ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
TESIS DE GRADO
"DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN MODULADOR
QPSK EN EL RANGO DE FRECUENCIAS DE 800 A 1025 MHz1
Tesis previa a la obtención del Título de Ingeniero en Electrónica
y Telecomunicaciones
Ramiro Rogelio Rojas Jaramillo
Quito, Marzo del 2000
. •• T*i|?v ,*'7 'í¿'-« -5f^^:-w(s~ , . . *- y,-- Í.-TJ-." -"--:fí>"...f-:dííf'--..
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo ha sido
desarrollada en su totalidad por el
Sr. Ramiro Rojas Jaramillo,
Ing. Carlos Egas "Ácdsta
A mi hijo Daniel
&
•--'í^> ,• :-***\• - * - - - -*eí;.
A Dios: por ser la base de mi existencia; a mis padres y a mi esposa por el
cariño, apoyo y comprensión que me han'brindádo y a mis hermanos, amigos
y compañeros que de diferentes formas colaboraron para el desarrollo de este
trabajo.
Un agradecimiento especial a los Ingenieros Carlos Egas y Ramiro Morejón,
director y codirector de esta tesis de grado.
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ,. ............7
CAPITULO L- LA MODULACIÓN DIGITAL Y EL MODULADOR POR
DESPLAZAMIENTO DE FASE EN CUADRATURA ..10
1.1.MODULACIÓN DIGITAL... .11
1.1.1 Generalidades 11
1.1.2 Razón de Nyquist .................15
1.1.3 Capacidad de información de un sistema de comunicaciones........17
1.1.4 Señalización Multinivel .18
1.1.5 Velocidad de transmisión y señalización.......... ................19
1.1.6 Espectro de Fourier, densidad espectral y ancho de banda..........20
1.2 MODULADOR POR DESPLAZAMIENTO DE FASE EN
CUADRATURA......... 22
1.2.1 Generalidades del Modulador por desplazamiento de fase QPSK..22
1.2.2 Ancho de Banda de QPSK. ...............28
CAPITULO II.- DISEÑO, E IMPLEMENTACION DEL HARDWARE DEL
EQUIPO.. , .30
2.1 REQUERIMIENTOS GENERALES DEL HARDWARE....... ....31
2.2 SUBSISTEMA DE RADIO FRECUENCIA....... ...33
2.2.1 Modulador QPSK (ZMQ-1050) ...........35
2.3. SUBSISTEMA DE CONTROL DIGITAL CON MICROPROCESADOR...38
2.3.1 Módulo Principal ........41
2.3.2 Módulo de Interface digital .45
2.3.3 Módulo de Teclado y Display .56
2.3.4 Módulo de Interface de Comunicaciones para computador.. .61
2.4 FUENTE DE AUMENTACIÓN......... ........62
CAPITULO III.- DISEÑO E IMPLEMENTACION DEL PROGRAMA
ASSEMBLER DE MANEJO DEL EQUIPO .63
3.1 REQUERIMIENTOS GENERALES DEL SOFTWARE.... ....64
3.2 OPERACIÓN LOCAL 67
3.2.1 Modo Normal .........70
3.2.2 Modo a Prueba................ .........73
3.3 OPERACIÓN REMOTA 74
CAPÍTULO IV .- FUNCIONAMIENTO, AJUSTES Y PRUEBAS
DEL EQUIPO................ ..79
4.1 MANUAL DE FUNCIONAMIENTO ...80
4.2 AJUSTES DEL EQUIPO .......91
4.3 PRUEBAS DEL MODULADOR QPSKZMQ-1050 .........92
4.3.1 Ecuaciones y procedimientos para el desarrollo de las pruebas 93
4.3.2 Pruebas y cálculos realizados ..95
CAPITULO V.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..........141
5.1 CONCLUSIONES ......................................................142
5.2 RECOMENDACIONES .........146
BIBLIOGRAFÍA........ ............149
ANEXOS
1. PRACTICAS DE LABORATORIO
2. ELEMENTOS DE RADIO FRECUENCIA
3. MODULO PRINCIPAL Y PERIFÉRICOS
4. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS RESUMIDAS
Modulador por Desplazamiento de Fase en Cuadratura INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
Los avances tecnológicos dentro del campo de la electrónica y las
telecomunicaciones son cada vez más grandes. Es difícil imaginar el mundo
actual sin el acceso a los diferentes medios de comunicación. Los sistemas de
información se encuentran en cualquier lugar donde se requiera transmitir
información desde un punto a otro. Por ello mantenernos actualizados en este
campo es de extrema importancia para poder desenvolvernos con éxito en el
mundo moderno. La situación económica en nuestro medio por lo general es
la causa de no poder estar a la par con la actualización y modernización de la
educación sobre todo en la experimentación, quedando este campo excluido
dentro de la educación de los estudiantes universitarios. Frente a esta
realidad, una de las soluciones más razonables sería crear nuestros propios
medios para la experimentación partiendo de la tecnología moderna y
adaptándola a nuestras necesidades de estudio. Sobre la base de estos
razonamientos es que se ha propuesto un proyecto cuya finalidad es la
modernización del Laboratorio de Líneas de Transmisión de la FACULTAD DE
INGENIERÍA ELÉCTRICA de la ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
Este trabajo, como parte constitutiva de este proyecto, tiene como
objetivo el diseño, construcción e implementación de un modulador por
desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK) en el rango de frecuencias de
800 a 1050 MHz, el cual deberá ser usado como un equipo prototipo de
transmisión de información en alta frecuencia permitiendo entre otras
aplicaciones el análisis de las señales moduladas por desplazamiento de fase
en cuadratura. El equipo está construido con elementos y componentes
electrónicos completos para trabajar en altas frecuencias, lo que permite
obtener un excelente rendimiento en frecuencias ultra altas (UHF). Con este
dispositivo, se ha desarrollado un sistema de transmisión de información con
control digital mediante un microprocesador que ofrece un medio adecuado de
adquisición y procesamiento de la información a modular ingresada por el
Ramiro Rojas Jaramillo 7
Modulador por Desplazamiento de Fase en Cuadratura INTRODUCCIÓN
usuario del sistema. La arquitectura del equipo, tanto en su parte de radio
frecuencia como del control digital permite obtener variedad de aplicaciones
debido a que estas partes pueden separarse entre sí o integrase a otras,
formando diferentes sistemas de experimentación.
El primer capítulo de este trabajo, trata mediante un breve resumen la
teoría que constituye a los sistemas de comunicación dentro de sus principales
conceptos y definiciones; ello como preámbulo para la comprensión del
proceso de la "Modulación Digital QPSK" como parte del conjunto de técnicas
de transmisión digital. El control digital en cuanto a la adquisición,
procesamiento, codificación y entrega de la información hacia e! modulador, es
la parte en la cual se orienta este equipo, pero además una vez obtenida la
señal modulada se pueden hacer mediciones de los diferentes parámetros
importantes dentro de los sistemas de transmisión digital.
En el segundo capítulo se presenta el diseño e implementación del
hardware del equipo en sus diferentes componentes tanto físicas como
operacionales. En este punto se detalla las características eléctricas y
mecánicas del dispositivo de alta frecuencia utilizado. En lo que se refiere al
control digital, se hace referencia en forma básica a su arquitectura y
funcionamiento detallando la parte de la Interface digital entre el sistema de
control y el elemento de alta frecuencia, lo cual es parte específica para el
presente trabajo.
El tercer capítulo describe el software implementado para el control
digital del modulador, esto es, en el modo de control local y remoto mediante
el uso de un microprocesador y a su vez, se analiza las diferentes opciones de
operación en cada uno de ellos.
El cuarto capítulo esta enfocado hacia la explicación de todo lo
relacionado a; funcionamiento del equipo, pruebas realizadas, ajustes así
Ramiro Rojas JaramiUo 8
Modulador por Desplazamiento de Fase en Cuadratura INTRODUCCIÓN
como un conjunto de instrucciones y recomendaciones para su correcta
operación.
En el quinto capítulo, se encuentran las conclusiones acerca del trabajo
realizado; así como se incluyen las debidas recomendaciones para hacer
posible en forma posterior una mayor ampliación y optimización el equipo.
Además se hace referencia de manera adicional a las posibles aplicaciones
extras a ¡mplementarse con el equipo.
En la parte de los anexos se puede encontrar toda la información en
mayor detalle referente a los componentes específicos del equipo, lo cual
servirá para tener una mayor comprensión tanto del software como del
hardware ímplementados en el sistema, proyectando esto como idea base para
futuros proyectos.
Ramiro Rojas Jaramillo
E.P.N - F.I.E CAPITULO I
CAPITULO I .- LA MODULACIÓN DIGITAL Y EL MODULADOR
POR DESPLAZAMIENTO DE FASE EN CUADRATURA
Ramiro Rojas Jaramillo 10
E.P.N-F.I.E CAPITULO I
LA MODULACIÓN DIGITAL Y EL MODULADOR POR DESPLAZAMIENTO
DE FASE EN CUADRATURA.
1.1 MODULACIÓN DIGITAL
1.1.1 Generalidades.-
Actualmente, existen diferentes tipos de fuentes que originan mensajes,
como una imagen de televisión, la señal sonora de una radio, la voz humana o
simplemente datos de manera general. Los datos que no sean eléctricos
(como la voz humana por ejemplo) deben convertirse mediante un transductor
de entrada a una onda de tipo eléctrico que se conoce como señal de banda
base1 o simplemente la señal de información.
Las señales que se han obtenido en banda base de los diferentes tipos
de fuentes de información, por lo general no están adecuadas para ser
transmitidas mediante un canal1 dado a su destino. Para éstos propósitos las
señales son modificadas para mejorar su transmisión. Este proceso de
conversión de la señal, se lo conoce como modulación2, y el elemento que
cumple con tal función se lo conoce como modulador. En el proceso de
conversión, se utiliza la señal de banda base para variar (modular) algún
parámetro de una señal portadora de alta frecuencia, como podría ser la
amplitud, la frecuencia, la fase o combinaciones de ellas.
La señal moduladora no es mas que la señal de banda base, mientras
que la portadora es una sinusoide de alta frecuencia y el resultado del
proceso de la modulación será la portadora modulada. Lo anterior lo podemos
visualizar en la figura 1.1.
1 Señal de datos en su banda de frecuencia original, sin modulación alguna2 Conjunto de medios, que permiten la transmisión de información en un sentido prefijado3 CARLSON Bruce. "Sistemas de Comunicación".
Ramiro Rojas Jaramillo 11
KP.N-F.I.E CAPITULO I
Figura 1.1 a)señal en banda base, b)señal portadora y c)señal modulada
en amplitud
El uso de portadoras con frecuencias altas, se debe a que eiias
proporcionan una radiación de energía electromagnética más eficiente, y pone
al alcance anchos de banda mayores para la transferencia de la información,
que al usar portadoras con frecuencias bajas. De acuerdo a ello toda
información antes de ser propagada por un canal de comunicaciones, deberá
básicamente convertirse a energía electromagnética3.
Es extremadamente difícil radiar señales a frecuencias bajas por la
atmósfera de la tierra en forma de energía electromagnética, ello por los
efectos degenerativos que sufre la señal. Para tener una radiación eficiente
del espectro de energía electromagnética, se debe tener una antena radiante
que tenga un décimo o más de la longitud de onda de la señal radiada. Esto
resulta no muy razonable para las señales de baja frecuencia o banda base,
donde se deben tener longitudes de antena excesivamente largas4.
Analicemos lo anterior con una señal de voz cuyo rango esta entre los
300 a 3000 Hz, entonces la longitud de la antena estará entre los 300 a
3000 Km, lo que resulta en la práctica algo hipotético. Si esta misma señal de
voz se utiliza para modular una señal portadora de 10 MHz por ejemplo, la cual
SKILLING Hugli. II. "Electric Transmission Lines"
Ramiro Rojas Jaramillo 12
E.P.N-F.I.E CAPITULO 1
tiene una longitud de onda de 30 m, se observa que esta se podrá irradiar con
una antena cuya longitud estará alrededor de los 3 m 5. Esto debido a que se
utilizó el proceso de modulación de señales.
Ahora, consideremos que se tiene un conjunto de señales de banda
base de audio por ejemplo, emitidas por un sus respectivas radiodifusoras,
entonces al querer transmitir directamente estas señales, esta garantizado que
se interferirán debido a que sus espectros ocupan de manera general el mismo
ancho de banda; sobre la base de ello será posible en primera instancia de
que solo una de ellas pueda transmitir su información, lo cual significa un
desperdicio del canal por el que esta se va a transmitir, que por lo general
posee un ancho de banda mayor al de una sola señal de audio. Aquí es
donde entra el proceso de la modulación, en donde cada señal de audio
modulará a una portadora distinta, las cuales se encuentran a frecuencias
centrales distintas; todo esto no será mas que trasladar el conjunto de señales
de audio a frecuencias diferentes. Al estar las diferentes portadoras
separadas adecuadamente en frecuencia, sus respectivos espectros no se
sobrepondrán y ello dará como resultado que ninguna de ellas se interfiera,
pudiendo de esa manera llevar la información correcta a cada uno de sus
destinos6. Sobre la base de los razonamientos anteriores y de muchos más,
se justifica el uso de los procesos de modulación dentro del campo de la
transmisión de información.
En la actualidad el avance de los sistemas de comunicaciones es cada
vez mayor. Esto ha hecho que el conjunto de sistemas tradicionales de
comunicación electrónica que utilizan técnicas de modulación analógica
convencional, se reemplacen por los sistemas de comunicaciones digitales
modernos, que ofrecen ventajas sobresalientes respecto a los sistemas
4 TOMASI Wayne. "Sistemas de comunicaciones electrónicas"
5 TOMASI Wayne. "Sistemas de comunicaciones electrónicas"
6 M1SCHA-SWARTZ. "Transmisión de información, modulación y ruido"
Ramiro Rojas Jaramillo 13
RP.N-RI.E CAPITULO I
analógicos convencionales como son: la facilidad de procesamiento, facilidad
de multicanalización, la inmunidad al ruido, entre otras.
El término comunicaciones digitales abarca un área extendida de
técnicas de comunicaciones incluyendo transmisión digital y radio digital7.
La transmisión digital es la transmisión de pulsos digitales entre dos o más
puntos de un sistema de comunicaciones. El radio digital es la transmisión de
portadoras analógicas moduladas en forma digital entre dos o más puntos de
un sistema de comunicación. Los sistemas de transmisión digital requieren de
un elemento físico entre el transmisor y el receptor, como un par de cables
metálicos, un cable coaxial o un cable de fibra óptica. En los sistemas de radio
digital el medio de transmisión es el espacio libre o la atmósfera de la tierra.
La calidad de transmisión de una señal digital, es casi independiente de
la distancia, ello debido al uso de procesos de regeneración-de las señales.
De igual manera, la transmisión de la información es independiente de la
naturaleza, ello se refleja en que es transparente para cualquier tipo de fuente
de información. Una vez que se ha montado un sistema de transmisión digital,
este puede incrementar su capacidad sin una mayor inversión, de igual
manera se logra adaptar fácilmente a las nuevas tecnologías tanto de
procesamiento digital como de medios de transmisión de la información.
Existen tres formas básicas de modulación digital8, que se conocen
como Modulación de Amplitud (ASK, amplitude Shift Keying), Modulación de
Frecuencia (FSK, frecuency shift keying), Modulación de Fase ( PSK, phase
shift keying). Las gráficas de estos tipos modulación se muestran en la
figuras 1.2,1.3,1.4 respectivamente.
1 TOMASI Wayne. "Sistemas de comunicaciones electrónicas"
8 CARLSON Bruce."Sistemas de Comunicación"
Ramiro Rojas JaramiLlo 14
RP.N~F.LE CAPITULO I
Figura 1.2 Modulación en amplitud
Figura 1.3 Modulación en frecuencia
Figura 1.4 Modulación en fase
Para analizar la modulación digital, es necesario conocer la razón de Nyquist
y la teoría de Shannon para la capacidad de información.
1.1.2 Razón de Nyquist-
Los sistemas de portadora digital comprenden la transmisión de pulsos,
por medio de un ancho de banda que se lo debe limitar. Para tener un
sistema altamente selectivo, sería necesario un número mayor de secciones de
filtrado, lo que en la práctica no se realiza por ser poco práctico. En la práctica,
los sistemas digitales generalmente usan filtros con un ancho de banda de
aproximadamente 30% mas en exceso del ancho de banda de Nyquist ideal.
La figura 1.5.a muestra la típica forma de onda de salida de un canal
limitado en banda cuando un pulso angosto se aplica en su entrada. La figura
Ramiro Rojas Jar amulo 15
E.P.N-F.I.E CAPITULO I
muestra que al limitar en banda a un pulso digital, ocasiona que la energía
acumulada por el pulso se esparza sobre un tiempo significativamente mas
largo en forma de lóbulos secundarios.
Primerpulso
Segundo pulso
Donde T=l/foy fo es la frecuenciade corte del canal
Lóbulos secundarios
-4T -3T -2T -T O T(a)
DENSIDAD ESPECTRAL DE POTENCIA (dB)
2T
-10
-20
-30
90% depotencia
3T
tiempo
4T
Frecuencia
Figura 1.5 a)Respuesta del pulso en un filtro limitado en banda
b)Espectro de potencia de un pulso cuadrado.
La figura 2.3.b muestra la distribución de la potencia espectral total. Se puede
observar que aproximadamente el 90 % de la potencia de la señal está
contenida dentro del primer lóbulo (es decir, f= 1/ T). Por lo tanto, la señal se
puede limitar a un ancho de banda B = 1/T y aún pasar la mayoría de
energía de la forma de onda original. En teoría, solo se necesita la amplitud
en la mitad de cada intervalo del pulso. Por lo tanto, si el ancho de banda se
limita a B=1 / (2*T), la máxima velocidad de señalización que se logra, por
Ramiro Rojas Jaramillo 16
E.P.N-F.I.E CAPITULO I
medio de un filtro pasabajos con un ancho de banda específico, sin causar una
distorsión excesiva, se proporciona como la Razón de Nyquist9 y es igual al
doble del ancho de banda.
R= 2 * B Ecuación 1.1
donde:
R = velocidad (tasa) de señalización = 1/T
B = ancho de banda especificado
1,1.3 Capacidad de información de un sistema de comunicaciones10
La capacidad de información de un sistema de comunicaciones, representa el
número de símbolos independientes que pueden pasarse, a través del sistema,
en una unidad de tiempo determinada. El símbolo fundamental es el dígito
binario (bit). Por lo tanto, a menudo es conveniente expresar la capacidad de
información o capacidad del canal de un sistema en bits por segundo (bps).
La capacidad del canal se la define como la máxima razón de información
confiable a través del canal.
En 1928, R. Hartley desarrolló una relación útil entre el ancho de banda,
la línea de transmisión y la capacidad de transmisión, y demostró que la
capacidad de información es una función lineal del ancho de banda y de la
línea de transmisión, y es directamente proporcional a ambos, si se cambia el
ancho de banda o la línea de transmisión ocurrirá un cambio directamente
proporcional a la capacidad de información.
C - B * Log2 (1 + S/N) Ecuación 1.2
Donde :
C - capacidad de información (bps)
B = ancho de banda del canal (Hz)
S/N= relación señal a ruido (adimensionai)
9 STREMLER F. G." Introducción a los sistemas de comunicación
Ramiro Rojas Jaramillo 17
E.P.N-RI.E CAPITULO 1
La ecuación 1.2, representa el límite de la capacidad de información en
un canal con ruido. La capacidad de información no necesariamente se puede
alcanzar con un sistema de dos niveles, a veces es necesario utilizar sistemas
de transmisión digital que tienen mas de dos condiciones de salida (símbolos).
La capacidad del canal se incrementa cuando S/N aumenta. De otra manera,
para una capacidad fija del canal, el ancho de banda B se puede reducir a
cambio de un aumento en la relación señal a ruido, S/N.
1.1.4 Señalización Multinivel11.-
Los sistemas de comunicaciones binarios durante cada intervalo de T
segundos transmiten una de las dos señales posibles, A la señal que
podría enviarse en un intervalo de T segundos se llama símbolo. En un
sistema de transmisión binario solo se usan dos símbolos, entonces la tasa de
símbolos por segundo (baudios) es de 1/T. En señalización multinivel
(M-aria), durante cada intervalo de T segundos se transmite uno de M símbolos
posibles. En sistemas de transmisión en banda base, cada símbolo
corresponde a un nivel M distinto. Se podría por ejemplo, variar la fase de
la señal senoidal para formar los diversos símbolos.
En la señalización M-aria, los M símbolos representan N (N= Log2 M)
bits de información, ello es que se puede codificar únicamente en M ~ 2 N
niveles. Entonces si se dispone de un ancho de banda del canal de B (Hz)
para la transmisión, la tasa de Nyquist es de 1/T = 2BN. Por tanto, el ancho
de banda necesario para la señalización M-aria, con una tasa de información
fija es inversamente proporcional a M.
Como el ancho de banda necesario para transmitir es proporcional a 1/T
Baudios, pero la información transmitida es proporcional a la tasa de bits
( Log2 M )/T , se ve que los sistemas M-arios, proporcionan un medio de
aumentar la tasa de transmisión de información dentro de un ancho de banda
10 TOMASIW. "Sistemas de comunicaciones electrónicas"
Ramiro Rojas Jaramillo 18
E.P.N - F.I.E CAPITULO 1
dado. Sin embargo, éste aumento se obtiene a expensas de potencia
agregada al transmisor y de una mayor complejidad del sistema,
1.1.5 Velocidad de transmisión y señalización.-
La velocidad de transmisión en un sistema de comunicaciones, conocida
también como velocidad binaria o tasa de bits12 es la velocidad de transferencia
de la información en bits por segundo (bps).
Por otro lado, la velocidad de señalización de un sistema, conocida
también como tasa de símbolos13, velocidad de codificación o velocidad de
modulación, es la velocidad de transferencia de información en símbolos por
segundo (baudio)14 Se cuantifica como el inverso del periodo de símbolo
como se observa en la ecuación 1.3
Vs~ 1/TS (baudios) Ecuación 1.3
Donde;
Ts - periodo de símbolo
En el caso de la codificación multinivel donde un símbolo está
conformado por N bits, se tiene que el número de niveles de codificación M,
está dado por la ecuación 1.4
- °N Ecuación 1.4
11 STREMLERF. G."Introducción a los sistemas de comunicación"12 Cantidad de información resultante de la elección entre dos posibilidades exclusivas mutuamente y enla que cada una tiene una probabilidad de 1/2. Es la unidad binaria de información, generalmente puedetomar valores de O o 1 lógicos.
13 Sirve para la representación de datos y se utilizan en la codificación de señales antes del proceso detransmisión.14 Unidad de velocidad de modulación
Ramiro Rojas Jaramillo 19
E.P.N-F.I.E CAPITULO I
Por lo que para e! caso de codificación multinivel, se tiene que la velocidad de
transmisión está dada por la ecuación 1.5
Vtx= (Log2M)* Vs Ecuación 1.5
1.1.6 Espectro de Fourier, densidad espectral y ancho de banda.-
La gráfica de los coeficientes de Fourier en función de la frecuencia para
una señal, por ejemplo f(t) se denomina espectro de Fourier F(co) de la señal
f(t)15. Es bastante común denominarlo simplemente como espectro de f(t),
entendiéndose de que se refiere a la representación exponencia! de Fourier.
El espectro de una señal es la representación del conjunto de componentes de
la señal en el dominio de la frecuencia. Para una señal periódica se tiene un
espectro discreto, debido a que solo existe en valores discretos de o.
Basándose en lo anterior se ha definido como densidad espectral de
energía de la señal f(t), a menudo conocida como densidad de energía a la
función que describe la cantidad relativa de energía de la señal en función de la
frecuencia y además tiene un área total bajo de F(CD) 2 que es la energía de
l a señal. . - . - - • • .
Otra forma de cuantificación en base al espectro de la señal f(t), es la
función de densidad espectral de potencia Sf(co) conocida generalmente como
espectro de potencia, la cual describe la distribución de la potencia en función
de la frecuencia.
Por otro lado se conoce como ancho de banda B de un sistema al intervalo de
frecuencias positivas en el que la magnitud de F(o>) se mantiene dentro de
un determinado factor numérico. Aunque el criterio exacto puede variar, un
15 STREMLER F. G." Introducción a los sistemas de comunicación "
Ramiro Rojas Jaramillo 20
E.P.N-P.LE CAPITULO I
factor numérico usual es - 3 dB16 (esto es 1/2 °'5 en tensión o 1/2 en potencia).
Según este criterio, se habla del "ancho de banda de -3dB" o del "ancho de
banda de potencia media" del sistema.
16 El decibel es una unidad logarítmica de medición, usada para compara dos niveles depotencia; denotando como Pr el nivel de potencia de referencia , el decibel (dB) se define como(dB)s10Log10(P/Pr).
Ramiro Rojas Jaramillo 21
E.P.N-F.I.E CAPITULO I
1.2 MODULADOR POR DESPLAZAMIENTO DE FASE EN CUADRATURA
(QPSK)
1.2.1 Generalidades del modulador por desplazamiento de fase en
cuadratura)17.-
La transmisión por desplazamiento de fase cuaternaria (QPSK), es
otra forma de modulación digital angular con amplitud constante. La QPSK,
es una técnica de codificación M-ario, en donde M=4 (de ahí el nombre de
cuaternaria). Con QPSK, son posibles cuatro fases de salida, para una
sola frecuencia de la portadora. La Modulación de cuatro estados o niveles
transporta dos bits por nivel, ello la convierte en una modulación de cuatro
fases, ya que cada fase se separa respecto a la otra 90°.
Debido a que hay cuatro fases de salida diferentes, tiene que haber
cuatro condiciones de entrada diferentes, teniendo así las combinaciones
binarias; 00, 01, 10, y 11. En consecuencia con QPSK, los datos binarios de
entrada se combinan en grupos de 2 bits, llamados dibits18. Cada dibit,
genera una de las cuatro fases de entrada posibles. Por tanto para cada dibit
introducido al modulador, ocurre un solo cambio en la salida. Así que, * la
razón de cambio en la salida (razón de baudio), es la mitad de la razón de bit
de entrada.
En la figura 1.7 se muestra un diagrama de bloques de un modulador QPSK.
17 TOMAS] Wayne." Sistemas de comunicaciones electrónicas
Ramiro Rojas Jaramillo 22
KP.N-F.LE CAPITULO I
Datos fbinarios b
de ~~entrada
! MODULADOR BALANCEADO
umador/ lineal
Convertidorserie aparalelo
Q
Salida /QPSK
MODULADOR BALANCEADO
Figura 1.7 Diagrama de bloques de un modulador QPSK
En el diagrama anterior observamos que luego de entrar los bits al convertidor
de manera seria! estos son entregados en forma paralela en pares de
bits(dibits), de cada par el un bit se dirige al puerto de datos I y el otro al puerto
Q de manera simultánea. El bit ! modula una portadora que está en fase con
el oscilador de referencia, y e! bit Q modula una portadora que está 90 grados
fuera de fase o en cuadratura con la portadora de referencia (de ahí el nombre
de Q para el canal en cuadratura).
Puede verse que una vez que un dibit ha sido derivado en los canales I y Q,
la operación es igual que en un modulador BPSK, ello significa que en
esencia, un modulador QPSK esta compuesto por dos moduladores
balanceados de BPSK combinados en paralelo. El modulador balanceado
actúa como un conmutador para invertir la fase. Dependiendo de la condición
lógica de la entrada digital, la portadora se transfiere a la salida ya sea en fase
o 180° fuera de fase con el oscilador de la portadora de referencia.
18 Término binario utilizado para definir la presencia de un par de bits en un mismo instante de tiempo
Ramiro Rojas Jaramillo 23
RP.N-F.LE CAPITULO I
La figura 1.8.a muestra el diagrama esquemático de un modulador de anillo
balanceado19.
T2
Entraoa oela portadoraoe releíenció
Entrada binaria
ia]
-V (O binario}
Figura 1.8 a)Modulador de anillo balanceado. b)entradade 1 L
c)entrada de O L
19 TOMASI W. "Sistemas de comunicaciones electrónicas"
Ramiro Rojas Jaramillo 24
E.P.N-F.I.E CAPITULO I
El modulador balanceado tiene dos entradas: una portadora que está en fase
con el oscilador de referencia, y los datos digitales binarios. Para que el
modulador balanceado opere correctamente, el voltaje de entrada digital debe
ser mucho mas grande que el voltaje pico de la portadora. Esto asegura que
las entradas digitales controlen el estado de activado/desactivado de los diodos
D1 y D4. Si la entrada binaria es un 1L (voltaje positivo), los diodos D1 y D2
están directamente polarizados y "activados", en tanto que los diodos D3 y D4
están inversamente polarizados y "desactivados" como lo podemos observar
en la figura 1.8.b. Con las polaridades mostradas, el voltaje de la portadora se
desarrolla a través del transformador T2 en fase con el voltaje de la portadora,
a través de T1. En consecuencia, la señal de salida está en fase con el
oscilador de referencia.
Por otro lado, si la entrada binaria es un O lógico (voltaje negativo), los diodos
D1 y D2 están inversamente polarizados y "desactivados", mientras que los
diodos D3 y D4 están directamente polarizados y "activados" como se observa
en la figura 1.8.c. -Como resultado, el voltaje de la portadora se desarrolla a
través del transformador T2, 180° fuera de fase, con el voltaje de la portadora a
través de T1. En consecuencia, la señal de salida está 180° fuera de fase con
el oscilador de referencia.
Para 1 lógico = +1V y un O lógico = -1V, dos fases son posibles a la salida de
cada uno de los moduladores balanceados, así para I se tienen +Sen(Wct)
y -Sen(Wct) de igual manera para Q se tienen +Cos(Wct) y ~Cos(Wct).
Cuando el sumador lineal combina las dos señales de cuadratura (90 grados
fuera de fase), hay cuatro posibles fases de salida del sumador lineal con
exactamente la misma amplitud.
En la tabla de verdad 1.1 puede verse que, con QPSK cada una de las
cuatro posibles fases de salida tiene, exactamente, la misma amplitud. En
consecuencia la información tiene que ser codificada únicamente por la fase de
la señal de salida.
Ramiro Rojas Jararnillo 25
E.P.N-F.I.E CAPITULO I
Tabla 1.1 Tabla con las fases de salida del modulador, en función de los
datos que van por los canales I y Q
Datos de EntradaQ i
0 0
0 1
1 0
1 1
Salida en el sumador
-SenWct- CosWct
+SenWct- CosWct-SenWct + CosWct
+SenWct + CosWct
Equivalente
1.414Sen(Wct-135°)
1.414Sen(W0t-45°)
1.414Sen(Wct+135°)
1.414Sen(Wct+45°)
ÁnguloDe fase
-135°
- 45°
+135°
+ 45°
En la figura 1.9 se muestran los diagramas fasoríales y de constelación
del modulador QPSK20. Un diagrama de constelación que, a veces, se
denomina diagrama de espacio de estado de señal es similar al diagrama
fasorial, excepto que el fasor completo no está dibujado. En un diagrama de
constelado^ solo se muestran las posiciones relativas de los picos de los
fasores.
La particularidad de amplitud constante es la característica más importante de
QPSK. Además en la figura 1.9.a se puede observar que la separación
angular entre cualquiera de dos fasores adyacentes, en QPSK, es de 90
grados. Por tanto una señal de QPSK, puede experimentar un cambio en
fase, de +45 grados o de -45 grados, durante la transmisión y, todavía retener
la información correcta codificada al demodular en el receptor. La figura 1.10.
muestra la fase de salida contra la relación de tiempo, para un modulador
QPSK.
20 TOMASI Wayne. "Sistemas de comunicaciones electrónicas"
Ramiro Rojas Jaramillo 26
E.P.N-F.LE CAPITULO I
10, n
I-COS íilcl roí
Figura 1.9 a) Diagrama fasorial. b) Diagrama de constelación.
o i1 O
O 1O 1
Q I1 1
Q IO O
-135"
Figura 1.10 Relación de la fase de salida contra tiempo para
un modulador QPSK
Ramiro Rojas Jar amulo 27
E.P.N-F.I.E
1.2.2 Ancho de banda de
CAPITULO I
•21
Con QPSK, ya que los datos de entrada se dividen en dos canales, la
tasa de bits en el canal I, o en el canal Q, es igual a la mitad de la tasa de
datos de entrada fb/2 (en esencia el convertidor estira los bits, I y Q al
doble de la longitud de los bits de entrada). En consecuencia, la frecuencia
fundamental, más alta presente en la entrada de datos al modulador
balanceado, i o Q, es igual a un cuarto de la tasa de datos de entrada (la
mitad de fb/2 que sería fb/4). Como resultado, la salida de los moduladores
balanceados, I y Q, requiere de un mínimo ancho de banda de Nyquist de
doble lado, igual a la mitad de la tasa de bits que están entrando
(fín - 2 fb/4 - fb/2).
Por tanto con QPSK se realiza una compresión de ancho de banda (el
ancho de banda mínimo es menor al ancho de banda correspondiente a ia
tasa de bits que están entrando). Además ya que la señal de salida QPSK no
cambia de fase, hasta que dos bits han sido introducidos nuevamente al
convertidor de bits, la tasa de cambio más rápido de salida (baudio) es igual
a la mitad de la tasa de bits de entrada. Así el mínimo ancho de banda y la
relación de baudios son iguales. Esta relación se muestra en la figura 1.11.
Datos deentrada fi,
Datos delcanal I fb/2
Datos delcanal Q fb/2
I Q I Q I Q I
• 1 > Ti
x
^
0 - 1 1 0
Á\ Frecuen
í (undame
1
dantalta
Q
0
-
I Q
i ! ii
.
i
0
U
Figura 1.11 Consideraciones del ancho de banda
de un modulador QPSK
21 TOMASI Wayne. "Sistemas de comunicaciones electrónicas"
Ramiro Rojas Jaramillo 28
E.P.N-F.I.E CAPITULO I
En la figura se puede ver que la peor condición de entrada para el
modulador balanceado, de I o Q, es un patrón alterno de 1/0/1/0 ... ello
puede ocurrir cuando los datos de entrada binarios son secuencias como
11001100... de lo cual se puede ver que un ciclo de la transición binaria en el
canal I o Q, toma el mismo tiempo que 4 bits de entrada de datos. En
consecuencia, la frecuencia fundamental más alta a la entrada y la razón de
cambio más rápida a la salida de los moduladores balanceados es igual a un
cuarto de la tasa de bits de entrada binarios. Por tanto en los canales I y Q se
tiene que la frecuencia fundamental es igual a fb/4, por lo cual el mínimo
ancho de banda de Nyquist de doble lado es el doble de esta frecuencia (fb/2).
Ramiro Rojas Jaramillo 29
E.P.N - F.I.E CAPITULO II
CAPITULO II.- DISEÑO, IMPLEMENTACION Y
FUNCIONAMIENTO DEL HARDWARE DEL EQUIPO.
Ramiro Rojas Jaramillo 30
E.P.N-FJ.E CAPITULO n
DISEÑO, IMPLEMENTACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DEL HARDWARE DEL
EQUIPO.
2.1 REQUERIMIENTOS GENERALES.-
Basándose en lo revisado en el estudio de la modulación por
desplazamiento de fase en cuadratura QPSK, se requiere de un sistema de
generación de datos (dibits), cuya información deberá ser generada por eí
usuario del sistema. Básicamente, éste proceso de generación consiste en
tomar la información de entrada del usuario y convertirla a datos digitales
binarios (dibits), que finalmente serán objeto de una modulación.
Para obtener esta conversión a datos digitales binarios (dibits), una
alternativa posible es usar un sistema de control y procesamiento mediante un
microprocesador, así, los datos de entrada a éste sistema serán procesados
de manera adecuada, de acuerdo a los parámetros sobre los que se definirá la
modulación, luego controlados de manera que a la salida del mismo se
obtengan pares de datos binarios, los mismos que antes de entrar a ios puertos
de datos del modulador serán convertidos a niveles de corriente y voltaje
adecuados de acuerdo a los requerimientos de este ultimo.
El objetivo fina! es obtener una señal de RF modulada por
desplazamiento de fase en cuadratura, cuyo desplazamiento deberá ser
proporcional a la información de entrada que proporcionará el usuario.
Un esquema general del equipo a implementar, se presenta en la
figura 2.1.
Ramiro Rojas Jar amulo
E.P.N - F.I.E CAPITULO u
ENTRADADE DATOS
SISTEMA DE PROCESAMIENTO YCONTROL CON
MICROPROCESADOR
CONVERSIÓN DE NIVELESDE VOLTAJE A CORRIENTE
MODULADOR
SALIDA DE RJF
MODULADOR QPSK DE 800 A 1025 MHz
OSCILADORLOCAL
FIG. 2.1. Esquema general del equipo
Para una correcta explicación del diseño, construcción y funcionamiento
del hardware del equipo es preciso dividirlo básicamente en dos subsistemas:
el primero estará formado por el sistema de RF, el cual estará integrado por
los elementos que van a manejar y procesar señales en frecuencias altas y
serán de naturaleza y tecnología analógica.
Ramiro Rojas Jaramillo 32
E.P.N-F.I.E CAPITULO
El segundo está constituido por el sistema de control del equipo, el cual está
basado en un microprocesador INTEL 8031 mas un conjunto de circuitos
periféricos analógicos y digitales que permitan tener un sistema de adquisición,
procesamiento y control de datos, así como interfaces de usuario para operar,
además se tendrá un circuito de adaptación de niveles de voltaje y corriente
que no es mas que otro interface entre el sistema de control del equipo y el
sistema de radio frecuencia.
2.2 SUBSISTEMA DE RADIO FRECUENCIA
El sistema de radio frecuencia, está formado básicamente por un
modulador por desplazamiento de fase en cuadratura.
En la figura 2.2 se muestra el sistema de RF.
INFORMACIÓN A MODULAR:
ENTRADA DE DATOS DIGITALES
MODULADOR QPSK800 -1050 MHz
SALIDA DE RF
OSCILADORLOCAL
Sistema anexo.- no forma partedel equipo
Figura 2.2 Diagrama de bloques del subsistema de RF
Para la presente tesis el modulador a utilizarse debe funcionar en los
rangos de frecuencia de UHF sobre los que está propuesto el presente tema de
tesis. A su vez es importante considerar las potencias tanto de entrada como
Ramiro Rojas Jaramillo 33
E.P.N-F.I.E CAPITULO n
de salida que presenta el modulador en sus puertos así como las respectivas
impedancias.
El utilizar un modulador, trae un problema intrínseco por lo general, ya
que no proporcionará una única señal modulada a la frecuencia que se trabaje,
sino que se presentan un espectro de frecuencias (principal mas las armónicas)
cuyas componentes armónicas de la señal modulada que no son deseadas
para la mayoría de los casos. Sobre la base de esto, está presente la
posibilidad de usar un filtro selectivo que trabaje alrededor de la frecuencia de
operación del modulador, el mismo que deberá estar relacionado con
aplicaciones de telecomunicaciones y deberá tener características afines con
el modulador. El uso de un filtro para el presente trabajo, no resulta
imprescindible, ello debido a las aplicaciones didácticas que va a tener el
mismo; también se debe tomar en cuenta que la inclusión de éste en el
proyecto representa una mayor inversión económica.
Para satisfacer las demandas del equipo de RF tanto modulador como
filtro si así fuera el caso, se puede recurrir al diseño con elementos discretos
(resistencias, inductores, capacitores, transformadores, transistores, etc.), pero
todo el proceso y la implementación de tales circuitos son procesos
complejos, teniendo en cuenta que para diseñar en altas frecuencias como
son las de UHF, se deben tomar en cuenta muchos mas factores y
consideraciones que en baja frecuencia, variando técnicas de diseño como
construcción, sin que por ello este garantizado un funcionamiento ideal para los
requerimientos de este proyecto.
Para evitar estos inconvenientes y cumplir con los objetivos, se acudió a
utilizar elementos comerciales completos. El modulador está construido
con circuitos integrados especiales y montado en un armazón blindado que
ofrece aislamiento y fácil ¡nterconectividad con el resto de elementos como son
el oscilador local y los puertos de datos del equipo de control. Este elemento
pertenece a la casa fabricante norteamericana MINI~C¡RCU¡TS, la misma que
Ramiro Rojas Jaramillo 34
E.P.N-F.I.E CAPITULO II
trabaja con estándares de calidad y control reconocidos a nivel mundial por su
alto desempeño y confiabilidad.
El dispositivo escogido para éste trabajo y que cumple con los requerimientos
es el Modulador por Desplazamiento de Fase en Cuadratura ZMQ-1050.
2.2.1. Modulador (ZMQ-1050).
Figura 2.3 Modulador QPSK ZMQ-10501
Como dispositivo para modular señales en banda base mediante el
desplazamiento de fase en cuadratura de la portadora se utiliza el modulador
ZMQ-1050 de ¡a casa fabricante MINI-CIRCUITS. Este elemento tiene un
rango de frecuencia entre 800 a 1050 MHz, el mismo que satisface el rango de
frecuencia del modulador planteado en el presente diseño. La construcción del
dispositivo, se basa en el uso de un circuito que permite obtener a partir de ía
señal de entrada de RF, dos. señales desplazadas 90° en fase entre ellas, las
cuales alimentarán a dos moduladores balanceados bifásicos de
desplazamiento de fase, siendo las salidas de estos elementos combinadas
linealmente en fase para dar como resultado una señal sinusoidal de RF
modulada en fase. El dispositivo está montado sobre una estructura metálica
muy resistente que brinda aislamiento eléctrico, lo que permite que este sea
altamente confiable.
Ramiro Rojas Jaramillo 35
E.P.N-F.I.E CAPITULO II
Sus cuatro puertos, 2 de datos, 1 de RF de entrada y el puerto de RF de salida
se encuentran acabados con terminales estandarizados para cable coaxial
(SMA Hembra).
En la figura 2.4 se muestra la estructura en bloques del modulador ZMQ-10502.
RF"OUI
Figura 2.4. Diagrama de bloques del modulador ZMQ-1050
Características Eléctricas
Entre las características eléctricas de mayor interés para mantener un correcto
funcionamiento del modulador QPSK ZMQ-1050, está la variación de fase que
debe existir en la señal de RF de salida respecto a los controles de corriente
en las entradas de datos del mismo.
La tabla 2.1 muestra la variación de fase en función de la corriente en los
controles de datos.
MINI-CIRCUrrS "RF/IF Designers's Guide".1MM-CIRCUITS "RF/IF Designers's Guide".
Ramiro Rojas Jaramillo 36
KP.N-RLE CAPITULO II
Tabla 2.1.- Variación de Fase vs. Controles de Corriente3
Controles de Corriente
Control #1 ( mA )
+1
+1
-I
-I
Control # 2 ( mA )
+1
-I
-I
+1
Variación
diferencial de Fase
(grados)
0 (Ref)
90
180
270
La manera como realiza el modulador ZMQ-1050 los desplazamientos
de fase, es de forma diferencial, ello es que basándose en una señal de
referencia con la que esté trabajando (oscilador local) el momento que entra un
símbolo en sus puertos de datos, el dispositivo desplaza en fase la señal
actual (de ese instante) hacia atrás el valor del defasaje correspondiente al
símbolo actual. En el caso de tratarse de un símbolo que sea igual al anterior
que acaba de ser transmitido, el modulador no cambia la fase de la señal, ello
por la característica de trabajar con desplazamientos de fase y por último en el
caso de que se trate de un símbolo cuyo desplazamiento de fase de acuerdo a
la tabla 2.1 sea de 0° el modulador desplazará la señal modulada hacia el
punto de inicio de su señal de referencia.
Un aspecto importante en la operación de un modulador, constituyen los
niveles de potencia admisibles por el dispositivo tanto en los puertos de datos
como en los de radio frecuencia, así como las pérdidas que presenta el
dispositivo por efectos de la modulación, como se anota en la tabla 2.2.
1 MM-CIRCUITS "RF/TFDesigners's Guide".
Ramiro Rojas Jaramillo 37
E.P.N-F.I.E CAPITULO H
¿«4Tabla 2.2.-Valores Eléctricos de Operación
Denominación
Potencia de entrada máxima en RF
Controles de Corriente para datos I
Amplitud Umbral de salida en RF
Pérdidas por inserción del modulador
Impedancia en los puertos de RF
VSWR (Relación de Onda Estacionaria)
Valores
Típico
0.5 dB
5.5dB
50 Q
IN: 2.0:1
OUT: 2.0:1
Máximo
20dBm
+- 20mA
1.0 dB
7.5 dB
2.3. SUBSISTEMA DE CONTROL DIGITAL CON MICROPROCESADOR
Una vez que hemos determinado el elemento preciso que va a servir como
modulador QPSK, tanto en sus requerimientos de operación como de control,
es necesario obtener un sistema que sea capaz de generar en un lenguaje
adecuado fos datos que serán objeto de la modulación.
Para conseguir este propósito se podría utilizar generadores de secuencias
binarias aleatorias o en su defecto un sistema inteligente que genere los datos
a modular sobre la base de la información que le sea entregada externamente
por el usuario. Esta última opción es la más adecuada para cumplir con
los propósitos del equipo.
Para ello es necesario contar con un sistema que nos permita:
Ramiro Rojas Jaramillo 38
EJ.N-F.I.E CAPITULO II
1. Adquirir la información entregada por el usuario
2. Convertirla a un formato digital a dicha información
3. Procesar dicha información para finalmente
4. Entregarla al modulador en forma de pares binarios (dibits)
Adicionalmente el equipo debe presentar la posibilidad de poder ser
comandado por un sistema remoto como podría ser una computadora. La
manera de satisfacer todas estas demandas, es desarrollar un sistema digital
basado en un microprocesador. Este sistema ha sido diseñado y construido
con el propósito de tener una arquitectura abierta que permita el desarrollo de
mas equipos y componentes que forman parte de este proyecto. Dentro de
esta arquitectura se tiene como núcleo del sistema a un módulo que contiene a
un microprocesador con todos los componentes necesarios que permiten su
operabilidad. A éste módulo se lo denomina el Módulo Principal y es el
encargado de todo el proceso digital y matemático requerido para el manejo de
datos, así como del control y las comunicaciones.
Como parte específica para el modulador ZMQ-1050, se tiene otro
módulo que cumplen con funciones propias para este trabajo, así para adaptar
los datos binarios (dibits) entregados por el módulo principal hacia el modulador
ZMQ-1050, se utiliza un Módulo de Interface Digital, cuya función será de
convertir los niveles de voltaje de cada dibít que entrega el módulo principal a
los valores respectivos de corriente de acuerdo al caso.
Para el ingreso de las configuraciones del equipo e información por
parte del usuario se utiliza un teclado y para la presentación de resultados
visuales un Display de cristal líquido. Estos dos últimos componentes y sus
respectivos dispositivos de manejo se encuentran dentro de un mismo circuito
impreso que se lo ha denominado Módulo del Display y Teclado.
Además debido a que e\o principal está concebido como sistema
de múltiples desarrollos se ha desarrollado un ¡nterfaz de comunicación entre
4 ívONI-CIRCUITS "RF/IFDesigners's Guide".
Ramiro Rojas Jaramillo 39
EJP.N-F.I.E CAPITULO II
este y una computadora (para lo cual se usa un interfaz para comunicación de
datos RS-232).
En conjunto, todo este subsistema de control digital consta de cuatro módulos:
• Módulo Principal o Tarjeta Principal;
• Módulo de interface Digital;
• Módulo de Display y Teclado;
• Módulo de lnterface.de Comunicaciones para computador.
Este conjunto de componentes se encuentra configurado como se indica en la
figura 2.5.
Módulo del Display y Teclado
DISPLAY TECLADO
Módulo Principal
Módulo de InterfaceDigital
.ttSeñales de datos I,Qhacia el modulador
ZMQ-1050
Figura 2.5 Esquema del subsistema de control digital
Ramiro Rojas Jaramillo 40
E.P.N-F.I.E CAPITULO n
2.3.1. Módulo Principal
El módulo Principal o tarjeta principal radica básicamente un sistema
digital de control con diseño común para todos los equipos del proyecto. El
cerebro de este sistema se encuentra en un microprocesador INTEL 8031,
cuya arquitectura está orientada para sistemas de control y automatización de
procesos. Este elemento de manera simplificada es un procesador de 8 bits
cuyas características principales son sus cuatro puertos de entrada/salida de
datos, memoria RAM interna de 128 bytes, 5 fuentes de interrupciones, 2
temporizadores y un oscilador interno. Este microprocesador funciona con
memoria de programa ROM externa, lo que lo hace flexible para la
¡mplementación de distintas aplicaciones, para lo cual solamente se debe
cambiar el software contenido en su memoria de programa y los periféricos con
los que trabajará sin necesidad de cambiar todo el circuito del módulo.
Para una descripción y comprensión mas detallada del microprocesador
es necesario someterse a información con mayor detalle del funcionamiento y
arquitectura del microprocesador INTEL 80315.
Este módulo6 cuenta con memoria de programa externa de 8 Kbytes EPROM;
memoria RAM externa de 8 Kbytes (ambas están integradas con un Latch) y
el interfaz de comunicación serial RS-232/TTL El módulo principal tiene
accesible todos los puertos del microprocesador mediante un conector (header)
de 40 pines que sirve para el enlazamiento y comunicación entre los distintos
módulos o periféricos a construirse en todo el proyecto tanto de interfaz de
usuario como de adquisiciones de datos, los cuales se conectarán físicamente
mediante un cable plano de 40 conductores. Además el módulo requiere de
tres fuentes de alimentación para su completa operación: +5.+12 Y -12 voltios.
5 La arquitectura del microprocesador puede ser revisada en detalle del libro:" Introducción alos Mícrocontroladores" de José González
6 Para mayor detalle sobre el diseño y funcionamiento del módulo principal, referirse a la Tesisdel Ing. Geovanny Chavez, pagina 49.
Ramiro Rojas Jaramillo 41
E.P.N-F.I.E CAPITULO II
Para acceso externo tanto de memoria como de otros dispositivos el módulo
cuenta con un sistema de manejo de periféricos mediante la utilización de
buses de datos (DO... D7) y direcciones (AO... Al5). Lo anterior se consigue
mediante la multipíexación en tiempo del puerto 1 (es usado para datos y bits
menos significativos del bus de direcciones), y el puerto 2 (solamente para los
8 bits más significativos del bus de direcciones) todo ello mediante el uso de
un Latch.
A continuación se muestra un esquema funcional de ias conexiones del módulo
principal en la figura 2.6
Figura 2.6 Esquema de la arquitectura del módulo principal
La manera como accede el microprocesador a ios distintos periféricos
es mediante el bus de datos y el bus de direcciones, los cuales son accesibles
desde el header. El bus de datos sirve para el intercambio de datos (enviar y
recibir) entre periféricos y el microprocesador, mientras que el bus de
Ramiro Rojas Jaramillo 42
E.P.N-F.IE CAPITULO H
direcciones sirve para identificar cual de ios dispositivos o periféricos debe
recibir o entregar ios datos, con lo cual se simplifica el número de entradas y
salidas que se necesitan en el microprocesador para todos los dispositivos que
se deseen usar. Con lo anterior se tiene mas posibilidades de poder asignar
pines específicos del microprocesador para desarrollar funciones específicas.
Los periféricos se activan mediante su dirección previamente asignada
de manera permanente y mediante las mismas señales de lectura/escritura
( emisión y adquisición de datos ) que la memoria RAM, lo cual permite que el
acceso a un periférico sea tratado en software como un acceso a memoria
RAM externa.
De esta manera para el intercambio entre e! microprocesador y los
periféricos se accede como si tratara de direccionamiento a memoria de datos
externa, debiendo previamente considerar la dirección asignada y programada
en el circuito de decodificación de cada uno de ellos. Para el presente
trabajo se tiene el teclado que controlará las funciones de operación local de la
modulación y el display que mostrará los parámetros previos a la modulación
así como ios datos que serán proceso de modulación.
De lo analizado anteriormente el acceso a la memoria externa y a los
periféricos comparten las señales de control, pero existen diferencias entre sí
por las direcciones'de validación las cuales se 'discriminan mediante circuitos
de decodificación para la memoria RAM y los periféricos. En el caso de la
primera, se consiguió que esta funcione solo en determinadas direcciones
mediante la conexión del bit mas alto del bus de direcciones (A15) generado
por el microprocesador a uno de los pines que sirve para la activación de la
memoria RAM (CSI activado en OL). Con ello se tiene que cada vez que se
tenga un 1L en la línea A15 del bus de direcciones se desactivara la memoria y
en su lugar quedará activo el dispositivo al cual se este apuntando con la
dirección respectiva.
Ramiro Rojas Jaramillo 43
E.P.N-F.I.E CAPITULO II
Sobre la base de lo anterior, las posibles direcciones serán limitadas tanto para
memoria como para los dispositivos, así; para la memoria RAM externa (sobre
la base que esta es una memoria de solo 8 Kbytes y para ello solo se
necesitan 12 lineas de entrada para direccionar cualquier localidad de la misma
que van desde la OOOOH hasta OFFFH) se le han asignado las direcciones
desde OOOOH hasta 7FFFH (bit Al5 del bus de direcciones en OL) y para los
periféricos externos se utiliza las direcciones 8000H hasta la FFFFH ( bit Al 5
del bus de direcciones en 1L),
De lo anterior analizado, para la memoria externa mediante el uso del bit Al 5
de direcciones no se necesita de un dispositivo extra para su decodificación,
mientras que la decodificación para los dispositivos externos se construirá
independientemente en una tarjeta que incluirá el circuito lógico de
decodificación de direcciones en un solo circuito integrado. Para ello se hace
uso de los circuitos denominados PAL (arreglos lógicos Programables), los
cuales son capaces de discriminar los 16 bits del bus de direcciones del
microprocesador 8031 y basándose en ello generar una señal de activación
para el dispositivo en cuestión permitiendo de esa manera el intercambio de
datos entre este y el módulo principal.
Un arreglo lógico programable es un circuito integrado que consta de un
conjunto de componentes lógicos que permiten diseño combinacional y
secuencia! con la activación de matrices similares a las de las memorias
EPROM, con lo cual es posible su programación. La ventaja de este circuito
integrado es que de manera muy simplificada reemplaza un conjunto de
compuertas lógicas que serían necesarias para decodificar una dirección de 16
bits. En teoría y sobre la base de que las direcciones desde la 8000H hasta la
FFFFH son asignadas a los dispositivos periféricos, sería posible controlar
32768 periféricos que mantengan comunicación con todo el módulo principal
con ¡o cual se ve la ventaja del sistema a poderse expandir hacia muchas mas
aplicaciones, pero también se deberá tener en cuenta en esos casos los
Ramiro Rojas Jaramillo 44
E.P.N-F.I.E CAPITULO U
niveles de corriente que ello representa tanto en los terminales del
microprocesador como de la fuente del sistema.
2.3.2 Módulo de Interface Digital
Se ha denominado así al subsistema que permite la conversión de los
valores lógicos de voltaje que entrega el módulo principal a sus respectivos
valores de corriente que serán entregados en los puertos del modulador,
según el caso. Esta conversión se ha implementado en una tarjeta
independiente como dispositivo auxiliar entre el módulo principal y el
modulador ZMQ-1050. En un principio, el microprocesador luego de
procesar la información entrega por dos de sus pines del puerto 1
( P1.0 Y P1.1 ) en formato digital los datos que alimentarán a! modulador en
pares binarios simultáneos (dibits) que en sí representan valores
(lógicos 1L o QL ) de voltajes TTL que es lo que maneja el módulo principal,
que deberán finalmente ser entregados al modulador ZMQ-1050, el cual
recibe en sus puertos de datos valores discretos de corriente
(máximo |20| mA), Sobre esta base, vemos que es necesario construir un
interfaz que permite esta conversión entre valores lógicos de voltaje a valores
discretos de corriente de acuerdo a la tabla 2.37
Tabla 2.3 Relación de conversión de valores lógicos de voltaje a valores
discretos de corriente
VALORES LÓGICOS DE ENTRADA
1 L
O L
VALORES DE SALIDA
< +20 mA
> -20 mA
7 MINI-CtRCUITS "RF/TF Designers's Cuide".
Ramiro Rojas Jaramillo 45
KP.N-ELE
Para cumplir con este objetivo, en primera instancia se hizo la conversión de
los valores lógicos de entrada a valores discretos de voltaje, de acuerdo a la
tabla 2,4
Tabla 2.4 Conversión de valores lógicos de voltaje a valores discretos de
voltaje
Valor lógico de voltaje
1 L
0 L
Valor discreto de voltaje
+ Vcc
-Vcc
Para lograr esta conversión se debe tener un circuito que mediante dos
valores lógicos como entradas de control permita obtener a la salida del mismo
las respectivas conversiones de acuerdo a la tabla 2.4. Un elemento comercial
que permite de la manera más sencilla realizar esta conversión es el
multiplexer analógico CD4052BM8 el cual posee cuatro canales analógicos
dobles de salida gobernados por dos entradas lógicas de control. Este
elemento permite por cada combinación lógica de sus entradas A y B tener en
sus salidas un par de señales analógicas, de acuerdo a la tabla de verdad 2.5
Tabla 2.5 Tabla de verdad para el multiplexer CD4052BM
ESTADO DE ENTRADAS
INHIBIT
0
0
0
0
1
B
0
0
11*
A
0
1
0
1*
CANALES ACTIVOS
CD4052BM
OX,OY
1X.1Y
2X,2Y
3X.3Y
NINGUNA
Para mayor información sobre este circuito integrado, referiérase a los anexos
Ramiro Rojas Jaramillo 46
KP.N-F.I.E CAPITULO II
Partiendo de la tabla 2.5, se diseñó el circuito que basándose en este
integrado, permita obtener los resultados adecuados para nuestra aplicación.
El diagrama eléctrico se muestra en la figura 2.7
ui
Híí11
!52
4Ó
109_
1 '•1
- B
-VCCQI
Figura 2.7 Conexión eléctrica del multiplexer CD4052BM
En la figura 2.7, se pueden apreciar que los controles digitales son los datos
proporcionados por el módulo principal I ( P1.0 ) y Q ( P1.1 ) , y las salidas
X y Y reflejan la conversión de valores lógicos a valores discretos de voltaje
+-VCC de acuerdo a las combinaciones que se muestran en la tabla 2.6.
Tabla 2.6 Tabla de verdad del circuito implementado con el multiplexer
CD4052BM
ESTADO DE ENTRADAS
INHIBIT
0
0
0
0
1
I0
0
11*
Q
0
1
0
1*
VOLTAJE EN CANALES ACTIVOS
X(V) Y(V)
-Vcc +VCG
-Vcc +Vcc
+VCG -Vcc
+Vcc +Vcc
NINGUNA
Ramiro Rojas Jaramillo 47
E.RN-F.I.E CAPITULO H
La entrada de activación INHIBIT, se conectará a GND para de esta manera
tener siempre activadas los canales de salida del multiplexer.
Hasta este punto se ha obtenido la conversión de los datos de entrada a
valores de voltaje positivos o negativos de acuerdo al caso, ahora es necesario
la conversión de estos valores discretos de voltaje a valores discretos de
corriente conservando en cada caso el signo. Para tener bases para el
diseño del circuito que cumpliría con este propósito, primeramente se
realizaron pruebas del modulador ZMQ - 1050. Ello consistió en medir los
parámetros de corriente e impedancia de entrada de los puertos de datos del
modulador para las condiciones de prueba del circuito cuyo diagrama de
bloques se muestra en la figura 2.8
Puerto de datosdel moduladorZMQ -1050
Vcc
Figura 2.8 Diagrama de bloques del circuito de prueba para determinar
parámetros con carga en los puertos I y Q del modulador.
En este caso se usa como fuente de voltaje de +Vcc = + 5 Voltios, que
corresponden al voltaje de entrada del potenciómetro, el cual nos permite variar
el voltaje de entrada al amplificador y de esa manera obtener diferentes valores
de corriente en el puerto de datos del modulador. El amplificador operacional
Ramiro Rojas Jaramillo 48
E.P.N - F.I.E CAPITULO n
que se utilizó en este caso el LF1479 en la configuración de no inversor de
ganancia unitaria, el cual nos garantiza niveles adecuados de corriente en las
entradas de los puertos del modulador permitiendo a la vez obtener una señal
de salida sin mayor distorsión eí momento en que se produce un cambio de
voltaje (de +Vcc a -Vcc o viceversa) en la salida del potenciómetro, esto debido
a su magnífica característica de velocidad de variación de voltaje de salida
respecto a la entrada en el tiempo (slew rate de 13 voltios por microsegundo),
lo que garantiza que en la velocidad mas alta de transmisión de datos en banda
base 4800 baudios para la cual el Ts~ 209 microsegundos, el tiempo en que
cambie de estado un símbolo (de +Vcc a - Vcc o viceversa) estará respecto al
periodo del mismo en una relación menor a 0.3 %. Lo anterior se puede
visualizar en las respuestas de pulso de este amplificador presentadas en sus
anexos respectivos.
Basándose en que la corriente máxima de entrada por cada puerto del
modulador es de 20 mA, se debe garantizar que no se sobrepase este valor,
para lo cual se colocó una resistencia [imitadora de corriente R1 cuyo valor
debe estar en relación con el valor máximo de la fuente de voltaje y con la
corriente máxima en el puerto, así:
VR1 / R1 < 20 mA Ecuación 2.1
Para las pruebas se tomó como V!N = +vcc - +5 Voltios DC, el valor del
potenciómetro escogido es de 220 ohmios, ío cual garantiza una corriente
sobre este de 22 mA que dará un nivel de señal adecuado para el amplificador
operacional; para el cálculo de R1 se tomó las peores condiciones del circuito
que serán cuando la impedancia de entrada de los puertos sea mínima (se
toma como impedancia igual a cero) y el valor de la fuente sea máximo (5
voltios) para lo cual de acuerdo a la ecuación 2.1, se tiene que:
' Para mayor información revisar anexos
Ramiro Rojas Jaramillo 49
E.P.N - F.I.E CAPITULO E
R1 > ( 5 / 0 . 0 2 ) Q
R1 > 250 n Ecuación 2.2
De acuerdo a esto se tomó un valor de R1 = 390 O, con lo que se garantiza
que: IRL < 12.82 mA.
En base a las recomendaciones de uso del modulador ZMQ-1050, no se
debe ingresar información en sus puertos sin que previamente se le haya
alimentado con la señal de RF en su puerto de entrada respectivo. Por lo
tanto, previo al proceso de energización y medición, se conectó el puerto de
entrada de RF del modulador al de salida principal de RF del oscilador
controlado por voltaje ZOS-102510, cuyas características11 tanto de frecuencia
como potencia son compatibles con el modulador ZMQ-1050.
Para sintonizar el oscilador local a una frecuencia en laque el modulador
ZMQ-1050 este operando, se determinó experimentalmente mediante el uso
de un analizador de espectros una tabla de valores de frecuencia, potencia
principal y potencia auxiliar en función del voltaje aplicado al elemento. La
tabla 2.4 muestra el resultado de dicha experimentación para el oscilador
controlado por voltaje ZOS-1025.
10 MINI-ORCUITS "RF/IF Designers's Guide".11 Revisar características eléctricas del ZOS-1025 en los anexos
Ramiro Rojas Jaramillo 50
E.P.N - F.I.E CAPITULO n
Tabla 2.7 Parámetros experimentales para el VCO ZOS-1025
Voltaje DC (V)
6.000
6.510
7.020
7.490
8.060
8.490
9.000
9.550
10.00
10.49
11.00
11.48
12.03
Frecuencia (MHz)
795.5
811.2
825.2
835.7
848.0
860.2
876.0
893.5
905.0
918.0
928.5
940.7
973.0
P. Principal (dBm)
9.16
9.25
9.05
8.70
8.65
8.82
9.07
9.02
8.50
8.27
8.17
8.15
8.30
P. Auxiliar(dBm)
-13.2
-13.6
-13.3
-12.8
-12.9
-13.0
-13.2
-13.6
-14.0
-13.5
-13.4
-13.8
-14.3
Para garantizar que el modulador esté en el rango de operación
(800 - 1050 MHz), se puso al VCO un voltaje de control de 10 V (905 MHz)
y para evitar daños en el modulador debido a que este se encuentre
funcionando en vacío, su salida de RF se conectó a una carga de 50 ohmios.
Una vez armado el circuito de esta forma, se procedió a medir los parámetros
que se muestran en la tabla 2.5.
Ramiro Rojas Jaramlllo
E.P.N-F.I.E CAPITULO H
Tabla 2.8 Parámetros de prueba sobre los terminales de datos del
modulador ZMQ-1050
VIN (V)
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
VRI (V)
4.45
4.00
3.56
3.11
2.67
2.22
1.80
1.33
0.89
0.44
VRL (V)
0.55
0.50
0.44
0.39
0.33
0.28
0.20
0.17
0.11
0.06
IRL (mA)
. 11.41
10.26
9.13
7.97
6.85
5.69
4.56
3.41
2.28
' 1.13
RL(O)
48.20
48.73
48.19
48.93
48.17
49.21
48.25
49.85
48.24
53.10
RL PROMEDIO - 49.09
Una vez determinada la impedancia de entrada de los puertos de datos del
modulador ZMQ-1050 en presencia de diferentes condiciones de polarización,
se escogió un valor de corriente que permitiendo operar correctamente al
dispositivo, garantiza un mayor margen de protección del modulador, para lo
cual se estableció como magnitud de corriente de trabajo el valor de 4.56 mA
sobre cada uno de los puertos de datos del ZMQ-1050, correspondiente a un
VIN = 2 voltios. Debe notarse que la decisión de este umbral de corriente,
está también en concordancia a la potencia de entrada del modulador en base
a que exista una correcta operación del mismo,
Una vez determinado este valor, se aumentó en el diseño de la figura
2.8, un par de diodos de germanio contrapuestos entre sí por cada entrada de
datos del modulador, cuya finalidad es proteger de sobreniveles tanto en
voltaje como en corriente a las entradas de datos, esto debido a malas
Ramiro Rojas Jaramillo 52
E.P.N-F.I.E CAPITULO n
conexiones del equipo, o por fallas en sus dispositivos electrónicos. La
presencia de estos dos diodos permitirá que los niveles de voltaje máximos a
las entradas de datos estén por debajo del voltaje de polarización directa, que
para el caso de los diodos usados 1N277 es de 35 mV, los cuales a su vez
soportan alrededor de ese voltaje una corriente máxima de 200 mA antes de
abrirse. Además en vista de que la protección de [as entradas de datos la
garantizan el buen estado de estos diodos, se establece también el uso de
fusibles F1 de 100 mA por cada una de las entradas de datos, los cuales
garantizan que los diodos no lleguen nunca a soportar su corriente máxima de
200 mA lo que sería causa de su destrucción.
Las protecciones anteriormente mencionadas, se muestran en la figura 2.9
Puerto de datosdel moduladorZMQ -1050
Vcc
Figura 2.9 Diagrama eléctrico del circuito de conversión de valores de
voltaje a corriente
Para el valor de voltaje de V|N = 2 voltios, se tiene un voltaje sobre la
entrada de los puertos de 20 mV, lo que garantiza que para las condiciones
normales de trabajo, los diodos no estarán en conducción, ya que el voltaje
mínimo de polarización directa de estos diodos es de 3.1 V (lo que garantiza
que toda la corriente a través de la resistencia limitadora R1 pasará al puerto
de datos),
Ramiro Rojas Jaramlllo 53
E.P.N-F.I.E CAPITULO H
Como parte adicional a este interfaz, se ha implementado un sistema de
señalización externa por medio de Leds, los cuales son alimentados por un
amplificador operacional y éste a su vez es controlado mediante las señales
lógicas de los pines P1.2 y P1.3 dependiendo si se trata de señalización local
o remota respectivamente.
De manera general, el módulo de interface digital tiene un conector de 40 pines
para cable piano de entrada de datos y un conector de tres entradas para
alimentación (+5 V, -5 V y GND).
Finalmente, complementando todas las etapas de diseño correspondientes a
este dispositivo, el diagrama eléctrico completo del módulo de interface digital
queda como se muestra en la figura 2.10.
Figura 2.10 Diagrama eléctrico del módulo de Interface digital
Ramiro Rojas Jaramillo 54
RP.N-F.I.E CAPITULO H
El diagrama eléctrico anterior, se lo ha construido sobre un impreso, cuya
disposición final se muestra en la figura 2.11
MODULO DE INTERFACE: DIGITAL
foo
'o o o o« o o o oo.o o o o o o o o óó o o ó:o b o o a o o' 0,0 o p o. o olo
- - • ' v • • • • • ' •
Figura 2.11 Diagrama eléctrico del impreso para el módulo de interface
digital
Para facilitar una adecuada manipulación del dispositivo, se lo ha cubierto con
una caja metálica, en la cual se tienen acceso para la conexión del header de
datos de entrada (conector piano de 40 pines), los puertos de datos de salida
(conectores BNC hembra) y el cable de alimentación. Además se tiene la
identificación respectiva para cada una de las señalizaciones (leds) como se
observa en la figura 2.12
Ramiro Rojas Jaramillo 55
E.P.N-F.IE CAPITULO II
Figura 2.12 Presentación final del Módulo de Interface Digital
2.3.3 Modulo del Teclado y Display.
El presente módulo constituye una interface de usuario local con el que se
maneja el equipo (teclado) y por el cual se muestran los resultados requeridos
(display).
Los componentes auxiliares están construidos sobre una misma tarjeta de
circuito impreso para ambos dispositivos compartiendo incluso el mismo
decodificador de direcciones (PAL) y funcionando ambos bajo la fuente de
alimentación que les proporciona el módulo principal de +5 voltios. Para
un análisis de mayor detalle se los estudia a continuación por separado.
Ramiro Rojas Jaramillo 56
E.P.N-FJJB CAPITULO
Teclado
El teclado consiste en un arreglo de 16 interruptores mecánicos SPST
(simple polo simple tiro) que necesitan de un decodificador que le provee de
un sistema eficaz contra rebotes, pulsos de error y además posee un
mecanismo eficaz de control en caso de presionar una o más teclas.
La parte central de este sistema de teclado la constituye el
decodificador, pues es el encargado de mantener los datos correctos tanto en
el tiempo como en las condiciones eléctricas necesarias para poder tener una
correcta lectura por parte del microprocesador. Para lograr aquello, este
circuito integrado consta de un buffer de salida de tres estados, lo que le
permite adaptarse a la arquitectura con la que se está trabajando en el
proyecto.
En la figura 2.13 se esquematiza el funcionamiento del teclado.
Microofocesadoc
Figura 2.13 Módulo del Teclado y Display.- Esquema
de funcionamiento del teclado
Ramiro Rojas Jaramillo 57
E.P.N-F.I.E CAPITULO n
Al presionar cualquier tecla, el mecanismo de barrido y detección del
decodificador realiza la respectiva generación del código correspondiente a la
tecla presionada y lo envía al buffer de salida, a la vez que se genera una
señal (que será la interrupción para que el microprocesador tome ese dato
escrito) que indica que el dato de la tecla presionada ya esta capturado y listo
para ser entregado.
En el microprocesador mediante el software, se procede a leer este dato
activando la lectura de memoria externa con la dirección preestablecida para
este modulo de teclado(8000H). El decodificador de direcciones de esta tarjeta
PAL, entonces reconoce esta dirección y habilita al codificador de teclado para
que permita la salida del dato que es leído mediante el bus respectivo por el
microprocesador. Finalmente se ha obtenido el código de la tecla presionada
que posteriormente será procesada por el módulo principal.12
Display
Para realizar la presentación de los datos obtenidos y procesados por el
sistema se requiere de un mecanismo de visualización de información. Para
cumplir con este propósito se utiliza un display de cristal líquido, que es capaz
de mostrar 16 caracteres ASCII por cuatro líneas. Este tipo de sistemas de
despliegue de caracteres requiere de circuitos control y operación bastante
complejos que vienen implementados en el hardware del dispositivo. A
continuación en la figura 2.14 se muestra un esquema funcional del dispositivo
mencionado.
12 Para mayor información referirse a tesis del Ing. Geovanny Chavez, pagina 64
Ramiro Rojas Jaramillo 58
E.P.N - F.I.E CAPITULO H
Matriz de cristal líquido
Sistema de control
MemoriaRAM
Microprocfcsadüf tíoDTODósdo esoecifico
DecodiírcadorASCI!
Figura 2.14 Estructura funcional del display
La parte central de este display es un microprocesador de propósito
específico que incluye un decodificador ASCil y una memoria de acceso
aleatorio RAM, en la cual se almacenan los caracteres que se van a presentar
en el display y que previamente son enviados en formato ASCII por el módulo
principal.
Para empezar a operar este dispositivo, es necesario primero ingresar los
datos que se quieren presentar en la memoria RAM del display, ello es posible
mediante el bus de datos del módulo principal y la línea AO del bus de
direcciones (conectada a la línea RS del display). La señal de escritura
WRITE del módulo principal conjuntamente con la señal de habilitación del
decodificador de direcciones provocan que el display se habilite (conectadas a
(a (ínea de habilitación E del display) para la lectura de datos o comandos en el
bus de datos.
Basándose en ello van a existir dos direcciones para acceder a éste
dispositivo: la primera (9000H) sirve para indicar que los datos del bus
respectivo son comandos u órdenes que deberán ser ejecutados por el display
Ramiro Rojas Jaramillo 59
E.P.N - F.I.E CAPITULO H
( ello significa que esta AO en OL); la segunda dirección será (9001 H) que
indicará al display que los datos son caracteres que deberán ser desplegados
( entonces se tiene AO en 1L). De manera similar al teclado el decodificador
de direcciones está implementado con un arreglo lógico programable ( PAL ).
A continuación en la figura 2.15 se muestra eí diagrama de
interconexión.
Moauto principal
j j/\ piw 1 N í\ * > >
\ — i Dfftofi ¡ — y • • -s
AO
BÜídej K KDtteccío ^ \s \ /
rr v
I/
Dectxfííic<áof de
difeccforteCPAL)
R/W
DÍEpíay
RS E
A
,í'vOR
j-
A A•s
WR1TE
Figura 2.15 Módulo del Teclado y Display.- Esquema
de funcionamiento del display
De esta manera, el bus de datos del módulo principal conjuntamente
con la señal AO del bus de direcciones determinarán los datos a ser mostrados
en el display así como la posición a ser ubicados en el mismo y demás tareas
específicas del dispositivo que se conocen como comandos de operación.13
13 Para mayor información referirse a tesis del Ing. Geovanny Chavez, página 64
Ramiro Rojas Jaramillo 60
E.P.N-F.I.E CAPITULO II
2.3.4 Módulo de Interface de comunicaciones para computador
Partiendo de la ¡dea de que el módulo principal está concebido como un
sistema para múltiples desarrollos, nace la idea de impíementar el sistema de
comunicación serial sobre la base de la arquitectura del microprocesador
INTEL 8031. Debido a que este microprocesador trabaja con tecnología digital
TTL, este no tendría ningún problema de comunicación entre procesadores de
la misma tecnología, pero el problema se presenta cuando se necesita
comunicarse con un computador (generalmente mediante el interfaz digital
RS - 232) en donde la lógica y voltajes son diferentes. Para este propósito se
usa los integrados MC1488 y MC148914 El primero cumple con la función
de adaptar los niveles (TTL) entregados por el módulo principal a los niveles
de RS-232 que acepta el computador para lo cual utiliza dos fuentes de +- 12
V; mientras tanto que el segundo circuito es el encargado de adaptar los
niveles entregados por el computador (RS-232) a niveles TTL que acepta el
módulo principal para lo cual usa una fuente de +5V.
El proceso usado tanto para transmisión como para recepción por el
microprocesador 8031 se adqpta fácilmente con el de comunicación serial RS-
232 usado en la mayoría de computadoras. Además la velocidad de
transmisión se puede ajustar en el microprocesador 8031 mediante
mecanismos de software.
Se debe anotar que esta interface se encuentra incluido en la misma
tarjeta del módulo principal. A continuación en la figura 2.16 se muestra el
diagrama de hardware implementado para la interface entre el módulo
principal y el computador mediante el interfaz RS-232.
14 Para mayor información refiérase a la tesis del Ing. Geovanny Chavez página 66
Ramiro Rojas Jaramillo 61
E.P.N - F.I.E CAPITULO u
. ] MÍCFOOfOcesadof . / f Niveles í / Niveles :| / 1 TTL ' - ! ' / 1 RS-232 :
- ! - • ' • • - í í . . . .
íí í iÍ t
RXD .
serial} :
4' !' '
Y
TXO
serial)
MCÍXS9
MC14S8
enC0Q
_a"y
oU
A— A 'ó?
e
Ü«E0)
55
Figura 2.16 Interface Microprocesador - RS-232
2.4 FUENTE DE ALIMENTACIÓN
El conjunto de circuitos ¡mplementados tanto en la parte de radío
frecuencia como digital trabajan con tres tipos de voltajes normalizados a
+5, -5, +12 y-12 Voltios. Para ello se ha utilizado una fuente conmutada de
uso comercial, la cual además de cumplir con estos requerimientos
proporciona un alto nivel de contabilidad y segundad requerido por los circuitos
garantizando además la suficiente potencia (200 W) que es mas que suficiente
para el funcionamiento del equipo y de las posibles ampliaciones a futuro.
Ramiro Rojas Jaramillo 62
E.P.N - F.I.E CAPITULO
CAPITULO III.- DISEÑO E IMPLEMENTACION DEL PROGRAMA
ASSEMBLER DE MANEJO DEL EQUIPO.
Ramiro Rojas Jaramillo 63
E.P.N-F.I.E CAPITULO ni
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL PROGRAMA ASSEMBLER DE
MANEJO DEL EQUIPO.
Partiendo del principio de que el control digital del sistema en sí tiene
como elemento central al microprocesador de la familia 51, se requiere
desarrollar el software necesario para dicho control. En este se distinguen
básicamente e! programa principal para la operación del equipo y
adicionalmente las subrutinas que complementan aquello, todo esto escrito en
lenguaje ensamblador propio de esta familia de microprocesadores.
3.1. REQUERIMIENTOS GENERALES
La posibilidad de control local y remoto de este equipo, es uno de los
objetivos planteados, para lo cual se debe tener bastante flexibilidad en el
sistema en la operación con teclado así como recibiendo órdenes de un
sistema central. Para cumplir con lo anterior se ha establecido el manejo de
etiquetas que se asignan de manera previa tanto a datos, direcciones y
configuraciones, con ello se tiene una mayor comprensión y adaptabilidad del
software a nuevas funciones.
De manera general, el programa recogerá información entregada por el
usuario al sistema mediante el teclado o desde un equipo remoto (sistema
centra! del proyecto) y en base a las configuraciones requeridas por el usuario,
entregará información en formato binario (dibits) resultado de procesar la
información de entrada antes de ser enviada al modulador.
Los parámetros necesarios para realizar la modulación, la información
a modular y el conjunto de mensajes que permiten la correcta operación del
sistema serán mánéjá¿ió¿ en memoria interna específica donde serán escritos
o leídos para realizar su procesamiento, despliegue o transmisión respectiva al
modulador. Cuando se pide ingresar al usuario los parámetros de
configuración del equipo vía teclado estos son almacenados en localidades
Ramiro Rojas Jaramillo 64
E.P.N-FJ.E CAPITULO
específicas para luego ser procesados y de esta manera empezar a transmitir
la información hacia el modulador.
Cuando se hace lo anterior de manera remota, estos valores se cargan
directamente en las localidades específicas para cada uno de ellos, de tal
manera que el proceso siempre será transparente al origen de la solicitud de
modulación.
La figura 3.1, muestra el mapa de memoria utilizada para estos propósitos.
Dir ETIQUETA DESCRIPCIÓN
54H MODOLOC Localidad para definir el tipo de operación local
que se va a seleccionar:
00 = Modo Local a Prueba
01 - Modo Local Normal
56H COMVTX Localidad para el ingreso del comando que
determina la Velocidad de Transmisión del
Modulador QPSK:
00= 150 bps
01 = 300 bps
02' 600 bps
03 = 1200 bps
04 = 2000 bps
05 = 4800 bps
06 = 9600 bps
Figura 3.1. Mapa de memoria utilizado en el programa
Principal
Ramiro Rojas Jaramillo 65
E.P.N-FJ.E CAPITULO ni
Los parámetros de configuración de entrada corresponden al de
velocidad de transmisión y en caso de estar trabajando de manera local, se
debe seleccionar el tipo de operación local. Se debe añadir a esto que la
información a modular ingresada por el usuario, se almacena en memoria
RAM externa.
Además de las localidades mostradas en la figura 3,1, el programa requiere de
localidades de memoria auxiliares para el procesamiento Estas localidades se
muestran en la figura 3.2
Dir
50H
51H
52 H
53H
ETIQUETA
AUXILIAR
AUXILIAR1
AUXVTX
POSITION
DESCRIPCIÓN
Localidad para procesar la información a
modular antes de guardarla en memoria RAM
externa
Localidad para enviar los datos del buffer de
modulación que ingresan vía teclado hacia el
display
Localidad para procesar la velocidad de
transmisión
Localidad en la que se almacena la posición en
la que se va a ubicar el cursor del dispiay
Figura 3.2 Mapa de localidades auxiliares de memoria
Así mismo, es necesario especificar la existencia de banderas para
indicar bifurcaciones, o cumplimiento de atención a interrupciones del
programa. Estas localidades se muestran en la figura 3.3
Ramiro Rojas Jaramillo 66
E.P.N-KI.E CAPITULO ni
Dir
20.0H
26.0H
26. 1H
26.2H
26.3H
2G.4H
26.6H
ETIQUETA
TEC_FLAG
COM_FLAG
BUF^FLAG
MOD^FLAG
AUX_FLAG
PR_FLAG
TX_FLAG
DESCRIPCIÓN
Indicativo de tecla presionada
Recepción de parámetro de velocidad de
transmisión
Recepción del buffer de datos completa
Inicio de Modulación Remota
. Auxiliar de comunicaciones
Modo de prueba activo
Modo remoto activo
Figura 3.3 Mapa de memoria de banderas del programa
3.2 OPERACIÓN LOCAL
El procedimiento de operación local constituye la manera básica y completa
de trabajo en lo que se refiere al software del sistema. Debido a que en este
modo se utiliza todo el programa y el conjunto de subrutinas desarrolladas;
para su funcionamiento se usa de manera exclusiva el teclado y el display del
equipo. Existen dos modos de trabajo en este tipo de operación: El Modo
Normal y el Modo a Prueba. En. el modo normal se "permite el ingreso de un
conjunto aleatorio de datos1 los cuales serán modulados bajo previa orden de
procesamiento, mientras que en el modo a prueba se permite el ingreso de un
solo dato aleatorio que será modulado de manera automática sin previa orden y
en forma continua hasta que el usuario ingrese la orden de terminar dicho
proceso. Para la ejecución del modo de operación local, en ambos casos el
sistema presenta los respectivos menús en el display para ingresar los
parámetros y datos a modular mediante teclado. La figura 3.4 presenta el
diagrama de flujo básico de este proceso de entrada de datos.
La capacidad del buffer de datos va desde la 0020H hasta la OFFFH, ello es 4063 bytes
Ramiro Rojas Jaramillo 67
E.P.N-F.LE CAPITULO
Despliegue depresentación
Escoger velocidadde transmisión y
guardarla
Modo normalo a prueba
A prueba
Asignarmodo
normal
Asignarmodo aprueba
Ingresar datos amodular por
teclado
Ingresar dato amodular
Orden para iniciarmodulación
-K A W
Figura 3.4 Diagrama de flujo básico de entrada deDatos
Ramiro Rojas Jaramillo
E.P.N-F.I.E CAPITULO ni
Hay que resaltar que antes de entrar a cada uno de los procesos de
modulación tanto de modo normal como en modo a prueba, se debe ingresar
primeramente el parámetro de velocidad de transmisión, en donde el usuario
deberá escoger uno de los valores permitidos para el sistema continúe con el
proceso. Luego de ello el usuario tiene la opción de escoger uno de los dos
modos de operación local o en su defecto salir para iniciar nuevamente el
proceso.
Luego de haber ingresado los parámetros de velocidad de transmisión,
modo de trabajo local y datos o dato a modular, se tiene el procesamiento de
la información y modulación propiamente dicha, ello se puede observar en la
figura 3.5
Ramiro Rojas Jaramillo 69
E.P.N-F.LE CAPITULO
Valor asignadoa modo de
trabaio
De acuerdo a lavelocidad detransmisión
seleccionada elsistema procesa yenvía el dato demanera continua
hacia el moduladorZMQ-1050
A prueba
De acuerdo a lavelocidad detransmisión
seleccionada elsistema procesa yenvía el dato demanera continua
hacia el moduladorZMQ-1050
Orden para finalizarmodulación
Proceso demodulaciónconcluida
Figura 3.5 Diagrama del proceso para realizar la modulación
3.1.1 Modo Normal
Para el presente caso, el equipo requiere primero tener el dato de
velocidad de transmisión con la que serán enviados los datos en banda base
hacia el modulador. Este parámetro es seleccionado por el usuario mediante
el teclado y con la ayuda del display donde se visualizan los comandos a
Ramiro Rojas Jaramillo 70
E.P.N-RI.E CAPITULO El
seleccionar para cada velocidad. Existen siete valores de velocidad permitidos,
como se detalla en la tabla 3.1
Tabla 3.1 Asignación para la configuración de velocidades de
transmisión
Comando
0
1
2
3
4
5
6
Velocidadtx (bps)
150
300
600
1200
2400
4800
9600
Una vez que el usuario a seleccionado el comando de velocidad de
transmisión, el sistema procede a pedir el ingreso por teclado de la información
que se va a modular, la cual se irá almacenando en memoria RAM externa
desde la localidad 0021H hasta la localidad FFFH.
Antes del primer dato y luego del último dato ingresado, el sistema de
manera automática escribe las banderas "7EH" que delimitará el buffer de
transmisión; lo anterior se puede visualizar en la figura 3.6.
Ramiro Rojas Jaramillo 71
E.P.N-F.I.E CAPITULO
DIRECCIONESDELBUFKERDE i
DATOS EN ^¿MEMORIA ^
RAM EXTERNA
/"" 0020H
002 1H
0022H
OOXXH
, OFFFH
7E ,
XX
XX
•
7E .
f DATOSA
-^ MODULAR
BANDERASDE INICIO
Y FIN
Figura 3.6 Mapa de Memoria del buffer de datos2
Luego de haber ingresado el conjunto de datos a modular y de haber
recibido el sistema la orden mediante teclado para iniciar la modulación, el
sistema toma el valor del comando de velocidad ingresado y le asigna el valor
correspondiente que servirá para crear los respectivos tiempos de símbolo de
transmisión, mediante la utilización de los timers del microprocesador.
A continuación el sistema empezará a enviar los datos cargados en el buffer en
el orden que fueron ingresados, iniciando por la transmisión de la bandera de
inicio, los datos y luego la bandera de finalización hacia los terminales P1.0 y
P1.1 del microprocesador. La manera como se transmite cada dato hacia el
puerto 1 es en pares de bits empezando por el menos significativo hasta el mas
significativo como se puede observar en la figura 3.7
Byte a transmitirse
LMB LSB
A7 A6
4 4
A5 A4
3 3
A3 A2
2 2
A1 AO
1 1
Orden de salida
A6 A4 A2 AOp
A7 A5 A3 Al
1 L —
Pl.O
Jrl.I
P1.2
Figura 3.7 Diagrama del proceso de envió de datos hacia el modulador
: Memoria RAM externa 6164
Ramiro Rojas Jaramillo 72
E.P.N - RLE CAPITULO El
El momento que se empieza a transmitir la bandera de inicio de datos,
hasta que se acaba de transmitir la bandera de finalización, el sistema pondrá
en 1 lógico el pin 1.2 del microprocesador, lo que servirá para señalizar
externamente que se trata de una transmisión en modo local. Una vez
terminada la transmisión de información el sistema presentará nuevamente las
opciones para iniciar un nuevo proceso de modulación en cualquiera de los
dos modos.
3.1.2 Modo a Prueba
Al elegirse este modo, el sistema de manera idéntica al modo normal,
previamente que el usuario haya ingresado el comando correspondiente a la
velocidad de transmisión seleccionada en base al cual será transmitido el dato
a modular en banda base. Luego de ello pedirá que ingrese el dato a modular,
ya que este modo se caracteriza por tomar como información un solo byte el
cual es almacenado en un registro del microprocesador.
Una vez que se ha ingresado por teclado el dato, el sistema procede a
transmitir de manera instantánea y continua el dato que ha sido ingresado
hacia los pines P1.0 y P1.1 del microprocesador, basándose en la velocidad
escogida. Esto lo podemos visualizar en la figura 3,8
Dato a transmitirse deManera continua
^ >
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 AO
A5 A3 AI A7 A5 A3 AI
1L
Pl.O
Pl.l
P1.2
Figura 3.8 Diagrama de transmisión en modo a prueba
Ramiro Rojas Jaramillo 73
E.P.N-RI.E CAPITULO m
La transmisión hacia los pines P1.0 y P1.1 del microprocesador, lo hace
de idéntica forma que en el modo normal, con la diferencia de que ya no se
utiliza el buffer de transmisión sino directamente se procesa la información a
modular.
Al igual que el modo anterior, el sistema pondrá en 1 lógico el pin P1.2,
que indicará la presencia de una transmisión en modo local. Al contrario del
modo anterior, el sistema necesita el ingreso por teclado de la orden de
finalización del proceso de modulación para iniciar un nuevo ciclo en cualquiera
de los dos modos.
3.3 OPERACIÓN REMOTA. -
El modo de operación remota del sistema funciona de manera similar al
local, con la diferencia de que en este los datos de configuración como son
velocidad e información a modularse son dados por el sistema central,
transmitidos en forma serial hasta el equipo de trabajo y cargados
directamente en la localidad de memoria asignada para el comando de
velocidad de transmisión y en el buffer de datos respectivamente.
La parte que corresponde al manejo del equipo mediante el sistema central
remoto, no forma parte del presente trabajo, debido a que el objetivo global del
proyecto es tener una integración completa con los demás equipos que forman
parte del mismo, lo cual constituye un trabajo mas elaborado y coordinado en
un solo sistema a implementarse.
Con la idea básica de lograr una completa adaptación y compatibilidad con
el sistema central remoto, se ha desarrollado el software para el modulador
QPSK de tal manera que sin alterar la secuencia general del programa
principal, se atienda en el momento adecuado a la transmisión de datos
Ramiro Rojas Jaramillo 74
E.P.N-F.LE CAPITULO HI
enviados desde el sistema central por medio del uso de una subrutina. El
esquema a seguir se presenta en la figura 3.9.
Inicio de Modo Remoto:Bandera de comunicaciones
COM FLAG activada
Subnitma de atenciónpara modo remoto
Bandera detransmisión de datos
BUF_FLAGactivada?
Bandera auxiliarAUX_FLAG
activada?
Bandera demodulación
MODJFLAGactivada?
Desactivo banderaAUX FLAG
Bandera detransmisión de
datos BUF_FLAGactivada?
Activar bandera auxiliarAUX FLAG
Salir de la subrutina
Figura 3.9 Diagrama de flujo para la recepción de datos en modo remoto
Ramiro Rojas Jaramillo 75
E.P.N-F.I.E CAPITULO m
La inicialización del modo de operación remota la produce el sistema
central, el cual luego de haber transmitido satisfactoriamente al módulo
principal (equipo local ) el comando de velocidad de transmisión, activa la
primera bandera de comunicaciones COM_FLAG en e! programa del mismo, lo
cual indicará que este debe pasar a operar de manera remota. Lo anterior
implica que el programa se encuentra verificando constantemente la
activación de esta bandera.
Hay que señalar primero que el módulo principal revisa la bandera
COM_FLAG, al inicio de su programa luego de la presentación del equipo y de
ahí en adelante durante todo el proceso de ingreso de datos por teclado sean
estos de configuración, operación o información a modular, en general cada
vez que se pida presionar una tecla en cualquiera de los dos modos locales de
operación.
Una vez que se ha activado esta bandera, el programa pasa desde cualquier
punto del proceso de ingreso de datos de la operación local a atender la
subrutina de operación remota (Nótese que la presencia de la bandera
COM_FLAG es posterior a la llegada del comando de velocidad desde el
sistema central).
La subrutina de control remoto luego de desactivar esta bandera espera la
llegada del buffer de información remota a modular; el cual al haberse
recibido completamente da paso a que el sistema central (remoto) active en el
equipo la bandera BUF_FLAG, lo que permite a la subrutina pasar a esperar la
activación desde el sistema central de la tercera bandera de comunicaciones
MOD_FLAG que indicará ai equipo que debe empezar el proceso de
modulación.
Hay que resaltar que en este punto existe la posibilidad de que el sistema
central active nuevamente la segunda bandera de comunicaciones
BUF_FLAG, lo cual indicará al equipo que debe activar la bandera auxiliar
Ramiro Rojas Jaramillo 76
E.P.N-F.I.E CAPITULO m
AUX_FLAG. La activación de esta bandera auxiliar implica que al terminar el
presente proceso de modulación no se debe borrar el buffer de información,
para que ese mismo sea usado en el siguiente proceso de modulación remota;
de tal manera que en el siguiente ciclo de operación remota el equipo una vez
recibido el parámetro de velocidad ( activación de la bandera COM_FLAG )
desactivará la bandera de auxiliar de comunicaciones y solo esperará la orden
del sistema central (remoto) de modulación ( activación de bandera
MOD_FLAG ) para iniciar el proceso de modulación.
Por ultimo, antes de salir de la subrutina de operación remota se activa
una bandera adicional TX__FLAG que será usada por el equipo para saber que
se los datos a modular son de origen remoto con lo cual se activará la
señalización externa correspondiente mediante la puesta en 1 lógico del pin
P1.3 del microprocesador3.
Una vez atendida la subrutina de operación remota, se volverá al
programa principal y el equipo procederá al proceso de modulación de
manera idéntica que si se tratara de una operación local normal4, ya que para
el es transparente el origen de los datos, debido a que ellos se han escrito en
las mismas localidades que se almacenan los datos de entrada en el modo
local.
Para evitar problemas de programación, el sistema central (remoto)
prevee los posibles cambios en los registros de funciones especiales del
microprocesador, salvando los valores ( acumulador, temporizadores, bancos
de registros, contadores, punteros, etc ) antes de cualquier instrucción en su
transmisión.
Debe tenerse claro que el software desarrollado para la subrutina de
atención al modo remoto se ha limitado al programa de control remoto que se
encarga de controlar todos los equipos del presente proyecto desde el sistema
Referirse a los anexos donde se detalla los componentes del microprocesador
Ramiro Rojas Jaramillo 77
E.P.N-F.I.E CAPITULO m
central. De ahí que debido a que el proyecto está hecho para trabajar de
manera conjunta con una serie de equipos y entre ellos diferente tipos de
moduladores, se ve la necesidad de la inclusión de un procedimiento mediante
el cual este equipo tenga una dirección específica para saber cuando los datos
transmitidos corresponden al el, para así permitir o no la recepción serial en el
mismo.
También es esencial aclarar que se la interrupción serial es la que mayor
prioridad tiene y esta activada durante todo el transcurso del programa
(excepto en el proceso de modulación) permitiendo que el sistema central
pueda transmitir hacia el módulo principal en cualquier momento, evitando de
esta manera posibles pérdidas de información remota.
El programa en lenguaje ensamblador y ías subrutinas: tanto específicas
del programa como generales, y también sus respectivos diagramas de flujo
explicativos de las secuencias de las mismas se encuentran en los anexos. El
programa cuenta con los comentarios y distribuación adecuada para hacerlo
mas comprensible y fácil de modificarse.
4 Refiérase a figura 3.5 Diagrama del proceso de modulación
Ramiro Rojas Jaramillo 78
E.RN-RLE CAPITULO IV
CAPITULO IV.- FUNCIONAMIENTO, AJUSTES Y PRUEBAS DEL EQUIPO.
Ramiro Rojas Jaramillo 79
E.P.N-F.I.E CAPITULO IV
FUNCIONAMIENTO, AJUSTES Y PRUEBAS DEL EQUIPO.
4.1. MANUAL DE FUNCIONAMIENTO
La operación del modulador por desplazamiento de fase es bastante
sencilla; los únicos requerimientos son la conexión adecuada de todos los
elementos y partes que constituyen el equipo. La figura 4.1 muestra un
esquema de conexión de las distintas partes del equipo.
OsciladorLocal
Módulo del teclado y display
Módulo PrincipalMicroprocesador 8031
Módulo de InterfazDigital
Modulador ZMQ-1050
Salida de KFSeñal Modulada
QPSK
Fuente de'" Alimentación+5, +12, -12 Voltios DC
Fuente deAlimentación
+5,-5 Voltios DC
ít
jl
Cable coaxial 50 n
Cable plano 40 c.
Cable plano 16 c.
Cable plano 10 c.
Figura 4.1. Esquema de conexión del equipo
Ramiro Rojas Jaramillo
E.P.N-F.LE CAPITULO IV
La conexión de los elementos de radío frecuencia, se realizan con cable
coaxial de 50 ohmios con conectores tipo SMA, BNC y sus respectivos
adaptadores. Al inicio es recomendable verificar los conductores coaxiales para
evitar posibles daños en los dispositivos, por la presencia de cortocircuitos que
generen ondas reflejadas de alto valor.
El módulo principal envía los canales de datos y señalización mediante
un cable plano de 40 conductores hacia la entrada del módulo de interfaz
digital, este cable sirve también para la conexión con el módulo de teclado y
display. Este último se conecta al teclado mediante otro cable plano de 10
conductores y al display con un cable plano de 16 conductores.
Por su parte el módulo de ¡nterfaz digital a su salida tiene un par de conectores
BNC hembra que llevan la información a modular hacia los puertos de datos I
y Q del modulador ZMQ-1050.
Para la alimentación de los circuitos se utiliza una fuente de alimentación
DC con dos salidas, la una de +5,+12, -12 voltios y la segunda de +5,-5
voltios; ambas con un grupo de 4 y 3 conductores respectivamente y de
colores bien definidos como se indica en la tabla 4.1, siendo ello de extrema
importancia para realizar la conexión respectiva y evitar daños por mala
conexión.
Tabla 4.1 Código del cable de alimentación
Color
Rojo
Negro
Azul
Amarillo
Voltaje
+5 Voltios DC
GND
-12 Voltios DC
+12 Voltios DC
Color
Rojo
Negro
Blanco
Voltaje
+5 Voltios DC
GND
-5 Voltios DC
Ramiro Rojas Jaramillo 81
E.P.N-F.LE CAPITULO IV
Para prevenir daños en el modulador ZMQ-1050, es necesario colocar
en su salida de RF una carga de 50 ohmios (antena, cable coaxial,
punta de prueba etc.) evitando que el dispositivo trabaje en vacío. De igual
manera se recomienda no enviar información a sus puertos de datos, mientras
no este el modulador alimentado con señal de RF.
Una vez conectado todo el equipo, se procede a encenderlo mediante el
interruptor de la fuente de alimentación, en este punto es recomendable hacer
un RESET del sistema mediante el pulsador incorporado en el módulo
principal para esta función. En la pantalla del display se muestra el mensaje
de inicio y presentación del sistema como se muestra en la figura 4.2. Esta
pantalla se presenta aproximadamente 3 segundos.
EPN - FIEProyecto RFrHITO
TESIS DE GRADOAutor: RRRJ 2000
Figura 4.2. Pantalla de inicio y presentación del sistema
Transcurridos los 3 segundos de presentación del mensaje, aparece el
mensaje de identificación del equipo, como se muestra en la figura 4.3.
MODULADOR QPSKPresione una
teclapara continuar
Figura 4.3. Pantalla de identificación del equipo
Ramiro Rojas Jaramillo 82
E.P.N-RI.E CAPITULO TV
En esta parte al presionar el usuario cualquier carácter del teclado
(equipo local), esta iniciando una operación en modo local, por lo cual se
presenta a continuación una pantalla donde se presenta el parámetro que se va
a seleccionar, en este caso la velocidad de transmisión de la información desde
el módulo principal hacia el modulador (para la que se tienen siete valores
discretos permitidos: 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600 bps) esta pantalla
se presenta por aproximadamente 2 segundos y a continuación se muestra una
pantalla donde se despliega un primer menú para escoger velocidades de
transmisión entre 150 y 600 bps, lo anterior se muestra en la figura 4.4.
\Seleccione
laVTXA A A &
i¿~¡
Kti
i™
;H
Ü
/ ^
0: VTX=150 bps1: VTX-300 bps2: VTX=600 bpsUP: Cambiar
Figura 4.4. Pantallas de Presentación del parámetro y primer menú
de selección de velocidad de transmisión
Los números que se presentan en esta pantalla: O, 1 y 2 corresponden a
la tecla a presionar para seleccionar el valor respectivo de velocidad de
transmisión, en el caso de que se requiera de un valor de superior de
velocidad, se debe presionar ía tecla UP para cambiar este menú y presentar
Ramiro Rojas Jaramillo 83
E.P.N-RI.E CAPITULO IV
un segundo menú con velocidades de transmisión superiores a 600 bps, como
se muestra en la figura 4.5,
3: VTX=1200 bps4: VTX=2400 bps5: VTX=4800 bpsUP-DOWN: Cambiar
Figura 4.5. Pantalla de selección del segundo menú de velocidades
de transmisión
Al igual que el primer menú [os números 3, 4, y 5' corresponden a
la tecla a presionar para seleccionar el valor respectivo de velocidad de
transmisión. En el caso de necesitar un valor menor a 1200 bps se debe
presionar la tecla DOWN con lo cual se regresa al primer menú de velocidades
(segunda pantalla de la figura 4.4.) y si se requiere de un valor mayor 4800
bps se presionará Ja tecla UP con lo cual se pasará a desplegar un tercer menú
de velocidades de transmisión como se observa en la figura 4.6.
6: VTX=960Q bps
DOWN: Cambiar
Figura 4.6. Pantalla de selección del tercer menú de velocidades
de transmisión.
Ramiro Rojas Jaramillo 84
E.P.N-F.I.E CAPITULO IV
En este menú presionando el número 6, se selecciona la velocidad de
transmisión más alta con la que puede trabajar el equipo; 9600 bps, o si el se
requiere regresar a seleccionar una velocidad menor se debe presionar la tecla
DOWN, con lo que se regresará al menú de la figura 4.5.
Al haber seleccionado una de las siete opciones de velocidad que se
presentaron en los tres menús anteriores, se pasa directamente a la selección
del tipo de operación local con la que se va a trabajar en el proceso de
modulación como se muestra en la figura 4.7.
'*>
MODOS DE TRABAJOLOCAL:
0: APRUEBA1: NORMAL
Figura 4.7. Pantalla para seleccionar el modo de trabajo local.
En el modo de trabajo a prueba, el usuario deberá ingresar un solo
carácter a modular el cual se modulará de manera continua. Este modo es
recomendado tanto para hacer pruebas del equipo así como para el estudio de
[a modulación QPSK (análisis de señales en banda base, en el tiempo, análisis
de espectros, etc.). Mientras que en el modo de operación normal, se modula
una sola vez los datos a ingresar por teclado y cuyo número variará de
acuerdo a la necesidad del usuario.
Al seleccionar el modo de operación a prueba mediante ei número O, se
presenta un mensaje en donde se pide el ingreso por teclado del carácter a ser
modulado de manera continua como se muestra en la figura 4.8.
Ramiro Rojas Jaramillo 85
E.P.N-RLE CAPITULO IV
\INGRESE
EL CARÁCTERA
MODULAR
iÜ
i/ — : - - ^
Figura 4.8. Pantalla de ingreso del carácter a modular en el modo
de operación local a prueba.
AI presionar en el teclado del equipo cualquier carácter, se procede a
ejecutar el proceso en sí de la modulación de ese dato ingresado pero de
manera continua, para lo cual el sistema presenta una pantalla donde se
muestra e! carácter que se está modulando, la velocidad de transmisión en bps
y se presenta la opción de terminar el proceso de modulación continua como
se muestra en la figura 4.9.
MODULACIÓN QPSKCARÁCTER:VTX: ( bps )
TERMINAR: ENTER
Figura 4.9. Pantalla de Modulación en el modo local a prueba
El momento que el usuario desee acabar el proceso de modulación
continua, deberá presionar la tecla ENTER, en este momento el sistema dejará
de enviar el dato hacia al modulador y presentará el mensaje de modulación
QPSK finalizada1 como se muestra en la figura 4.10, este mensaje durará
aproximadamente 2 segundos, luego de lo cual el sistema regresará al punto
1 Este mensaje se presenta al final de cualquier tipo de operación tanto local como remota.
Ramiro Rojas JaramilJo
E.P.N-F.IE CAPITULO IV
de presentación del equipo (figura 4,3.). De esta manera se da por terminado
el proceso de operación local a modo de prueba.
\
.
MODULACIÓNQPSK
FINALIZADA****
1i™
iFigura 4.10. Pantalla de finalización de un proceso de modulación QPSK
Por otro lado, si en el menú de la figura 4.7 se selecciona el modo de
trabajo local normal mediante el número 1, el sistema pasará a mostrar en
pantalla eí pedido de información a modular que durará aproximadamente 2
segundos, luego de lo cual el sistema presentará una pantalla con el cursor
parpadeando en el inicio de la segunda línea esperando el ingreso de la
información por teclado como se observa en la figura 4.11.
\Ingrese la
Informacióna
Modular
rs~^-!•
\BUFFER DE DATOS
ENTER: MODULAR
J
*s¿
Figura 4.11. Pantalla de presentación e Ingreso de Información a modular
en el modo local normal.
Ramiro Rojas Jaramillo 87
E.P.N-FJ.E CAPITULO IV
Cuando el usuario ha ingresado los primeros 16 caracteres, el cursor
pasará a mostrar al inicio de la tercera Ifnea del display donde se mostrará los
próximos 16 caracteres que el usuario ingrese, si ya se ha completado la
tercera línea del dispfay (líneas 2 y 3 ocupadas) el sistema borra la información
de esas líneas y empieza nuevamente a desplegar los caracteres ingresados
desde el inicio de la segunda línea, este proceso continua mientras se siga
ingresando mas información.
El momento que el usuario acabe de ingresar toda la información a
modular, deberá presionar la tecla ENTER, donde el sistema pasará a iniciar el
procesamiento de la información a modular desplegando el valor de velocidad
de transmisión con la que va a enviar los datos, como se observa en la
figura 4.12.
MODÜLACION-QPSK
VTX= ( bps )
Figura 4.12. Pantalla de Modulación en el modo local normal.
Una vez que el sistema a terminado de hacer el procesamiento previo a
la modulación, procede a enviar los datos hacia el modulador ZMCM050, en
este momento presenta un mensaje de modulación en ejecución como se
muestra en la figura 4.13.
Ramiro Rojas Jaramillo
E.P.N-F.I.E CAPITULO IV
MODÜLACION-QPSK
VTX= (bps )
* EJECUTANDO *
Figura 4.13. Pantalla de Modulación en ejecución en el modo local
normal,
Una vez que el sistema a terminado de enviar el buffer de datos
ingresado al módulo principal, se da por terminado eí proceso de modulación,
para ío cual el sistema presentará el mismo mensaje de finalización de
modulación dado en el modo.de operación local a prueba de la figura 4,10 por
dos segundos aproximadamente luego de lo cual regresará a (a pantalla de
identificación del equipo de la figura 4.3. dando por concluido el proceso de
operación local en modo normal. Para el caso de que se presente una
operación en modo remoto, ello implica que eí sistema central ha empezado a
transmitir información hacia el módulo principal y se ha activado la primera
bandera de comunicaciones COM_FLAG, entonces el módulo principal pasa a
atender la subrutina de comunicaciones en modo remoto y mientras ella se
ejecuta presenta un mensaje de espera, como se observa en la figura 4.14.
EsperandoInformación
Remota
j
Ñ
Figura 4.14. Pantalla de espera mientras se ejecuta la subrutina
de comunicaciones en modo remoto.
Ramiro Rojas Jaramillo
KP.N~F.LE CAPITULO IV
Una vez que ha terminado la ejecución de esta subrutína (ello implica
que el sistema central ha terminado la transmisión tanto de la velocidad, buffer
de datos y por último a dado la orden de modulación) el sistema pasa a
procesar la información de idéntica manera que si se tratara de una operación
local en modo normal para lo cual se debe seguir la secuencia de esta desde el
punto de la figura 4.12. en adelante.
La manera como el sistema permite diferenciar hacía el medio externo si
se trata de una modulación con información de origen local o remota es
mediante señalización por medio de leds en el módulo de interfaz digital, donde
estos se encenderán durante el proceso de transmisión de datos desde el
módulo principal hacia el modulador ZMQ-1050 como se detalla en la tabla 4.2.
Tabla 4,2. Señalización extema en la modulación QPSK
TIPO DE TRANSMISIÓN
Transmisión local en
modos
Normal y a prueba
Transmisión en modo
remoto
LED ACTIVO
Rojo
Verde
Ramiro Rojas Jaramillo 90
E.P.N-F.I.E CAPITULO IV
4.2 AJUSTES DEL EQUIPO.
El equipo como tal no posee elementos que requieran ajuste, salvo en
el caso que los niveles de corriente en las salidas de los puertos de datos del
módulo de ¡nterface digital se haya descalibrado por alguna razón interna o
externa al equipo, entonces será necesario ajustar el nivel de corriente del
canal respectivo mediante la manipulación del potenciómetro respectivo
localizado en el módulo de ¡nterface digital y cuyas señalizaciones se
encuentran en la parte externa de la caja metálica que contiene al módulo.
Para ello será necesario que los puertos de datos de este módulo se
encuentren conectados al modulador y a su vez se visualicen los niveles de
estas señales mediante un osciloscopio. El ajuste deberá hacerse basándose
en la tabla 2.8 donde se establece los niveles de corriente de entrada con
relación al voltaje visualizado en el osciloscopio.
Debe quedar claro que ía manipulación de estos potenciómetros se la
debe hacer solo en el caso de desigualdad en las señales de los puertos de
datos, ello debido a que el módulo de ¡nterfaz digital en condiciones normales
de operación no necesita ningún tipo de calibración, ya que este se encuentra
regulado para trabajar en el umbral de corriente acordado en su diseño2.
De manera externa y complementaria a este trabajo, se tiene la
sintonización del oscilador local a la frecuencia de modulación con la que vaya
a trabajar el modulador ZMQ-1050. Aunque el oscilador local no es parte
exclusiva del equipo, es necesario recalcar que la frecuencia de modulación
corresponde directamente al valor al que este sintonizado el oscilador y las
variaciones en la misma se verán reflejadas en variaciones de la frecuencia de
portadora QPSK. Para las pruebas realizadas con este equipo se utilizo un
oscilador controlado por voltaje ZOS-1025, cuya frecuencia de trabajo fue
seleccionada mediante un potenciómetro que otorgaba el nivel de voltaje
adecuado a ía entrada de control de la misma.
2 Diseño del Módulo de Interface Digital, capítulo II
Ramiro Rojas Jaramillo 91
* E.P.N - F.I.E CAPITULO IV•5 . :
4.3 PRUEBAS DEL MODULADOR QPSKZMQ-1050
Para mostrar el funcionamiento y resultados del modulador por
desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK), se ha procedido a elaborar
pruebas en conjunto con el modulador ZMQ-1050 como elemento principal,
sobre el cual se monta ia aplicación de este equipo. Las pruebas se refieren
básicamente a: determinación de parámetros eléctricos de operación del
modulador ZMQ-1050, donde a su vez se pueden visualizar la variación tanto
de la potencia de la señal modulada como de sus espectros al variar la
información y su velocidad de transmisión; medición de las velocidades reales
de transmisión de datos en banda base, tanto en el modo de operación local a
prueba como en el modo de operación local normal, siendo en este último,
donde se visualizan las banderas de inicio y fin de transmisión; visuaüzación de
los cambios de fase de la señal de RF los cuales están de acuerdo a la tabla
de desplazamientos diferenciales de fase en función de los controles de
corriente (tabla 2.1) y finalmente mediante ía visuaüzación del espectro de
frecuencias para diferentes datos modulados a una misma velocidad de
* transmisión será posible determinar el ancho de banda de transmisión en RF
de la señal modulada en fase.
Luego de ello se realiza como una aplicación hacia los conocimientos de
líneas de transmisión, la determinación del parámetro de onda estacionaria
tanto de la señal de RF de entrada al modulador como de la señal de RF de
salida del modulador, comparando estas dos señales y verificando si ésta se
mantiene constante al modular la señal de RF.
fAdemás de esto, se han realizado cálculos para determinar
principalmente el parámetro de velocidad de transmisión teórica de la señal
modulada y compararla con el valor real de operación en el modulador.
También, en esta parte, se realizó el cálculo de la relación de ondas
estacionarias para cada uno de los casos analizados.
Ramiro Rojas Jaramillo 92
E.P.N - F.I.E CAPITULO IV
4.3.1 Ecuaciones y procedimientos para el desarrollo de las pruebas
Las ecuaciones que involucran los cálculos de los parámetros de trabajo
del modulador, se basan en los conocimientos que se utilizan en el estudio de
la información y transmisión digital. Para calcular la velocidad de señalización
y ancho de banda, se puede hacer uso de las siguientes ecuaciones:
M = 2N Ec. 4.1
Vs= Vtx/ Log2 M Ec. 4.2
8*= B /N Ec. 4.3
B = 1/T Ec. 4.4
donde:
Vs = velocidad de señalización de la señal QPSK
( símbolos/segundo = Baudios)
Btx= ancho de banda de transmisión (Hertz)
B - ancho de banda de la señal (Hertz)
Vtx= velocidad de transmisión (bits/segundo)
N= bits de información por símbolo
M= número de niveles a codificarse la información
La ecuación 4.1 permite obtener el número de niveles en los que se va
a codificar la información, como para el presente caso el modulador QPSK
trabaja con 2 puertos de datos se tiene que el número de bits de información
por símbolo que toma es de N-2, por lo que se tiene que el número de niveles
a codificarse la señal es de acuerdo a la ecuación 4.1 M=4. En la ecuación
4.4, el ancho de banda B se refiere al ancho de banda de la señal antes de ser
codificada y para el presente caso corresponde al inverso del periodo de bit
para cada una de las velocidades de transmisión. Por el contrario el ancho de
banda de transmisión, corresponde al de la señal multinivel (codificada) y que
Ramiro Rojas Jar amulo 93
RP.N-F.I.E CAPITULO IV
para nuestro caso_de acuerdo a la ecuación 4.3 es la mitad del ancho de
banda de la señal sin codificar, debido a que N=2.
Por último la velocidad de señalización es la velocidad con que se transmiten
los símbolos hacia el modulador y de acuerdo a la ecuación 4.2 corresponde a
la mitad de la velocidad de transmisión de la señal sin codificar, basándose en
que M=4 para el caso del modulador QPSK.
Debido a que en el dominio de la frecuencia, ios espectros presentan
tanto componentes positivas como negativas, el ancho de banda de RF de la
señal modulada QPSK, será el doble del ancho de banda de Nyquist de banda
base, esto es que si el mínimo ancho de banda BQPSK-BANDA BASE es y2,
entonces se tiene que:
BQPSK-RF - 2 BQPSK-BANDA BASE
Ramiro Rojas Jaramillo 94
E.P.N ~ F.I.E CAPITULO IV
4.3.2 Pruebas y cálculos realizados.
1. Determinación de los parámetros eléctricos de operación del equipo.-
En esta parte, se realizó primeramente la medición de los niveles de
potencia de la señal modulada en función de los niveles de corriente de los
puertos de datos, manteniendo fija la entrada de RF tanto en potencia como en
frecuencia y trabajando con un dato constante a modular. Luego se visualizó
los efectos en la señal modulada al variar la información pero manteniendo la
velocidad de transmisión constante y por último manteniendo la información y
variando la velocidad de transmisión.
Para realizar estas pruebas se armó el circuito cuyo diagrama de
bloques se muestra en la figura 4.15.
Ramiro Rojas Jaramillo 95
E.P.N-F.I.E CAPITULO IV
OsciladorLocal
Módulo del teclado y display
Módulo PrincipalMicroprocesador 8031
Modulador ZMQ-1050
Analizador deEspectros
Módulo de InterfazDigital
^CEO
i
r Y " "i[1 CH2 ¡sciloscopio ¡
r i r
Q
^Salida de RFSeñal Modulada
QPSK
Impresora
Figura 4.5 Diagrama de bloques del circuito para determinar los
parámetros eléctricos de operación del equipo
Para estas pruebas se utilizó como oscilador de UHF el 1362 de la General
Radio Company del laboratorio de líneas de transmisión, y debido a que su
potencia de salida está alrededor de los 25 dBm, se usó un atenuador a su
Ramiro Rojas Jaramillo 96
E.P.N-F.I.E CAPITULO W
salida para garantizar que no se sobrepase el límite de potencia de entrada
en RF del modulador ZMQ-1050.
Con la finalidad de observar los niveles de voítaje de los controles de datos y
para garantizarnos que se están enviando los datos correctos al modulador, se
utilizó el osciloscopio digital Tektronix TDS-120. Para enviar la información a
modular en estas pruebas, se utilizó el modo de operación local a prueba del
equipo, para poder de esta manera tener una secuencia continua y conocida
de datos en la toma de medidas del sistema.
• Variación de la potencia de salida de la señal modulada en función de
la corriente en los puertos de datos.-
Para tener una referencia de los niveles de corriente que tenemos en los
puertos de datos, nos referimos a la tabla 4.3, la cual es un resultado directo
del diseño del módulo de interface digital la cual nos presenta valores de
corriente en función del voltaje en los puertos de datos del modulador.
Tabla 4.3 Parámetros eléctricos de corriente y voltaje en los terminales
de datos del modulador ZMQ-1050
Vpuerto (V)
0.33
0.28
0.20
0.17
0.11
0.06
1 puerto (mA)
6.85
5.69
4.56
3.41
2.28
1.13
Ramiro Rojas Jaramillo 97
E.P.N-F.I.E CAPITULO IV
El módulo de interfaz digital, de acuerdo al diseño del capítulo II, va a trabajar
con niveles de corriente fijos y predeterminados para evitar daños en el
modulador. La idea de esta prueba es visualizar el efecto sobre la señal
modulada al variar la corriente en los puertos de datos.
Para esto, se procede a variar la corriente eléctrica que entra a los
puertos de datos del modulador QPSK, dentro del rango que permite el módulo
de interfaz digital1 mediante la manipulación de los potenciómetros de sus
canales I y Q respectivamente. Una vez que se tienen los niveles deseados
de voltaje que corresponderán a un valor de corriente
(tomando como referencia la tabla 4.3) los cuales podrán ser visualizados
mediante el osciloscopio, se procede á ¡mprímir la imagen correspondiente que
nos proporciona el analizador de espectros con sus respectivos valores de
potencia de salida de la señal en RF modulada (PRF-QPSK)- Para la obtener la
gráfica de la señal de RF que entra al modulador se procede a conectar
directamente la salida del oscilador local atenuada hacia el analizador de
espectros.
Los parámetros de trabajo para estas pruebas fueron los siguientes:
Potencia de entrada en RF ai ZMQ-1050: -8.05 dBm
Frecuencia central de operación: 900 MHz
Modo de operación: Local a prueba
Nivel de corriente de datos: variable
Velocidad de transmisión: 9600 bps
Código ASCII del carácter a modular. 39 H
Dato a modular. 00111001
1 Revisar diseño del módulo de interfaz digital-en el capítulo II
Ramiro Rojas Jaramillo
KP.N-FJ.E CAPITULO IV
16 =54?REF .PEAKL0610dB/
WA SBSC FCCORR
GENTE:#
8:88 MAR 27, 2090MKR 900.17 MH
8 dBm ftT 10 dE -8.05 dB
i %f i
SPAN10.00 MHz
"/•vW .rfÜisiW-MV - v Mh/VW -A/
\w
• A VAv L •j-Wvv >~rb-w -
R 908,17 MHz SPAH 10.00 MHzRES BU 126 kHz VBW 390 kHz SWP 26.0 mse
2
m HARKER-í- CF
(1ARKERü
NEXTPEAK
HEXT PKRIGHT
NEXT PKLEFT
More1 of 2
c
Figura 4.6 Señal de RF de entrada al modulador ZMQ-1050PRP =-8.05 dBm
09 :S
^7Í?EF *PEAKLQG10
dB/
Wf t SBSC FS
CORR
GENTE
0=41 MAR 28.- 2000
0 dBm flT 19 dB
S W E E P T I M E300 m s e c
r^^x
[Yy
-s^V^>*-v^ -> i\fj
s*/
•^ ^..y.....w^
• ^vvf.t
"fJW^
s^~^fjT
Vv .
mi:«aiúiiA U T O M A N
SWEEPCONT SSL
Gf tTEOH 0 F F
Ga teContro l
R 900.48513 MHz SPf tN 2 0 . 0 6 kHzRES BW ± .5 kHz V B W 1 kHz SWP See msec
Figura 4.7 Espectro QPSK para voltaje en el puerto de datos de 50 mVPRF-QPSK: =-32.95 dBm
Ramiro Rojas Jaranüllo 99
E.P.N-F.LE CAPITULO IV
03 :5
/REFPEAKLOS10dB^
Wñ SBse FSCORR
GENTE
S¡3& MAR 28, 200©
8 dBm A T I Q d E
^X
- \" H -y
\*Í°T""
/^"vs -.V. /-\T
•\jxXx " \ \"
•>
R 900,59183 MHz SPAN 28.00 kHs3ES BU 1.0 kHz VBW i kHz SWP 306 msec
MARKERNORMAL
MñRKERA
MARKERAMPTD
SELETCTi 2 3 4
MñRKER 1OH OFF
M or e1 of 2
Figura 4.8 Espectro QPSK para voltaje en el puerto de datos de 75 mV^-30.59 dBm
•M^ ^ ^H
03:4
4?REF .PEflKLOS18dB/
i
[JA SBJ S C FS! CORR
.GENTE
3 101 M A R 28 / 2&t?0
G d B m . A T l Q d B
/"^¿
V/
X \-/S
\S".ycTVv-.-
X
\ 909 .48513 MHz S P A N 2 8 . G @ kH =
R E S B M l . ñ k H z V B W 1 k H z SWP 30S msec
^ ^ M^ ^BM^HMMH
MñRKERNORMAL
f-mRKERs.
MñRKERAÍ1PTD
SELECT1. 2 3 4
MftRKER 1QN OFF
More1 of 2
Figura 4.9 Espectro QPSK para voltaje en el puerto de datos de lOOmVPRF-QPSK = -28.24 dBm
Ramiro Rojas Jaramillo 100
E.P.N-F.LE CAPITULO IV
03 :S
RCF .PEAKLOS10dB/
WA SBSC FSCORR
GENTE
3=51 MAR 28, 2060
G dBfñ AT 18 dB
wX..vy^ — •
/T7 >,w-T/ - — -,
\1x/•s\v/v< X
\
R 909.49983 MHz SPftN 28.66 kHsR.E3 BU l.ñ kHz VBW 1 kHz SWP S9S msec
MARKERNORMAL
MARKERA
MARKERAMPTD
SELECT1 2 3 4
HARKER 1OH OFF
More1 of 2
Figura 4.10 Espectro QPSK para voltaje en el puerto de datos de 125 mVPRP-QPSK = -26.73 dBm
10:0
REF .PEAKL0610dB/
Wf t SBSC FS
CORR
GENTE
2 :24 MAR 28 . 2800
G dBffl AT 1© dB
\ftf~tvT
S^-*rf.r X
'V
7 -//,
">„.ww^ .^\y
*r\.\ x^
./f/ vV
R 980.50313 MHz SPAH 23.00 kHsR E S B W l . B k H z V B W 1 k H z S W P S Q S m s e c
MARKERNORMAL
t lARKERA
M A R K E RAt IPTD
SELECT1. 2 3 4
MARKER 1OH QFF
More1 of 2
Figura 4.11 Espectro QPSK para voltaje en el puerto de datos de 150 mVPRF-QPSK = -24.54 dBm
Ramiro Rojas Jaramillo 101
E.P.N-FJ.E CAPITULO IV
10:0#rREF .PEAKLOG10dB/
Wtt SBSC FSCORR
GENTE
3=49 MAR 28, 2800
6 dBm AT 18 dB
x-JX~~
/" /V
xJT'"
\.
—^/ ^x ^
\V ^
i
x.\wrr
R 980.59943 MHz SPftN 20.89 kHsRES BW ±.5 kHz UBW i kHr SWP 30Q mseo
MñRKERNORMAL
MñRKERA
MARKERAMPTD
SELECT±_ 2 3 4
MARKER 1OK OFF
More1 of 2
Figura 4.12 Espectro QPSK para voltaje en el puerto de datos de 175 mVPRF-QPSK =-23.11 dBm
10 :Q
REF .PEAKLOS10dB/
WA SBSC FSCORR
GENTE
S:1S MAR 28^ 2900
6 dBm AT 18 dB
-/? ^ /"X/"
~^'s¿~\/ "NN
^- x
-X,\^
R 98S. 59843 MHz SPAH 28.00 kHz*ES BW 1.0 kHz Ven i kHz SWP 30ü msec
MfiRKERNORMAL
MARKERív
HARKERA M P t D
SELECT1. 2 3 4
MARKER 10 N OFF
More1 of 2
Figura 4.13 Espectro QPSK para voltaje en el puerto de datos de 200 mVPRF-QPSK = -22.93 dBm
Ramiro Rojas Jaramillo 102
E.P.N-F.I.E CAPITULO IV
'" 10": 14rREF .PEAKLQG10dS^
WA SBSC FSCORR
CEHTE
2=30 N A R 28, 2080
0 dBro AT 1© dE
S~^r
yvV— JV^ " X..?\ ^í
\ f-li AT'"
\
\^•'--¿r<TX.....X..\ 900.S817S HHs SPftH 20.09 kHz
RES BW ±.0 í:Hz VBW 1 kHz SWP 369 msec
H ft R K E RNORMAL
MARKERA
/
MñRKERA M P T D
SELECTi 2 3 4
HARKER 1OH PFF
flore1 of 2
Figura 4.14 Espectro QPSK para voltaje en el puerto de datos de 225 mV
10 :0
^_REFPEftKLOS10dB/
WA SBSC FSCORR
CEHTE
7:32 HAR 23, 2600
0 dBm AT 18 dB
TV—/'^
X "f ^*\X/ /
Sí\v\ A ^ Xv \
R 300.6S20S MHz SPAH 20.68 kH=RES BW i.S kHz VBW ± kHz. SWP S8ñ msec
MfiRKERHORMñL
MftRKERA
MARKERA 11 P T D
SELECTi 2 3 4
MARKER 1OH QFF
More1 of 2
Figura 4.15 Espectro QPSK para voltaje en el puerto de datos de 250 mVPRF-QPSK =-19.61 dBm
Ramiro Rojas Jaramillo 103
E.P.N-F.I.E CAPITULO IV
10 =04?REF .PF.AKLQ616dBS
WA SBSC FSCORR
GENTE
3:50 MAR 28, 200©
0 dBm AT 10 dE
¡f
^r
J
"V
. >"•••jsZ"
X1" \ tr^. .XX\\
. -rr-v¿**^\-VL
'V-
R 996.60853 MHz SPAH 20.00 kHzRES BW l.S kHz UBW i kHz SWP 5©S msec
MftRKERNORMAL
«ARKERa
MARKERA Í1 P t D
SELECT±_ 2 3 4
MARKER ±OH OFF
More1 of 2
Figura 4.16 Espectro QPSK para voltaje en ei puerto de datos de 275 mVPRF-QPSK = -17.26 dBm
t
GRÁFICA DE LA VARIACIÓN DE POTENCIA DE SALIDADEL MODULADOR EN FUNCIÓN DEL NIVEL DEVOLTAJE EN SUS PUERTOS DE DATOS I Y Q
VOLTAJE(mV)
Figura 4.17 Gráfica de la potencia de salida del modulador en función dela variación de voltaje en los puertos de datos.
Ramiro Rojas Jaramillo 104
E.P.N-F.I.E CAPITULO IV
• Relación entre la potencia de salida de la señal modulada en función
de la información y de su velocidad de transmisión.-
El objetivo de estas pruebas es observar el nivel de potencia en RF de la
señal modulada al variar los parámetros de velocidad de transmisión
manteniendo la información a modular constante y luego variando la
información pero manteniendo la velocidad de transmisión constante.
Además, se debe anotar que en todas las pruebas, salvo las anteriores,
los niveles de corriente en los puertos de datos del modulador serán los
mismos que se establecieron en el diseño del módulo de interface digital del
capítulo 2.
Los parámetros de trabajo para las pruebas de potencia en función de
información variable fueron los siguientes:
Potencia de entrada en RF afZMQ-1050: -8.05 dBm
Frecuencia central de operación: 900 MHz
Modo de operación: Local a prueba
Velocidad de transmisión: 9600 bps
Dato a modular, variable
Ramiro Rojas Jaramillo 105
E.P.N - F.I.E CAPITULO IV
89 12&rREF .PefiKLOS10dB/
HA SBSC FSCORR
GENTE
5:25 MAR 23, 2S0G
0 dBm AT 10 dB
/"Y•""*"""*
/>
V /V^
>• —-**"-•— ---s.v-*
..V^^ x "v^
- > -\V
^
.. \....
^
R 988,26936 MHz SPAM 20.03 kHxRES BW 1.0 kHz VBW 1 kHz SWP 303 msec
MARKERNORMAL
MARKERA
MARKERAMPTD
SELECT1 2 3 4
MARKER 1OH OFF
More1 of 2
Figura 4.18 Espectro del número 30H PRF-QPSK = -18.5 dBm
18 :3
REP .REftKLOS
dB/
UA SBSC FS
CORR
CEHTE
SUS
0 dBm
,
\
ÍES B
HftR 2
. . .-X
r/
W 1.0
? , 2&
A T
"\z
ae10 CÍ
—
//, ./.¿^f
B
X^»,—' \ BU
\
1 kHz
.. —
/"
\r HIT
SW
,/r
/rf
P"30Q
7\
\
msec
M A R K E RKORHftL
MARKER
K A R K E RñMPTD
SELECT1 2 3 4
M ñ R K E R 1OH OFF
More1 of 2
Figura 4.19 Espectro del número 33H PRF_QPSK = -17 dBm
Ramiro Rojas Jaramillo 106
E.P.N-RI.E CAPITULO IV
CEKTEP. 309*38618 HKzRES BU 1.0 kHz
More1 of 2
VBW 1SPftH 2Q ,86 kHz
SWP 300 rnsec
Figura 4.20 Espectro del número 36H PRF-QPSK = -18 dBm
18=3s¿&REF .PEftK
LOG10dB/
W A SBSC FS
CORR
C£HT£
S:29 MAR 27, 2606
0 dBm A T I Q d B
V^
/ ^
_^_
/
-V¿^—J--7TV
V
\ i -S^\
R 3ee-3SS~á ttKs SPñH 2 © T @ 0 kHsR F . S R l J - l . ñ l - ' H T - U R U - 1 líHr f í l J P S O P Í m ^ ^ r
M A R K E RNORMAL
MARKERú.
M A R K E RAMPTD
SELECT1_ 2 3 4
MARKER 1OH OFF
More1 of 2
Figura 4.21 Espectro del número 37H PRF-QPSK = -18 dBm
Ramiro Rojas Jaramillo 107
E.P.N-F.LE CAPITULO IV
t
@ S = 2SprREF .PEfiKLOS18dB/
WA sese FS
CORR
CEHTE
3^57 MAR 2Bf 2@8@
0 dBm AT 16 dB
jíff*»
X- ^V^ /v
. . . . .^ . ,l~. — *v
• V •—
/ -?>v
\\f
..^/ÍCVv.^T'"\
V
& 9013.25895 MHs SPAH 29 .89 kHzRES BU 1.0 kHz U B W 1 kHz SUP 380 msec
M A R K E RHORMAL
«ftRÍCERi
MñRKERAtlPTD
SELECT±_ 2 3 4
H A R K E R 1OH OFF
More1 of 2
Figura 4.22 Espectro del número 39H PRF-QPSK = -18 dBm
18:2
RETF .PEf iK
18
W ñ SBSC FS
C O R R
C E H T E
5:63 K f t R 27* 2868M I C R 3 @ @ ,3ggS2 11H
0 dSm ftT 10 dB -17.79 ef&
^ <S W É É P T Í M É r\r^"20 . S msec /x y V
^
í ,v V-X• 1
ttEi*
../tr..V
S ÜHC
Mv
AL
v~\¡
zn» M ñ R f C E R
•* CF
MARKTR&
H E X T
HEXT PKR I G H T
H E X T PKL E F T
More1 of 2
?ES B W 1 .0 kHz V B W 1 k H z # S W P 2 0 . 0 rnsec
Figura 4.23 Espectro de la letra H (48H) PRF^PSK = -17.7 dBm
Ramiro Rojas Jaramíllo 108
E.P.N - RLE CAPITULO IV
Variación de la potencia de salida en función de la información a modular
30 32 f 34-., 36 38 ^ 40 ^ 42 , 44 46 48
"p" 1 7 1 -i -1 ' - 1T3
re"° 1 7 fi -— - I / .O ^(13«ra
c 1 R 1 -<u I O. I-*-jOo.
4 & CZ !
//
/
x'-X
\ ,-
c^^x— —
_-,
x- — -J— — —
_
—— — • - — — — _— — - — ~:
- I o. o , . . - , ,
Dato hexadecímal
:
Figura 4.24 Gráfica de la variación de la señal modulada en función de la
información
Por último se visualizó los efectos en la señal modulada, al mantener la
información constante pero variando la velocidad de transmisión de datos.
Los parámetros de trabajo para este caso fueron los siguientes:
Potencia de entrada en RF alZMQ-1050: -8.05 dBm
Frecuencia central de operación: 900 MHz
Modo de operación: Local a prueba
Velocidad de transmisión: variable
Código ASCII del dato a modular: 39H
Dato a modular. 00111001
Ramiro Rojas Jaramillo 109
E.P.N - F.I.E CAPITULO IV
13:05:23 MAR 27, 2.QQQMKR 308.3630 MHz
-13.23 dBm
W f i SBSC FS
C O R R
CENTER 908.3G90 MHzRES BW 1.0 kHz UBW 1
SPAH 100.0 kHzSWP 300 msec
MARKER+ CF
MARKER
NEXTP E A K
HEXT PKR I G H T
NEXT PKLEFT
More1 of 2
Figura 4.25 Espectro del número 39H. 150 bps
18 :S4?REF .PEñKLOS10dB/
Wft SBSC FS
C O R R
GENTE
4 : 4 4 MAR 27,
0 dBm
i hlh lllllJtJuuL|ljuUiy
2000MKR 9 0 6 . 3 6 3 3 MH
AT 18 dB -13.44 dB
hjuUUl
] ! . .
!¡JJJUIF
//
... .(/.
1 i;l'J
(
I
y-i).
i I ilili ! 1 ¡ 1
lili! lili 11 1JUutíüliUULtlJpUllULí ITÍ\\\\\U
R 3 0 8 . 3 6 3 3 MHz S P A H ± 0 0 . 0 kHzRES B('¡ 1.0 kHz V B W 1 kHz SWP 306 m s e c
z™ M A R K E R
* CF
M A R K E R
NEXTPEAK
HEXT PKRIGHT
H E X T PKLEFT
More1 of 2
Figura 4.26 Espectro del número 39H. Vtx = 300 bps
Ramiro Rojas Jaramillo 110
E.P.N-F.LE CAPITULO IV
18:1&:4S MAR 27, 2008
RETF ,0 dBm ftT 19 dB
WA SBse rsCORR
CEHTER aa. ,3.6.3.5 S-tH-RES BW ±.S kH VBW 1 kHz ua msec
Figura 4.27 Espectro del número 39H. Vtx = 600 bps
18:14:31 MftR 27
^7REF .0 dBm AT 18 dB
WA SBSC FSCORR
CEHTER 38G.363S MHzRES BW 1.0 kHz
MñRKERHORMñL
MARKER
MñRKERAÍ1PTD
SELECT1 2 3 4
MfiRKER 1OH OFF
M o r e1 o*. ^
VBW 1PAH 109.
SWP 380 m s e c
Figura 4.28 Espectro del número 39H. Vtx = 1200 bps
Ramiro Rojas Jaramillo 111
E.P.N-RLE CAPITULO IV
18 :l&REF .PEAKLOS18dB/
Wft SBSC FS
C O R R
CEHTE
3:54 M A R 27, 2800
0 dBro AT 10 cJB
HrtPtHT•^yiTí ™
sjtfPtK^ '^
n/ \;\.
^.h""rh^
Tjfev* WVliM^-i-^ry*
R 3 & @ . 3 7 3 5 flHz SPftH 100. S kHzRES BH 1.8 kHz V B W 1 kHz S W P 3 S S m s e c
MARKERN O R M A L
IIARKERA
M A R K E RHMPTD
SELECT1. 2 3 4
Mf iRKER 1OH QFF
More1 of 2
Figura 4.29 Espectro del número 39H. Vtx = 2400 bps
13 :i
7REF .PEñKLOG10de/
Wfi SBSC FSCORR
CEHTE
2:55 MAR 27 J 2000
B dBm A T l G d B
*Afty y¥
, ....... «x>r
//
Ajf
\ .*....
;_%^
VWi"'HfYy
R980.37Q6MH2 SPAH180.0kHzRES BW ±.0 kHz VBW 1 kHz 3WP 388 msec
M n R K E RNORMAL
MftRKER¿
MARKERAMPTD
SELECT±_ 2 3 4
MARKER 1OH OFF
More1 of 2
Figura 4.30 Espectro del número 39H. Vtx = 4800 bps
Ramiro Rojas Jaramillo 112
E.P.N-FJ.E CAPITULO IV
13 =04*REF .PEAKLOE10de/
Wfl SBSC FSCORR
GENTE
0 =35 MAR 27; 2000I1KR 300.3S30 MH
0 dBra AT 18 dB -19.38 dB
*..*SWEEPTIME300 msec
/vV fi (^i (
/V"v/A. X. \' V '
/N>
\h/v •\-v\ W* A..fl
^WVV\
R 300.3538 MHz SPfiN 100.9 kHzRES BU ±.0 kHz VBW 1 kHz SWP 366 msec
z» MARKER
* CF
Í1ARKERA
NEXTPEAK
HEXT PKRISHT
NEXT PKLEfT
More1 of 2
Figura 4.31 Espectro del número 39H. Vtx = 9600 bps
2. Medición de señales en banda Base.-
Para estas pruebas, siguiendo las instrucciones del manual de usuario,
se'procedió ,a armar el circuito de acuerdo al diagrama de bloques de la figura
4.32, donde se conectaron las salidas.de datos del módulo de interface digital
al osciloscopio digital TEKTRONIX TDS120 de doble canal y con memoria de
retención de imágenes. El canal 1 corresponde a la señal I y el canal 2 a la
señal Q. Se obtuvieron las señales para cada una de las velocidades de
transmisión con las que trabaja elequipo.
Ramiro Rojas Jaramillo 113
E.P.N-F.I.E CAPITULO IV
Módulo del teclado y display
Módulo PrincipalMicroprocesador 8031
Módulo de InterfazDigital
I
^ r i
Qr
CH1 CH2
OSCDLOSCOPIOImpresora
Figura 4.32 Diagrama de Bloques del circuito armado para las pruebas
en banda base.
Los parámetros de trabajo para estas pruebas fueron los siguientes:
Modo de operación: Local a prueba
Velocidad de transmisión: Variable
Código ASCII del carácter a modular. 39 H
Dato a modular. 00111001
Ramiro Rojas Jaramillo 114
E.P.N-F.I.E CAPITULO IV
?-=-
:,„
•
;
-.
•
—
,, , , ,,,, • ,,, ,,,
-
-
-
E
1 4. 1 l t t
;_-_z
1 1 1 1 • 1 1 1 1 1 1 i
<
,,,,:
UmCH1
26,&5ms
CH1
1.42V
CH2
53.28ms
CH2KHdMBfflHB
1.42V
Figura 4.33 Señales I y Q de datos en banda base.
Velocidad de señalización 75 baudios
T<
i*
2+
?k _TL • Stop M Pos; O.OOOs MEDIDAS.....
-
•
|
-1 ! 1 1
-
. 1 1 1 1
t 1 t t
1 1 1..1-1-
1 1 1 1
. 1 1 * i-
\ 1 1
f
1
_1_
^ . . .
t 1 t 1 -*- I 1 I 1
-
:
5
, i , , T , j
i i i i
i_>_i_
i i i i
i i i..i-
i t t i
,.-' * ' *
t
i i i i-
•
-
I
!_!_* i'
FuenteJJÍB
an
CH1
1.42V
CH2
26.82ms
CH2
1.42V
Figura 4.34 Señales I y Q de datos en banda base.
Velocidad de señalización 150 baudios
Ramiro Rojas Jaramíllo 115
E.P.N-FJ.E CAPITULO IV
T<3k
-
-
;
-i i i i
.-i-i.-t-.i-
Jl
t i l !
. t.,1-). ..
L
i
_i_
i i i
i i,,i-i
<
i i i
_i_l_í.
i
i
_i_
Stop
1 1 1 1 -.
r
'j_-t_í-j
kl ' ' v
»• 1 1 1 1
• > ¡ i >__
¡
_*_
IV
i i i
¿-j— i_
IPo
1 1 1
1, t..l,
s;
i
jt_
0,000
li l i
' -1 ' r
j;
H
;
i i i t -
¡
*;
-
j-i-t..t
MEDIDAS
UH3CH1
6.G23ms
CH1
1.42V
CH2
lo.24ms
CH2m^m jgg
1.¿12V
Figura 4.35 Señales I y Q de datos en banda base.
Velocidad de señalización 300 baudios
T<
1+i
•?*•
ík
- 1 1 1 1
i > > >
1 1 1
i . .
r
i
JL_
L
i i i t
' _>_- ! '
!
_1_1
•
1 1
' '
Stop1 ' ' S
1 1 1 1 -
. t ¡ .i..i_i
^' i • •
^ 1 1 1 1
* ' ' >
1 1
-L-1-1
rv
i
_L_
1 Pos;
i i i i
' ' ' i '
0,000
1 1 1 1
-1-1 ' '
1 1 1 1 -
• • ' *
,,.,t-.l 1 1."
MEDIDAS
FuenteILul
CH1
3.26¿1ms
CH1
1.42V
^H2
6.51 6msCH2
^paqg j1.40V
Figura 4.36 Señales I y Q de datos en banda base.
Velocidad de señalización 600 baudios
Ramiro Rojas Jaramillo 116
KP.N-F.IE CAPITULO IV
T<
i*
2*
ik _TL • Stop M Pos: O.OOOs MEDIDAS
;
\i
-' ' * *
t t t •
' * * *
1 1 1 1
t -1-t-t.-
1
1
* 1
1 t 1
> * '
K i ' i
1 t t 1 * 1 I t 1
-
;
:
' _\> ' i -»-t_i >
1 1 1
_i_a_i.
•
j_
l i l i
. i i i t _
i i i t
--A.t-t.-t.-
' • '*
i t t i-
•
-
-
_ - ' ' * '.
Fuente
CH1
1.669ms
cm
1.42V
O£
3.322ms
CH2
lü'UiflJUiI. V
Figura 4.37 Señales I y Q de datos en banda base.
Velocidad de señalización 1200 baudios
TÍ
1*
2*
;k Jl_ • Stop M Pos: GiQQQs MEDIDAS',-
•
- l i l i
-
]
1 1 1 1
1 1
t 1
1 1
t t
l i l i
1 1 1 1
1 1 1 1
-' - ' ' '
1 t t ¡ 4. 1 1 1 1
L t t 1 J 1 1 1 1 1
1 1 t t
L_J_J_*_1_1
Í 1 1 t
_t_t_L_J_
1
1
l_l_l
i 1
_1_L_
1 1 1 1-
1
' ' '-«
;
-
Fuente
cm
86¿í.1jus
CH1HfflmxB<iigBI
1.42V
^H2
1.716ms
CH2UÍ3HHJK3
i 1.40V1 ' ' > ' —
Figura 4.38 Señales I y Q de datos en banda base.
Velocidad de señalización 2400 baudios
Ramiro Rojas Jaramillo 117
EJP.N-F.LE CAPITULO IV
Ti
i*
2*
*k _TL • Stop M Pos; O.OOOs MEDIDAS
:'"
]
]
-
-i 1 1 i
i
-
IL.I i i,,i
i i
— i-l-
i i
i_i_
i 1 1
' '._.1_l-'
1 I 1 t
-' ' ' ..*_..'
1 i 1 1 -b t t 1 t
í i i 1 1 ! t i l
1
t t t
ÍJULJL
t
-JL_
í
1 1 t
—iT-lTA.X,
—
1
r
i !
1 1
l—t-Jl_
_r
t
-
t I l-
;
*
L-t-lO-L.
Fuente
^fl
42aijus
CH1
1.«V
CH2
852.0JUS
CH2MUHBCRIlgg
1.42V
Figura 4.39 Señales I y Q de datos en banda base.
Velocidad de señalización 4800 baudios
Una vez que se determinaron las gráficas para cada una de las
velocidades de transmisión, se analizó la presencia de las banderas de inicio y
fin del buffer de datos de transmisión que se presentan en el modo de
operación local normal, para lo cual el procedimiento fue similar al anterior,
con la diferencia que se debe hacer una retención adecuada de los datos en
el osciloscopio, para lograr captar de esta manera la bandera de inicio, el dato
y la bandera de finalización, debido a que en este tipo de operación no se
tiene una secuencia continua de datos como en el caso anterior.
Los parámetros de trabajo para estas pruebas fueron los siguientes;
Modo de operación: Local Normal
Velocidad de Transmisión: 150 bps
Código ASCII del carácter a modular. 39 H
Ramiro Rojas Jaramillo 118
KP.N-RLE CAPITULO IV
Dato a modular 01111110 00111001 01111110
Bandera Inicio Dato Bandera Fin
Tfck/'.' JL:._' Bft«*y MPOKITT.. , . . rgrr« f ; •« . f ; . «T../.-. . . j y . • - » ' » « * • « ^
Q 2.
otf
midoí.
01 111110 10 01 11 00 011111 10
fr- - < '.?" -" -
uj .£,.
•i'*-v»Vr»'yy-fyr'r-rt->tT"»i
rStMmV"'M-aSnW.
fin Dátioí 1OJ008*
Cunar 2
Figura 4.40 Señales I y Q de datos en banda base. Velocidad de
señalización 75 baudios
3. Señales en el dominio del tiempo.-
El objetivo de estas pruebas es comprobar el correcto funcionamiento del
modulador QPSK ZMQ-1050. Para lograr esto, se conecta las salidas de
datos del módulo de interface digital a ios puertos de datos del modulador.
Debido a que no es posible visualizar los cambios de fase de la señal de RF
modulada en el osciloscopio de manera directa, debido al rango de frecuencias
en que estos trabajan, para e! caso del osciioscopio Tektronix tiene un
alcance de 60 MHz a lo máximo, por lo que no será posible ver nuestra señal
Ramiro Rojas Jaramillo 119
E.P.N-F.I.E CAPITULO IV
que se encuentra en el rango de 800 a 1025 MHz. Para solucionar este
problema, se procede a mezclar la señal modulada con una señal de
frecuencia cercana, cuyo resultado dará de entre otras frecuencias, una cuyo
valor será la diferencia de las dos señales mezcladas y que en este caso
deberá estar en el rango de O a 60 MHz; en este punto se debe procurar
obtener una señal cuya frecuencia sea cercana a [a frecuencia de transmisión
de los datos, para poder comparar la señal de datos en banda base y los
respectivos desplazamientos de fase que se dan en la sinusoide de RF.
Para estas pruebas se utilizó como oscilador de UHF el ZOS-1025, y el
mezclador usado es el ZLW-22 ; como oscilador adicional para dicha mezcla se
utilizó el 1362 de la General Radio Company del laboratorio de líneas de
transmisión, atenuado a su salida para garantizar que no se sobrepase el
límite de potencia de entrada en RF del mezclador ZLW-2.
El esquema de conexión es el mismo que se ha planteado en la prueba
para determinar la variación de la potencia del modulador en función de la
corriente de sus puertos, con la variación de que se debe conectar la salida de
RF del modulador ZMQ-1050 a la entrada de RF del mezclador ZLW-2 y la
salida de RF de! veo 1362 a la entrada de LO del mezclador. Luego la
salida del mezclador se conecta al canal 2 del osciloscopio; en esta parte se
debe variar con bastante precisión los controles de frecuencia de los
osciladores para lograr una señal mezclada adecuada para ser visualizada
en el osciloscopio.
A manera de ayuda, para poder ubicar los desplazamientos de fase, se
conecta el canal I de datos al canal 1 del osciloscopio, con lo cual es fácil
visualizar el desplazamiento respectivo para cada símbolo transmitido. Lo
anterior se visualiza en el diagrama de conexión de la figura 4.41
2 MINI-CIRCUITS "RF/IF Designers's Guide" Para obtener más información refiérase a los anexos
Ramiro Rojas Jaramillo 120
E.P.N - RLE CAPITULO IV
OsciladorLocal
ZOS-1025
OsciladorAuxiliar
1362
Módulo del teclado y display
Módulo PrincipalMicroprocesador 8031
Módulo de InterfazDigital
L...Í.CH1 CH2Osciloscopio
Impresora
I QModulador ZMQ-1050
Q
Salida de RFSeñal Modulada
QPSK
LOZLW-2
Figura 4.41 Diagrama de bloques del circuito para visualizar losidesplazamientos de fase del modulador QPSK ZMQ-1050
Ramiro Rojas Jaramillo 121
E.P.N - F.I.E CAPITULO IV
Los parámetros de operación utilizados en esta prueba fueron:
Potencia de entrada en RF ai ZMQ-1050: 8 dBm
Potencia de entrada en LO al ZLW-2: -8.05 dBm
Potencia de entrada en RF ai ZLW-2: -2 dBm
Frecuencia central de operación: 900 MHz
Modo de operación: Local a prueba
Velocidad de transmisión: 9600 bps
Dato a modular, variable
Ramiro Rojas Jaramillo 122
E.P.N-F.IE CAPITULO IV
Ti
1*
2*
3k JL • Stop M Pos; 4Q4.ÜJUS CURSORES.* * * s
;
;
Mil
i t I t
* • ' • ' •
t t t I
i i i i
l i l i
.-t— 1— L.LJ
1 t t t
*0*
t t 1 t
E
:
:_.
! ! ! ! • * -
-
:
*****
1 1 1
_!_^_l_
1 t t t
_l_t. t t ,
1
tft
1 1
• ' t
1 t I I
-t...t...i. i
t 1
1
^
-f
;1 1-
;
-
I
, i
Tipo
Fuente
Diferencia220.0JJS
Cursor 1
Cursor 2212.0jus
Figura 4.42 Canales I y Q del dato modulado 33H
( 11 00 11 00 )
Tek JL CURSORES
Figura 4.43 Señal de datos I y señal modulada QPSK
Dato 33 H ( 11=REF3; 00=180; 11=REF; 00=180°)
Ramiro Rojas Jaramillo 123
E.P.N-F.I.E CAPITULO IV
T<
i*
2+
2k JL D Wd M Pos; 404.Qjus CURSORES.• J l N
:
]
*-i*»J
- t t i i
, , , ,
^> < < >
1 1 1 1
;
;
t t i i i
\i
-
-
:—
1 1 1 1 -*•
^-
:
. ..
1 1 1
, , , ,
1 1 1 1
> . . .
m
...-*"** H
-i i i i -
:
n i í
. .M-
Típo
Fuente
Diferencia212,0,us4,71 7kHz
Cursor 1424.tiys
Cursor 2212,0^s
Figura 4.44 Canales I y Q del dato modulado 35H
( 1010 11 00)
Tek JLit, i ; ..!»s!QP..i i M Pos: 4Q4.0JU5 CURSORES
1*r
Figura 4.45 Señal de datos I y señal modulada QPSK
Dato 35 H ( 10=90°; 104=0°; 11=REF; 00=180°)
3 Cuando se transmite el símbolo 11, el modulador no produce ningún desplazamiento de fase y en vezde ello partirá en base a su señal de referencia interna
Ramiro Rojas Jaramillo 124
E.P.N-F.IE CAPITULO IV
Ti
1*
2+
ik JL • Stop M Pos; 4Q4.QJUS CURSORES
;
;
-
5
|
•*, , 1 1
1 1 1 1
-. •
1 t 1 1
1 i i 1 :
- , -,-
' ' • * '
'!*• W
! ! 1 1
3
:
1 1 1 1 -*• i
^
:
i . i . T i
t t t t t t t
. 1 1 !
'I 1 1
-.l-1-i-.t-.
1 ! ! i
. . . .
\ 1 '_
^
^• si
Tipo
Fuente
jj Diferencia
¡
-
' » » ...'_
Cursor T432.ÜJLJS
Cursor 2212,0,us
Figura 4.46 Canales I y Q del dato modulado 39H
( 11 0010 01 )
Tek JL, M Pos; -Í04.CMIS CURSORES
Figura 4.47 Señal de datos I y señal modulada QPSK
Dato 39 H ( 11=REF; 00=180°; 10=90°; 01=270°)
4 Cuando un símbolo se repite una o más veces, la señal modulada no cambiará su fase anterior, hasta
Ramiro Rojas Jaramillo 125
E.P.N-FJ.E CAPITULO IV
4. Determinación del ancho de banda experimental en RF de la señal
modulada QPSK.-
Para estas mediciones experimentales del ancho de banda en RF por
medio del análisis del espectro de la señal, se implemento el mismo circuito de
la figura 4.15, con todas las recomendaciones establecidas para la
implementación del mismo5. Lo adicional en estas pruebas, es que a
diferencia del resto de casosí se tomaron las imágenes de los espectros en
escala lineal, debido a que esta facilita observar de mejor manera la
configuración de cada uno de los espectros.
Los parámetros de trabajo para estas pruebas fueron los siguientes:
Potencia de entrada en RF alZMQ-1050: -8.05 dBm
Frecuencia central de operación: 888.9 MHz
Modo de operación: Local a prueba
Velocidad de transmisión: 9600 bps
Dato a modular, variable
18:32:51 M A R 2 4 , 2600#rREF 3 4 . 2 4 m V f lT 10 d B
C E N T E R 888.89937 TIHzR E S B M i .8 k H B w i k H:
S P f t N 34 .62M P S 0 5 m s e c
Figura 4.48 Espectro del número 31H ABQPSK-RF = 9-8 KHz
que el símbolo siguiente sea diferente al anterior.
Ramiro Rojas Jaramillo 126
E.P.N - F.I.E CAPITULO IV
•••M H M
REF 3PEAKLIH
HA SBSC FSCORR
GENTE
5:41 MAR 24, 2000
4.24 mW AT 10 dB
A...¡LCEHTER888 .89815
'V t "/ \ V
MHz
: Á/v J1\
J i r
IfL
1
11*|
jtS
^ /i
#
VV' \~":w
STARTFREQ
STOPFREQ
CF STEPAUTO MAN
FREQOFFSET
R 888,83815 MHz ' 1 SPAH 34.62 kHzRES Bi'i i. 8 kHz VBW 1 kHz #SWP 354 rnsec
Figura 4.49 Espectro del número 32H ABQPSK-RF = 9-5 KHz
18 :3#rREF 4PEAKLIH
WA SBSC FSCORR
GENTE
9:18 MAR 24, 20Ü0
4.10 mV AT 10 dB
!.j-
rf1
//
ii1
\ 888.32685 MHz ' ' SPAH 34.55 kHzRES BW 1.0 kHz VBW 1 kHz ftSWP S54 msec
M A R K E RNORMAL
riARKERA
MARKERAMPTD
SELECT±_ 2 3 4
HARKER 1ON OFF
More1 of 2
Figura 4.50 Espectro del número 33H ABQPSK-RF = 7.12 KHz
' Revisar las pruebas para determinar relación de la potencia en función de la información a modular
Ramiro Rojas Jaramillo 127
E.P.N-RI.E CAPITULO IV
1 7 : 4 7 = 2 0 M A R 2 4 , 2080#?REF 34.24 mV AT 10 dBPEAKLIH
CENTER S88.8Q583 MHz IRES 3W 1.0 kHz
i S P A H 3 2 . 4 2 kHzV B W 1 kHz S W P 399 rnsec
SPAH200M
FULLSPAH
ZERÜSPftH
LASTSPftH
PEAK20 OH
Figura 4.51 Espectro del número 39H ABQPSK-RF = 10.1 KHz
18 :2
REF 5PEAKLIH
W A S BSC FSCORR
GENTE
S:4S MAR 24, 2Q60
4.39 mV flT 10 dB
^— — —y-"
^
V
//If1
\
k\\ <j->- rs*^^*~-~
MARKERN O R M A L
MARKERíl
MARKERAI1PTD
SELECT±_ 2 3 4
MñRKER 1OH OFF
More1 of 2
R 888.89504 MHz ' [ SPAN 34-G2 kHzRES BW 1.0 kHz UBW 1 kHz SWP 390 msec
Figura 4.52 Espectro de la letra E (45H) ABQPSK-RF = 9.7 KHz
Ramiro Rojas Jaramillo 128
E.P.N-F.LE CAPITULO IV
13 :SsfrREF 3PEftKLIH
WA seSC FSCORR
CEHTE
2 = 18 MAR 24 , 2000
02.6 pU AT 10 dB
ii
/t - ... Á
1
1
1
j
AfV
•\
|
V""%r ' -'U- , « *. _ _ *,
R 338 ,3¿¿S3 MHz ' ' SPAH 34 ,&£ kHzRES BU i.0 kHz VBW 1 kHz SWP 389 msec
MARKERNORMAL
ti A R K E Ri
MARKERANPTD
SELECTi 2 3 4
MARKER 1OH OFF
Hor e1 of 2
Figura 4.53 Espectro de la letra H (48H) ABQPSK-RF = 7.8 KHz
Determinación de la onda estacionaria de voltaje y la relación VSWR(S)
En un sistema de transmisión, cuando las ondas de corriente y voltaje
viajan desde ia fuente hacia la carga, [o hacen a través de un medio con una
determinada impedancia característica la cuaí les impone de alguna forma una
relación de magnitudes y fase. Al llegar al extremo, esto es la carga, si la
impedancia que encuentran les exige un cambio de esta relación (cambio de
medio), entonces las ondas se reflejan. Esta reflexión conlleva al viaje de
ondas en sentido contrario hacia la fuente.
Existe una relación mediante la cual expresa la cantidad de onda
reflejada existente en un punto cualesquiera de la línea en dependencia con ía
onda incidente denominado coeficiente de reflexión. Cuando las ondas
electromagnéticas de la misma frecuencia avanzan en sentido contrario una de
la otra, se puede presentar el fenómeno denominado de interferencia o de
"ondas estacionarias". Básicamente este fenómeno altera el comportamiento
de los fasores que corriente o voltaje que en vez de tener una caída netamente
Ramiro Rojas Jaramillo 129
E.P.N-RLE CAPITULO IV
exponencial desdeja fuente hacia la carga, presentará máximos y mínimos de
voltaje a lo largo de la línea de transmisión de forma periódica de acuerdo a la
longitud de onda correspondiente a la frecuencia de operación del sistema.
Lo anterior se puede visualizar en la gráfica 4.54.
Línea de Transmisión
GeneradorO Carga
3X/4
Figura 4.54 Formación de ondas estacionarias de voltaje
iLa onda, como se puede observar, es de naturaleza periódica, dos
puntos máximos o dos puntos mínimos se encuentran separados por una
longitud X./2. En los puntos de voltaje máximos las ondas incidentes y
reflejadas se interfieren de manera constructiva, y en los puntos mínimos la
interferencia es de naturaleza destructiva.
El análisis del comportamiento de la onda estacionaria que se produce
en un sistema de transmisión, es muy útil para determinar varios parámetros
de una línea tal como sus coeficientes de atenuación y fase. Existe una
relación para cuantificar las ondas estacionarias que se producen en una línea
de transmisión no acoplada. Esta relaciona el valor absoluto del voltaje
Ramiro Rojas Jaramillo 130
E.P.N-F.I.E _ CAPITULO IV
máximo rms sobre el valor absoluto mínimo, en un punto en particular de la
línea de transmisión. Esta relación se denomina " relación de onda
estacionaria de voltaje" S o VSWR.
Las ecuaciones que involucran estos cálculos pueden ser deducidas de
las ecuaciones que se utilizan para el estudio de las líneas de transmisión.
Para calcular la relación de onda estacionaria de voltaje se puede hacer uso
de las siguientes ecuaciones.
- Vmax / |Vmin Ec. 4.5
S(dB)-Vmax(dB) - Vmín(dB) Ec.4.6
S(dB) = 20 * Log(S) Ec. 4.7
Donde:
Vmax = voltaje correspondiente a un punto máximo de voltaje (voltios o dB)
Vm¡n = voltaje correspondiente a un punto mínimo de voltaje (voltios o dB)
La ecuación 4.5 permite calcular la relación VSWR al igual que la
ecuación 4.6, pero esta última nos da el valor en dB; mientras que la ecuación
4.7 nos permite calcular la relación entre estos dos valores.
La forma más común de obtener el parámetro de onda
estacionaría de voltaje es la utilización de lo que se denomina "línea ranurada".
Esta no es mas que una línea de transmisión coaxial con dieléctrico de aire
que está fabricada de tal manera de obtener una impedancia estándar de 50
Ohmios. Esta línea tiene su conductor exterior hecho una ranura longitudinal
donde se encuentra un sensor capaz de desplazar a lo largo de ésta. En
este sensor se induce cierta cantidad de energía proporcional a la magnitud
Ramiro Rojas Jaramillo 131
E.P.N - F.I.E CAPITULO IV
del voltaje o de campo eléctrico en ese punto de la línea. Con la medida en
distintos puntos, entonces es factible obtener la forma de onda estacionaria de
voltaje y la relación VSWR.
Debido a que la cantidad de señal que se induce en el sensor es muy
pequeña, se aplica un mecanismo de amplificación que permita obtener
señales lo suficientemente aceptables para ser medidas, pero previamente a
ello se utiliza un mezclador el cual tiene la función de trasladar la frecuencia
de operación del sistema a la frecuencia de trabajo del
amplificador. Finalmente, la señal será cuantificada por medio de un
voltímetro analógico incorporado en el mezclador de frecuencia intermedia.
El objetivo de estas mediciones en el presente trabajo, es determinar la
onda estacionaria y la relación VSWR tanto a la entrada de RF del modulador
ZMQ-1050 como en su salida modulada, para finalmente analizar como varía
esta relación al trabajar con una señal modulada en fase. Para realizar estas
mediciones, siguiendo las instrucciones del manual de usuario, se procedió a
armar el circuito cuyo diagrama de bloques se muestra en la figura 4,55
Oscilador deUHF 1362
OsciladorZOS-1025
Amplificador deFrecuencia intermedia
sensor
Línea ranurada
Módulo dedísplay y teclado
MóduloPrincipal
Modulo de InterfaceDigital
Q
Figura 4.55 Esquema para la obtención de la onda estacionaria
Ramiro Rojas Jaramillo 132
E.P.N - F.I.E CAPITULO IV
El circuito de la figura 4.55 sirve para medir la onda estacionaria antes
de ser modulada (señal de RF), para hacer las mediciones en la señal
modulada, se debe conectar la línea ranurada entre la salida del modulador y
la carga de 50 Ohmios.
Los parámetros de trabajo para estas pruebas fueron los siguientes:
Potencia de entrada al mezclador en LO: 25 dBm
Potencia de entrada 'en RF al ZMQ-1050; 12 dBm
Frecuencia central de operación: variable
Modo de operación: Local a prueba
Velocidad de transmisión: 9600 bps
Código ASCII del carácter a modular: 30H
Dato a modular. 00110000
Con el equipo armado de acuerdo a la figura 4.55 se procedió a tomar
medidas a lo largo de la línea ranurada a distintas frecuencias, las mismas que
se muestran en las tablas 4.4 y 4.5 y en las figuras 4.56 a 4.59
Ramiro Rojas Jaramillo 133
KP.N-RIE CAPITULO IV
Tabla 4.4 Datos tomados para la frecuencia de 900 MHz
a)Señal de RF sin modularLongitud (cm)
123
456
789
10
1112131415161718
1920212223
242526272829303132333435363738394041
Voltaje (dB)42.342,542.843.143.243.343.242.842.442.041.541.040.840.740.841.241.842.242.543.043.143.243.142.542.041.541.140.740.540.440.440.841.241.542.042.342.742.943.042.942.5
b)Señal de RF moduladaLongitud (cm)
123456789
10
11121314151617181920212223242526
272829303132333435363738394041
Voltaje (dB)8.79.29.79.9
9.79.28.68.07.46.86.25.75.55.86.47.17.78.3
9.29.69.89.69.18.57.97.06.56.25.75.45.86.47.17.68.28.79.19.59.79.69.2
Ramiro Rojas Jaramillo
E.P.N-F.LE CAPITULO IV
Onda estacionaría de RF sin modulación
Distanáa (cm)
C
OÍ 50.0 HH..92, 40.0 -(TJj-»
> 30.0-
3 10 20 30 40i i i i
-1- — -___^— — -_',:
Figura 4.56 Representación gráfica correspondiente a la tabla 4.4.a
Sf 20.0 -S, 15.0 -QJ 1 n n -3 K n° n n
Onda estacionaria de RF modulada
, , _^_— ~™ , ~, ™_ = „ - -^
_
~
" "~~~ -^ — ^ "~~" ~^^— ' " -
% _ . -
> U. U i i i i
0 10 20 30 40
Distancia (cm)
Figura 4.57 Representación gráfica correspondiente a la tabla 4.4.b
Ramiro Rojas Jaramillo 135
E.P.N - F.I.E CAPITULO IV
Tabla 4.5 Datos tomados para la frecuencia de 1000 MHz
a)Señal de RF sin modularLongitud (cm)
• 123
456789
10111213141516
1718
' 1920212223
. 242526272829303132
. - 3334353637383.94041
Voltaje (dB)41.541.842.242.843.243.343.242.842.041.441.040.740.540.540,640,941.341.942.743,143.243.142,641,841.240.840.640.440.440.640.941.141.7
• 42.543.0
• 43.142.942.441.641.040.6
b)Señal de RF moduladaLongitud (cm)
123456789
10111213141516
17181920212223242526272829
., . ... 30313233343536
. . 3738394041
Voltaje (dB)8.79.3
9.79.9
9.79.28.67.87.06.05.65.65.96.97.78.5
9.19.69.89.69.08.47.66.85.85.55.5
5.76.77.58.38,99,59,79.58.88.27.46.65.65.4
Ramiro Rojas Jaramillo 136
E.P.N-RLE CAPITULO IV
Onda estacionaria de RF sin modulación
Distancia (cm)
0 10 20 30 40
£ 50.0 -
.Su, 4U.U -
j?§ 30.0 -
• t i '
__^-. ^.. __
-' . , j
Figura 4.58 Representación gráfica correspondiente a la tabla 4.4.a
caT3,
0)"<?*-•O>
Onda estacionaria de RF modulada
°n n• 1 ^ 01 n n
.u -n n
i
— • — *, ^ — — J"~- -— _ ^ , — • " "— ^J' ' I
0 10 20 30 40
Distancia (cm )
Figura 4.59 Representación gráfica correspondiente a la tabla 4.4.b
Ramiro Rojas Jar arrullo 137
E.P.N - F.I.E CAPITULO IV
Cálculos realizados
Sobre la base de las imágenes tomadas en banda base para cada uno
de los valores de velocidad de transmisión, se puede establecer un margen de
error que existe entre el valor real de transmisión y el teórico que se
selecciona en el equipo, esto lo podemos observar en la tabla 4.6
Tabla 4.6 Comparación entre los valores teórico y práctico de las
velocidades de transmisión Vtx
#
12
3
4
5
6
7
Vtx teórica
(bps)
150
300
600
1200
2400
4800
9600
Ts
(mseg)
13.325
6.710
3.312
1.659
0.834
0.416
0.208
Tb
(mseg)
6.663
3.355
1.656
0.830
0.417
0.208
0.104
Vtx real
(bps)
150.08
298.10
603.86
1205.54
2398.08
4807.11
9613.00
Error
porcentual
0.03
0.63
0.64
0.46
0.08
0.15
0.14
Por último se presentan los cálculos realizados mediante las ecuaciones 4.6 y
4.7 de la relación de ondas estacionarias VSWR en la tabla 4.7
Ramiro Rojas Jaramillo 138
E.P.N-RI.E CAPITULO IV
Tabla 4.7 Cálculo de la relación de ondas estacionarias S VSWR
Frecuencia MHz
900
1000
RF sin modular RF modulada
S (adimensional) S (adimensional)
1.35
1.36
1.63
1.64
Análisis de Resultados
La potencia de salida de una señal modulada por desplazamiento de
fase mediante el dispositivo ZMQ-1050, es función directa de la potencia en
sus puertos de entrada tanto de radio frecuencia como de datos, como lo
podemos observar en las primeras pruebas. AI variar la información a
modular también varía la potencia de salida del modulador pero de manera
mínima, esto debido a la variación que existe en la potencia media de los
canales de datos. Por otro lado la velocidad de transmisión de datos no
afecta al valor de potencia de salida de la señal modulada en fase.
Las velocidades de transmisión con que opera el modulador no
corresponden de manera exacta a las que el usuario selecciona mediante
teclado al inicio de cada operación, ello debido a que no es posible generar
tiempos exactos mediante el microprocesador, sobre la base de que ellos
serán siempre función de la frecuencia de operación de su señal de reloj.
En lo correspondiente al funcionamiento del modulador por
desplazamiento de fase en cuadratura, podemos observar que los
desplazamientos diferenciales de fase generados por éste corresponden a los
Ramiro Rojas Jaramillo 139
E.P.N-F.I.E CAPITULO IV
descritos en la parte teórica del capítulo 2, con ciertos márgenes de tolerancia
que son propios de este tipo de moduladores.
En la parte que corresponde a la determinación del ancho de banda en
radio frecuencia de las señales moduladas, se puede ver que estos
corresponden al doble del ancho de banda de la señal en banda base, ello
debido a que al obtener los espectros de frecuencia de las señales moduladas,
se tienen tanto componentes positivas como negativas, lo que da como
resultado que se tenga para radio frecuencia un ancho de banda doble que el
que correspondería a la señal en banda base, pudiéndose observar que este
es menor o igual al ancho de banda predeterminado para cada velocidad de
transmisión variando de acuerdo a la información que se modula.
Lo referente a la obtención de la onda estacionaria de la señal
modulada, podemos observar que esta mantiene su forma y relación VSWR
para los diferentes valores de frecuencia, variando solamente su relación
respecto a la señal de RF sin modular.
Ramiro Rojas Jaramillo 140
E.P.N-F.I.E CAPITULO V
CAPITULO V.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Ramiro Rojas Jaramillo 141
E.P.N-F.I.E CAPITULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES.-
• El estudio de la transmisión digital, es de suma importancia dentro de los
sistemas de telecomunicaciones electrónicas y una parte esencial de ello lo
constituyen aquellos que utilizan moduladores digitales de desplazamiento
de fase en cuadratura. Mediante la experimentación con estos
moduladores, se pueden obtener muchos de los parámetros útiles para: el
diseño, construcción y funcionamiento de dicho sistema sobre todo en lo
concerniente a la transmisión digital. E! objetivo general de este
equipo esta enfocado hacia la implementación de un modulador por
desplazamiento de fase en cuadratura en el rango de frecuencias de 800 a
1025 MHz, pero que tiene como aplicación fundamental servir como fuente
de experimentación, generando así un mayor número de prácticas dentro
de las temáticas de líneas de transmisión y comunicación digital. De las
pruebas, cálculos y resultados obtenidos, se concluye que este objetivo a
sido cumplido satisfactoriamente, con lo que se puede contar con un
sistema de modulación digital QPSK controlado digitalmente tanto de
manera local como remota con la flexibilidad necesaria para aceptar
modificaciones que le permitan la ampliación y el mejoramiento de sus
funciones actuales, constituyéndose de esta manera en un equipo base
para implementar sistemas de comunicaciones digitales.
• La exactitud y confiabilidad de las señales y medidas que se han tomado,
no solo dependen del correcto funcionamiento del equipo desarrollado en el
presente trabajo, sino también de la disponibilidad y correcta utilización de
los equipos de control y medida. Es necesario que se generen
frecuencias de operación exactas e invariables en el tiempo y que el grado
de definición de los equipos de medida sea suficiente para poder
determinar cada uno de los parámetros.
Ramiro Rojas Jaramillo 142
E.P.N - F.I.E . CAPITULO V
• La precisión con que trabaje el modulador por desplazamiento de fase,
depende en gran parte de la exactitud e invariabilidad del oscilador de RF
utilizado, mientras que este último depende de la exactitud en la
generación de los voltajes de control, dando esto como resultado que el
control de este elemento aunque no forme parte directa de este trabajo, sea
indispensable para el correcto funcionamiento de todo e! sistema.
• Diseñar y construir un sistema que funcione con altas frecuencias, como ¡as
que se trabaja en los sistemas de telecomunicaciones, es una tarea que
implica lata complejidad, además de tiempo y recursos económicos.
También hay que tomar en cuenta que todos los materiales necesarios
para desarrollar este trabajo como: elementos electrónicos pasivos y
activos, tarjetas de circuito impreso, conectores, etc., no siempre se
encuentran en el mercado local, o los que existen son de baja calidad para
los propósitos de este trabajo. Con estos antecedentes, la mejor
alternativa es utilizar la tecnología desarrollada, y aplicarla con
conocimientos y mecanismos propios para alcanzar una adecuada
aplicación y adaptación a las necesidades específicas de cada sistema en
particular.
• El control digital del modulador a más de presentar una gran flexibilidad con
el usuario, permitirá desarrollar sistemas más complejos de comunicación
que permitan un mayor nivel de experimentación dentro del fenómeno de
modulación o cualquier aplicación especifica. Mediante el uso del
microprocesador como base del manejo, control y procesamiento de datos
será posible desarrollar sistemas aún más complejos de comunicaciones
con computadores remotos, lo cual potencialmente ampliará las
posibilidades de desarrollo de este equipo básico.
• El uso de un mezclador empleado-para la adaptación de la seña! de RF
modulada a otra susceptible de ser medida y visualizada, es de elemental
importancia, debido a las limitaciones de frecuencia de los equipos de
Ramiro Rojas Jaramillo 143
E.P.N-F.I.E CAPITULO V
medida disponibles. A más de ello, este dispositivo nos permite mejorar el
nivel de aislamiento entre los puertos y la generación de armónicas
indeseables en la experimentación, a más de ello mejora el nivel de
pérdidas que se presentan al usar este tipo de dispositivos.
• La arquitectura del módulo principal, le permite tener accesos a todos los
servicios que brinda el microprocesador 8031, además de tener incluido una
interfaz de comunicaciones para fácil intercambio de datos entre éste y un
computador personal que utilice el estándar RS-232. Todo esto conduce a
obtener un equipo muy útil especialmente para la implementación de una
variedad de proyectos y aplicaciones.
• El sistema utilizado para el direccionamíento de los distintos periféricos
mediante decodificaciones de direcciones, es óptimo en el sentido que
brinda alta flexibilidad para el posterior desarrollo de más aplicaciones que
se pueden manejar de manera simultánea con el mismo módulo. De esta
manera se pueden tener una gran cantidad de periféricos anexos para
establecer nuevos procesos en base al equipo de trabajo.
• El programa desarrollado en el control de este equipo, está diseñado de tal
manera que cada proceso parte del conjunto se clasifica de acuerdo
dentro de subrutinas, las mismas que son llamadas desde el programa
principal para cumplir las tareas necesarias de funcionamiento del equipo.
Las distintas localidades de memoria de datos fijos y variables, están
etiquetadas para permitir la fácil modificación, en el caso de que se
requiera de ampliaciones o modificaciones futuras, así como la utilización
por parte de otros programas, de las subrutinas desarrolladas para el
control de los distintos periféricos.
• La conversión de datos serie a paralelo que normalmente es el primer paso
que se hace para trabajar con este tipo de moduladores de dos canales, la
realiza internamente el mismo sistema de control, el momento de procesar
la información y enviarla hacia el modulador, permitiendo de esta manera el
Ramiro Rojas Jaramillo 144
E.P.N-F.IE CAPITULO V
ahorro en el diseño de éste dispositivo y además una mayor sencillez del
diseño global del equipo.
• La utilización de fuentes de voltaje con rizados mínimos (bajo las unidades
de milivoltios) para los sistemas de control de los osciladores locales, es
imprescindible, al menos cuando se trata de generar frecuencias exactas de
trabajo, debido a que las señales obtenidas son función directa de la
precisión de estos valores, ya que debido a sus altos rangos de operación,
pequeñas variaciones en este parámetro causan grandes cambios en la
frecuencia de estos elementos.
• El presente equipo, permitirá la determinación de parámetros eléctricos de
las señales moduladas tales como; potencia, ancho de banda de
transmisión en radiofrecuencia y espectro de salida del modulador
mediante un analizador de espectros; visualización de las señales en
banda base y del efecto de la modulación sobre la seña! de radiofrecuencia
mediante un osciloscopio de retención; onda estacionaria de la señal de
radiofrecuencia sin y con modulación mediante el uso de la línea ranurada
así como la relación de ondas estacionarias, y muchos más parámetros
que se requieran conocer de la señal modulada en fase, lo cual es de
suma importancia en el estudio de los sistemas de transmisión y
propagación de señales.
Ramiro Rojas Jaramillo 145
E.P.N-F.I.E CAPITULO V
5.2 RECOMENDACIONES.-
• Las conexiones entre los distintos dispositivos de radio frecuencia, deben
realizarse con sus respectivos conectores estandarizados, para evitar
filtración de ruido o desacoples que induzcan en un mal funcionamiento del
sistema. Así mismo, se deben utilizar los adaptadores necesarios para
evitar estos problemas,
• El equipo de radio frecuencia deberá ser utilizado en rangos de trabajo de
acuerdo a las especificaciones técnicas recomendadas sin dlcanzar SUS
límites máximos de operación, para evitar degeneración de su
funcionamiento, daño o acortamiento de la vida útil de los mismos.
• Es recomendable que las conexiones y desconexiones se realicen con todo
el equipo desenergizado para evitar posibles daños tanto en el subsistema
de radiofrecuencia como en el de control digital.
• El nivel de corriente de salida en cada uno de los puertos de datos del
módulo de interface digital se deberá mantener constante, para lo cual no
se deberá estar manipulando sin conocimiento los potenciómetros cuya
finalidad es ajustar estos niveles solo en caso extremo de acuerdo a las
instrucciones de control y manejo de los mismos.
• Para lograr ía visualización de las señales resultantes en lo referente a los
desplazamientos de fase, la sintonización de una frecuencia adecuada en el
mezclador que pueda ser visualizada en el osciloscopio, es una tarea que
implica precisión en el ajuste de la frecuencia de los osciladores locales.
Esta tarea se puede mejorar con un sistema de control digital con la
resolución necesaria de voltaje para los osciladores, por lo que se
recomienda construir de la manera más urgente este equipo, que permitirá
cumplir con este objetivo. En esta parte es necesario anotar que ía señal
modulada disminuida en frecuencia que se obtiene en el mezclador, debe
Ramiro Rojas Jaramillo 146
E.P.N - F.I.E CAPITULO V
tratarse de que sea múltiplo cercano en frecuencia de la taza de
transferencia de datos (velocidad de señalización) para permitir de esta
forma una fácil identificación de los desplazamientos de fase en función de
los símbolos transmitidos.
• Una aplicación inmediata a las funciones de este equipo, es la
impiementación de un sistema de demodulación que complemente al
diseñado en este trabajo. Para ello sería necesario el estudio de los
métodos de demodulación utilizados para este propósito y que se deberán
complementar tanto con el hardware desarrollado en este trabajo como con
el software, para obtener de esta manera una completa compatibilidad en el
sistema de comunicaciones. Con lo anterior, ya no sería indispensable
visualizar los cambios de fase en la señal modulada, sino mas bien la
obtención de los datos transmitidos en los puertos del demodulador, serían
la prueba suficiente para saber que nuestro equipo está funcionando de
manera correcta.
• Las aplicaciones que se le quiera dar a este equipo de modulación, están
suscritas al cumplimiento de las características y limitaciones de cada uno
de sus componentes. Los elementos de radiofrecuencia utilizados en él,
pueden servir para el desarrollo de nuevos proyectos dentro de los sistemas
de telecomunicaciones.
• Para mejorar e incrementar las velocidades de transmisión de este equipo,
será necesario trabajar con un oscilador en el módulo principal, cuya
frecuencia sea mucho más alta que la actual (4 MHZ), debido a que la
velocidad más alta actualmente en este equipo, está limitada por este factor
de construcción.
Ramiro Rojas Jaramillo 147
E.P.N-F.I.E CAPITULO V
• El presente equipo se encuentra abierto a cualquier aplicación que se le
requiera dar, para lo cual será necesario que se tenga un conocimiento a
fondo de su arquitectura y características. La información adicional está
incluida en los anexos y puede ser ampliada en base a las referencias de
bibliografía del presente trabajo.
Ramiro Rojas Jaramillo 148
E.P.N - F.I.E BIBLIOGRAFÍA
BIBLIOGRAFÍA
Ramiro Rojas Jaramillo 149
E.P.N ~ F.I.E ; BIBLIOGRAFÍA
BIBLIOGRAFÍA.-
• BELLAMY John, "Digital Telephony", Four edition, John Wiley &
sons - Interscience Publication, USA 1982.
• CARLSON Bruce, "Sistemas de Comunicación", segunda edición,
McGraw-Hill, México 1975.
CHiPMAN Robert. A, "Líneas de transmisión", McGraw Hill, México 1971.
EPN-FIE "Hojas guías de prácticas del laboratorio de líneas de transmisión"
GONZÁLEZ José, "Introducción a los microcontroladores", McGraw Hill,primera edición, Madrid 1992.
LATHI B. P., "Sistemas de comunicación", tercera edición, Addison-Wesley
iberoamericana, México 1986.
MISCHA-SWARTZ; "Transmisión de información, modulación y ruido";
tercera edición, McGraw-Hill; México 1993.
MINÍ-CIRCUÍTS, "Aplication Notes" , http://vvvvw.minicircuits.com. New York,1998.
MINI-CIRCUITS, "RF/IF Designer's Handbook", New York 1993.
MINI-CIRCUITS, "RF/IF Designer's Guide", New York 1998-1999.
NATIONAL SEMICONDUCTORS, "National Data Acquisition Databook",edición 1995.
NATIONAL SEMICONDUCTORS, "National Operational AmplifiersDatabook", edición 1995.
SAVANT, RODEN, CARPENTER, "Diseño Electrónico Circuitos y
Sistemas", Adisson Wesley, segunda edición, Wilmingtorr, 1992.
Ramiro Rojas Jararnillo 150
RP.N~F.LE BIBLIOGRAFÍA
• STREMLER F. G., "Introducción a los sistemas de comunicación", tercera
edición, Addison-Wesiey Iberoamericana, México 1990.
• TEXAS INSTRUMENTS, fí The TTL DataBook", volumen I y II, 1985.
• TOMASI Wayne, "Sistemas de comunicaciones electrónicas", segunda
edición, Prentice Hall, México 1994.
Ramiro Rojas Jaramillo 151
SOX1NV
ANEXO 1: PRACTICAS DE LABORATORIO
PRACTICAS DE LABORATORIO
A continuación se presenta una guía para realizar prácticas de
determinación de parámetros eléctricos de una señal modulada par las
materias de Líneas de Transmisión y Comunicación Digital quedando a criterio
de los profesores de dichas materias realizar las modificaciones que crean
convenientes.
TRABAJO PREPARATORIO
Revise los conceptos fundamentales sobre el fenómeno de onda
estacionaria en la propagación de señale de un sistema de transmisión, así
como lo referente a potencia de transmisión, velocidad de transmisión y
señalización, ancho de banda y funcionamiento de un modulador por
desplazamiento de fase en cuadratura.
Escriba el código binario del número 39H y describa sus respectivas
formas de onda de las señales en banda base para cada uno de los canales I y
Q de datos del modulador, así como la señal modulada en el tiempo y la onda
estacionaría que para su criterio se va a obtener como resultado del
desplazamiento de fase en la señal de radiofrecuencia.
PARTE PRÁCTICA
De acuerdo a las recomendaciones de! manual de usuario y de las
sugerencias de las pruebas, arme el circuito de la figura 4.55. Para el caso de
los osciladores locales, tome en cuenta el nivel de señal que entregan y
compare con los niveles admisibles por los elementos a los que deberán ir
interconectados. Use atenuadores las veces y en los casos que sean
necesarios para evitar daños en el equipo. Una vez que se encuentra
armado el circuito, y antes de energizarlo compruebe que la correcta
disposición de las conexiones, sobre todo de las fuentes de polarización.
Establezca los parámetros de operación de acuerdo a lo determinado en la
página 133 de las pruebas correspondientes a la medición de la onda
estacionaria y relación de ondas estacionarias. Para establecer las
frecuencias de operación de los osciladores y medir los niveles de potencia de
las señales de RF use un analizador de espectros. Siguiendo el proceso de
operación de estas pruebas, determine las mediciones necesarias y obtenga
las gráficas correspondientes. Usando las ecuaciones 4.6 y 4.7 y en base a
sus mediciones, determine la relación de ondas estacionarias. Repita el
procedimiento anterior para diferentes frecuencias y diferentes datos a
modular.
Arme el circuito correspondiente a la figura 4.41 siguiendo las mismas
recomendaciones anteriores. Determine los parámetros de operación de
acuerdo a los establecidos en la página 122 de las pruebas correspondientes a
la determinación de los desplazamientos de fase del modulador QPSK
ZMQ-1050. Tome nota de las gráficas tanto en banda base como de la señal
modulada. Varíe la información a modular y repita el proceso.
Arme el circuito de la figura 4.5 y establezca los parámetros de
operación correspondientes a las pruebas referentes a la medición de
parámetros eléctricos del modulador. Empezando con el número 39H,
determine tanto ancho de banda en RF como potencia de transmisión.
Realice las medidas variando la información a modular y manteniendo la
velocidad constante. Se recomienda en éste punto observar los caracteres
con que se trabajaron en estas pruebas, debido a que estos ofrecen una
definición más clara en lo referente a las señales obtenidas en el analizador de
espectros, facilitando así las medidas.
INFORME
Presente en tablas las medidas tomadas en cada caso con sus
respectivas formas de onda para cada uno de los circuitos armados.
Compare las mediciones y formas de onda obtenidas, con las del
presente trabajo. Analice semejanzas y diferencias dando en cada caso las
justificaciones respectivas.
CUESTIONARIO
¿ Qué relación existe entre la onda estacionaria de radiofrecuencia antes de
modularse y después de ser modulada? Compare con la teoría y explique los
resultados obtenidos.
¿ Varía la relación de ondas estacionarias en la salida del modulador respecto
a la entrada de RF? Explique cuales son las razones de ello.
¿ Cómo varía la potencia de transmisión en u sistema de comunicaciones en
función de la información que se modula en QPSK?
¿ Qué relación existe entre el ancho de banda de radiofrecuencia y el ancho de
banda de transmisión para un modulador QPSK?
¿ Que relación existe entre la velocidad de transmisión y la velocidad de
modulación en un modulador QPSK?
¿ Cómo se producen cada uno de los desplazamientos de fase en el
modulador QPSK? Analice en que caso no varía la señal modulada con la
información.
¿ Que ventajas y desventajas presenta este equipo de modulación?
CONCLUSIONES Y COMENTARIOS
ANEXO 2: Dispositivos de Radio Frecuencia
Modulador ZMQ-1Q5Q
Mezclador ZLW-2
Oscilador Controlado por voltaje ZOS-102S
Modulador ZMQ-1050
QMini-CircuitsPlug-ln & Coaxial
QPSK 30 to 1050 MHz
QMCZMQ
wideband 360° in 90° steps
MODELNO.
QMC- 1 00QMC-170QMC- 1050
PMQ-94PMQ-330PMQ-44Q
PMQPW-150'PMQPW-25Q-
2M6M050
FREQ.(MHz)
60-10090-170
800-1050
47-94200-330240-440
30-15050-250
800-1050
INSERTION LOSSdB
Typ. Max.
5.6 7.55.6 7.55.5 7.5
5.5 7.05.8 8.05.9 8.0
á.O 10.56.5 10.5
5.5 7.5
AMPLITUDEUNBAL, dB...
Typ. Max.
0.2 0.80.3 0.80.5 1 .0
0.4 1.20.4 1 .50.5 1.8
0.4 0.90.5 1.2
0.5 1.0
PHASEUNBAL, Dea
" <±>
Typ. Max.
3 63 ó3 7
3 53 ó3 7
3 83 8
3 7
1 dB COMPRESSIONdBm
Typ. .
444
444
44
4
VSWR,Typ.
IN OUT
1.5:1 1.9:11.3:1 1.5:12.0:1 2.0:1
1.7:1 1.7:11.5:1 1.5:11.5:1 1.5:1
2:1 2:11.7:1 1.4:1
2.0:1 2.0:1
CAPODATA
'see RF/1Fbestgnerhand-boolc)
Page
11-1411-1511-15
11-1211-1211-13
11-1311-14
11-15
CASESTYLE
NofeB
C07C07C07
AAA118AAA118AAA118
AAA118AAA118
HHH141
connecii
n
dqdqdr
dsdsds
dsds
du
PRICE$
Qty.(1-9)
128.95128.95119.95
119.95119.951 19.95
172.95172.95
109.95
CONTROL ¿M
features• octave & mulíi-octave bandwidíh• good phase & amplitude balance• hermetically sealed metallic enclosure with plug-in versión.• capable of meeíing M1L-M-28837 requirements
pin and coaxial connectionssee case stvle oufüne drawlnas for Din locationsPORTRF1N
RFOUTCONTROL-1CONTROL-2NOT USED
GND EXT.
CASE GND
da131582
3.4.6,7,9,10,11,12.14,15,1o
3,4,6,7,10,11,14.15
dr13241
9,12,16
3,5,0,7.8,10,11.14,15
3,5,6,7,8,10,11,14,15
ds842ó
—
1.3,5,7
1,3,5,7
du3142
—
_
—
RFOUT
CONTROL #2
PHASE SHIR VS. CONTROL CURRENTCONT-1
(mA)
+20
+20
-20
-20
CONT-2CmA)
+20
-20
-20
+20
PHASE SHIFT(Deg.)
0(REF)90
180
270
NOTES:Protecied under patení No. 4,673,898
A Avdlable only with SMA connectorsA. General Quallíy Control Procedures, 5nvironmental Specifications, Hi-Rei and MIL
description are given in General Information (Secíion 0).B. Connector íypes and case mounted opíions, case finishes are glven In sectlon O,
see "Case styles & outline drawings".C. Prlces and speclficaíions subjecí to change without notlce.1. Absoluíe máximum power, voltage and current rating:
la. Input power, 1 QQmW; Ib. Control currení, 40mA2. All Specifications oí control current ±20mA3. Control parís drive with 50 ohms source
In Stock... Immediate DeliveryFor Custom Versions Of Standard Models Consult Our Applications Dept.
computer-outoaxiteacenotmance dato
153
Mezclador ZLW-2
FREQUENCY MIXERS Coaxial
LEVEL 7 500 Hzto 10 GHz
ZMX
+7 dBm LO, up ío +] dBm RF
¿LW
MOOELNO.
ZMX 7GRZMX 10G
ZP-1Z P 2
t ZP 3Z P 5
ZP-5XZP-11AZP-860ZP10514
_ ZLW-1L ZLW-1 W.1 ZLW 1 11. ZLW 2:.. ZLW 3
'. ¿LW 5_:. ¿tv/fi:, ¿LW-8. ¿LW 1 1
.. ZLW 12
ZAD 1ZAD 1VVZAO 1 1¿AD-2¿AD 1
¿AD 4ZAD 6íf'O 3ZAO 11ZAO 1,!
FREQUENCYMHz
LO/RF |F
3700-7000 DC-10003700-10COO DC 2000
2-600 DC-80050-1000 DCMOOO0 15-400 DC 40020-1500 DC 1000
1 1500 1-100014001900 40-500£00-1050 DC 250
2 500 OC 500
5-500 DC 5001 750 00-7501 500 DC 500
1 1COO DC-1000025 200 DC 200
•-> 1500 10600TQ3 100 DC ICO0005 10 DC 105 20CO 10-600
8001250 ">Q-90
5 500 DC 5001 750 OC 7501 500 DC 500
1 1COO 5 5CO025 200 DC 2CO
5 1250 .5-500fX33-100 DC-1000005 10 DC-10'j 2000 10-600
SOO-1250 50-90
CONVERSIÓN LOSSdB
Mid-Band Totaim Range
~x o Max. Max.
5.0 30 -- 8.25.0 .10 -- 3. 5
585 .10 7.0 305.85 10 7.5 9.04.7 10 7.0 805.7 .10 90 90
5.9 10 70 9068 30 B.6 865 6 24 7.75 7.755.18 10 70 85
581 08 7.0 855 7 4 .05 7.5 8 54 82 07 7 5 355.63 08 7.5 954.61 06 7.5 85
5.B1 03 7 5 3.54 58 05 7 5 8.55 6fi 08 7 5 8-5685 10 35 90621 1.3 - 7 5
5 24 10 7 0 8 55 5 6 05 7.5 3.54 3 3 .04 7.5 8.55S6 .07 7.5 8.54 61 .06 7 5 8 5
5 71 .03 7 5 8.5465 08 7.5 8 55 79 05 7 5 8 57.12 12 95 9.06.21 U 7.5 7 5
LO-RF ISOLATION, dB
L M UTyp. Min. Typ. Mtn. Typ. Mln.
30 Uyp } 20 (min.)37 (typ-320 (mm.}-
60 50 42 30 37 2558 40 47 30 42 2560 50 46 30 35 2554 4fl 42 30 39 25
60 40 40 20 23 1733 Uyp.) 20 (mmj35 Uyp.) 25 (min )
55 45 50 35 35 30
50 45 45 30 35 2550 45 45 30 35 2550 45 45 30 35 2555 45 40 25 35 2060 50 45 35 35 25
55 40 35 25 30 2060 50 45 30 35 2560 50 M «J 45 3550 45 35 25 30 203-5 25 35 25 35 25
50 45 45 30 35 2550 45 45 30 35 2550 45 45 30 35 2545 30 35 20 30 20(50 50 45 35 35 25
50 40 40 20 30 2060 50 45 30 35 2560 50 50 40 45 3550 45 35 25 30 2035 25 35 25 35 25
LO4F ISOLATION, dB
L M UTyp. Mn. Typ. Mln. Typ. Mln.
36 Uyp ) 20 (min.)17 Uyp.) 8 (min.)
60 45 47 30 36 2250 35 44 20 29 1860 4Q 47 25 35 2040 25 32 18 23 8
60 45 45 25 38 2029 Uyp.) 15 (min.)27 Uyp.) 20 (min)
50 40 36 30 30 20
45 35 40 25 30 2045 30 40 25 30 2045 30 4Q 25 30 2050 40 40 25 30 2045 35 40 30 30 20
50 40 35 25 30 2060 45 40 25 .30 2560 50 50 40 45 3545 40 10 20 25 1530 20 30 20 30 20
45 35 10 25 30 2045 30 40 25 30 2045 30 4Q 25 30 2045 30 35 20 30 2045 35 40 30 30 20
50 40 40 20 30 2060 45 ¿0 25 30 2060 50 50 40 45 3545 40 JO 20 25 1530 20 30 20 30 20
CAPODATA
(see Rf/IF
HandboaM
Page
1 -671 69
1-1921-1941 2001-206
1 831 1671 1651-124
1 921-541 521 661 48
1 120t 481-501 581 74
1 921 541 521 561-46
1 1221 481 501 581 74
CASESTYLE
Note 8
BU413BU413
GG60GG60GG60GG60
GG60GG60GG60GG6Q
M21M21M21M21M21
M21M21MZ1M21M21
M22M22M22M22U22
M22M22M22M22M22
coNN£CT1
ON
afad
agagagaghg
agagag
aeaeaeaeae
aeaeaeaeae
aeÜE!
aeodae
adaeaeaeae
Pnce$
Qty.ti -9)
71.9531.95
39.9539.95399547.95
479547.9547.9562.95
51955695539556.9553.95
61 9564.9569.9571 9571.95
43954:1 D544 9549.9545.95
51.9551 955 4 9 561 !3561 95
L = low range [fL to 10 fj M = mid range [10 fL to f;/2] U = upper range [fj/2 to fjm = mid band [2f. to f./2]
v i i'~\Ti~f L UNOTES:
c.!
Average of conversión loss ac center of mid-band frequency ff_-f/4)Standard deviaciónAvailable only with S.V1A conneccorsPhase deteciion. posirive polariryISdBmín. 8 5 to 10 GHzGeneral Q^ality Control Procedures. Environmental Speciftcations. Hi-Rñl and MIL descripción are given in section O, see "Mini-CircuicsGuoranrees Qualicy" article.Connector types and case mounted options. case finishes are given insection O, see "Case Styles & Outline Drawings".Pnces and Speciflcations subject ro change withour norice.Absoluto máximum power. voltage and currenu ratinasla RF power. SQmWi b Poak Ir current. 40mA
1-16
62
C^Mini-Circuits INTERNETT nttD://v."AW,minÍcitcu[is.com
P.O. Box 350166, BrooWyn, New York 11235-OO03 [718)934-4500 Fax [718} 332-4561
Dtstnbutfon Centén: NORTH AMERICA 800-654-7949. 417-335-5935- Fax 417-335-5945 * EUROPÉ 44-1252-835O94 • Fax 44-1252-837010
Mezclador ZLW-2
: ^
'•i
- , . .
f G * —
s .-,
;~_^
«
' i ,'r c £ li .
RF/LO
F R E Q .(MHz)
5.00110.00020.00050.000100 .000155.760200.000306 .520366.320427.130500.000547.740
608.040
663.340
728.650
733.950
349.260
909.560969.8601000.000
.: ' 30 —
::==^===.
2 3
E " C
...,
///if.
l i l if '"MI ¡
3 • • ' 3B-
F-
^x" /"v
«.- -. •1 i |
,
VSWR RF port
LO
dBm
1.26
1.121.04
1.021.06
1.09
1.121.18
1.21
1.231.26
1.231.30
1.341.38
1.441.511.58
1.601.75
LO LO+7 +10
d B m d B m
1.30 1.34
1.15 1.20
1.07 1.151.06 1.151.07 1.141.09 1.141.11 1.141.16 1.161.18 1.171.20 1.131.22 1.211.23 1.221.26 1.24
1.29 1.27
1.34 1.321.40 1.33
1.47 1.46
1.55 1.54
1.66 1.66
1.72 1.72
c;3
— -
•
•
- -
F
C3
¡"int-Clre-,
;SQl_A
_Q ar-1 Jm
t =i*E^^*
w» -*—.•.
- ;
p e o u
«"ini-Cir-cu
T ÜQf-J
o f -*/-
5?
I S
e n e
u»i S 0 1— 'V T X Q.IS
xt t_q ar-v-* a f -•*/-
*
F
"TTTÍr"j«
o e a ^
VSWR LOLO+4
dBrn1.771.711.761.691.631.611.541.531.521.521.551.531.50
1.511.56
1.61
1.631.67
1.74
1.77
LO+7
dBm2.702.632.772.552.412.372.292.202.162.132.062.132.09
2.09
2.042.132.19
2.24
2.28
2.30
— 7*" "
i ie * c
portLO
+ 10dBm4.333.913.953.743.37
3.243.132.952.89
2.832.742.702.65
2.65
2.692.692.702.782.85
2.39
,/1:,;
! ! 2r í»«nzl
& O ET . DC. .
MI e
D **" s•1
3 ,« o
\-
& E 3
: E i
u E -, =
' . A
! i !" ""-*'
1-\
¿-a c3«">-or«t« .' —- '»"7'. l_ — X. .
í I i .-
.X
pc
orrie
r
<m
v)
IS
IS
' W
•
í
0 DE.T .OC .Q^/^SE"!;.. -.
•f !M*-r) P H E O
I F
F R E Q .(MHz)
5.00110.00020.00050.000100.000155.760200.000306.520
366.820
427.130500.000
547.740
6Q8.040
668.340
728.650
788.950
349.260
909.560
969.3601000.000
VSWR IFLO LO+4 +7
dBm dBm1.43 1.241.44 1.251.43 1.251.44 1.251.45 1.271.49 1.311.54 1.361.66 1.431.75 1.571.84 1.661.97 1.772.04 1.33
2.02 1.37
2.07 1.90
2.03 1.91
2.07 1.91
2.02 1.86
1.93 1.77
1.31 1.661.74 1.60
portLO
+ 10d B m1.091.101.101.111.13
1.131.231.351.441.531!661.781.771.81
1.83
1.32
1.77
1.68
1.571.51
: i iu e M c
0
, F R E Q ,MHz
1.002.005.00
20.0050.00100.00161.97200.00290.75322.94337.33451.72500.00
530.49
644.33709.27
773.6-5833.04902.431000.00
? I iY f **•-!* i
deteotionmax.DCo utp ut
mV-230.07-234.86-240.18-240.24-236.50-233.59-242.90-243.36-246.33-237.61
-224.03
-223.29
-229.56
-229.04
-207.44
-196.52
-138.54
-187.28-173.88-178.52
i
DCoffsetmV0.090.090.08
0.090.09
0.030.060.020.11
0.11
0.01
0.220.23
0.37
0.48
1.06
0.33
0.49
0.720.64
»
IÍ'I£
33" t£
98't£
3I"8£
TQ'it
iri900" 0¿
00' 0¿
GO"G¿
00'0¿
00"0¿
ujgp
01,+
Oí
-5Í"££
¿e" i e
ort£
OO'Ot
£0"£t
*¿'£9
O0'¿9
00' ¿9
00' ¿9
00' ¿9
00" ¿9
ujgp
oí
íi'tC
n o " o Tu o o L-
W6C
09" I £
T¿'C£
£¿'¿£
crot
36' íí
OQ't-9
Q0't9
00' t9
O0't9
00"t9
00" fr9
Lugp
tH-
01
¿£'££
¿8'9£
¿ÍT'Ot
88' tt
SO'St
0£"09
00'0¿
00' 0¿
00" 0£
00'0¿
00' 0¿
01- +
Oí
¿I'££
¿¿'££
90' 9£
08'8£
££'8£
OITt
*6'T9
O0'¿9
00' ¿9
00' ¿9
00' ¿9
00' ¿9
oigp
Tt" 8£
¿¿'Ot
eO'95"
00>9
O0't9
00">9
OO't-9
00* f 9
O0'*9
LU9P
01
000" 0001
Oír 668
089" C£8
0 1 11 6 tí ¿>
0"fr£' 999
OOO'OOÍ
Q-b¿* 99t"
Ot"6"99£
OOt'OOE
OOO'OOI
000'
000"
000'
000
000
000
Oí
Oo
01
'i
T
"I
01
8I'¿ £9'¿
t-8'9 ¿£'¿
6£*9 00' ¿
£0'9 9^9
C6'£T ¿C'9
88' f TI'9
9Í'Í C¿'í
99'í C3"í
**•*£• ¿ST'Í
6£"í ££"f
t-KS" Sí'í
lí'f 89'í
¿ff C9'?
89' í OS'Í
8£"9 0£"9
Í0'¿ £C'¿
tu g p oí g p
01 Oí
orsirsLL'L
¿0*¿
t£'9
ÍI"9
I0'9
ti'í
63"í
8ST
Wf
01*9
T0'9
tl'9
66' 9
f9'£
•ugp
Oí
000" 696
OSt'^Oó
Oír 698
089" SOS
OIf69¿Q-t^'Clgl^
01 3 69Í
OOO'Oit
000" 0¿
000" 08
000" Oí
000' Ot
000" í£
000" C£
000' I £
01
000" 0001
Oír 668
OS9'ü:£S
OIt" DD¿^
Q-t £* 000
018' 66Í
000' OOÍ
0*¿'99t
OOfOO£
Ot£'¿9T
OOO'OOI
OOO'OÍ
OOO'OC
OOO'OI
OÜO'Í
QQQ'C
000"!
T(ap)i-- Cap) OSI
CGP)UOISJSAUOO
Pruebas de Laboratorio realizadas con un analizador de espectros.
Mezclador ZLW-2
Frec. (MHZ)457485508
529.3550.3573.5594.1617.2
636655.2674.1689.7
P. IN RF(dBm)-13.3-12.8-12.2-11.9-12.5-12.6-11.6-11.8-12.6-12.3-12.1-13.1
P.Out IF(dBm)-19
-17.1-16.68-16.94
-17.2-16.3-16.4
-17.17-16.8-16.3
-17-17.8
Pérdidas (dB)5.74.3
4.485.044.73.74.8
5.374.2
44.94.7
Mezclador ZLW-2
450 500 550 600 650 700
Frecuencia (MHz)
OSCILADOR ZOS-1025
aMini-CircuitsSurface Mount0, Plug-ln & Coaxial
LOWNOISE 118tolll4MHz SURFACE MOUNT
JCOS POSA
,- -
- '
1
' MODELNO.
JCOS-S20WLNJCOS-820BLNJCOS-1100LN
POSA-138POSA-158
FREQ.MHz'
»
Mln, Mac
780-860807-832
1079-1114
118-138138-158
POWER
OUTPUT
dBm
V
Typ*
+9+3
+8.5
+5+5
TUNING
VOLTAGE
V
Mln. MOJÍ.
0 201 140 20
1 161 16
, PHASENOISE
dBc/ Hz SSB ot offsetfrequencies: _
Typ. ' .100 1 10 , 100 1Hz. kHz 'kHz kHz MHz
-60 -90 -112 -132 -150-57 -88 -112-132 -151-00 -88 -110 -130 -150
-72 -100 -125 -145 -163-72 -100 -125 -145 -163
PULUNG" MHzpk-pk
@12dBr
Typ.
4.50.47.5
0.070.07
PUSHINGMHz?V
' Typ,
0.30.40.5
0.030.03
TUNINGSENSÍ-T1VTTY
, „"**
Typ-
8ó
4.5
2.32.4
HARMONIOSdBc
1
Typ^ > Max.
-13 -8-24 -20-15 -10
-40 -30-40 -25
3dBMOD.
BANDWIDTHKHz
'
Typ.
200020002000
20002000
POWER
SUPPLY
CURRENT. mA
VOLTAGE,V Max.
9 2510 25B 25
12 2512 25
CÁPDDATA
RF/ÍFDe-stener
hand-book)
Page
15-5915-5915-59
_
—
CaseStyle
NoteB
BG419B6419BG419
C07C07
coNNECTION
Id]dJd
JrJr
Price'$ '
Qfy(1-9) T* 1
49.9549.9549.95
46.9546.95
DUAL OUTPUT 25 to 1025 MHz
zos
MODELNfil'IW.
ZOS-50ZOS-75ZOS-100
ZOS-150ZOS-200ZOS-300
ZOS-400ZOS-535ZOS-7Ó5ZOS-1025
FREQ;1 MHz
.Mln. Max.
25 5037.5 7550 100
75 150100 200150 280
200 380300 525485 765685 1025
POWER"OUTPUT
dBmTyp.
1Main, Aüx.
-f-9 -12+9 -12+9 -12
+9 -12-t-10 -11+9 -13
+10 -13+9 -13
+8.5 -14-f-8 -13
'TUNINGVOLTAGE
V
-
Mln. Max,
1 161 161 16
1 161 161 16
1 10
1 161 161 16
PHASE NOISEdBc/ Hz SSB at offset
f requerí cíes:Typ, i
10 kHz 100 kHz IMHz
-107 -126 -141-110 -128 -142-111 -131 -143
-107 -127 -142-106 -120 -141
-103 -123 -142
-100 -120 -136-96 -118 -131-9ó -117 -132-92 -112 -130
PULUNGMHz
pk-pk(Open/Short)
Typ.
0.0120.0160.026
0.0170.0150.017
0.0210.0180.0330.051
PUSHING,MHz/V
Typ.0.080.150.25
0.390.420.50
0.500.500.721.00
TUNINGSENSt-TIVITYMHz/V
Typ.2.53.54.5
5.87.711
15182230
HARMONIOS' d&c
Typ. Max.
-22 -12-2ó -20-29 -20
-26 -20-25 -20-27 -20
-24 -18-27 -20-27 -17-25 -18
3'dBMOD.
BANDWIDTHKHz
Typ.100100100
100100100
100100100100
POWERSUPPLY
CtlKRtNl
VOLTAGE m*V Max.
12 14012 14012 140
12 14012 14012 140
12 14012 14012 14012 140
CAPODATA
(seeRF/IF
Designarhand-book)Page
15-4715-4715-47
15-4715-4715-47
15-4715-4715-4715-47
CaseStyle
Note 'B
9R386BR386BR386
BR386BR38ÓBR3BÓ
BR386BR386BR38ÓBR356
Pricej* •**$ - ? j
$
aty'ÍÉ(1-9)t
119.95119.95119.95
119.95119.95119.95
119.95119.951 19.95119.95
ZOSSCHEMATIC
pin connectíonssee case style outllne drawlngs
DCPOWERSUPPLY
PORTRPOUTV-CC
V-TUNEGNDEXT
hx218
3,4,5,6,7
Je1325
1.3,4,6,7,8,9,10,11,12,14
Jd781
2,3,4,5,6,910,11,12,13,14
' ir9123
1,2,4,5,6,7,8 "10,11,3.14,15
kg10142
1,3,4,5,6,7,8,911,12,13,15,16
In Stock... Immediate DeliveryFor Custom Versions Of Standard Models Consult Qur Applications Dept.
OUTPUT
169
ANEXO 3
• Módulo Principal
• Periféricos:
Módulo de Interface DigitalMódulo del Teclado y display
Módulo Principal
Módulo de Interface Digital
+VC
C -V
40 :c
5212 U 15 11 1 < 2 4 6 10 9 7_ —
C
• C ^ 3
LJI
VEE
JIM 1
2
3 4
5 6
7 3
9
1011
12
13
1415
It
í
19
2»
25
2(5
27
2¡í
29
31)
31
3233
34
35
3637
33
39
40
:lEÁ
DEi
rí5:Q
- > O- > > > > > > > > ;v > Í2
13 .)
MO
DU
LO
DE
IN
TE
RFA
CE
DIG
ITA
L
C:\v
ini\C
LIE
NT
98 A
RC
HIV
OS
\TR
AD
AJO
Kte
¡Mia
tí.D
DB
MODULO DE INTERFACE DIGITAL
MODULAR QPSK
O O O O O\I O O O O O O O
•ib
•*>
National SemiconductorMay 1999
LF147/LF347Wide BandwidthGeneral DescriptionThe LF147Ísa lowcost, high speed quad JFET ¡nput opera-
tional ampüfierwith an internally trimmed input offset vo'rtage(BI-FET II™ technoiogy). The device requires a low supplycurrent and yet maintains a large gain bandwidth product
and a fast slew rate. In addiíion, well matched hlgh voltageJFET ¡nput devíces provide very íow ¡nput bias and oíifeetcurrenís. The LF147 is pin compatible wtth the standardLM148. Thís feature allows designéis to ímmediately up-grade the overall performance of exisíing LF148 and LM124designs.
The LF147 may be used ¡n applications such as hígh speed¡níegrators, fast D/A converters, sarnple-and-hold circuits
and many other circuits requiring low ínpuí offset volíage,low ¡npuí bias current, high ¡nput ¡mpedance, hígh slew rateand wide bandwidth. The device has low noise and offset
voftage drift.
Quad JFET ¡nput Operational AmplifiersFeatures• Internally trimmed offset voltage: 5 mV max
H Low input bias current: 50 pA
• Low ¡nput noise current: 0.01 pA/vHz
• Wide gain bandwidth: 4 MHz
• High slew rate: 13 V/us
• Low supply currení; 7.2 mA
• High input ¡mpedance: 1012ÍÍ
• Low total harmonio dÍstort¡onAv=10.: <0.02%RL=10k, V0=20 Vp-p, BW=20 Hz 20 kHz
• Low 1/f noise córner: 50 Hz
• Fast settling time ío 0.01 %: 2 us
CO
ÍCL
ro
Q.Í-Kir
Dc03Q.
m
O-o
CD-tÜJr-K
6'
3-O_
iBiCD"
Simplified Schematic
Quad
Connection Diagram
Dual-ln-Line Package
DUTI i.i V IN!'
-VE£0
\H2~ OUTZ
DS005647-]
Note 1; Available per SMD #8102306, JM38510/11905.
Top ViewOrder Number LF147J, LF347M, LF347BN,
LF347N or LF147J/883 (Note 1)See NS Package Number J14A, M14A or N14A
Bt-F6Ttl'"B a tlBdeoiHrkof National S«niconaucttir Corporation.
© 1999 National Semiconductor Corporation DS005647 wwwcnational.com
Connection Diagram (continuad)Nole 3: See STD Mi! DWG 5962R99504 for Radiation Tolerant DevJce
ouTPur 1 1INPUTl- 1
INPUT i ' 1
V* 1
INPUT;* i ' •'
IN?UT 2" 1
OIJTFIITÍ 1
•
LM124W
i ouTpur »— ' IIMPUT4-
" IrUFIJTit
1 O.S'O
HkPtIIJ.
1 INFUTJ-1 l ninuiir t
DSCM9299-33
Order Nutnber LM124AW/883 or LM124W/883
LM124AWRQML and LM124AWRQMLV(Note 3)
See !MS Package Mumber W14BLM124AWGRQML and LM124AWGRQMLV(Note 3)
See NS Package NumberWG14A
WAW.national.com
. .
Absoluta Máximum Ratings (Note 12)If Milltary/Aerospace specifíed devices are required,picase contactthe National Semiconductor Sales Office/Distributors for availability and specifications.
LM124/LM224/LM324 LM2902
LM124A/LM224A7LM324A
Supply Voltage, V* 32V
Differential Input Voltage 32V
Input Voftage
Input Curren!
0.3V to +32V
(V,N < 0.3V) (Note 6) 50 mA
26V
26V
0.3V to +26 V
50 mA
Power Dissipation (Note 4}
Moldad DIP
Cavity DIP
1130 mW
1260 mW
Small Outline Package 8QQ rnW
1130 rr)W
1260 mW
8QQ mW
Output Short-Circuft to GND
(One Amplifier) (Note 5)
V* < 15V and TA = 25 C Contínuous
Operatíng Temperatura Range
LM324/LM324A
LM224/LM224A
LM124/LM124A
0 C to +70 C
25 C to +85 C
55 Cto+125 C
Storage Temperaíure Range • 65 C to +150 C
Lead Temperature (Solderíng, 10 seconds) 260 C
Solderíng Information
Continuous
40 C to +85 C
65Cto+150 C
260 C
Dual-In-Line Package
Soldering (10 seconds} 260 C 260 C
Small Outlíne Package
Vapor Phase (60 seconds) 215 C
Infrared (15 seconds) 220 C
215 C
220 C
See AN-450 "Surface Mounting Methods and Thei'r Effect on Product Relíabilrty" for other methods of solderíng surface mountdevices.
ESD Tolerance (Note 13) 250V 250V
Electrical CharacteristicsV" - +5.0V, (Note 7), unless otherwise stated
Parameter
Input Offset Voltage
Input Bias Curren!
(Note 9)Input Offset Current
Inpuí Common-Mode
Voltage Range (Note 10)
Supply Current
Large Signal
Voltage GainComrron-Mode
Rejection Ratio
LM124A LM2
Min Typ Max Mln Jy
(Note 8) TA = 25 C 1 2 1lrtWorlW().vCM*oVl 5Q
TA = 25 C
lNWorI,g(J.VCM = OV, 2 10 2
T A =25C
V+ = 30V. (LM29Q2, V* = 26V). 0 V* 1.5 0TA = 25 C
Over Full Temperature RangeRL = » On All Op AmpsV+ = 30V (LM2902 V+ = 26V) 1.5 3 1 .Vt = 5V 0.7 1.2 Q.
V = 15V. RL£ 2kO. 50 100 50 10
(Va = lVto11V), TA = 25CDC. VCM = OV to V* 1.5V. 70 85 70 8f
TA = 25 C
24A LM324A
p Max Mln TV? Max3 2 3 mV
80 45 100 nA
15 5 30 nA
V 1.5 0 \ 1.5 V
mA
5 3 1 . 5 3
7 1.2 0.7 1.20 25 100 V/mV
65 85 dB
www.natiortal.com
Eléctrica! Characteristics (continued)V* = +5.0V, (Note 7), unless otherwise stated
Parameter
Power Supply
Rejection Rallo
Amplifrer-to-Ampl fer
Coupüng (Note 11)
Output Current Source
Sink
Short Circuit to Gtound
Input Offset Voltage
Input Offset
Voltage Drift
Input Offset Current
Input Offset
Current Drift
Input Blas Current
Input Common-Mode
Vortage Range (Note 10)
Large Signal
Voltage Galn
Output Voltage VQH
Swing
VOL
Output Current Source
Sink
Condítions
V* = 5V to 30V
(LM2902. Vt- = 5Vto26V).
TA = 25 C
f = 1 kHz to 20 kHz, TA = 25 C
(InpLtt Referred)
Vu* = iv, VN = ov,VT = 15V. V0 = 2V. TA =
VN = IV. VN*-=OV,
V* = 15V, V0 = 2V,TA =
VW -1V.VN+=OV.
V* = 15V. V0 = 200mV.
25 C
25 C
TA = 25 C
(Note 5) V= 15V, TA = 25 C
(Note 8)
Rs= 00
I|J(+) INI ), VCM = OV
RS = on
lfJM or 'rj( )
Vf= +30V
(LM2902, V* = 26V)
V* = +-15V
(V0Swing = 1Vto11V)
RuS2kn
V*" = 30V
(LM2902. V* = 26V)
V^= 5V.Ri.= 10kn
V0 = 2V
RL = 2 kO
RL=10k£l
Vrj4" = +1V,
VN =OV,Vv = 15V
VN =+1V,
Vr)* = OV.V1 = 15V
UV1124A
Min Typ Max
65 100
120
20 40
10 20
12 50
40 60
4
7 20
30
10 200
40 100
0 V+ 2
25
26
27 28
5 20
10 20
10 15
LM224A
Min Typ Max
65 100
120
20 40
10 20
12 50
40 60
4
7 20
30
10 200
40 100
0 V* 2
25
26
27 28
5 20
10 20
5 3
LM324A
Min Typ Max
65 100
120
20 40
10 20
12 50
40 60
5
7 30
75
10 300
40 200
o \ 2
15
26
27 28
5 20
10 20
5 8
Unrts
dB
dB
mA
íiA
mA
mV
uV/C
nA
pA/C
nA
V
WmV
V
mV
mA
Electrical CharacterístícsV* = +S.OV, (Note 7), unless otherwise stated
Para meter
Input Offset Voltage
Input Bias Current
(Note 9)
Input Offset Current
Input Common-Made
Voltage Range (Note 10)
Supply Current
Large Signal
VoKage Gain
Condrtions
(Noíe S) TA = 25 C
INM °r INÍ >, VCM = OV,
TA = 25 C
INM °r 1N( ,, VCM = OV,
T A =25C
V* = 30V. (LM2902, V* =
TA = 25 C
26 V).
Over Futí Temperature Range
RL = « On All Op Amps
V* = 30V (LM29Q2 V* = 26V)
V- 5V
V*= 15V, RL&2kn.
(V0- lVto1lV).TA = 25C
LM1 24yLM224
Min Typ Max
2 5
45 150
3 30
0 V+ 1.5
1.5 3
0.7 1.2
50 100
LM324
Min Typ Max
2 7
45 250
5 50
0 V* 1.5
1.5 3
0.7 1.2
25 100
LM2902
Min Typ Max
2 7
45 250
5 50
0 VT 1.5
1.5 3
0.7 1.2
25 100
Unrts
mV
nA
nA
V
mA
V/mV
www.natio nal.com
Electrical Characteristics (continuad)V* = +5.0V, (Note 7), unless otherwíse staíed
Paramewr
Common-Mode
Rejection Ratío
Power Supply
Rejection Ratio
Amplífier-to-Ampl fíer
Coupling (Note 11)
Output Current Source
Sink
Short Circuit to Ground
Input Offset Voltage
Input Offset
Voltage Drift
Input Offset Current
Input Offset
Current Drift
Inpuí Bias Current
Input Common-Mode
Voltage Range (Note 10)
Large Signal
Voltage Garn
Output Voltage
Swing
Output Current
VOH
VOLSource
Sink
Condrtions
DC, Vcu = OV to V* 1.5V,
TA = 25 C
V+ = 5V to 30V
(LM2902, V* = 5V to 26V),
TA = 25 C
f = 1 kHz to 20 kHz. TA = 25 C
(Inpuí Referred)
VN+= IV, Vrj =OV.
V+ = 15V, V0 = 2V, TA = 25 C
VN = 1V.V|j+ = OV,
V*" = 15V. V0 = 2V, TA = 25 C
VN = 1V, VM+ = OV,
V* = 1SV, V0 = 200 mV, TA = 25 C
(Note 5) V * 15V, TA = 25 C
(Note 8)
Rs = on
"NW 'w( j. VCM = avRE = on
lN(t)OrlN()
V* = +30V
(LM2902, V*- = 26V)
V* = +15V
(VoSwing = iVto 11V)
RU a 2 knv* = 3ov RL - 1 kn(LM2902, V+ = 26V) RL = 10 kQ
V+ = 5V. R[. = 10 kn
V0 = 2V VN+ = +1V,
Vw = OV,V5- = 15V
Vw" = OV.Vv = 15V
LM124/LM224
Min Typ Max
70 85
65 100
120
20 40
10 20
12 50
40 60
7
7
100
10
40 300
0 V* 2
25
26
27 28
5 20
10 20
5 8
LM324
Mln Typ Max
65 85
65 100
120
20 40
10 20
12 50
40 60
9
7
150
10
40 500
0 V* 2
15
26
27 28
5 20
10 20
5 8
LM2302
Mln Typ Max
50 70
50 100
120
20 40
10 20
12 50
40 60
10
7
45 200
10
40 500
0 V* 2
15
22
23 24
5 100
10 20
5 B
Uníts
dB
dB
dB
mA
"A
mA
mV
uV/C
nA
pA/C
nA
V
V/mV
V
mV
mA
Nota 4; For operating at high temperatures, the LM324/LM324A/LM29Q2 must be derated based on a +125 C máximum juncllon temperature and a tnermal resis-tance of 88 CAVwh ch applies for the device sddered In a printed circuit board, operating in a still a!r ambient. The LM224/LM224A and LM124/LM124A can be de-raied based on a +150 C máximum ¡uncfton temperature. The dlssipation is trie total of all four amplifiers— use exíemal feststors, wnere possibíe, to allow tne am-plifier lo satúrate of ¡o reduce tne powerwhlchls dissipaledln the íntegrated circuí!.
Note 5: Short circu ts from the output to V4" can cause excessive heating and eventual destmction. When consídering short circuits to ground, the máximum outputcurrentis approxlmately 40 mA fndependent of íhe magniíude ofV". At valúes of suppiy voltage fn excess of+15V, continuóos shorr-cJrciiits can exceed thepowerdisslpalíon ratings and cause eventual destruction. Destructive dlsslpation can result from símultaneous shorts on all amplifiers.
Note 6: This input current will only existwhen tne voltage a! anyof the Input leadsls driven negative. lílsdue lo tne collector-basejunctioncf the InputPNP tran-sí stors becomfng forward biased and thereby actrng as inpuf dtode clamps. In addltion ío thls diode acíion, tfiere Is also latera! NPN parasttíc transistor sction on theIC chíp. Thls transistor action can cause the output voltages of the op amps to go lo the V+voltage level (or to ground for a large overdrive) for the time duration thatan input is driven negative. Thls Is not destructive and normal output states will re-establish when the Input voíiage, wnich was negative, again retums lo a valuégreater than 0.3V (at 25 C).
Note 7: These speáfications are limitedto 55 CSTAs+125CfortheLMl24/LM124A. Wth tne LM224/LM224A. all temperature specificatlons are límitedto 25 CS TA S +85 C, the LM324/LM324A temperature speáfications are llmlted to 0 C S TA S +70 C, and the LM2902 speáfications are llmited to 40 C S TA S +85 C.
Note 8: V0 = 1.4V, Rs = W wtíh V* from 5V to 30V; and over the full Inpuí common-mode range (OV ío V 1.5V) for LM2902, V+ from 5V to 26V.Note 3: The direction of the input current Is out o( the IC due to the PNP input stage, Thls curren! Is essentlally constan!, Independen! of the state of the output sono loading change exlsts on the input lines.Note 10: Theinput common-mode voltage oleither fnput signa! voltage should nclfae aliowed to go negative by mere than 0.3V(at 26 C). The upperend oí thecommon-mode voltage range Is V* 1.5V (a! 25 C). bul either or both inputs can go to +32V wíthouí damage (+26V for LM29D2), independen! of the magniiude ofV*.Nota 11: Due lo proximity of externa! components, insure that couplIng is not origlnating vía stray capacitance between these external parís. This typlcally can bedetected as thls rype of capacitance Increases ai hlgher frequencles.
Note 12: Refer to RETS124AX for LM124A militar/ speáfications and refer to RETS124X for LM124 military spedficatíons.
vwvw.national.com
Eléctrica! Characteristics (continuad)Note 13: Human body motel. 1.5 kn in series with 100 pp.
Schematic Diagram
Typícal Performance Characteristics
Input \foltage Range Input Current Supply Current
5
V Qfi V" - POWE5 SUFPLV VOLTACE {±VK)03009209-34
-55-35-15 5 ¡5 ¿5 55 35 105135
T. - TEVPERATURE ("C)
Voltage Gain Open Loop FrequencyResponse
ID 20 SO
V* - SUPPLV VOLTAGE (Voe)DS000299-36
Common Mode RejectíonRaíio
10 70 SO 40
V* - SUFPLr VOLJAGÍ (VK)DG0092MJÍ
V1 = IO TO 15 VK 4 „ . .
-S5ocsrAs*i;50c \0 10 100 1.01: 10k 10DM 1.0M 1ÜM
1 - ffllQUEMCr (HI) \C'« IQOk 1U
f - FP.EOUEHCY (Hi)D5009299J9
WAw.national.com
Pulse Response RL=a kn, CL=IO
Small Signal Inverting Small Signal Non-lnverting
TIME (0.2 fis/DlV)
Large Signal Inverting Large signa! Non-lnverting
TIME(2ÍÍDÍV) TIMEÍZja/DIV)
Current Limit (RL=10on)
— . , - - . • • . — . , r - - , . ' - - . i *~
Application HintsThe LF147 is an op amp wíth an internally trimmed ¡nput off-set voftage and JFET inpui devlces (BI-FET Íl). These JPETshave large reverse breakdown vottages from gate to sourceand draín elíminating the need for clamps across the inputs.Therefore, large differential ínput voltages can easily be ac-commodated withouí a large íncrease ¡n input current. Themáximum differential input voltage is ¡ndependent of the sup-ply voltages. However, neither of the input voltages shouldbe allowed to exceed the negative supply as this wíll causelarge currenís 1o flow which can resuft in a destroyed uní*.
Exceeding the negative common-mode litnít on either inputwill forcé the output to a high state, potentially causing a re-versal of phase to the output. Excéeding the negativecommon-mode limit on both inputs will forcé the amplrfieroutput to a high state. In neither case does a latch occursince raísíng the Ínput backwithin the common-mode rangeagain puís the ¡nput stage and thus the amplífier ¡n a normaloperating mode.
/. na tío n a!. co m
Application HíntS (Contmued)
test socket as an unfímited current surge íhrough the result-ing forward diode within the IC could cause fusing of the in-terna! conductora and result in a destroyed unit.
Large differential ¡nput voitages can be easíly accommo-daíed and, as ínpuí differential vottage protection diodes arenot needed.no large ¡nput currents result from large differen-tial input voltages. The differential input voítage may belarger than V* without damaging the device. Protecíionshould be provided ío preventihe ¡nput voltages from goingnegative moreíhan 0.3 VDC(aí25 CJ.An inputclamp diodewíth a resistor to the IC input terminal can be used.
To reduce the power supply drain, the amplifiers have aclass A output síage for small signal levéis which converts toclass B ¡n a large sígnal mode. This allows the amplifiers toboth source and slnk large output currents. Therefore bothNPNand PNP externa! current boosttransistors can be usedto exíend the power capabílrty of the basic amplifiers. Theoutput voítage needs ío raise approxímaíely 1 diode dropabove ground ío bias the on-chíp vertical PNP transistor foroutput current sinking applications.
For ac applications, where the load ¡s capacitively coupledtothe output of the amplifier, a resistor should be used, fromthe outpuí of the amplrfier to ground to increase the class Abias current and prevent crossover distoríion.
Where the load is directly coupled, as m de applícaíions,there is no crossover distortion.Capacitivo loads which are applied direcíly ío íhe output ofthe amplifier reduce the loop stability margln. Valúes of50 pF can be accommodaíed using the worst-case
Typical Single-Supply Applications
non-ínverting unfty gain connedion. Lsrge closed loop gsinsor resistive isolation should be used if larger load capaci-tance musí be driven by íhe amplifier.The bias network of the LM124 establishes a drain currentwhich is independen! of íhe magniíude of íhe power supplyvoítage over the range of from 3 VDC ío 30 VDC.
Output short circuits eííherto ground orto the positive powersupply shouid be of short time duration. Units can be de-stroyed, not as a resulí of the short circuit current causingmetal fusing, but raíherdue ío the large increase in ÍC chípdissipation which will cause eventual failure due to exces-sive juncílon temperatures. Puiting direct short-círcuits onmore than one amplifíer ai a time will increase íhe tota! ICpawer dissipation to destructive levéis, if not praperly pro-íected with externa! dissipatíon limiting resistors ¡n serieswith the output leads of the amplifiers. The larger valué ofoutput source current whích is avaílable at 25 C provides alarger output current capabiliíy at elevaíed temperatures(see íypical performance characteristics) than a standard ICop amp.
The circuits presented Ín íhe section on typical applicationsemphasize operation on only a single power supply voítage.If complemeníary power supplies are available, all of thestandard op amp circuits can be used. In general, introduc-jng a pseudo-ground (a bias voítage reference of V"72) willallow operation above and below thís valué ¡n single powersupply systerns. Many application circuits are shown whichíake advaníage of the wide ¡npuí common-mode voítagerange which includes ground. In most cases, input biasíng isnot required and input voitages which range to ground caneasily be accommodated.
' = 5.0 VDC)
Non-ínverting DC Gain (OV input = OV Output}
*R not needed due to temperatura independen! I
VWW/. national.com
Typical Single-Supply Applications (\ = s.o VDC) (Continuad)
DC Summing Amplifier(VIN.S £ O VDC and V0 ^ VDC)
Power Amplifier
luuk*v, o—Wv—i
,v,cv^vW—IR
IDOk
R -^rtaok - i—
+V3Q \ 1
-V4Q—VW—'ñ
lOQk
VWiere: V0 = V, •*• V2 V3 V4
(Vi + V2) 2 (V3 + V4) to keep V0 > O VDC
LED Driver
DSMÍ2936 vo = O VDC íor VN - O VpcA V = 10
f0 = 1 hHz0 = 50Av= 100(40dB)
"BI-QUAD" RC Active Bandpass Fílter
vwAV.national.com
Typical Single-Supply Applications (\ = s.o VDC)
Fixed Current Sources
Current Monitor
V0 =W¡IL)
1A
VL i V+ - 2V
'(Iticrease R1 for IL small)
Lamp Driver
(J>2ÜJ SOOmfi
Driving TTL
VAVW. national.com
Typical Single-Supply Applications (v = 5.0 voc)
Voltage Follower Pulse Generator
O _Ho.oai^F
Squarewave Oscillator Pulse Generator
LJ1TL
High Compliance Current Sink
ID = 1 ampA'olt Vw
(Increase % for IQ small)
vAw/.national.com
Typical Single-Supply Applications (v+ = s.o VDC) (contin
Low Drift Peak Detector
T VF
POLYETHVLENE) — 2N929'
HIGH
Comparator with Hysteresis
1NPUTCURRENTCOMPENSARON
Ground Referencing a Differential Input Signa!
II
wwAV.national.com
Typícal Single-Supply Applications (v+ = s.o VDC) (contí
\foltage Controlled Oscillator Circuit
Q.QSpF
*VC' OH I
'Wde contrd voltage range: O VDC s Vc 12 (V" 1.5 VDC)
Photo Voltaic-Cell Amplífier
{CEU HAS OV f - -> ;
ACROSS IT)
AC Coupled Inverting Amplifier
O OUTPUTZ
www.national.com
Typical Single-Supply Applications (\ = 5.0 VDC) (co
AC Coupled Non-lnverting Amplifier
= 11 (As shown)
fe = 1 KHz0= 1Av=2
DC Couoled Low-Pass RC Active Filter
RI RZm Wk
Vi» o—\ é WV
czQ.OIyF
•Mvw.national.com
Typical Single-Supply Applications (\ = 5.0 VD
High InputZ, DC Differential Amplifier
-For —- = —- (CMRR dapends on tMís resisior ralio match)
R2 R3
As shown: Vo = 2(Va - V()
High InputZ Adjustable-GainDC Instrumentaron Amplifier
lí Rl « R5 & R3 ~ R4 = R6 = R7 (CHRR depends on match)
AssfiownVo = 101 (V2 - V,)
www.national.com
Typical Single-Supply Applications (\ = s.o VDC)
Using Symmetrical Amplifiers toReduce Input Current (General Concept)
Bridge Current Amplífier
For 8 « 1 and R[ » R
INPUTCURRENTCOMPENSATION
Bandpass Active Filter
fo = UHzQ = 25
www.nation3l.com
PhySÍCal DimenSÍOnS inches (mrllímeters) unfess otheiwise noted
0.785
(19.333)-MAX
tu] fñl Ral BTl íiól m [71
liJ lil LiJ LU liJ UJ liJ
! GLASS 0.060*0.005AL/
i
0.220-0.310
(5.588-7.174)
(5.080)0.020_a.ü6a
|
8GU94°TYP\.
0^08-0.012
OJ10-0.410 T (¿203-0305)"
(7J74-10.41)
1
(Z.4B9)MAX 80TH ENDS
Ceramic DuaMn-Line Package (J)Order Number LM124J, LM124AJ, LM124AJ/883, LM124J/883, LM224J, LM224AJ or LM324J
NS Package Number J14A
114 13 1? II 10 9
1 Ift ft fl fl fl fi fli
3 -i 5 G 7T TT
MÍMAX(OZ51|
S.O. Package (M)Order Number LM324M, LM324AM or LM2902M
NS Package Number M14A
\v*w.n3t¡onaLcam
Physical Dim6nSlOnS inches (millimeters) unless
D M»- 0.7/0"* ¡100 I9.'S6)
o.c*" "" (!.¡
, fiTl FiJl íñ\l fiol fsl Ral
r J D}PQ © i»
jtherwise noted (Continued)
9066
lMnrv («l P3I («J ABEA^^-lj-^" (
5010.234) U&-,
IDEHI UJ LLJ Lll ÜJ li¿/ÍD QJ IKNT LlJ UJ u.
0,09? O.WD MJU _/(Z337J I0.7SÍJ OEJ7H
OPTION 1 CPIIOW D7
0.135SDMS OJOO-OJÍ3(3 «M- 0.137|
fl.H5-D.73D 1 L, O.OWI m , ,>,(3. SU -5.040 1 1 ()JI«) <-" 1 1 Dpi
T
(I.HO-I.12ÍJ 006S
£*u ^~1 J . T
' h ' ' rl
¿ TJI y n i |>fl.m-aJiD) — -j — ij-^
D014-D.OZJ „., I I ...10 «-««i,1" , ¡_, ».««*
*" '"" n.!W o.ísT) [y[1
lí 3! 'íi iS'-f.- 1 D.MÍ-D.OIÍ ,ír
S±D.3Í1J JLÍí!
.010 y VI»
Molded DuaMn-Líne Package (N)Order Number LM324N, LM324AN or LM2902N
NS Package Number N14A
_ o.oso
0.026"""TTP
0.004"*TYP
0.050 "'-"'
f— 0.050Í0.005 -H H-1 TYP 1
14 \
\0 MAX NGLASS J
DETAIL A ~^\/
PIN «1-/IDEHT
0.015TYP""
— j — 0.005 MIN TYP
8
0.3700.250
0.26Q0.235 U
T — — °-012
DFJilL A, 0.370¡ Q.25Q
-*J ! — 0.045 MAX «1*3 (P,£V j)
Ceramic Flatpak PackageOrder Number LM124AW/883 or LM124W/883
NS Package Number W14B
www.national.com
>0
22o °(O SOJ
S °™ íO 03(D O
Ib
CD 01x ro<t> 03
Oa-F*.OUlro03OOO- .oaiCx>OD
OO•e»,oen0003O
National Semiconductor
CD4051BM/CD4051BC Single 8-Channel AnalogMultiplexer/Demultiplexer
CD4052BM/CD4052BC Dual 4-Channel AnalogMultiplexer/Demultiplexer
CD4053BM/CD4053BC Triple 2-Channel AnalogMultiplexer/Demultiplexer
October 1989
General DescriptionThese analog multiplexers/demultiplexers are digílally con-trolled anafog switches having low "ON" ¡mpedance andvery [ow "OFF" leakage currents. Control oí analog signáisup to 15Vp.p can be achieved by digital signal amplitudes of,3-15V. For axarnple, if VDD = 5V, VSS = OV and VEE = -5V,analog signáis frorn —5V to -f5V can be controlled by digi-tal ¡nputs of Q-5V. The muitiplexer círcuits disslpate ex-tremely low quíescent power over the full VDD~V'SS andVDD~VEE suppty voltage ranges, independen! of the logicstate of the control signáis. When a logical "1" is present atthe inhibit input terminal all channels are "OFF".CD4051BM/CD4051BC is a single 8-channel multiplexerhaving three binary control inpuís. A, B, and C, and an inhibitinput. The three binary signáis select 1 of 8 channels to beturned "ON" and connect the input to the output.
CD4052BM/CD4052BC ¡s a differenlial 4-channel muitiplex-er having two binary control ¡nputs, A and B, and an inhibitinput. The two blnary input signáis select 1 or 4 pairs ofchannels to be turned on and connect the differentiai ana-log ínputs to Ihe differentiai outputs.CD4053BM/CD4053BC ís a triple 2-channel muitiplexerhaving three sepárate digital control Ínputs, A, B, and C, and
an inhibit ¡nput. Each control input selects one of a pair oíchannels which are connected in a single-pole double-throwconfiguraron.
Features• Wide range of digital and analog signal levéis: digital
3-15V, analog to 15Vp,p• Low "ON" resistance: BOA (typ.) over entíre 15Vp.p sig-
nal-input range for VDQ— Vgg^lSVM High "OFF" resistance: channel leakage of ±10 pA
(typ.)atVDD-VEE=10V• Logic ievel conversión for digital addressing signáis of
3-15V (VDD~VSS = 3-15V) to switch analog signáis to15Vp.p(VDD-VEE=l5V)
• Matched switch characteristics: AROnj=5A (íyp.) forVDD-VEE=15V
• Very low quiescent power dissipation under all digital-control input and supply conditions: 1 j¿W (typ.) atVDD-VSS=VDD~VEE=-IOV
• Binary address decoding on chip
Connection Diagrams
CD4051BM/CD40S1BCIhVOUT
Dual-ln-Líne Packages
CD4052BM/CD4052BCJW/QUT OUT/JH IKfQUT
6 ^OUT/lü J_m/oin INJ
|,€
|-
1
IS
1
14
3
13
4
12
5
11
[
II
7
9
J
t
"TM/ou-T GUT'"' IN/DUTTOPVIEW TOPVIEW
Order Number CD4051B, CD4052B, or CD4053B
Ilí
[-
ii 3
i /
i;C
10 9
) Z 3 4 Sby tu cy i; EI II— fí üT— OUTÍW wroui
TOPVIEVV
6
H V
r
} 1
TUF/56
SI8B5 National Sei RRnH30M105/PlinlBa¡nU.S.A,
Absoluta Máximum Ratings Recommended OperatingIf MIlitary/Aerospace specifled devices are requlred, ConditiOHSplease contact the National Semiconductor Sales _ _ „ , ., ,, ,., , , _ . . . , ,r..Office/Distributors for availability and specifications. D° Supply V°'tage +5 VDC to +15 VDC
DC Supply Voltage (VDD) -0.5 VDC to 4- 1 8 VDC lnPUt V°lta9e ™ OV to V™ Input Voltage (V,N) -0.5 VDCto VDD-h0.5 Vnn Operating Temperatura Range (TA)Storage Temperatura Range (TS) -65°C to + 1 50°C ^051 BM/4052BM/4053BM -55°C to + 125°CPower Dissipation (PD) 4051 BC/4052BC/4053BC -40'Cto + 85'C
Duai-In-Line 700 mWSmall Outline 500 mW
Lead Temp. (TJ (soldering, 10 sea) 260°G
DC Electrical Characteristics (Note 2)
Symbol
IDD
Parameter
Quiescent Device Gurrent
Conditions
VDD=5VVDD = 10VVDD=15V
-55°C
Min .Max
51020
-!-250
Min Typ Max
51020
-M259C
Min Max
150300600
Units
MAMAfxA
Sígnal Inputs (V|S) and Outputs (Vos)
RON
ARoN
"ON" Resistance (PeakforVEE¿V|S^VDD)
A"ON" ResistanceBetween AnyTwoChannels
"OFF" Channel LeakageCurren!, any channel"OFF""OFF" Channel LeakageCurrent, all channeis"OFF" (CommonOUT/IN)
RL=iokn(any channelselected)
RL=10kn(any channelselected)
VDD = 2.5V,V£E=-2.5VorVDD = 5V,VEE=OVVDD = 5VVEE=-5VorVDD=10V,VEE = OV
VDD=7.5V,VEE=-7-5VorVDD-l5V,VEE=OV
VDD=2.5V,VEE=-2.5VorVDD=5V,VEE=OV
VDD=5V,VEE=-5VorVDD=10V,VEE-OV
VDD = 7.5V,VEE--7.5VorVDD=15V,VEE = OV
VDD = 7.5V, VEE=-7.5VO/1»±7.5V,I/O»OV
Inhibit =7.5V CD4051 -VDD = 7.5V,VEE= -7.5V, CD4052O/l-OV,I/O-±7.5V CD4053
800
310
200
¿50
±200
x200
±200
270
120
80
10
10
5
±0.01
±0.08
±0.04
±0.02
1050
400
240
±50
±200
r200
±200
1300
550
320
r500
T2000
±2000
±2000
A
íl
n
fi
n
n
nA
nA
nA
nA
Control Inputs A, B, C and Inhibit
VIL
VIH
Low Level Input Voltage
Hígh Level Input Voftage
VEE = VSSRL=1 kfltoVssl|S<2fiAona!IOFFchannelsV|s = VDDthru1 kílVDD=5VVDD = 10VVDD=15V
VDD = 5VDD=10VDD- 15
3.5711
1.53.04.0
3.5711
1.53.04.0
3.5711
1.5-3.0
4.0
VVV
VVV
Note 1: "Absoluta Máximum Ratlngs" are those valúes beyond wíilcli líie saíety of Ihe rievice cannot be guaranteed. Except for "Operat ng Temperatute Range"they are not meant lo imply that tíie devices should be operated at ttiese llmits. The table oí "Electrical Charactarlstlcs" provides condltions (or actual devlceoperation.
Note £ All votiages measured wíth tespecl ID Vgs unless olherwise specifíed.
DC Electrical Characteristics (Note 2) (Continued)
Symbol
IIN
IDD
Para meter
Input Current
Quiescení Device Current
Conditions
VDD = 15V, VEE = OVV,N = OVVDD-15V, VEE~OV
ViN = 15V
VDD=5VVDD = 10VVDD = 1SV
-40"C
Min Max
-0.1
0.1
204080
-f-25°C
Min Typ
-ID"5
10-5
Max
-0.1
0.1
204080
4-85°C
M¡n Max
-1.0
1.0
150300600
Units
/¿A
M
Í*AíiAítA
Signal Inputs (Vis) and Outputs (Vos)
RON
ARQN
"ON" Resistance (Peak
forVEE£V|S^VDD)
A"ON" Resistance
Between Any Two
C han neis
"OFF" Ghannel Leakage
Current, any channel "OFF"
"OFF" Channel Leakage
Current, all channels
"OFF' (Common
OUT/IN)
Ri_=iokn(any channel
selected)
Rt_=10kn
(any channel
selected}
VDD = 2.5V,Vf£c=-2.5V
orVDD=5V,
VEE=OV
VDD = 5V,VEE=-SVorVDD = 10V,
VEE=OV
VDD=7.5V,
VEE=-7.5VorVDD=15V,
VEE-OV-VDD=2.5V,
VEE=-2.5V
orVDD = 5V,
VEE = OV
VDD = 5VVEE=-5V
or VDD = 1 0V,VEE=OV
VDD=7.5V,
V£E=-7.5V
orVDD=15V,
VEE = OV
VDD = 7.5V, VEE=-7.5V
O/l=±7.5V,l/O = OV
lnhibit = 7.5V CD405T
VDD=7.5V,
VEE=-7.5V, CD4052
O/I = OVl/O=±7.5V CD4053
850
330
210
±50
±200
±200
±200
270
120
80
10
10
5
±0.01
±0.08
±0.04
±0.02
1050
400
240
±50
±200
±200
±200
1200
520
300
±500
±2000
±2000
±2000
fl
n
n
fi
íi
a
nA
nA
nA
nA
Control Inputs A, B, C and Inhíbit
VIL
VIH
IIN
Low Leve! Input Voltage
High Level Input Voltage
Input Current
VEE = VSSRL=lkatoVSsI|S<2 iA on all OFF Channels
V|s = vDDthru1 kA
VDD=5VVDD = 10VVDD = 15V
VDD=S
VDD = 10VDD = 15
vDD=isv, VEE-OVVIN = OVVDD = 15V, VEE = OVVIN = 15V
3.5
711
1.53.04.0
-0.1
0.1
3.5
711
-10-5
10-5
1.53.04.0
-0.1
0.1
3.57
11
1.53.04.0
-1.0
1.0
VVV
VVV
MA
íiA
Na te 1: 'VSbsolute Máximum Ratfngs" are líiose valúes beyond wh ch tne safety of trie dev ce cannot be guaranteecf. Excepl for "Operatlng Terrperature Range"Ihey are not meant lo ímply that the devices snould he oparated at mese limiis. Trie lable oí "Electrlcal Cnaracterlstlcs" próvidas cond tions for actúa! deviceopera ti orí.
Note 2: All vottages measured with respecí to Vgg unlsss otherw se speclfted.
AC Eléctrica! CharaCteristlCS* TA=25°C, tr=t(=20ns, unless othenvise specífied.
Symbol
'PZH.tpZL
tpHZ.tpLZ
CIN
COLTT
CIOS
GPD
Parameter
Propagation DelayTíme fromInhibit to Sígnal Output(channel turning on)
Propagation Delay Time fromInhibit to Sígnal Output{channe! turning off)
input CapacitanceControl inputSigna! Input (1N/OUT)
Output Gapacitance(commonOUT/IM)
CD4051GD4052CD4053
Feedthrough Capacitance
Power Dissipation Capacilance
CD4051CD4052CD4053
Conditíons
VEE=VSS=GVRL = 1 kíl
CL = 50pF
VEE-VSS=OVR¡_=1 kaCL=50pF
VEE=VSS=OV
VDD
5V10V15V
5V10V15V
10V10V10V
Min Typ
600225160
21010075
510
30158
0.2
11014070
Max
1200
450320
420200150
7.515
Units
nsnsns
nsnsns
PFpF
pFPFpF
pF
pFpFpF
Sígnal Inputs (V|SJ and Outputs (VOs)
tpHLtpLH
Sine Wave Response(Dísiortion)
Frequency Response, Channel"ON" (Sine Wave Input)
Feedthrough, Channel "OFF"
Crosstalk Beíween AnyTwoChannels (frequency at 40 dB)
Propagation Delay SignalInput lo Signal Output
RL = 10kA
f,s = l kHzV|S = 5Vp.pVEE-VSI-OVRL = 1kfilVEE = OV,V!S-5Vp.pl
20iogioV0s/Vis=-3dB
RL=1 kíl,VEE«Vss = OV,V,s-SVp.p,
20 logio V0s/V|S= -40 dB
RL = 1 kn.VEE = VsS = OV,V|s(A) = 5Vp.p
20 log-,0 VOS(B)/V|5(A) = -40 dB (Note 3)
VEE=VSS=OVCL=50pF
10V
10V
10V
10V
5V10V15V
0.04
40
10
3
251510
553525
%
MHz
MHz
MHz
nsnsns
Control Inputs, A, B, C and Inhibit
tpHL.IPLH
Control Input to SignalCrosstalk
Propagation Delay Time írornAddress ío Signal Ouíput(channels "ON" or "OFF")
VEE = vss = 0 V, RL = 1 o kíl at both endsoí channel,inpuí Square Wave Amplííude = 1 0V
VEE=Vss=OVCL=50pF
10V
5V10V15V
65
500180120
1000
360240
mV (peak)
nsnsns
'AC Páramelas are guarameed by DC correlated testing.
Note 3: A. B are two arbitraiy cnannels witti Alurned "ON" and 8 "OFF1.
Block DiagramsCD4051BM/CD4051BC
CHAHNELlJí/OUT
CD4052BM/CD4052BCXCHAMNELSIN/OUT
y CHANNELSIN/ÜUT
TU/F/S65Z-Z
Block DiagramsCD4053BM/CD4053BC
y fu üf h\yO O O O O
3 5 1 Z 13 I 1
TL/F/5652-3
Truth Table
!NPUT STATES
INHIBIT
0
0
0
0
0
0
0
0
1
c0
0
0
0
1111V
B
0
0
110
0
11*
A
0
10
10
10
1*
"ON" CHANNELS
CD4051B
0
1
2
3
4
5
6
7
NONE
CD4052B
OX.OY1X, 1Y2X.2Y3X.3Y
NONE
CD4053B
ex, bx, ax
ex, bx, ayex, by, axex, by, aycy, bx, axcy, bx, aycy, by, axcy, by, ay
NONE
'Don't Care conditlon.
Switching Time Waveforms
SIGNAL IfJPUT TO SIGNAL QUTPUT
AODRESSTO SIGNAL OUTPUT
VOQo
IN/OUTorOUT/IN
ANYCHAHNEL
>INHIBIT
DUT/ÍHorlN/OUT-vos
1KI1" TI 5DpF
VDD
IKíl
INTOUTor IDUT/JN ( 1
4- v
1NHIBIT 0— — 1 — J
vos OUT/IN orIW/OUT
:SflpF
TL/F/5662-4
Speciat ConsiderationsIn certain applications Ihe exlernal load-resistor currenl mayinclude both VQQ and signal-line components. To avoiddrawing VQD current when switch current flows ¡nto JN/OUTpin, the voltage drop across the bidirectional switch musí
not exceed 0.6V al T^íS 25°C, or 0.4V at TA>25°C (calcu-lated from ROM valúes shown). No VDD current will flowthrough RL if Ihe switch current flows ¡nto OUT/IN pin.
Typical Performance Characteristícs
"ON" Resístance vs Signa!VoltageforTA=25°C
1
//
// •\
DOJ-
'*»
-V
te~\
-*
I41SV
1_i -6 -4 -I O 2 A- S E
SIGNAL VOLTAGE IV,S1 {VI
"ON" Resístance as aFunction of Temperatura forVDD-VEE=IGV
"ON" Resistance as aFunction of Tempera ture for
- 300
- 6 - 4 - 2 0 Z a
"ON" Resistance as aFunction of Tempera ture for
-E -J -2 D 7 4 G
SUPPLYVOLTACEtVj j l lV ]
DimenSÍOnS ¡nches (millimeters)
r°-7 B 5 iUAX[ iy ,y4 ]MAX16 £
L _„ 0.025 /R [0.64]
0.005[0.13] —
• MIU TYP
0.200[5.08]
MAX TVP
0.125-0. 200 TYP _J[3.13-5.08] "
0.030 .lfy[2.Q3]MAX~H
BOTH ENDS
l ^ k ^ l J ^ k ^ ' J ^ ' Ji a
L 0.037 i 0.005 TYP[0.34 ±0,13]
1
0.220-0.310[5.59-7.571
t
\_P 0.005-0. 020 TYP
[0. 13-0. 51] "r
0.290-0.3200.055±O.OC5 Typ [7.37-S.13][1.40Í0.13] l j r , — GLASS SEALAHT
tt 1AAAmníiíni i
0.01HK-[0.4
I |-[fl.51-1.52] llr n i q n ,. /
H I I [4.57] M"A [f TÍJ-1 1 *- -¡ íí- ¡ \2 TV
) /f^™- f J / J|^l«-» *«.«!"
90o'±ic. 1 95°±5°^-^TYP ' ^TYP
B.n n n, _^ 0.310-0.410 ^8±0.003 TYp —i [7E7-10411 r6Í0.08 Í Í K l''B/ IU'^'J J15AÍREVI)
[2.5JÍ0.25J
Cavity Dual-ln-Line Package (J)Order Number CD4051BMJ, CD4051BCJ, CD4052BMJ,
CD4052BCJ, CD4053BMJ or CD4053BCJ
NS Package Number J16A
j J'
16 15
H P
I9E04-10.COI
H n IZ ti 1Q
P A fl 6 P ¿¡
(1.3JE-1.7SJ)I
_I-=te3£3¿3¿4T=U=fcMÍ:• i i n i¿Sli LOSO
[D.356) —*H r^~Mnol ~*^
^^ _r O.XÍ
Small Outlíne Package (M)
Order Number CD4051BCM,
CD4052BCM or CD4053BCM
NS Package Number M16A
o eCQ 0)
in_o)O Q.
O ¿E
í 1 ^
^ EIQco
oSii XS <DH Q.
•
CTS
«1O w1
S wD c0<
SCQCM
O
QO
<jTCQ
LOO
QO
CQ
LOoQO
Physical DímenSÍOnS inches (milllmeters) (Continued)
, 0.740 -0.73Q ,(laso- 19.81} -H LMSO
i (2 286)fia IÍ3 ful fTü fía fñl ÍToljfUl ' ,HDa fiej fia- r| 1 - 1 ÁREA — ML* (\l °-25GÍ0.010 [£> %JJ_ Viy * (5-350±Q,254) LL,
DftJ Wlt j J -*^ , ü 1 GjU U("v 1 i-*IDENT LUL1ÍÍ3JL1ÍL2JL6JIIJÍ3] ¡DENT^ LÜ LU U
OPTION 0) OPTiON 02jH!";0'00^ __ J L 0-OSO -TVD J U. 4°TYP i 0.300 -C.32C r
| (3.3u2i.O.U,) | j— (1>524) " \ OPTiOHAL j (7.620-B.128) j
0.065
_ tl.650
T
0.145-0.300 I t ' ' J I/ \(3.583-5.020) } | {? Q Q Q (3 Q Q Q ^ j- ff* *\ j ir 1 1 if Ir if f f T / /i eco + so
í 90° ±4.° TYP íí ?•'' «ín cnoí "'" "T ' T ^^ 1 0.280 |
' 0.125-0.150 1 0.05010,015 l~"~ (7.112) ~*(3.175-3.610) ! ' '' {0.7S2A0.3S1) MIH
D.OU-0.023 1 0.100±O.Q10 , „ +O.OAOC0.35G-0.5S4) 0.050*0.010 (2^JO±0.254) ^" -0.015
^ (..270^0.25.) ^ («.2551 )
Molded Dual-ln-Líne Package (N)OrderCD4Q5lBM, C04051BC,
CD4052BM, CD4052BC, CD4053BM, CD4053BCNS Package Number N16E
LIFE SUPPORT POLICY
1
O.OOB-OÍJ16 __i (0503-0.406) '
»- "
NATIONAL'S PRODUCTS ARE NOT AUTHORI2ED FOR USE AS CRITlCAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORTDEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT OF NATIONALSEMICONDUCTOR CORPORATION. As used hereín:
. 1. Life support devices or systems are devices or 2. A critical componen! is any componen! of a lifesystems which, (a) are intended lor surgícal Implan! support device or system whose (ailure lo períorm caninto the body, or (b) support or sustain life, and whose be reasonably expected to cause Ihe íailure of the lifefailure lo perform, when properly used in accordance support device or system, or to affect its safety orwith ínstructions for use provided in the labeling, can effectiveness.be reasonably expected to result ¡n a significant injuryío the user.
^\l Semiconductor Mational Semiconductor National Semiconductor^^f Corporah'on Eorope Hong Kong Ltd.\S 1111 West Bardin Road Fax: (-t-49) 0-1 80-530 B5 B6 13th Floor. Straighl Block,
Arlington. TX 76017 Emalt cnjwgaatavmajisc.com Ocean Contro. 5 Cantón Rd.Tel: 1(800} 272-9959 Deutsoí Tal: (-f-d9) 0-180-530 85 85 Tsimshatsui. KowtoonFax: 1(800) 737-7018 Englsh TeL- {+J9) 0-180-532 7B 32 Hong Kong
Franjáis Tal: (+J9] 0-1BO-532 93 58 Tel: (852) 2737-1500Italiano Tgfc (+49) 0-180-534 16 BO Fax (B52) 2736-2960
National SemiconductorJapan Ltd.Tel: 81-043-293-2309Fax: 81-043-299-2406
Módulo del Teclado y Display
TC1
-~p C2
CAP
CAP
r
DECODIFICADOR
U2
HEADER 2OX2
HEADER DE BUSES
JP3
I
23 4
S 6
7
e9 10
II 12
13 14
15 16
<LCP.DR
HEADER 8X2
SALIDA A DISPLAY
CONTROL DE CONTRASTE
EPN-FIE
MO
DU
LO
D
EL
T
EC
LA
DO
Y
D
ISP
LA
Y
D o
curr
w n {
N
üm
fcer-
AM
PL
IFIC
AD
OR F
.I
No
3
ié,
SEO T
ANEXO 4: Especificaciones Técnicas Resumidas
Especificaciones Técnicas Resumidas
Fuente de Alimentación:
Fuente de conmutación
IN
OUT
110VAC
a)+5,+12, y -12VDC
b) +5, y -5VDC.
Especificaciones Generales del equipo:
Rango de velocidades de transmisión 150 a 9600 bps
Capacidad del buffer de datos a modular 3982 bytes
Modulador ZMQ-1050
Alimentación
Rango de frecuencias
Potencia máxima de entrada RF
Ninguna
800a1050MHz
20dBm
Nivel de corriente máximo en puertos de datos +~20 mA
Conectores SMA hembra
Módulo de Interfaz digital
Alimentación
Corriente típica de salida por cada puerto
Conectores
+5, y -5 V DC
4.56 mA
BNC hembra
Módulo Principal
Alimentación
Reloj del Sistema
Memoria RAM
Memoria ROM
Comunicación Serial
+5,+12y-12VDC
4MHz
8 Kbytes
8 Kbytes
RS-232
Top Related