Trabajo Práctico 3 "Transmisión de AM en bajo nivel"

Modulacion

Modulación engloba el conjunto de técnicas que se usan para transportar información sobre una onda portadora, típicamente una onda sinusoidal. Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación lo que posibilita transmitir más información en forma simultánea además de mejorar la resistencia contra posibles ruidos e interferencias.

Básicamente, la modulación consiste en hacer que un parámetro de la onda portadora cambie de valor de acuerdo con las variaciones de la señal moduladora, que es la información que queremos transmitir.

Onda de baja frecuencia (portadora, las dos de abajo) puede modularse en amplitud (AM, varía la amplitud) o en frecuencia (FM, varía la frecuencia).

Banda base

Se habla de señal en banda base cuando se designan los mensajes emitidos. la banda ocupada se encuentra comprendida entre la frecuencia 0, o un valor muy cercano a este, y una frecuencia máxima Fmax.

Ancho de banda

Se dice que la señal esta en ancho de banda de señal una vez modulada por lo tanto ahora el ancho de banda corresponde a la señal modulada.

Banda de paso 

Depende exclusivamente del tipo de canal de transimición que se utiliza.La función de la modulación consiste en modificar la señal del mensaje para poder transmitirla por medio de un canal hacia el lugar del destino.

En el caso de la modulación de amplitud se utiliza dos señales:

1. Señal Portadora: Su frecuencia debe ser superior a la frecuencia del mensaje.

2. Señal Modulada: La señal del mensaje que se desea transmitir.

Para realiza este proceso lo que se hace es modificar la amplitud de la señal portada utilizando la amplitud de la señal del mensaje.

Espectro de la señal 

Se habla de espectro de una señal para designar la distribución en frecuencia de su potencia. Se habla también de densidad espectral de potencia, DSP, que es  el cuadrado del modulo de la transformada de Fourier de esta señal.

Coeficiente de modulación y porcentaje de modulación

El coeficiente de modulación se utiliza para describir la cantidad de cambios de amplitud en la señal de AM. Lo identificamos con la letra "m"

m = Em / Ec

En donde "Em" es el cambio en valor pico de la amplitud en la señal de salida AM

Además siendo "Ec" valor pico de la amplitud de la portadora.

Distribución de voltage

 [Eisf = Eusf =m*Ec/2]

Distribución de potencia

Pc = (Ec^2) / 2 * Rl

Donde Pc es la potencia de la portadora, Ec tensión pico de la portadora y Rl resistencia de carga

Potencia de las bandas: Pusb = Pisb =

(m^2 * Pc) / 4

Potencia total de banda lateral: Psbt =

(m^2 * Pc) * / 2

Potencia total de banda AM:   Pt = 

Pc + Pusb + Pisb

Pt = Pc + (m^2 * Pc) / 2

Transmisor  de alto nivel

Transmisor de bajo nivel

Recepcion de AM

Desarrollo práctico

1. Armar el circuito de un modulador AM  implementado con el circuito integrado MC

1496 sobre placa protoboard de acuerdo a la distribución de componentes que se

representa en circuito a utilizar.

2. Conectar la fuente de alimentación de VCC +12, VEE -8V y verificar  la polarización

del circuito completando la siguiente tabla.

3. Introducir al modulador AM (C4) una señal portadora vp (t) con  un GRF, senoidal de amplitud 100mVpp y frecuencia 1000 KHz.

Graficar la señal con el osciloscopio.

Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.

FEV: 20mV/DIV

FEH: 500ns/DIV 

4. Introducir al modulador AM (pata 1 MC1496) una señal modulante vm (t) con un generador de funciones, senoidal de amplitud 200 mVpp y  frecuencia 200 Hz.

Graficar en la cuadricula la señal con el osciloscopio.

Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.

FEV: 50mV/DIV

FEH: 500us/DIV

Medir del índice de modulación de AM  utilizando el osciloscopio en modo Y-T.

Graficar la señal obtenida a  la salida del modulador con el osciloscopio.

Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.

Calcular el índice de modulación m en porcentaje aplicando la formula:

Modo Y-T

FEV: 500mV/DIV

FEH: 500us/DIV

Hmax=1,2V

Hmin=650mV

m%=29,73%

Finalmente con los valores medidos escriba la ecuación simplificada de la señal modulada, Vam(t).

 V am (t) = 50 Vp sen (2π 1000 hz x t) + [ 15 sen ( 2π x 200 hz x t) ] x [sen (2π x 1000 hz x t)]

5. Modificar la señal modulante vm (t) del generador de funciones, senoidal de amplitud 200 mVpp y frecuencia 5000 Hz.

Graficar en la cuadricula la señal con el osciloscopio.

Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.

FEV: 100mV/DIV

FEH: 100us/DIV

Medir del indice de modulación de AM utilizando el osciloscopio en modo Y-T. Gráficar la señal obtenida a la salida del modulador con el osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.

Vmax = 1,2 V

Vmin = 300 mV

Finalmente con los valores medidos escriba la ecuación simplificada de la señal modulada, Vam (t)

V am= 50 Vp sen (2π 1000 hz x t) + [ 30 sen (2π x 5000 hz x t) x [sen (2π x 1000 hz x t)]

6. En este punto analizaremos las características de la modulación AM utilizando patrones trapezoidales utilizando el osciloscopio y los mismos valores de señales utilizadas en el punto 5. Para efectuar esta medición deberá colocar en el canal X del osciloscopio la señal modulante y en el canal Y la señal modulada en amplitud, seleccione en el instrumento el modo X-Y. Varíe el preset P1 y realice por lo menos 2 mediciones del índice de modulación de AM.

Graficar la señal obtenida a la salida del modulador con el osciloscopio.

Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.

Calcular el índice de modulación m.

Porcentaje del coeficiente m: 30%

Finalmente con los valores medidos escriba la ecuación simplificada de la señal modulada. Vam (t).

V am= 100 mVp sen (2π 1 MHz t) + [ 0.03 sen (2π x 5000 hz x t) x [sen (2π x 1 Mhz x t)]

7. Apague el generador de la señal modulante y conecte analizador a la salida del modulador sobre una carga normalizada. Variando P1 grafique el espectro obtenido de la portadora sin modulación.

Completar las escalas utilizadas en la medición.

Frecuencia de expansión: KHz/Div

Resolución de BW: 1 KHz.

Nivel de referencia: 20 dBm.

Medición de la portadora sin modulación: 5 dBm

Medición de la portadora sin modulación: 3,16 mW

8. Conecte nuevamente el generador de modulante con la señal utilizada en el punto 5.Graficar el espectro obtenido a la salida del modulador con el analizador.Completar las escalas utilizadas en la medición.

Frecuencia de expansión: KHz/Div

Resolución de BW: 1 Khz

Nivel de referencia: 20 dBm

Calcular el índice de modulación m en porcentaje aplicando la fórmula:

m%=200 x 10 ^x[dB]/20

                                                           

m% = 56,36

Donde:

 x [dB] = Nivel de pot. de laterales en dBm - Nivel de pot. de portadora en dBm.

Medición con analizador:

X [dB] = -11

m%= 56,36

Determine el valor de potencia total en W y en dBm de la señal transmitida. A partir de los valores obtenidos de potencia determine el valor del rendimiento o eficiencia de modulación del sistema.

9. Reemplazar el GAF por el micrófono y verificar la modulación de voz sin distorsión sobre un receptor de AM comercial. Como recomendación trate de sintonizar el receptor a una frecuencia en la cual no se esté trasmitiendo un programa, y calibrar la frecuencia portadora a ese valor. Analizar los resultados obtenidos a la entrada y a la salida del sistema cuando es transmitida una señal en banda vocal modulada en amplitud.

Este punto lo realizaremos con la plaqueta.

10. Redacte las conclusiones finales del TP haciendo una síntesis sobre los resultados obtenidos en el mismo.

En el trabajo práctico se realizaron mediciones en un transistor de nivel bajo aplicándole las señales portadora y modulante para lograr el proceso de modulación.
Con el osciloscopio medimos los Vmax y Vmin, observamos la señal de salida y medimos el coeficiente m.
Con el analizador de espectro, observamos la señal portadora y las bandas laterales.