sofisticadas.

En general se usa la relación de señal a ruido y la potencia de la señal a la salida del audio, para determinar la calidad de una señal recibida y determinar si es útil.

Para receptores normales, se considera como útil una relación de señal a ruido de 10 dB o más, con ½ W (27dBm) de potencia a la salida de la sección de audio.

MARGEN DINAMICO

El rango dinámico o margen dinámico se puede definir de dos maneras:

El margen que hay entre el nivel de referencia y el ruido de fondo de un determinado sistema, medido en decibelios. En este caso rango dinámico y relación señal/ruido son términos intercambiables.

El margen que hay desde el nivel de pico y el nivel de ruido de fondo. También indicado en dB. En este caso, rango dinámico y relación señal/ruido no son equiparables.

Las dos maneras son válidas, por ello, es común que para indicar que margen dinámico están utilizando, los fabricantes incluyen frases como 60 dB (ref. salida máxima) o 60 dB (ref. nivel de pico).

FIDELIDAD

La alta fidelidad (frecuentemente abreviada en inglés hi-fi) es una norma de calidad que significa que la reproducción delsonido o imágenes es muy fiel al original. La alta fidelidad pretende que los ruidos y la distorsión sean mínimos. El término «alta fidelidad» se aplica normalmente a todo sistema doméstico de razonable calidad, aunque algunos creen que intenta un criterio superior.

13. Definir dBm y dBW.

dBm

El dBm es una unidad de medida utilizada, principalmente, en telecomunicación para expresar la potencia absoluta mediante una relación logarítmica.

El dBm se define como el nivel de potencia en decibelios en relación a un nivel de referencia de 1 mW.

El valor en dBm en una coma, donde tenemos una potencia P, viene dado por la fórmula 1 siguiente:

Al utilizarse un nivel de referencia determinado (1 mW) la medida en dBm constituye una verdadera medición de la potencia y no una simple relación de potencias como en el caso de la medida en decibelios. Así, una lectura de 20 dBm significa que la potencia medida es 100 veces mayor que 1mW y por tanto igual a 100 mW.

La ventaja de todas estas unidades logarítmicas es que reducen a simples sumas y restas los cálculos de potencias cuando hay ganancias o atenuaciones.Por ejemplo, si aplicamos una señal de 15 dBm a un amplificador con una ganancia de 10 dB, a la salida tendremos una señal de 25 dBm.Si en lugar de un amplificador, la señal de 15 dBm la aplicamos a un atenuador con una pérdida 25 dB, la señal a la salida será de -10 dBm.

dBW

La W indica que el decibelio hace referencia a vatios. Es decir, se toma como referencia 1 W

(vatio). Así, a un vatio le corresponden 0 dBW.

Bibliografía:

http://joanmdr.blogspot.es/1351877240/detector-de-envolvente-y-amplificador- de-audio/

http://es.scribd.com/doc/142371145/Receptores-de-Amplitud-Modulada http://ayudaelectronica.com/concepto-receptor-heterodino/ http://galeon.com/diexismo/antenaoc.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_imagen http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_intermedia