Informe Proyecto de Comunicaciones

7/22/2019 Informe Proyecto de Comunicaciones

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Universidad Nacional Autnoma de Honduras.VS

Facultad de Ingeniera Elctrica Industrial

Comunicaciones I

Ing. Ovidio Paz

Informe del proyecto:

Transmisor de FM

Presentado por:

Grupo de comunicaciones I

I periodo ao 2013

Fecha:

Lunes 13 de mayo de 2013


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Objetivos

Realizar el montaje de un circuito electrnico transmisor, deradiofrecuencia en frecuencia modulada (FM).

Transmitir una seal de frecuencia en una gama de operacin de 88-108MHZ para un alcance de 100 metros.


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INTRODUCCION

Al estudiar en clase las formas en como actualmente se comparte informacin, encantidades masivas, enviando y recibiendo datos de un lugar a otro, esimportante saber que cualquier transmisin de datos puede efectuarse sin ningntipo de hilo, simplemente utilizando dispositivos que transportan la informacin

mediante ondas. Por ejemplo la informacin recibida a travs de un radio,televisin, o incluso a travs de un telfono celular.

Presentamos a continuacin, un micro-transmisor FM, cuya seal de salida puedeser captado en cualquier sintonizador de FM. Antes de empezar a describir elfuncionamiento de nuestro micro-transmisor, hablaremos sobre laradiofrecuencia o RF. El termino radiofrecuencia, tambin denominado espectrode radiofrecuencia o RF, se aplica a la porcin menos energtica del espectroelectromagntico, situada entre unos 3 Hz y 300 GHz. Las ondas

electromagnticas dentro de este rango del espectro se pueden transmitir,aplicando una corriente alterna originada en un generador a una antena.

De este modo este circuito oscilara entre las frecuencias 88 108 MHz de FM.Nuestro micro-transmisor, nos permite ejemplificar de una manera sencilla laradiofrecuencia, ya que mediante nuestro proyecto podremos experimentar elproceso de enviar informacin de un punto a otro sin cables utilizando unpequeo nmero de componentes.


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Modulacin

Es el proceso por el cual una propiedad o un parmetro de cualquier seal se hace varia de

forma proporcional a una segunda seal. Una modulacin de seal continua es alterar sealessenoidales continuas de altas frecuencias en respuesta a seales de bajas frecuencias dadas. La

onda senoidal vara al ritmo de frecuencia de audio, y se superpone a la portadora de RF para

transmitir la informacin. El excitador crea una portadora modulada en frecuencia (el oscilador

crea una portadora que se une a la audiofrecuencia), se enva a la antena, y sta, crea un

campo magntico y otro campo electrosttico a su alrededor, que radian la energa a la

atmsfera, donde existen diferentes partculas que tienen carga, y por reflexin, reenvan las

ondas radioelctricas, y as llega a nuestro receptor que por un proceso inverso convierte la

radiofrecuencia en frecuencia audible para el ser humano.

Existe MODULACIN DE AMPLITUD (AM), en la que se vara la amplitud de la portadora y

MODULACIN DE FRECUENCIA (FM), que vara la frecuencia de la portadora. Nos limitamos a

hablar de la modulacin en frecuencia debido a que nuestro proyecto es un micro-transmisor

de FM.

Frecuencia modulada

La frecuencia modulada (FM) o modulacin de frecuencia es una modulacin angular quetransmite informacin a travs de una onda portadora variando su frecuencia (contrastando

esta con la amplitud modulada o modulacin de amplitud (AM), en donde la amplitud de laonda es variada mientras que su frecuencia se mantiene constante). En aplicaciones analgicas,la frecuencia instantnea de la seal modulada es proporcional al valor instantneo de la sealmoduladora. Datos digitales pueden ser enviados por el desplazamiento de la onda defrecuencia entre un conjunto de valores discretos, una modulacin conocida como FSK.

La frecuencia modulada es usada comnmente en las radiofrecuencias de alta frecuencia por laalta fidelidad de la radio difusin de la msica y el habla. El sonido de la televisin analgicatambin es difundido por medio de FM. Un formulario de banda estrecha se utiliza paracomunicaciones de voz en la radio comercial y en las configuraciones de aficionados. El tipousado en la radiodifusin FM es generalmente llamado amplia-FM o W-FM (de las siglas eningles "Wide-FM"). En la radio de dos vas, la banda estrecha o N-FM (de las siglas en ingles"Narrow-FM") es utilizada para ahorrar banda estrecha. Adems, se utiliza para enviar sealesal espacio.

Dentro de los avances ms importantes que se presentan en las comunicaciones, la mejora deun sistema de transmisin y recepcin en caractersticas como la relacin sealruido, sin duda


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es uno de los ms importantes, pues permite una mayor seguridad en las mismas. Es as comosurgi el cambio de Modulacin en Amplitud (A.M.) a la Modulacin en Frecuencia (F.M.)establece. Un importante avance no solo en el mejoramiento que presenta la relacin seal-ruido, sino tambin en la mayor resistencia al efecto del desvanecimiento y a la interferencia,tan comunes en A.M.Dentro de las aplicaciones de F.M. se encuentra la radio, en donde los receptores emplean undetector de FM y el sintonizador es capaz de recibir la seal ms fuerte de las que transmitenen la misma frecuencia. Otra de las caractersticas que presenta F.M., es la de poder transmitirseales estereofnicas, y entre otras de sus aplicaciones se encuentran la televisin, como sub-portadora de sonido; en micrfonos inalmbricos; y como ayuda en navegacin area.

Histricamente el primero en describir a la modulacin en frecuencia fue, Edwin Armstrong ensu estudio: "Un Mtodo de reduccin de Molestias en la Radio Mediante un Sistema de

Modulacin de Frecuencia, antes de que la seccin neoyorquina del Instituto de Ingenieros deRadio el 6 de noviembre de 1935.

Un ejemplo de modulacin de frecuencia se muestra en el diagrama siguiente, el cual muestrala seal moduladora superpuesta a la onda portadora y a la seal modulada resultante.


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La modulacin de frecuencia encuentra aplicacin en gran cantidad en los sistemas decomunicacin. Aparte de la FM de radiodifusin, entre 87 y 108 MHz, la separacin entre doscanales adyacentes es de 200 kHz y la desviacin de frecuencia f=75 kHz. La FM se vieneutilizando principalmente en las siguientes aplicaciones:

Televisin: Como Subportadora de sonido: La informacin de sonido modula en frecuencia laSubportadora de sonido, que posteriormente se une a las restantes componentes de la seal deTV para modular en AM la portadora del canal correspondiente y se filtra para obtener la bandalateral vestigial.

El sonido NICAM es digital y no sigue este proceso.SECAM: El sistema de televisin en color SECAM modula la informacin de color en FM.

Micrfonos inalmbricos: Debido a la mayor insensibilidad ante las interferencias, losmicrfonos inalmbricos han venido utilizando la modulacin de frecuencia.

Funcionamiento General Del Transmisor FM

El micrfono es el dispositivo encargado de transformar la potencia de la voz (ondas de presin)

en una seal elctrica. La voz humana tiene tonos entre 300Hz y 5KHz, y por tanto la seal

elctrica a la salida del micrfono ocupa un ancho de banda desde 300Hz a 5KHz.

La primera etapa de amplificacin es la encargada de amplificar la seal para poder atacar las

etapas siguientes. La seal proveniente del micrfono es una seal con poca potencia que

necesita ser amplificada antes de entrar en el modulador. La seal a la salida de la etapa

amplificadora ocupa el mismo rango de frecuencias ya que en esta etapa no se produce

translacin en frecuencia.La seal se desea transmitir con modulacin FM, es decir, moduladaen frecuencia. Para ello hace falta introducir la seal en una etapa de modulacin junto con un

tono proveniente del Oscilador 1. La seal proveniente de micrfono acta como moduladora y

la seal del Oscilador 1 ser la portadora. El espectro de frecuencias de la seal a la salida de la

etapa de modulacin se encuentra centrado a la frecuencia de la portadora (Oscilador 1) y

ocupa en torno a esta frecuencia un ancho de aproximadamente 5KHz.


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El bloque posterior al modulador, el mezclador, tiene como objetivo elevar la frecuencia de la

seal transmitida hasta un valor libre donde podamos transmitir. El espectro frecuencial est

regulado por las Administraciones Pblicas que conceden licencias de utilizacin. As, de 88MHz

hasta los 108MHz se reserva para las emisoras de radio con modulacin FM, en torno a los

900MHz se encuentran los canales de telefona mvil GSM, a 1575MHz el GPS, etc.El espectro de frecuencia de la seal a la salida del Mezclador es el mismo que a la salida del

modulador pero trasladado un valor igual que la frecuencia del Oscilador 2. En la figura se

muestra de forma esquemtica el espectro de frecuencia a la salida de la etapa de modulacin,

el espectro del Oscilador 2 y de la salida del Mezclador.

A travs de la frecuencia de la seal del Oscilador 2 se puede seleccionar en qu canal se desea

transmitir dentro del rango entre 88MHz y 108MHz que se tiene reservado.

El amplificador de salida permite dotar a la seal de potencia suficiente para cubrir el rango de

alcance que se desea. Para aumentar el rango de alcance de un transmisor de FM habr que

conseguir aumentar la potencia con la que se emite, es decir, aumentar la ganancia del

amplificador a la salida.

Acoplador de antena, circuito que provee un medio de transferir la mxima energa desde el

amplificador final hasta la antena.

La antena es el elemento que transforma las seales elctricas que se encuentran contenidas

en el interior del circuito en ondas electromagnticos que viajan por el aire. Este dispositivo

radia la informacin al exterior.

El bloque posterior al modulador, el mezclador, tiene como objetivo elevar la frecuencia de la

seal transmitida hasta un valor libre donde podamos transmitir. El espectro de frecuencia est

regulado por las Administraciones Pblicas que conceden licencias de utilizacin. As, de 88MHz

hasta los 108MHz se reserva para las emisoras de radio con modulacin FM, en torno a los

900MHz se encuentran los canales de telefona mvil GSM, a 1575MHz el GPS, etc.

El espectro de frecuencia de la seal a la salida del Mezclador es el mismo que a la salida del

modulador pero trasladado un valor igual que la frecuencia del Oscilador 2. En la figura se

muestra de forma esquemtica el espectro de frecuencia a la salida de la etapa de modulacin,

el espectro del Oscilador 2 y de la salida del Mezclador. A travs de la frecuencia de la seal del

Oscilador 2 se puede seleccionar en qu canal se desea transmitir dentro del rango entre

88MHz y 108MHz que se tiene reservado.


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El amplificador de salida permite dotar a la seal de potencia suficiente para cubrir el rango de

alcance que se desea. Para aumentar el rango de alcance de un transmisor de FM habr que

conseguir aumentar la potencia con la que se emite, es decir, aumentar la ganancia del

amplificador a la salida.

Acoplador de antena, circuito que provee un medio de transferir la mxima energa desde elamplificador final hasta la antena.

La antena es el elemento que transforma las seales elctricas que se encuentran contenidas

en el interior del circuito en ondas electromagnticos que viajan por el aire. Este dispositivo

radia la informacin al exterior.

Descripcin del proyecto

Alcance: 100 metros Nmero de transistores: apenas uno Alimentacin: 3 volt (dos pilas miniatura) Micrfono: electret con transistor de efecto de campo ya incorporado (normalmente usadoen grabadores que tienen micrfono embutido) Tamao: cabe en una caja de fsforos Gama de operacin: 88 - 108MHz Tipo de modulacin: FM

Modelo del micro-transmisor FM


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Funcionamiento y especificaciones de construccin del micro-

transmisor.

Para analizar el principio de funcionamiento de nuestro micro-transmisor, partimos del

micrfono electret, el cual capta los sonidos. Los micrfonos electret son transductores queconvierten los sonidos en seales elctricas, funcionando segn el principio de variacin de lacapacidad entre dos placas. Una placa es fija y la otra est hecha de un material muy fino,puede vibrar con el sonido que recibe. Al vibrar, varia su distancia en relacin con la placa fija y,por consiguiente, la capacidad existente entre las dos.

Tenemos en la figura un diagrama simplificado del transmisor. En la entrada tenemos unmicrfono que a partir de las ondas sonoras ambientes hace variar la capacidad entre las dosplacas de modo que esta variacin, en un transmisor de efecto de campo, pueda tener comoresultado una seal amplificada de la misma forma de onda y frecuencia.

Esta seal es aplicada inmediatamente a un circuito oscilador de alta frecuencia, que genera laseal de FM, la cual es irradiada por una antena.

Usando un capacitor ajustable (dotado de un tornillo para este fin) podemos regular eltransmisor para operar en una frecuencia libre de la gama de FM. Este es justamente el nicoajuste que debe hacerse al transmisor.

Como un punto crtico que existe en el montaje de este tipo de aparato es la bobina, es de vitalimportancia que la bobina salga perfecta, sin interrupciones y sin dispersiones de cobre(corrosin defectuosa) que pongan espiras en cortocircuito.

El micrfono usado debe tener tres terminales que ya posea el transistor de efecto de campointernamente, que use una resistencia de carga del orden de los 680. Tambin puede utilizarun micrfono de dos terminales, pero en ese caso el alcance ser menor.En cuanto a la alimentacin del circuito existen dos posibilidades: usar pilas alcalinas miniatura,que se pueden conseguir con facilidad, ya que son comunes en muchos aparatos comomultmetros o fotmetros, o usar dos pilas pequeas AA para transistores (tipo lapicera).


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En los dos casos tendremos una tensin de 3V que proporcionara un desempeo ideal deltransmisor con una operacin continua de muchas semanas. En relacin a la alimentacin,existe adems la posibilidad para el lector de usar tensiones mayores, agregando un soporteadecuado. Estas tensiones pueden ser de 4,5 o 6 volt, o sea 3 o 4 pilas pequeas, en cuyo casoel alcance del aparato aumentara.

El nico transistor usado es del tipo de BF494B pero existen diversos equivalentes que puedenser empleados como por ejemplo, el BF194, BF254, incluso un 2N2222 brinda buenosresultados, pero en ese caso debe tener en cuenta que vara la disposicin de los terminalessobre la placa de circuito impreso.

Los resistores sern todos de 1/8W instalados en posicin vertical. Los capacitores permitendiferentes opciones conforme a la funcin que ejercen en el circuito, se da siempre preferenciaa los tipos de menores dimensiones. El capacitor conectado entre el emisor y el colector deltransistor puede tener valores entre 6, 8 y 10pF (valor medio 8,2pF) y debe ser de tipocermico. El capacitor C2 puede ser de tipo cermico, en tanto que el capacitor C1 deacoplamiento puede ser de cualquier tipo con valores entre 0,01 y 0,022 F (lo que equivale a10 y 22nF). El capacitor electroltico puede ser de cualquier tipo de 4,7 o 10F con tensin apartir de 16V.

El trimmer usado es del tipo miniatura, cuyas dimensiones estn de acuerdo con el espacioreservado en la placa del circuito impreso. Conforme al tipo de terminales presentado, puedehaber necesidad de estudiar la fijacin. Para los tipos con terminales con pines, su soldadura esdirecta pues los mismos pasan por los orificios de la placa. En el caso de terminales redondos,debe usarse un pedazo de alambre rgido soldado en los mismos.

La caja puede ser de cualquier material; deber preverse una perforacin para el pasaje delsonido delante del micrfono, un orificio para el acceso al interruptor (si se usa) y un orificiopara el pasaje de la antena que no es ms que un trozo de alambre rgido de 10 a 15 cm.

Para una conexin directa el interruptor puede ser omitido, se har una interconexin de susterminales en la placa por medio de un puente. En este puente, la introduccin de las pilas en elsoporte corresponder a su conexin.


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Lista de Materiales

Q1 - transistor BF494 o equivalente.MIC - microfono de electret - (generalmente usado en grabadores con micrfono embutido).B1 - 2 pilas alcalinas miniatura de 1,5V.

R1 - resistor de 680 ohmR2 - resistor de 4,7kR3 - resistor de 5,6kR4 - resistor de 47 ohmC1 - 22nF - capacitor de cermica tipo plate u otro de buena calidadC2 - 2,2nF - capacitor de cermica tipo plate u otro de buena calidadC3 - trimmer comnC4 - 8,2pF - capacitor cermicoC5 - 4,7 o 10F capacitor electroltico.

HERRAMIENTAS

Cautn Pinzas Estao Extractor de estao

Una vez armado el transmisor y verificado su montaje, coloque las pilas en el soporte y conecteen su proximidad una radio o sintonizador de FM en una frecuencia en el medio de la gama.Usando un palito cortado de modo apropiado, gire el tornillo del trimmer hasta or en la FM laseal del transmisor. Si el receptor de FM estuviera con un volumen razonable y el transmisormuy cerca, en cuanto se haga la sintonizacin se oir por el altoparlante un fuerte silbido, elque se deber a la realimentacin acstica. Para eliminar este silbido, bastara alejar eltransmisor del receptor de FM. Si la seal fuera captada en diversas posiciones de ajuste del

trimmer escoja aquella en la que la misma sea ms fuerte. Hablando a una distancia de 10 a 15centmetros del micrfono, el sonido de su voz debe orse claramente en el receptor.


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Conclusiones

La modulacin es desarrollada para transportar informacin a travs demedios que requieren de seales anlogas, por ejemplo a travs del

espacio libre.

Las tcnicas de modulacin han sido parte medular en el desarrollo detecnologas que permitan la comunicacin y el acceso a distintos lugares.

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