Tema 2 Mod Analog Am 2010

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  • Tema IITcnicas de Modulacin de Amplitud

    Vigencia Noviembre 2010H. Romero

    REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA ANTONIO JOS DE SUCREVICE-RECTORADO PUERTO ORDAZDepartamento de Ingeniera Electrnica

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  • SumarioSistemas de comunicaciones en banda base. Tcnicas de Acceso al Medio.Teorema de traslacin en frecuencia.Modulacin en amplitud de doble banda lateral con portadora suprimida (DSB-SC). Demodulacin de DSB-SC.Modulacin en amplitud de doble banda lateral con portadora (DSB-LC). Demodulacin de DSB-LC.Modulacin en amplitud de banda lateral nica (SSB). Demodulacin de SSB.Modulacin en amplitud de banda lateral vestigial (VSB). Comparacin entre las diferentes tcnicas de modulacin en amplitud.

  • Qu son los sistemas de Banda Base?

  • Sistemas de comunicaciones en Banda Base*Se caracterizan por el hecho de que la informacin es transmitida en la banda de frecuencias en la que es generada la seal.

    Se denomina banda base al conjunto de seales que no sufren ningn proceso de modulacin a la salida de la fuente que las origina

    Es un adjetivo que describe las seales y los sistemas del las cuales gama frecuencias se mide a partir de la cero a una anchura de banda mxima o a una frecuencia ms alta de la seal

    Por ejemplo:Una conversacin entre dos personas.Qu ventajas y desventajas tiene este sistema?

  • Tcnicas de acceso al Medio

    *La multicanalizacin nos permite la transmisin simultnea de informacin por un mismo canal.

    Existen tres alternativas:

    Multicanalizacin por Divisin de Tiempo.

    Multicanalizacin por Divisin de Frecuencia.

    - Multicanalizacin por Divisin de Cdigo.

  • Multicanalizacin por Divisin de Tiempo: TDMLa seal en el dominio del tiempo, se va muestreando peridicamente, trasmitindose las muestras a travs del canal de transmisin. Si se supone que la seal que contiene la informacin, no contiene componentes espectrales mayores que fm Hz, basta con que la frecuencia con que se tomen las muestras sea por lo menos igual a 2fm Hz. Lo anterior constituye el Teorema del Muestreo.

  • Multicanalizacin por Divisin de Tiempo: TDM*Como solo se tiene que trasmitir las muestras de la seal en este nmero finito de instantes, entonces, se pueden intercalar muestras de varias seales, para de esta forma, transmitir varias seales por el mismo canal en forma sincrnica y peridica.

  • *Como se puede observar, la transmisin no es simultanea.Multicanalizacin por Divisin de Tiempo: TDM

  • Multicanalizacin por Divisin de Tiempo: TDM

  • Multicanalizacin por Divisin de Frecuencia (FDM)*Este mtodo hace uso del teorema de traslacin en frecuencia, el cual establece:

    Si la seal que contiene la informacin (la modulante), se multiplica por una onda senusoidal peridica (portadora), se traslada el espectro de frecuencia de la modulante hasta el valor de frecuencia de la portadora.En Anlisis de Seales este proceso lo conocimos con el nombre de:

    Convolucin

  • *El teorema de traslacin en frecuencia, establece que la multiplicacin de una seal f(t) por una seal sinusoidal de frecuencia c, traslada su espectro de frecuencia en c radianes.

    Consideremos el esquema de la figuraMulticanalizacin por Divisin de Frecuencia (FDM)

  • Teorema de Traslacin en FrecuenciaSea F[f(t)]=F(), la transformada de Fourier de la funcin f(t). Transformada de Fourier ?

  • *De acuerdo con el teorema de convolucin en la frecuencia, se tiene el siguiente resultado utilizando el Coseno:Cul es el resultado de la convolucin si se utiliza el Seno?Teorema de Traslacin en Frecuencia

  • *Se muestra el proceso de traslacin del espectro de la seal F(w) desde el origen (w = 0) hasta wc Multicanalizacin por Divisin de Frecuencia (FDM)

  • Multicanalizacin por Divisin de Frecuencia (FDM)*Si se desea transmitir varias seales simultneamente, solo hace falta desplazar los espectros de cada una de las seales hasta valores de frecuencia tales que, no se traslapen unos con otros, evitando as la posible interferencia entre ellos.http://www.skydsp.com/publications/4thyrthesis/chapter1.htm

  • Multicanalizacin por Divisin de Frecuencia (FDM)A n c h o d e B a n d a d e l C a n a lwwInicialwFinalwc1wc2wc3No Hay solapamiento de espectrosNo Hay solapamiento de espectrosDatos ADatos BDatos CInformacin en Banda Base

  • Multicanalizacin por Divisin de Frecuencia (FDM)*En el receptor, ser necesario primero utilizar un filtro pasa banda que seleccione el espectro adecuado para luego proceder recuperar la informacin original.

  • Multicanalizacin por Divisin de Cdigo (CDM)Asigna a cada usuario un cdigo nico para colocar diversos usuarios en el mismo ancho de banda al mismo tiempo.

    Los cdigos, llamados secuencias de pseudoruido, son utilizados para distinguir los diversos canales.

  • Multicanalizacin por Divisin de Cdigo (CDM)Todos los usuarios de CDM pueden compartir el mismo canal de frecuencia debido a que se distinguen por cdigo digital.

    Requiere una potencia mucho menor que las tecnologas FDM y TDM.

  • Multicanalizacin por Divisin de Cdigo (CDM)Este se sub-clasifica en las siguientes tcnicas: FHSS.

    DSSS.

    Sistemas Hbridos.

    Investiga de que se trata cada una de ellas

  • Modulacin en Amplitud de Doble Banda Lateral con Portadora Suprimida (DSB-SC)

  • Modulacin en Amplitud de Doble Banda Lateral con Portadora Suprimida (DSB-SC)*Sea la portadora del tipo: Ac cos (ct + c)

    En estas condiciones, se mantienen constantes c y c. La amplitud de la portadora Ac, se vara en proporcin a la seal de banda base o seal moduladora f(t). El espectro de frecuencia de la seal modulante se desplaza hasta el valor de c.Tcnica de Acceso al Medio: FDM

  • *Espectro de frecuencias de seal modulante, portadora y seal AM con portadora suprimidaf(t)f(t).cos(Wc.t)cos(Wc.t)Modulacin en Amplitud de Doble Banda Lateral con Portadora Suprimida (DSB-SC)

  • *Modulacin en Amplitud de Doble Banda Lateral con Portadora Suprimida (DSB-SC)

  • *- La seal f(t) se denomina MODULANTE y es la que contiene la informacin que se desea transmitir. Modulacin en Amplitud de Doble Banda Lateral con Portadora Suprimida (DSB-SC)Conclusiones importantes:- La seal Cos(ct) es la PORTADORA, la cual determina la frecuencia a la cual va a ser trasladado el espectro de frecuencia.- El espectro de f(t).cos(ct) no contiene portadora.- El espectro de la moduladora es simtrico respecto al eje y, es decir, la informacin al lado derecho es igual al del lado izquierdo.

  • *El espectro de f(t).cos(c t) contiene dos (2) bandas laterales para c. La banda a la derecha de +c se denomina banda lateral superior (B.L.S.) y la de la izquierda banda lateral inferior (B.L.I.).

    Para la frecuencia -c el tratamiento es anlogo, es decir, la banda a la derecha de -c se denomina banda lateral inferior (B.L.I.) y la de la izquierda banda lateral superior (B.L.S.). Modulacin en Amplitud de Doble Banda Lateral con Portadora Suprimida (DSB-SC)- El ancho de banda de la seal modulada es el doble del ancho de banda de la seal moduladora.

  • *Qu ventajas y desventajas le encontramos a este tipo de modulacin?Ancho de bandaFacilidad de generacinInfluencia del RuidoRedundancia de la informacinModulacin en Amplitud de Doble Banda Lateral con Portadora Suprimida (DSB-SC)

  • *Considere el diagrama de la figura siguiente y los elementos que la componen:Demodulacin de DSB-SCQue describe cada uno de los elementos?

  • *Demodulacin de DSB-SC

  • Demodulacin de DSB-SCLa Transformada de Fourier nos dice que:

  • *- Este proceso de demodulacin, recibe el nombre de deteccin sncrona o coherente, pues utiliza la misma frecuencia de la portadora y con la misma fase.Demodulacin de DSB-SCConclusiones importantes:- Si la frecuencia en el receptor no corresponde con la frecuencia del transmisor, la seal tendr aadida un porcentaje de error.- Para garantizar la sincronizacin entre transmisor y receptor, comnmente se utiliza el procedimiento de transmitir una portadora piloto (fraccin de la portadora del transmisor), la cual se detecta en el receptor por medio de un filtro, se amplifica y se usa entonces como portadora en el receptor.

  • Modulacin en Amplitud de Doble Banda Lateral con Gran Portadora (DSB-LC).

  • Modulacin en Amplitud de Doble Banda Lateral con Gran Portadora (DSB-LC).Cual es el mayor inconveniente que tiene la tcnica DSB-SC?f(t)f(t).cos(Wc.t)cos(Wc.t)

  • Modulacin en Amplitud de Doble Banda Lateral con Gran Portadora (DSB-LC).f(t)f(t).cos(Wc.t)cos(Wc.t)

  • Modulacin en Amplitud de Doble Banda Lateral con Gran Portadora (DSB-LC).*DSB-SCDSB-LCQu diferencia existe entre estas dos tcnicas de modulacin?

  • ndice de Modulacin y Porcentaje de ModulacinLas magnitudes relativas de la banda lateral y la porcin portadora de la seal son variables, se define un factor de escala adimensional, m, para controlar la relacin entre las bandas laterales y la portadora.

  • donde: Em es la amplitud de la onda modulante Ec la amplitud de la onda portadora.El ndice de modulacin se puede determinar por la expresin siguiente:ndice de Modulacin y Porcentaje de Modulacin

  • *Otra forma de calcular el ndice de modulacin es:

    Las variables A y B corresponden a los valores pico a pico mximo y mnimo respectivamentendice de Modulacin y Porcentaje de Modulacin

  • El porcentaje de modulacin est dado por el valor de m expresado en porcentaje, es decir:

    m puede ser:< 1= 1> 1

    Que significa cada caso?ndice de Modulacin y Porcentaje de Modulacin

  • En dependencia de los valores que tome m, se tienen tres casos:Si m = 1 , se tiene modulacin del 100% y la amplitud de la seal modulada es el doble de la amplitud de la portadora.ndice de Modulacin y Porcentaje de Modulacin

  • ndice de Modulacin y Porcentaje de ModulacinSi m < 1 se tiene un porcentaje de modulacin menor al 100%, y la amplitud de la seal modulada est entre cero y su valor mximo. Es el caso de ndice ms utilizado aquel cuyo valor est entre un 70% y un 90%.

  • ndice de Modulacin y Porcentaje de ModulacinSi m > 1 se tiene una sobre modulacin. En este caso la seal modulada es distorsionada y, a partir de ella, no se puede reconstruir la seal modulante, la cual contiene la informacin siempre y cuando se utilice deteccin de envolvente. Este caso debe ser evitado al mximo

  • Contenido de Potencia en una seal de DSB-LCModulantePortadoraCual lleva la informacin?Cual tiene la mayos cantidad de energa?Eso nos es til?Como medimos la potencia entregada a la informacin?

  • El contenido de potencia en las bandas laterales, denotado como y expresado en porcentaje es:Contenido de Potencia en una seal de DSB-LCdonde m es el ndice de modulacin

  • Notemos algo importante El mximo valor que puede tomar m para una comunicacin eficiente, es m = 1.Contenido de Potencia en una seal de DSB-LCQue significa esto?

  • Demodulacin de seales de DSB-LC*Ahora estamos transmitiendo la portadora. No existen los problemas de la modulacin DSB-SC. Se puede usar el demodulador coherente sin problemas. Sin embargo, se dispone de otros mtodos que son muy econmicos y eficientes, permitiendo poder obtener la seal de banda base fcilmente.

  • *Demodulacin de seales de DSB-LCOtros dos mtodos muy utilizados para demodular seales DSB-LC son:El Detector Rectificador

    - El Detector EnvolventeEstas tcnicas solo funcionan para demodular DSB-LC

  • Detector RectificadorSeal DSB-LCEstudiemos su funcionamiento:

  • Detector Rectificadorfiltro pasa bajas

  • Detector RectificadorEl capacitor C bloquea la componente contnua presente a la salida del FPB

  • Detector de Envolvente*Este circuito resulta ser mucho mas econmico y sencillo que los anteriores:

    El circuito detector de envolvente, es un rectificador acoplado a la red RC y su operacin es sencilla

  • *Detector de Envolvente

  • Modulacin SSB (Single Side Band)

  • Modulacin SSB (Single Side Band)*Esta tcnica de modulacin tiene como objeto emplear la menor cantidad de ancho de banda posible en el proceso de transmisin.Ancho de Banda

  • Modulacin SSB (Single Side Band)Partimos de los siguiente hechos La informacin se encuentra repetidaAlguna idea de cmo reducir el Ancho de Banda?

  • *Modulacin SSB (Single Side Band)Podemos usar los filtros para transmitir una sola de las bandas. La B.L.I o B.L.S segn nos convenga.

    As podemos disminuir nuestro ancho de banda

  • *Modulacin SSB (Single Side Band)

  • Demodulacin de S.S.B.*Si se usa la modulacin SSB el demodulador que debe ser usado es el coherente. De esta manera se logra recuperar la informacin en banda base.

  • Comparacin entre diferentes sistema de AM*DSB-SC: Requieren menos potencia para transmitir informacin que un DSB-LC.Los receptores son mas complicados, ya que deben generar una portadora de fase y frecuencia apropiada.Son muy eficientes, ya que, no desperdician potencia en la transmisin de la portadora.No estn expuestos a los problemas de desvanecimiento de la portadora que afecta el proceso de deteccin de envolvente.

  • DSB-LC: Los detectores en el receptor son ms simples, por lo cual, los receptores son ms baratos.Los moduladores son ms fciles de construir, porque los trminos de portadores no tienen que ser balanceados o eliminados.S.S.B.: Solo requieren la mitad del ancho de banda que requiera un sistema D.S.B.Se tiene un mayor aprovechamiento del espectro.Toda la potencia transmitida est en las bandas laterales.Comparacin entre diferentes sistema de AM

  • *D.S.B.: Tienen ventajas en la generacin de la modulacin, ya que, no necesitan filtros para eliminar bandas laterales.Pueden usarse para transmitir seales de frecuencia cero con buena fidelidad.

    Comparacin entre diferentes sistema de AM

  • Actividades de Auto-estudio*Estas actividades tienen el objetivo de complementar los tpicos abordados en clase y revisten importancia para el cursante.Tarea 2:Investigar con respecto a la modulacin en amplitud de banda lateral vestigial (VSB). Investigar que es y como funciona el receptor superheterodino. Qu aplicaciones tiene?La sub-clasificacin del CDMCul es el resultado de la convolucion si se utiliza el Seno por una seal f(t)?Demuestre matemticamente 2 formas de cambiar el ndice de modulacin para DSB-LCAnalice los tpicos dados apoyandose con la lectura del captulo 3 del libro W. Tomasi

    Finalizado el Tema 1 y 2 tenemos nuestra primera Evaluacin

  • Gracias por su atencinFinal Tema 2

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