Informe Final N°4 Laboratorio de Telecomunicaciones I
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Detección AM Price Ballón Benjamín, Sulca Jota Francisco, Torpoco Llacza Piero Daniel Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Universidad Nacional de Ingeniería [email protected] [email protected] [email protected] Resumen-Este documento es el Informe Final para la experiencia de laboratorio N°4 del curso EE513 - Telecomunicaciones I, sección M, ciclo 2014-1. La experiencia de laboratorio se realizó en el Laboratorio de Telecomunicaciones de la Universidad Nacional de Ingeniería y estuvo a cargo de la Ing. Virginia Romero Pérez y del Ing. Eladio Jiménez Heredia. I. DATOS OBTENIDOS El Generador de audio que se usó en el laboratorio fue el que se muestra en la Fig.1. Fig. 1 Generador de audio usado en el laboratorio Además, el equipo modulador que se usó en el laboratorio fue el que se muestra en la Fig.2. Fig. 2 Equipo modulador usado en el laboratorio El circuito que se usó para demodular la señal se muestra en la Fig.3. Fig. 3 Circuito demodulador que usa un diodo, un resistor y un capacitor para demodular. Además usa un Opamp para amplificar la señal demodulada. A continuación se pasará a detallar cada parte de la experiencia y se compararán los resultados obtenidos con los resultados teóricos. A. Respuesta en frecuencia La onda modulada antes de ser ingresada al demodulador es la que se muestra en la Fig.4. Fig. 4 Señal de audio de 1kHz modulada con un índice de modulación de 0.36 Después de ingresar esta señal al demodulador y conectar la salida del demodulador al canal 2 del ORC, se observa que se pudo demodular correctamente la señal, la imagen que se pudo observar en el osciloscopio se muestra en la Fig.5. Para evitar llenar el informe con fotos similares sólo se mostrarán las fotos más resaltantes de esta parte de la experiencia.
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Detección AM Price Ballón Benjamín, Sulca Jota Francisco, Torpoco Llacza Piero Daniel
Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Universidad Nacional de Ingeniería [email protected]
Resumen-Este documento es el Informe Final para la experiencia de laboratorio N°4 del curso EE513 - Telecomunicaciones I, sección M, ciclo 2014-1. La experiencia de laboratorio se realizó en el Laboratorio de Telecomunicaciones de la Universidad Nacional de Ingeniería y estuvo a cargo de la Ing. Virginia Romero Pérez y del Ing. Eladio Jiménez Heredia.
I. DATOS OBTENIDOS
El Generador de audio que se usó en el laboratorio fue el
que se muestra en la Fig.1.
Fig. 1 Generador de audio usado en el laboratorio
Además, el equipo modulador que se usó en el laboratorio
fue el que se muestra en la Fig.2.
Fig. 2 Equipo modulador usado en el laboratorio
El circuito que se usó para demodular la señal se muestra
en la Fig.3.
Fig. 3 Circuito demodulador que usa un diodo, un resistor y un capacitor para
demodular. Además usa un Opamp para amplificar la señal demodulada.
A continuación se pasará a detallar cada parte de la
experiencia y se compararán los resultados obtenidos con los
resultados teóricos.
A. Respuesta en frecuencia
La onda modulada antes de ser ingresada al demodulador
es la que se muestra en la Fig.4.
Fig. 4 Señal de audio de 1kHz modulada con un índice de modulación de 0.36
Después de ingresar esta señal al demodulador y conectar
la salida del demodulador al canal 2 del ORC, se observa que
se pudo demodular correctamente la señal, la imagen que se
pudo observar en el osciloscopio se muestra en la Fig.5.
Para evitar llenar el informe con fotos similares sólo se
mostrarán las fotos más resaltantes de esta parte de la
experiencia.
Para un audio con una frecuencia de 1kHz la demodulación
se muestra en la Fig.5.
Fig. 5 Demodulación vista en el el ORC usando el canal 1 para ver la onda
modulada y el canal 2 para ver la onda demodulada. La frecuencia del audio
es 1kHz y el índice de modulación es 0.36.
Para una frecuencia de 13kHz la demodulación se muestra
en la Fig.6, se puede observar que la demodulación pierde
calidad para frecuencias mayores a esta.
Fig. 6 Demodulación para una señal de audio con frecuencia de 13kHz y con
un índice de modulación de 0.36.
Para una frecuencia de 25kHz la demodulación se muestra en
la Fig.7, se puede observar que para esta frecuencia la señal
demodulada presenta mucho ruido.
Fig. 7 Demodulación para un audio de frecuencia de 25kHz y con un índice
de modulación de 0.36.
La tabla que se completó para esta parte de la experiencia
es la primera tabla que se muestra en la hoja de datos adjunta
al final del presente informe.
B. Linealidad del detector de envolvente
En esta parte de la experiencia se observó la demodulación
para distintas frecuencias y distintos índices de modulación.
1) Al modular con un índice de modulación m=0.45: La
modulación con este índice de modulación se muestra en la
Fig.8.
Fig. 8 Señal de audio modulada con un índice de modulación m=0.45
La demodulación para una frecuencia de 1kHz se muestra
en la Fig.9.
Fig. 9 Demodulación para una señal de audio con frecuencia de 1kHz e índice
de modulación de 0.45.
Las fotos para el resto de frecuencias son similares a las
fotos obtenidas para el índice de modulación de 0.36 que se
muestran en la sección I.A. y por eso se obviarán.
La tabla obtenida para esta parte de la experiencia es la
segunda tabla en la hoja de datos adjunta al final del presente
informe.
2) Al modular con un índice de modulación m=0.72: La
modulación con este índice de modulación se muestra en la
Fig.10.
Fig. 10 Señal de audio modulada con un índice de modulación m=0.72.
La onda demodulada para una frecuencia de 400Hz se
muestra en la Fig.11.
Fig. 11 Señal demodulada después de ingresar al demodulador una señal de
audio modulada con frecuencia de 400Hz e índice de modulación de 0.72.
La onda demodulada junto con la onda modulada se
muestran en la Fig.12.
Fig. 12 Demodulación para una señal de audio con frecuencia de 400Hz e
índice de modulacion de 0.72. Las líneas que se ven son los cursores usados
para medir la amplitud de la onda.
La tabla obtenida para esta parte de la experiencia es la
tercera tabla en la hoja de datos adjunta al final del presente
informe.
3) Al modular con un índice de modulación m=1: La
modulación con este índice de modulación se muestra en la
Fig.13.
Fig. 13 Señal de audio modulada con un índice de modulación m=1.
La onda demodulada para una frecuencia de 400Hz se
muestra en la Fig.14, se puede observar que para este índice
de modulación la onda tiene ligeros recortes en la zona
inferior.
Fig. 14 Señal demodulada después de ingresar al demodulador una señal de
audio modulada con frecuencia de 400Hz e índice de modulación de 1.
La onda demodulada para una frecuencia de 10kHz se
muestra en la Fig.15, se puede observar que a partir de esta
frecuencia la onda demodulada presenta una forma
distorsionada.
Fig. 15 Señal demodulada después de ingresar al demodulador una señal de
audio modulada con frecuencia 10kHz e índice de modulación de 1.
La onda demodulada para una frecuencia de 30kHz se
muestra en la Fig.16, se puede observar que en esta frecuencia
la onda demodulada presenta una forma mucho más
distorsionada.
Entonces se concluye que para frecuencias altas la
demodulación usando un diodo es menos efectiva
Fig. 16 Señal demodulada después de ingresar al demodulador una señal de
audio modulada con frecuencia 30kHz e índice de modulación de 1.
La onda demodulada junto con la onda modulada se
muestran en la Fig.17.
Fig. 17 Demodulación para una señal de audio con frecuencia de 400Hz e
índice de modulacion de 1. Las líneas que se ven son los cursores usados para
medir la amplitud de la onda.
La tabla obtenida para esta parte de la experiencia es la
cuarta y última tabla en la hoja de datos adjunta al final del
presente informe.
C. Detección de una onda AM sobre modulada
Para una onda AM sobre modulada (m > 1) la imagen de la
demodulación obtenida en el osciloscopio es la que se muestra
en la Fig.18, como se puede observar la onda demodulada que
se obtiene no corresponde con la señal de audio que se debería
obtener, lo que se obtiene es la envolvente de la señal
modulada es por esto que se debe evitar la sobre modulación.
Fig. 18 Demodulación para una señal con sobre modulación.
II. CURVAS OBTENIDAS
Las curvas obtenidas durante la experiencia se muestran en
la sección IV.A y IV.B.
III. DIFERENCIAS ENTRE VALORES TEÓRICOS Y
EXPERIMENTALES
Las gráficas de la simulación en Multisim y las obtenidas
en el laboratorio; para una portadora de 300 kHz, moduladora
de 400 Hz y un índice de modulación de 0.72se muestran en la
Fig.19 y la Fig.20.
Fig. 19 Modulación y demodulación obtenida usando Multisim.
Fig. 20 Modulación y demodulación obtenidos durante la experiencia para los
mismos datos de la Fig.19
La comparación para una sobre modulación se muestra en
la Fig.20 y en la Fig.21:
Fig. 21 Simulación para una sobremodulación usando Multisim
Como se ve el resultado teórico es muy parecido a los
experimentales, eso significa que nuestro circuito detector
estaba bien armado y el osciloscopio bien calibrado, y que la
variación de frecuencia no afectaba mucho la forma de onda
de la envolvente esto se debe a que el diodo utilizado es
especial para altas frecuencia como se explicará en la sección
IV.D.
IV. RESPUESTAS A PREGUNTAS
Las siguientes preguntas serán respondidas en base a la
experiencia realizada en el laboratorio.
A. Dibujar el gráfico de la respuesta en frecuencia del
detector de envolvente, es decir amplitud vs frecuencia.
Fig. 22 Gráfica de la amplitud vs frecuencia para el detector de envolvente
B. Dibuje el gráfico de la linealidad del modulador AM, es
decir amplitud vs modulación.
TABLA I AMPLITUD VS MODULACIÓN
Amplitud (mV)
%m 400 Hz 1 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz
45 0.72 0.69 0.64 0.47 0.3
72 1.12 1.1 0.92 0.72 0.46
100 1.56 1.48 1 0.78 0.54
Fig. 23 Gráfica de la amplitud vs la modulación para distintas frecuencias
C. Compare con lo obtenido por simulación.
La respuesta a esta pregunta se encuentra en la sección III.
D. ¿Cuáles son las características del diodo detector o
transistor usado?
Fig. 24 Diodo 1N4148 usado durante la experiencia de laboratorio
El diodo 1N4148 es un rápido, pequeño diodo de silicio
estándar de señal con alta conductividad usado en el
procesamiento de la señal. Su nombre sigue la nomenclatura
JEDEC. El diodo 1N4148está generalmente disponible en un
paquete de vidrio Do-35 y es muy útil a altas frecuencias con
un tiempo de recuperación inversa de no más de 4ns. Esta
rectificación permisos y detección de señales de
radiofrecuencia de manera muy eficaz, siempre y cuando su
amplitud está por encima del umbral de conducción hacia
adelante de silicio (en torno a 0.7V) o diodo la está sesgada.
Especificaciones técnicas:
VRRM = 100 V (tensión máxima inversa repetitiva)
IO = 200mA (promedio rectificado Corriente)
SI = 300mA (DC Corriente)
IFSM = 1,0 A (Pulse Width = 1 seg), 4,0 A (Pulse
Width = 1 SU) (no repetitiva de pico adelante
Corriente de sobretensión)
PD = 500 mW (disipación de energía)
TRR < 4ns (tiempo de recuperación inversa)
E. Con los datos usados en el laboratorio simule el circuito.
El circuito que se uso es el siguiente, y se usó el programa
Multisim para realizar la simulación.
Fig. 25 Circuito detector de onda usado en la experiencia
Para un porcentaje de modulación de 72%, que fue el que
se usó al realizar el laboratorio
Fig. 26 Modulación de 72%
La frecuencia de la portadora fue de 300 kHz.
Fig. 27 Frecuencia de la portadora de 300kHz
Y la frecuencia de la moduladora de 400 Hz.
Fig. 28 Frecuencia de la moduladora de 400Hz.
En la Fig.29 se aprecia la demodulación (levemente
desplazada para poder observarla mejor)
Fig. 29 Simulación de la demodulación usando Multisim
V. HOJA DE DATOS
La hoja con los datos tomados durante la experiencia se
encuentra al final del presente informe.
VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
Después de haber realizado de forma exitosa la experiencia
de laboratorio se pasará a detallar lo mencionado.
A. Observaciones y recomendaciones
Para la realización del experimento se recomienda tener
presente lo siguiente:
Calibrar el osciloscopio para evitar imperfecciones en
la muestra de la señal.
Saber la utilización del modulador para evitar
problemas en el acondicionamiento de la señal
moduladora.
Tener claro los conceptos de modulación AM.
Seguir los pasos descritos en la guía detalladamente
para lograr un buen desarrollo de la experiencia.
Para medir las amplitudes de las ondas mostradas en el
osciloscopio se usaron los cursores del mismo.
Al principio de la experiencia se presentaron
dificultades debido al cable que iba del equipo
modulador al detector de onda, se recomienda revisar
bien los cables antes de realizar las conexiones.
B. Conclusiones
En base a los resultados obtenidos en el laboratorio se
obtuvieron las siguientes conclusiones:
El proceso de demodulación de una onda AM es
sencillo y sólo se requiere un pequeño circuito con un
diodo un capacitor y un resistor.
La sobre modulación hace que la demodulación sea
incorrecta.
Para frecuencias altas la onda demodulada presenta una
gran distorsión.
Para índices de modulación cercanos a 1, la señal
demodulada presenta un recorte de onda en la parte
inferior.
Es posible realizar correctamente la modulación AM
de una onda usando los equipos de laboratorio.
Todo lo aprendido en la clase teórica se corroboró
durante la experiencia.
Se adquirió experiencia en el manejo de los equipos y
el software de simulación.
REFERENCIAS
[1] Hwei. P. Hsu, Análisis de Fourier, Edición en español, Wilmington, Delaware, U.S.A, ed. Addison-Wesley Iberoamericana, 1987.
[2] Sanjit K. Mitra, Digital Signal Processing Laboratory using MatLab, 1era edición.
[3] León W. Couch II, Sistemas de Comunicación Digitales y Analógicos, 5ª ed., México D.F., ed. Pearson Educación, 1998.
