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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA PIEDAD

INTRODUCCIÓN A LAS TELECOMUNICACIONES

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

PRACTICA 1 Y 2 MODULACIÓN Y

DEMODULACIÓN AM Y FM

ALUMNOS:

ENRIQUE BARAJAS ORTIZ MARCO ANTONIO JIMÉNEZ ESTRADA

PROFESOR:

ING. FRANCISCO HERNÁNDEZ SOLÍS

La Piedad Michoacán Lunes 27 de Septiembre de 2010

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TABLA DE CONTENIDO.

INTRODUCCION ...................................................................... 3

MARCO TEORICO ......................................................... 4,5,6,7

OBJETIVO ................................................................................... 8

MATERIAL ........................................................................... 9,13

DESARROLLO ............... 10,11,12,14,14,16,17,18,19,20

CONCLUSIONES ..................................................................... 21

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INTRODUCCION.

Las telecomunicaciones cuyo objetivo es el de transmitir información

ya sea en forma de audio video o datos, se vale del espectro electromagnético

para transmitir dicha información a través de ondas electromagnéticas cuyo

atributo es el propagarse a través del vacío.

Pero para poder transmitir estas señales las telecomunicaciones

recurren a las llamadas técnicas de modulación y demodulación con el fin de

aprovechar las características de las ondas electromagnéticas.

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MARCO TEÓRICO.

MODULACIÓN AM

Modulación de amplitud (AM es el proceso de cambiar la amplitud de

una portadora de frecuencia relativamente alta de acuerdo con la amplitud de

la señal modulante (información). Las frecuencias que son lo suficientemente

altas para radiarse de manera eficiente por una antena y propagase por el

espacio libre se llaman comúnmente radiofrecuencias o simplemente RF. Con

la modulación de amplitud, la información se imprime sobre la portadora en

la forma de cambios de amplitud.

La modulación de amplitud es una forma de modulación relativamente

barata y de baja calidad de modulación que se utiliza en la radiodifusión de

señales de audio y vídeo. La banda de radiodifusión comercial AM abarca

desde 535 a 1605 kHz. La radiodifusión comercial de tv se divide en tres

bandas (dos de VHF y una de UHF).

Los canales de la banda 1 entre 2 y 6 (54 a 88 MHz), los canales de

banda alta de VHF son entre 7 MHz) y los canales de UHF son entre 14 a 83

(470 a 890 MHZ). La modulación de amplitud también se usa para las

comunicaciones de radio móvil de dos sentidos tal como una radio de banda

civil (CB) (26.965 a 27.405 MHz).

Un modulador AM es un aparato no lineal con dos señales de entrada

de información: una señal portadora de amplitud constante y de frecuencia

sencilla, y la señal de información. La información actúa sobre o modula la

portadora y puede ser una forma de onda de frecuencia simple o compleja

compuesta de muchas frecuencias que fueron originadas de una o más

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fuentes. Debido a que la información actúa sobre la portadora, se le llama

señal modulante. La resultante se llama onda modulada o señal modulada.

DESVENTAJAS

Como un medio para transmitir información, la modulación de

amplitud tiene muchas ventajas; sin embargo, también presenta algunas

desventajas que, en ciertas condiciones, limitan su utilidad y obligan a buscar

otras formas de modulación. La desventaja principal de la modulación de

amplitud estriba en que la afectan fácilmente diversos fenómenos

atmosféricos (estática), señales electrónicas con frecuencias parecidas y las

interferencias ocasionadas por los aparatos eléctricos tales como motores y

generadores.

Todos estos ruidos tienden a modular en amplitud la portadora, del

mismo modo que lo hace su propia señal moduladora. Por lo tanto se

convierten en parte de la señal modulada y subsisten en ella durante todo el

proceso de demodulación. Después de la demodulación se manifiestan como

ruido o distorsión, que si es bastante fuerte, puede sobreponerse a toda la

información y hacer completamente inaprovechable la señal demodulada.

Aun si aquellos no son tan acentuados como para tapar parte de la

información, sí pueden ser extremadamente molestos.

RUIDO

El ruido constituye un problema grave en todos los receptores de

radio. Hay diferentes tipos de ruido, como el zumbido, un tono constante de

baja frecuencia (unas dos octavas por debajo del do), producido generalmente

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por la frecuencia de la fuente de alimentación de corriente alterna (por lo

común 60 Hz) que se superpone a la señal debido a un filtrado o un

apantallamiento defectuoso; el siseo, un tono constante de alta frecuencia, y el

silbido, un tono limpio de alta frecuencia producido por una oscilación

involuntaria de frecuencia audio, o por un golpeteo.

MODULACIÓN FM

La modulación de frecuencia es una técnica de modulación analógica

de ondas. En ella se utiliza una onda sinusoidal de alta frecuencia como

portadora de una señal útil o moduladora.

La moduladora cambia al menos un parámetro de la portadora

preparándola para la transmisión. En el caso de la modulación de frecuencia

el parámetro modificado es la frecuencia.

Esta forma de modulación de señales es la que será tratada en esta

práctica.

Matemáticamente puede representarse la FM de la siguiente manera:

La frecuencia de la portadora cambia en función de la señal

moduladora.

La relación entre la desviación de frecuencia ΔΩ y la frecuencia de la

señal moduladora ω se conoce como "índice de modulación".

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En la modulación de frecuencia se entiende por "desviación de

frecuencia" la desviación máxima de la frecuencia.

A través de explicaciones breves y ejercicios prácticos se estudiarán

éstos y otros conceptos fundamentales de la modulación de frecuencia tales

como desviación de fase, espectro de la FM, ancho de banda, etc.

En la modulación de frecuencia, una señal moduladora hace variar

(modula) la frecuencia de una portadora. Los parámetros más importantes de

la modulación de frecuencia son la amplitud y la frecuencia de la señal

moduladora. La amplitud de la portadora permanece invariable en la

modulación de frecuencia.

Mientras que en la modulación de amplitud sólo son generadas una

banda lateral superior y una inferior, el análisis espectral de la FM muestra

una gran cantidad de bandas laterales que dependen del índice de

modulación. Cada banda lateral se encuentra por encima y por debajo de la

portadora a una distancia equivalente al valor de un múltiplo entero.

La amplitud de las bandas laterales de la FM puede calcularse con

ayuda de las funciones de Bessel de primera especie de orden n.

Debido al gran número de bandas laterales generadas en la FM, que de

ser posible también habrán de ser transmitidas en su totalidad, se necesita

para este tipo de modulación un ancho de banda relativamente grande. Por

esta razón la FM se utiliza en la radiofonía UHF/VHF y para radioenlace

dirigido.

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OBJETIVO.

Que los alumnos comprendan el principio de la modulación de

amplitud mediante el presente circuito. Para ello se explican detalladamente

las magnitudes características de este tipo de modulación de ondas (onda

portadora, onda moduladora o señal útil y grado de modulación).

Oscilograma de la modulación de amplitud sencilla.

Trapecio de modulación con diferentes grados de modulación.

Demodulación de la señal de amplitud modulada del detector de

diodos.

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MATERIALES.

Cant. Descripción Ref.

1 Interfaz para UniTr@in SO4203-2A

2 Experimentador SO4203-2B

1 Modulador/demodulador AM SO4201-7U

1 Oscilador Colpitts/Hartley SO4201-7L

1 Juego de cables de 2 mm UniTr@in I SO5146-1L

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DESARROLLO.

EJERCICIO 1

PRINCIPIO DE LA MODULACIÓN DE AMPLITUD (AM)

1. Defina una portadora con los valores f = 455 kHz y UOszil = 100 mVPP

2. Medimos con el osciloscopio la señal en punto de control "AM out" de la placa de circuito y comente el resultado.

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3. Medimos con el osciloscopio la señal en punto de control "AM out" de la placa de circuito.

EJERCICIO 3

DEMODULACIÓN DE UNA SEÑAL MODULADA EN AMPLITUD

Realizamos las conexiones de las señales de alta y baja frecuencia en la

placa de circuito tal como se indica en la tercera sección del ejercicio 2. Conectamos las hembrilla "AM out" del modulador con la hembrilla

"AM in" del detector de modulación de amplitud (fig. 3).

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A continuación medimos con el osciloscopio la señal de la salida "NF demod" del detector AM.

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PRACTICA 2 FRECUENCIA MODULADA (FM)

MATERIALES.

Cant. Descripción Ref.

1 Interfaz para UniTr@in SO4203-2A

1 Experimentador SO4203-2B

1 Modulador/demodulador FM SO4201-7V

1 Juego de cables de 2 mm UniTr@in I SO5146-1L

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EJERCICIO 1

PRINCIPIO DE LA MODULACIÓN DE FRECUENCIA (FM)

Conectamos el osciloscopio a la salida "FM out 5VPP" de la placa. Ajuste con los potenciómetros "Frequency" y "Fine Tuning" un valor de frecuencia de 100 kHz. La forma sinusoidal de la señal puede ser alineada de forma precisa con los potenciómetros "Dist." y "Freq. Simmetry". Con los potenciómetros "Frequency" y "Fine Tuning" Ud. sólo podrá regular la frecuencia entre 50 kHz y 150 kHz. Esta frecuencia interna será utilizada en los ejercicios siguientes como portadora.

Pusimos ahora el generador de baja frecuencia en 10 kHz y 2 VPP. Alimente la entrada "NF in" con esa señal.

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Medimos con uno de los canales del osciloscopio la señal en la salida del modulador, y con el otro la señal de baja frecuencia.

T: 10 µs/DIV dT: 10,1434 µsf: 98,5859 kHz

dUA: 1,87697 V

CHN A [2 V/DIV] AC CHN B [5 V/DIV] DC XT

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1. ¿Cómo se comporta la señal a la salida del modulador cuando no se alimenta la entrada con ninguna señal?

2. ¿Y cuando la entrada es alimentada con una señal de baja frecuencia? Cuando no se alimenta el modulador la señal de salida muestra una frecuencia Uniforme, pero al alimentar una señal de baja frecuencia la señal de salida modifica su frecuencia proporcionalmente al valor del voltaje instantáneo de la señal de baja frecuencia.

El valor de la frecuencia cambia a cada instante. Es por ello que se habla de MODULACIÓN DE FRECUENCIA. Comente el resultado obtenido y explique los conceptos de “frecuencia instantánea”, “zona de enrarecimiento” y “zona de compresión”. En cuanto al cambio de frecuencia arriba mencionado, la señal permuta continuamente de un estado de alta frecuencia (la polaridad se invierte frecuentemente) a un estado de baja frecuencia (la polaridad se invierte raramente). Por ello es que, cuando la frecuencia es baja, se habla de ZONA DE ENRARECIMIENTO, y cuando la frecuencias es alta, de ZONA DE COMPRESIÓN.

El cambio de una zona en enrarecimiento a una zona de compresión ocurre al ritmo de la frecuencia de la señal de BAJA FRECUENCIA.

T: 50 µs/DIV dT: 50,7172 µsf: 19,7172 kHz

dUA: 1,87697 V

CHN A [2 V/DIV] AC CHN B [5 V/DIV] DC XT

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Esta imagen muestra el resultado obtenido a la salida de nuestra tarjeta moduladora FM al alimentarla con una señal de baja frecuencia de 10Khz y 2V; tambiens se muestra la señal portadora de 100Khz (azul) y 5V.

Invertimos la señal con el objeto de observar los resultados de una

modulación FM donde se puede apreciar que en el semiciclo positivo la frecuencia de la portadora aumenta, mientras que en el negativo la frecuencia disminuye, por lo que se puede concluir que la frecuencia del la variación de la portadora es directamente proporcional al voltaje de la moduladora.

T: 20 µs/DIV dT: 109,631 µsf: 9,1215 kHz

dUA: 1,87697 V

CHN A [2 V/DIV] AC CHN B [5 V/DIV] DC XT

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EJERCICIO 3

DEMODULACIÓN DE UNA SEÑAL DE FRECUENCIA MODULADA

En la placa SO4201-7V "Modulador/demodulador FM" conectamos la salida "FM out 5VPP" del modulador con la entrada "FM in" del demodulador tal como se muestra en la figura 2.

Pusimos ahora el generador de baja frecuencia en 5 kHz y 2 VPP. Alimente la entrada "NF in" con esa señal.

Se observa con el osciloscopio la señal en la salida "NF demod" del demodulador.

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En esta imagen se puede apreciar la recuperación por demodulación

FM de la señal moduladora (azul) a partir de una señal modulada (rojo). Se puede apreciar el principio inverso de la modulación pues el valor del voltaje de la moduladora (azul) es directamente proporcional a la frecuencia de la señal modulada a partir de la cual se obtuvo.

T: 20 µs/DIV dT: 8,81148 µsf: 113,488 kHz

dUA: 4,87554 V

CHN A [2 V/DIV] AC CHN B [100 mV/DIV] AC XT

T: 20 µs/DIV dT: 194,672 µsf: 5,13684 kHz

dUA: 4,82976 V

CHN A [2 V/DIV] AC CHN B [100 mV/DIV] AC XT

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CONCLUSIONES.

Aplicamos los conocimientos adquiridos en clase.

Comprobamos de manera experimental las técnicas de modulación AM

y FM y demodulación de las mismas.

Se obtuvieron los resultados esperados conforme se esperaba según la

teoría.