SISTEMAS DE COMUNICACIÓN COMUNICACIÓN (E-LEARNING)
ELABORADO POR JHONALDRIN ALBERTO COLMENARES COD: 1116791554 LEINNER HENRY RAMIREZ OVIEDO COD: 1121885033 EDWING SHAIR RIVERA MARTIN COD: 1.069.898.618 DIEGO MAURICIO CARRILLO TOVAR COD: .1121884728
CÓDIGO: 1116791554
GRUPO: 2150504_34
TUTORA CAMILO ACUÑA CARREÑO
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA-UNAD 2018
INTRODUCCIÓN El mundo se mantiene en marcha a través de miles de leyes y reglas que permiten mantener en control los movimientos, las acciones y las fuerzas ejercidas desde la tierra hasta las ejercidas por cada uno de nosotros en acciones tan cotidianas como llevar un cepillo de diente a nuestra boca sin causar lesiones ante la fuerza ejerc ida en los diferentes puntos y ángulos de cepillado. Es por eso que como profesionales en formación es de gran importancia reconocer y tener una perspectiva clara de las leyes hasta ahora des cubiertas y comprobadas, su aplicación y los métodos necesarios para comprender su funcionamiento y ocupación en el mundo ingenieril.
ACTIVIDADES A DESARROLLAR Estudiante 1: EDWING SHAIR RIVERA MARTIN Ejercicios teóricos 1. Modulación y Demodulación de Amplitud
Considerando un sistema de comunicaciones de AM, relacione un esquema que represente la modulación; una vez relacionado el esquema es necesario diligenciar la siguiente tabla, describiendo con sus palabras cada termino relacionado. Términos
Señal moduladora
Descripción La modulación en amplitud ( AM) funciona mediante la variación de la amplitud de la señal transmitida en relación con la información que se envía. Contrastando esta con la modulación de frecuencia, en la que se varía la frecuencia, y la modulación de fase, en e n la que se varía la fase.
Señal portadora
Al modular una señal, se desplaza su contenido espectral en frecuencia, ocupando un cierto ancho de banda alrededor de la frecuencia de la onda portadora. ... Tanto las señales de modulación de amplitud (AM) como las de frecuencia modulada (FM) son transmitidas con la ayuda de frecuencias portadoras.
Onda modulada
La modulación de amplitud o amplitud modulada (AM) es una técnica utilizada en la comunicación electrónica, más comúnmente para la transmisión de información a través de una onda transversal de televisión.
Envolvente de AM
Es un circuito eléctrico que tiene como entrada una señal de alta frecuencia, y como salida la envolvente de la señal de entrada.
Defina además el coeficiente de modulación y el porcentaje de modulación; adicional relacione la importancia de la modulación
Coeficiente de modulación: Un término que describe la cantidad de cambio de amplitud (modulación) que hay en una forma de onda de AM es el coeficiente de modulación.
El porcentaje de modulación: El porcentaje de modulación simplemente es la relación de la desviación de frecuencia realmente producida a la máxima desviación de frecuencia permitida por la ley establecida en forma porcentual.
Importancia de la modulación: Estas técnicas de modulación permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación lo que posibilita transmitir más información en forma simultánea, protegiéndola de posibles interferencias y ruidos. Ordena el radioespectro, distribuyendo canales a cada información distinta.
2. Modulación y Demodulación de Ángulo
Realice un diagrama de bloques del transmisor y del receptor para FM.
Diligencie la siguiente tabla, teniendo en cuenta la funcionalidad de de los bloques funcionales en el transmisor FM
Bloques funcionales Oscilador
Funcionalidad Un oscilador es un dispositivo capaz de convertir la energía de corriente continua en corriente alterna de una determinada frecuencia. Dicho de
otra forma, es un circuito que es capaz de convertir la corriente continua en una corriente que varía de forma periódica en el tiempo (corriente periódica). Modulador
El modulador es el dispositivo electrónico que varía la forma de onda de una señal (modula) de acuerdo a una técnica específica, para poder ser enviada por un canal de transmisión hasta el dispositivo o los dispositivos que incorporen un demodulador apto para dicha técnica.
Amplificador de potencia
Una de las funcionalidades más importantes de un transistor es la de amplificar señales. también podemos
hacer
cambios
de
bases
electromecánicas, con estos cambios es posible hacer muchos tipos de señales como también negarlas. Los reguladores de potencia más sencillos son lineales.
3. Ruido en la Modulación Analógica
Relacione en la siguiente tabla los tipos de ruidos presentes en las modulaciones analógicas y con sus palabras descríbalos.
Tipo de ruido
Descripción
RUIDO BLANCO
El ruido blanco o sonido blanco es una señal aleatoria (proceso estocástico) que se caracteriza por el hecho de que sus valores de señal en dos tiempos diferentes no guardan correlación estadística. Como consecuencia de ello, su densidad espectral de potencia (PSD, siglas en inglés de power spectral density ) es una constante, es decir, su gráfica es plana. Esto significa que la señal
contiene todas las frecuencias y todas ellas muestran la misma potencia. Igual fenómeno ocurre con la luz blanca, de allí la denominación. RUIDO DISPARO
Es un tipo de ruido electrónico que origina de la naturaleza discreta de carga eléctrica. El término también se aplica al fotón contando en dispositivos ópticos, donde tiro ruido está asociada con la naturaleza de la partícula de la luz.
RUIDO TERMICO
Se genera por la agitación térmica de los portadores de carga
(generalmente electrones
dentro
de
un conductor) en equilibrio, lo que sucede de manera independiente al voltaje aplicado.
Estudiante 2: Leinner Henry Ramirez Oviedo Ejercicios teóricos 1. Modulación y Demodulación de Amplitud Considerando un sistema de comunicaciones de AM, relacione un esquema que represente la modulación; una vez relacionado el esquema es necesario diligenciar la siguiente tabla, describiendo con sus palabras cada termino relacionado.
Términos
Descripción
Señal moduladora
Señal que contiene la información a transmitir y que se inserta en la onda portadora en el proceso de modulación.
Señal portadora
Es una onda, generalmente senoidal, modificada en alguno de sus parámetros (amplitud, frecuencia o fase) por una señal de entrada denominada moduladora con el fin de transmitir una información. Esta onda portadora es de una frecuencia mucho más alta que la de la señal.
Onda modulada
La modulación de amplitud es un fenómeno que resulta de la mezcla o interferencia de dos señales eléctricas Existen dos tipos de modulación en una onda: la modulación ANALÓGICA, que se produce a partir de señales analógicas de información, por ejemplo la #oz humana, audio y Video en su forma eléctrica y la modulación DIGITAL, la cual se lleva a cabo a partir de señales generadas por fuentes digitales, por ejemplo una computadora
Envolvente de AM
AM DSBFC se le llama algunas veces como AM convencional. La onda modulada de salida contiene todas las frecuencias que componen la señal AM y se utilizan para llevar la información a través del sistema. Por lo tanto, a la forma de la onda modulada se le llama la envolvente. Sin señal modulante, la onda de salida simplemente es la señal portadora amplificada. Cuando se aplica una señal modulante, la amplitud de la onda de salida varía de acuerdo a la señal modulante.
Coeficiente de modulación
Un término que describe la cantidad de cambio de amplitud (modulación) que hay en una forma de onda de AM es el coeficiente de modulación
Porcentaje de modulación
El porcentaje de modulación, o modulación porcentual, es simplemente el coeficiente de modulación expresado como porcentaje.
Defina además el coeficiente de modulación y el porcentaje de modulación; adicional relacione la importancia de la modulación La modulación es el proceso en el cual se transforma la información original en una forma más adecuada para su correcta transmisión
2. Modulación y Demodulación de Ángulo
Realice un diagrama de bloques del transmisor y del receptor para FM.
Diagrama de bloques del transmisor
Diagrama de bloques del receptor para FM
Diligencie la siguiente tabla, teniendo en cuenta la funcionalidad de los bloques funcionales en el transmisor FM
Bloques funcionales
Funcionalidad
Oscilador
Un oscilador es un sistema capaz de crear perturbaciones o cambios periódicos o cuasiperiódicos en un medio, ya sea un medio material (sonido) o un campo electromagnético (ondas de radio, microondas, infrarrojo, luz visible, rayos X, rayos gamma, rayos cósmicos).
Modulador
El modulador es el dispositivo electrónico que varía la forma de onda de una señal (modula) de acuerdo a una técnica específica, para poder ser enviada por un canal de transmisión hasta el dispositivo o los dispositivos que incorporen un demodulador apto para dicha técnica.
Amplificador de potencia
Un amplificador de potencia es aquel cuya etapa de salida se ha diseñado para que sea capaz de generar uno rangos de tensión e intensidad más amplios de forma
que tenga capacidad de transferir a la carga la potencia que se requiere.
3. Ruido en la Modulación Analógica Relacione en la siguiente tabla los tipos de ruidos presentes en las modulaciones analógicas y con sus palabras descríbalos. Tipo de ruido
Descripción
Ruidos externos
Hecho por el Hombre por ejemplo : Ruido atmosférico
Ruidos internos
Surgen de las fluctuaciones espontaneas de corriente o voltajes en circuitos eléctricos
Ruido de disparo
Se origina en dispositivos electrónicos como diodos y transistores debido a la naturaliza discreta del flujo de corriente en estos dispositivo. Si los electrones se emiten en instantes aleatorios , la corriente puede modelarse como una suma infinita de pulsos de corriente.
Ejercicios prácticos 4. Una señal de AM tiene una frecuencia de portadora de 5 MHz y una amplitud pico de 5 V. Se modula mediante una onda seno con una frecuencia de 500 Hz y un voltaje pico de 5 V. Explique y escriba la ecuación para esta señal y calcule el índice de modulación. Solución Calculamos la frecuencia en Radianes
5 MHz
2 ∗ 5 ∗ 10 31.415 ∗ 10 500 Hz
2 ∗ 500 3.141 ∗ 10 Ecuación
()( ) ) () ( (. ∗ ) ) ∗ (. ∗ Calcule el índice de modulación La relación que existe entre la amplitud de la señal moduladora y la amplitud de la portadora es llamado índice de modulación
5 5 1 → 100% 5. Apoyado en el material bibliográfico realice una breve explicación de las Funciones de Bessel. Las funciones de Bessel forman una clase de función de las denominadas funciones especiales que se encuentran en la solución de determinados problemas físicos. Dan la solución a una ecuación diferencial muy importante Los valores para las funciones de Bessel se pueden encontrar en la mayoría de las colecciones de tablas matemáticas. Las funciones de Bessel se encuentran en situaciones físicas donde hay simetría cilíndrica. Esto ocurre en problemas relacionados con los campos eléctricos, vibraciones, calor por conducción, la difracción óptica y otros.
Usando la tabla de coeficientes de Besel encontrar los componentes de amplitud del espectro de una Señal FM cuando el mensaje es un tono de Frecuencia 2(10 ) y amplitud . La desviación de frecuencia es
∆ 10(10).
Estime el ancho de Banda
Calculamos el índice de modulación
∆
) 10(10 2(10 ) 5 Verificando en la tabla
0.18, 0.33, 0.05, 0.36, 0.39, 0.26, 0.13, 7 0.05, 0.02 Calculamos el ancho de Banda
2(∗) 2() 2 ) 2(10 2 10 2(8∗10) 1 6 ∗ 1 0 160
Realizar la correspondiente gráfica.
Indice de modulación 0.5 0.4 0.3 0.2 d u t i l p m A
-10
0.1 0 -5
-0.1
0
5
10
-0.2 -0.3 -0.4
eje de Tiempo
6. Si se tiene una señal de FM que alcanza valores de 99.98 y 100.02 Mhz al ser modulada por una onda senoidal de 4Khz, calcular: Frecuencia de portadora, desviación de frecuencia, índice de modulación y ancho de Banda de la señal FM. La oscilación de la portadora puede ser determinada por la diferencia entre la frecuencia máxima y la frecuencia mínima:
. ∗ .∗ .∗ ∗ Teniendo en cuenta que frecuencia de portadora = 2·Δf, entonces:
2 100.022 99.98 Teniendo el valor de la oscilación de la portadora de frecuencia ():
. 2 ∗ ∆ ∆ .2
(.) calculamos la desviación
40∗10 ∆ 2 ∆∗ Una vez calculada la desviación de frecuencia calculamos el índice de modulación m de la señal de FM:
∆ ∗ ∗ Podemos calcular el ancho de banda según Carlson mediante la siguiente formula:
· · ( ) · · ( ) Ejercicio simulado 7. El ejercicio simulado se puede desarrollar a través del software como Matlab o Simulink; el link de descarga de éste software se encuentra en el entorno práctico. Teniendo en cuenta el diagrama presentado, desarrollar la simulación con las herramientas antes mencionadas de AM conforme los bloques funcionales. En la simulación varíe el tiempo de muestreo y el índice de modulación. Identifique en la señal de salida del osciloscopio la señal moduladora, portadora, onda modulada y envolvente de AM.
1. Señal Moduladora 2. Señal modulada 3. Señal portadora
Simulación 1
Frecuencia de portadora de 50 Hz Frecuencia de moduladora de 5 Hz
Simulación 2 Cambiando tiempo de muestreo
Simulación 2 Cambiando índice de modulación
Estudiante 3: JHONALDRIN ALBERTO COLMENARES 1. Modulación y Demodulación de Amplitud
Considerando un sistema de comunicaciones de AM, relacione un esquema que represente la modulación; una vez relacionado el esquema es necesario diligenciar la siguiente tabla, describiendo con sus palabras cada termino relacionado. Términos
Señal moduladora
Descripción 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.
Señal portadora
Una onda portadora es una onda, generalmente senoidal, modificada en alguno de sus parámetros por una señal de entrada denominada moduladora con el fin de transmitir una información. Esta onda portadora
es de una frecuencia mucho más alta que la de la señal. Onda modulada
Una onda portadora es una onda, generalmente senoidal, modificada en alguno de sus parámetros por una señal de entrada denominada moduladora con el fin de transmitir una información. Esta onda portadora es de una frecuencia mucho más alta que la de la señal.
Envolvente de AM
Defina además el coeficiente de modulación y el porcentaje de modulación; adicional relacione la importancia de la modulación
Coeficiente de modulación Un término que describe la cantidad de cambio de amplitud (modulación) que hay en una forma de onda de AM es el coeficiente de modulación. El porcentaje de modulación, o modulación porcentual, es simplemente el coeficiente de modulación expresado como porcentaje. Importancia de la Modulación. Estas técnicas de modulación permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación lo que posibilita transmitir más información en forma simultánea, protegiéndola de posibles interferencias y ruidos ordena el radioespectro, distribuyendo canales a cada información distinta.
2. Modulación y Demodulación de Ángulo
Realice un diagrama de bloques del transmisor y del receptor para FM.
Diligencie la siguiente tabla, teniendo en cuenta la funcionalidad de los bloques funcionales en el transmisor FM
Bloques funcionales Oscilador
Funcionalidad Un oscilador es un sistema capaz de crear perturbaciones o cambios periódicos o cuasi periódicos en un medio, ya sea un medio material o un campo electromagnético. En electrónica un oscilador es un dispositivo capaz de convertir la energía de corriente continua en corriente alterna de una determinada frecuencia
Modulador
El modulador es el dispositivo electrónico que varía la forma de onda de una señal de acuerdo a una técnica específica, para poder ser enviada por un canal de transmisión hasta el dispositivo o los dispositivos que incorporen un demodulador apto para dicha técnica
Amplificador de potencia
Una de las funcionalidades más importantes de un transistor es la de amplificar señales. también podemos
hacer
cambios
de
bases
electromecánicas, con estos cambios es posible hacer muchos tipos de señales como también negarlas Los reguladores de potencia más sencillos son lineales
3. Ruido en la Modulación Analógica
Relacione en la siguiente tabla los tipos de ruidos presentes en las modulaciones analógicas y con sus palabras descríbalos.
Tipo de ruido Ruido continuo
Descripción Se produce por maquinaria que opera del mismo modo sin interrupción, por ejemplo, ventiladores, bombas y equipos de proceso. Para determinar el nivel de ruido es suficiente medir durante unos pocos minutos con un equipo manual
Ruido intermitente
Cuando la maquinaria opera en ciclos, o cuando pasan vehículos aislados o aviones, el nivel de ruido aumenta y disminuye rápidamente. Para cada ciclo de una fuente de ruido de maquinaria, el nivel de ruido puede medirse simplemente como un ruido continuo. Pero también debe anotarse la duración del ciclo.
Ruido impulsivo
Es el caso del ruido de impactos o explosiones, por ejemplo, de un martinete, troquel adora o pistola. Es breve y abrupto, y su efecto sorprendente causa mayor molestia que la esperada a partir de una simple medida del nivel de presión sonora.
Ejercicios Prácticos
4. Una señal de AM tiene una frecuencia de portadora de 5 MHz y una amplitud pico de 5V. Se modula mediante una onda seno con una frecuencia de 500Hz y un voltaje pico de 5V. Explique y escriba la ecuación para esta señal y calcule el índice de modulación. Datos
5 5 500 5 Desarrollo Expresamos las frecuencias en radianes
= 2∗5∗10
10 → = 33.1416∗
2 ∗ 500 → 3.1416 ∗ Expresión general de la ecuación:
() ( +) → () [5∗5(3.1416∗10)](33.1416∗10) Calculamos el índice de modulación:
3.1416∗ 10 − → 0.095 ∗ 10 10 33.1416∗ 5. Apoyado en el material bibliográfico realice una breve explicación de las Funciones de Bessel. Usando la tabla de coeficientes de Bessel encontrar los componentes de amplitud del espectro de una Señal FM cuando el mensaje es un tono de Frecuencia
2(10) y amplitud . La desviación de frecuencia es ∆ 10(10).
Datos:
2(10) ó ∆ 10(10 ) Desarrollo:
Estime el ancho de Banda Calculamos el índice de modulación.
) ∆ 10(10 2(10) → 5 Utilizando la tabla establecemos los coeficientes.
0.18, 0.33, 0.05, 0.36, 0.39, 0.26, 0.13, 7 0.05, 0.02 Ancho de Banda
2(∗) ú 8 2()→ 2(10) 10
2(8∗10 )→160000 Gráfica.
INDICE DE MODULACIÓN 0.6
A m p l i t u d
0.36 0.39
0.4 0.2
0.39 0.36 0.26
0.26 0.13
0.05
0.13 0.05 0.02
0
0.02 0.05
0.05
0
Eje del Tiempo
-0.2 -0.4
-0.33
-0.33
6. Si se tiene una señal de FM que alcanza valores de 99.98 y 100.02Mhz al ser modulada por una onda senoidal de 4Khz, calcular: Frecuencia de portadora, desviación de frecuencia, índice de modulación y ancho de Banda de la señal FM.
Datos
100.02 99.98 4 ? ∆ ó ? í ó (sin) Hallamos la frecuencia de portadora.
2 ) (99.02∗10 ) ( 100.02∗10 → → 100∗10 2 →
Encontramos la oscilación de la portadora c.s.
.. (100.02∗10) (99.98∗10 ) 40000 →.. Variación de frecuencia.
∆ .. 2 → ∆ 40 2 →∆ Índice de modulación para una onda modulada en frecuencia.
∆ → 20 4 →
Utilizamos el método de la regla de Carson para hallar e l ancho de banda de la señal FM.
2(∆∗() ) → 2(200004000) 48 → Ejercicio simulado Teniendo en cuenta el diagrama presentado, desarrollar la simulación con las herramientas antes mencionadas de AM conforme los bloques funcionales.
En la simulación varíe el tiempo de muestreo y el índice de modulación. Identifique en la señal de salida del osciloscopio la señal moduladora, portadora, onda modulada y envolvente de AM.
Realizando el montaje propuesto con una señal Moduladora de 5Mhz con Amplitud 2V, y una señal portadora de 500Hz con Amplitud 2V, con un tiempo de muestreo de 0.00001 y un índice de modulación de 2
Variando tiempo de muestreo a 0.005 y el índice de modulación a 10 se obtiene:
Estudiante 4: Diego Mauricio Carrillo Tovar Ejercicio teórico ACTIVIDADES A DESARROLLAR
ACTIVIDAD INDIVIDUAL Ejercicios teóricos 1.
ModulaciónyDemodulacióndeAmplitud
Términos Señal Moduladora Señal Portadora
Onda Modulada
Descripción Señal que contiene la información a transmitir y que se inserta en la onda portadora en el proceso de modulación. Señal generada con el propósito de soportar otra señal en la que va contenida una cierta información y que se encuentra en una cier ta zona del espectro de frecuencias, por lo general diferente del de la portadora. Un modulador AM es un aparato no lineal con dos señales de entrada de información: una señal portadora de amplitud constante y de frecuencia sencilla, y la señal de información. La información
Envolvente de AM
actúa sobre o modula la portadora y puede ser una forma de onda de frecuencia simple o compleja compuesta de muchas frecuencias que fueron originadas de una o más fuentes. Debido a que la información actúa sobre la portadora, se le llama señal modulante. La resultante se llama onda modulada o señal modulada. La onda modulada de salida contiene todas las frecuencias que componen la señal AM y se utilizan para llevar la información a través del sistema. Por lo tanto, a la forma de la onda modulada se le llama la envolvente. Sin señal modulante, la onda de salida simplemente es la señal port adora amplificada. Cuando se aplica una señal modulante, la amplitud de la onda de salida varía de acuerdo con la señal modulante. Obsérvese que la forma de la envolvente de AM es idéntica a la forma de la señal modulante
CoeficientedemodulaciónyPorcentajedemodulación Coeficiente de modulación es un término utilizado para describir la cantidad de cambio de
amplitud (modulación) presente en una forma de una onda de AM. El porcentaje d e modulación es simplemente el coeficiente de modulación establecido como un por centaje. Más específico, el porcentaje de modulación proporciona el cambio de porcentaje en la amplitud de la onda de salida cuando está actuando sobre la portadora por una señal modulante. Matemáticamente, el coeficiente de modulación es
(1 1)
En donde
ó ( ) () () La ecuación (1 1) puede rearreglarse para resolver a y como (1 2) (1 3) Y el porcentaje de modulación () es ∗ 100 (1 4) Las relaciones entre , y se muestra en la figura 1.
Figura 1, Coeficiente de modulación, . Recuperada de Cap.3.1. Trasmisión de Modulación de Amplitud. http://www.profesores.frc.utn.edu.ar/electronica/ElectronicaAplicadaIII/Aplicada/Cap03ModulacionAM1 .pdf
Si la señal modulante es una onda seno pura de frecuencia simple y el proceso de modulación es simétrico (es decir, las excursiones positivas y negativas de la amplitud de la envolvente son iguales), el porcentaje de modulación puede derivarse de la siguiente manera (refiérase a la figura 1 para la siguiente derivación):
12 ( ) (1 5) 12 ( ) (1 6) Remplazamos los valores de las ecuaciones 1-5 y 1 -6 en 1-4 para obtener
1 ( ) ) ∗100 21 ∗ 100 → ( ( ) ( ) 2 En donde y . El cambio pico en la amplitud de la onda de salida es la suma de los voltajes de las frecuencias laterales superiores e inferiores. Por lo t anto, ya que entonces 1 ( ) 1 2 2 4 ( ) 2 Donde
() ()
Importanciadelamodulación Muchas señales de entrada no pueden ser e nviadas directamente hacia el canal, como vienen del
emisor. Para eso se modifica una onda portadora, cuyas propiedades se adaptan mejor al medio de comunicación en cuestión, para representar e l mensaje. La modulación se puede definir como la alteración sistemática de una onda portadora de acuerdo con le mensaje (señal modulada) y puede ser también una codificación. Las señales de banda base producidas por diferentes fuentes de información no son siempre adecuadas para la transmisión directa a través de un a canal dado. Estas señales son en ocasiones fuertemente modificadas para facilitar su transmisión. Existen varias razones para modular una señal, entre ellas se encuentran:
2.
Facilitar la propagación de la señal de información por cable o por aire.
Ordena el radioespectro, distribuyendo canales a cada información distinta.
Disminuye las dimensiones de las antenas.
Optimiza el ancho de banda de cada canal.
Evita interferencia entre canales.
Protege a la información de las degradaciones por ruido.
Define la calidad de la información trasmitida.
ModulaciónyDemodulacióndeAngulo
Realice un diagrama de bloques del tr ansmisor y del receptor para FM.
Antena Amplificador RF
Mezclador
Oscilador local
Bloques Funcionales Oscilador
Amplificador de FI
C.A.F
Amplificador de RF
Alimentación
Funcionalidad Es un circuito electrónico que genera un tono puro (onda senoidal) cuya frecuencia es algo menor (o a veces mayor) que la frecuencia de la portadora del canal que se recibe por la antena (que sintonizamos).
Modulador
Es el circuito encargado de mezclar el tono generado por el oscilador local con la señal procedente de la antena (señal de Radio Frecuencia o RF), con el fin de obtener la señal de frecuencia intermedia. Amplificador ubicado en las etapas finales de un emisor. la señal que llega a la antena por lo general es muy baja, para esto, la amplificación es necesaria, este amplificador debe tener características muy bajas de ruido y de be estar sintonizado para aceptar solo las frecuencias de la portadora y la de las bandas laterales, para e liminar las interferencias de otras estaciones y para minimizar el ruido de entrada.
Amplificador de potencia
3.
RuidoenlaModulaciónAnalógica
Tipo de Ruido Ruido Interno
Ruido Térmico
Ruido externo
Ruido de Intermodulación
Ruido Atmosférico
Diafonía
Ruido Impulso
Descripción Todos los dispositivos electrónicos producen ruido. Tanto los componentes pasivos como los componentes activos son fuentes de ruido y de estos se desprenden varios tipos de ruido. Está presente en el medio de transmisión y tiene su origen en la vibración de los electrones, ocasionando un cambio de temperatura por fricción. Este tipo de ruido está presente en todos los equipos electrónicos. Es toda aquella interferencia causada por el canal que viaja la señal, es decir si nuestro canal es la radiodifusión, nuestro ruido externo podría ser desde la estática causada por una tormenta eléctrica, el corte que produce un automotor al momento de encenderse, el funcionamiento de diferentes equipos industriales y electrodomésticos hasta el causado por el Sol y otr as estrellas. Se produce entre señales de distintas frecuencias que comparten el mismo medio de transmisión, cuando el sistema presenta deficiencias, se generan otras señales que pueden ser la suma, diferencia o producto de las señales originales. Es conocido comúnmente como estática, ya que los rayos son una gran descarga de electricidad estática, son una de las fuentes más importantes de ruido atmosférico. Esta interferencia se propaga por grandes distancias y se pueden encontrar desde frecuencias muy bajas hasta tener varios mega Hertz. La diafonía es un acoplamiento no deseado entre las líneas que transmiten dos o más señales diferentes. Puede ocurrir cuando las terminales de dos cables se encuentran deterioradas y se realiza un acoplamiento eléctrico. También puede ocurrir en cables coaxial con varios canales m ultiplexados o antenas de microondas. Son perturbaciones conformadas por impulsos o picos irregulares de corta duración y de amplitud relativamente grande. Estos son generados por descargas atmosféricas o perturbaciones electromagnéticas o de alimentación de los equipos. No tiene efectos negativos cuando se t rata de trasmisiones analógicas, sin embargo, es una de las fuentes pr incipales de error la comunicación digital de datos.
Ejercicios prácticos 4.
UnaseñaldeAMtieneunafrecuenciadeportadorade5MHzyunaamplitudpicode5V.Se modulamedianteunaondasenoconunafrecuenciade500Hzyunvoltajepicode5V. Expliqueyescribalaecuaciónparaestaseñalycalculeelíndicedemodulación.
Como los voltajes fueron entregados en pico, nos hace falta calcular las frecuencias en radianes.
2 ∗ ∗ 5 → 31,41592654 ⁄ 2 ∗ ∗ 500 → 3,141592654 ⁄ 5 5 Por lo tanto, la ecuación es:
() [ ∗sin( ∗ )] sin( ∗ ) () 55∗sin3,141592654 ⁄ ∗ sin31,41592654 ⁄ ∗ El índice de modulación:
→ 55 → 1
Se podría decir que:
() [1∗sin( ∗ )] sin( ∗ ) () 5 11∗sin3,141592654 ⁄ ∗ sin31,41592654 ⁄ ∗
5. ApoyadoenelmaterialbibliográficorealiceunabreveexplicacióndelasFuncionesdeBessel. UsandolatabladecoeficientesdeBesselencontrarloscomponentesdeamplituddel espectrodeunaSeñalFMcuandoelmensajeesuntonodeFrecuencia
2(10)y
.Ladesviacióndefrecuenciaes ∆ 10(10).
amplitud
EstimeelanchodeBanda
Realizarlacorrespondientegráfica.
Funciones de Bessel la función de Bessel son una familia de curvas que m uestran un comportamiento cíclico, con sus valores de cresta decreciendo a medida que se incrementa. Este comportamiento permite la aproximación siguiente:
Figura 2. Las 5 primeras funciones de Bessel. Recuperada de. Suárez Vargas (2012). Pr incipios de sistemas de comunicaciones. Obtenido de: Funciones de Bessel - Propiedades https://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/reader.action?docID=3213499&ppg=140
() ≈ 0 > 1
La figura 2 nos muestra las cinco primeras funciones de Bessel de donde se pueden ex traer los coeficientes en función del índice .
La siguiente tabla presenta los coeficientes de Bessel para varios índices de modulación.
2(10) ; ∆10(10) ) ∆ 10(10 → 2(10) → 10 2 →5 Los coeficientes Bessel son:
() 0,18 ; () 0,33 ; () 0,0 5 ; () 0,36 ; () 0,3 9 ; () 0,26 () 0,1 3 ; (7) 0,0 5 ; () 0,02 8 2( ) → 2(10) → 10 2(8∗10) → 2(80000)→160000→160
6.
SisetieneunaseñaldeFMquealcanzavaloresde99.98y100.02MHzalsermoduladapor unaondasenoidalde4KHz,calcular:Frecuenciadeportadora,desviacióndefrecuencia, índicedemodulaciónyanchodeBandadelaseñalFM.
Estudiante 5: IVAN DARIO LOPEZ DAZA EJERCICIO TEÓRICO N° 1.
1. Modulación y Demodulación de Amplitud Considerando un sistema de comunicaciones de AM, indique qué significan los términos señal moduladora, portadora, onda modulada y envolvente de AM. Defina además el coeficiente de modulación y el porcentaje de modulación.
Modulación y Demodulación de Amplitud
https://hellsingge.files.wordpress.com/2014/08/sistemas-de-comunicacioneselectronicas-tomasi-4ta-edicic3b3n.pdf La modulación es el proceso de adecuar una señal original que transporta información a una señal acondicionada para asegurar que se mantenga la calidad de la misma en la transmisión. Cuando se hace el proceso inverso de transformar la señal acondicionada a su forma original se habla de Demodulación. El transmisor contiene un circuito denominado modulador que se encarga de hacer el proceso de modulación, y para el caso del proceso de Demodulación se realiza por un circuito demodulador en el receptor.
Señal Moduladora
En ese sentido, la Señal Moduladora, es la señal que contiene la información a transmitir o también llamada señal original, está formada por señales de información de frecuencia relativamente baja, o ser una forma compleja de onda, formada a su vez por muchas frecuencias
Señal Portadora
La señal portadora es una señal electromagnética de alta frecuencia y amplitud constante que se acondiciona teniendo como señal original la señal moduladora.
Onda Modulada
La onda modulante es la resultante del proceso en donde actúa o modula la señal de información sobre la señal portadora.
Onda Envolvente
La onda envolvente se le llama a la forma de la onda modulada, básicamente se explica en el dominio del tiempo como se produce una onda AM a partir de una señal modulante de frecuencia simple, donde la onda modulada de salida contiene todas las frecuencias que compone la señal AM y son las que se utiliza para llevar información a través del sistema. En otras palabras, la forma de la onda envolvente es idéntica a la de la señal modulada
Coeficiente de modulación
El Coeficiente de modulación hace referencia al cambio de amplitud (modulación) que hay en una forma de onda de AM. La definición matemática del coeficiente de modulación es
Coeficiente de modulación (adimensional)
Cambio máximo de amplitud de la forma de onda de voltaje de salida (volts) Amplitud máxima del voltaje de la portadora no modulada (volts)
Porcentaje de modulación
El porcentaje de modulación, o modulación porcentual, es simplemente el coeficiente de modulación expresado como porcentaje. En forma más específica, el porcentaje de modulación indica el cambio porcentual de amplitud de la onda de salida cuando sobre la portadora actúa una señal moduladora. Para expresar matemáticamente el porcentaje de modulación reordenamos la ecuación del Coeficiente de Modulación así:
Porcentaje M de modulación es:
∗100
EJERCICIO TEÓRICO N° 3 RUIDO EN LA MODULACIÓN ANALÓGICA Relacione los tipos de ruidos presentes en las modulaciones analógicas, con sus palabras presente una breve reseña que los describa.
Se considera como ruido a todas las señales eléctricas no deseadas que provienen de una diversidad de fuentes y que afectan las señales de radiocomunicación.
Clasificadas de manera general como interferencia hecha por el hombre o ruido que ocurre en forma natural.
Interferencia hecha por el hombre: Otros sistemas de comunicación Chispas de ignición en los automóviles Zumbido de 60 Hertz de la red de alimentación Interferencias de radio frecuencia
Interferencias Naturales: Disturbios atmosféricos - Radiación extraterrestre - Actividad solar. Otro tipo de ruido existente es el denominado Ruido Térmico, que es el voltaje de ruido debido al movimiento de partículas cargadas (por lo general electrones) en medios conductores. Matemáticamente la potencia del ruido térmico se calcula con la ecuación: N=KTB Donde N es la potencia del ruido en wats B es el ancho de banda K es la constante de Boltzman
Joules x °K
T es la temperatura absoluta en grados Kelvin
Voltaje de ruido. La figura muestra el circuito equivalente de una fuente de ruido, donde su resistencia interna (R1) está en serie con el voltaje rms de ruido (Vn).
Para el peor de los casos R = R1, donde R es la resistencia de carga. Por tanto, el Voltaje de Ruido se puede calcular, según la ecuación:
V N =
4 RKTB
Ruido Blanco Son tipos de fuentes de ruido Gaussiano y tienen una densidad espectral plana sobre un intervalo amplio de frecuencias. Tal espectro tiene todos los componentes de frecuencias en igual proporción y se le designa en forma correcta como ruido blanco por la analogía de la luz blanca.
EJERCICIO PRÁCTICO N° 1 Una señal de AM tiene una frecuencia de portadora de 5 MHz y una amplitud pico de 5 V. Se modula mediante una onda seno con una frecuencia de 500 Hz y un voltaje pico de 5 V. Explique y escriba la ecuación para esta señal y calcule el índice de modulación.
Solución: Datos:
5 5
5 ≈ 5 ∗ 1 0 500
Coeficiente de modulación ? Cambio máximo de amplitud de la forma de onda de voltaje de salida (volts) máxima del voltaje de la portadora no modulada (volts) = = recuencia portadora en radianes (velocidad angular,2 , en radianes por segundo) recuencia moduladora en radianes (velocidad angular,2 ,en radianes por segundo)
Frecuencia portadora en radianes: 2
2∗5∗10 31,42∗10 /
Frecuencia Moduladora en radianes: 2
2∗500 ∗1000 ∗1,0∗10 3,14∗10 /
La Ecuación resultante es:
( )
Respuesta: La ecuación Reemplazamos valores:
(553,14∗10 )( 31,42∗10)
Coeficiente de Modulación:
55 1
Porcentaje M de modulación es:
∗100 5 5 ∗100 1∗100 100%
Respuesta: La cantidad en que se cambia la amplitud de la señal de modulación es de 1,0.
Respuesta: El cambio porcentual de la amplitud de la señal de modulación es del 100%.
EJERCICIO PRÁCTICO N° 5
5. Apoyado en el material bibliográfico realice una breve explicación de las Funciones de Bessel. Usando la tabla de coeficientes de Besel encontrar los componentes de amplitud del espectro de una Señal FM cuando el mensaje es un tono de y amplitud . La desviación de frecuencia es Frecuencia
2(10 ) ∆ 10(10).
Estime el ancho de Banda Realizar la correspondiente gráfica.
Solución: a) Determinación del índice de Modulación
∆ ∆ ó
) 10(10 2(10 )
b) Componentes de amplitud del espectro usando la Tabla de Coeficientes de Bessel J 0
J 1
J 2
J 3
J 4
J 5
J 6
J 7
J 8
J 9
J 10
J 11
J 12
J 13
J 14
0.00
1.00
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
0.25
0.98
0.12
-------
-------
-------
-------
-------
-------
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-------
-------
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-------
-------
-------
0.50
0.94
0.24
0.03
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
1.00
0.77
0.44
0.11
0.02
-------
-------
-------
-------
1.50
0.51
0.56
0.23
0.06
0.01
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
2.00
0.22
0.58
0.35
0.13
0.03
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
2.40
0.00
0.52
0.43
0.20
0.06
0.02
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
2.50
-0.05
0.50
0.45
0.22
0.07
0.02
0.01
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
3.00
-0.26
0.34
0.49
0.31
0.13
0.04
0.01
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
4.00
-0.40
-0.07
0.36
0.43
0.28
0.13
0.05
0.02
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
5.00
-0.18
-0.33
0.05
0.36
0.39
0.26
0.13
0.05
0.02
-------
-------
-------
-------
-------
-------
6.00
0.15
-0.28
-0.24
0.11
0.36
0.36
0.25
0.13
0.06
0.02
-------
-------
-------
-------
-------
7.00
0.30
0.00
-0.30
-0.17
0.16
0.35
0.34
0.23
0.13
0.06
0.02
-------
-------
-------
-------
8.00
0.17
0.23
-0.11
-0.29
-0.10
0.19
0.34
0.32
0.22
0.13
0.06
0.03
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
-------
9.00
-0.09
0.25
0.14
-0.18
-0.27
-0.06
0.20
0.33
0.31
0.21
0.12
0.06
0.03
0.01
-------
10.00
-0.25
0.05
0.25
0.06
-0.22
-0.23
-0.01
0.22
0.32
0.29
0.21
0.12
0.06
0.03
0.01
Considerando que 5m tenemos las siguientes amplitudes para la portadora y 8 conjuntos de frecuencias laterales significativas:
0.18 0.33 0.05 0.36 0.39 0.26 0.13 7 0.05 0.02 c) Ancho de Banda del espectro usando la Tabla de Coeficientes de Bessel La ecuación para determinar el ancho mínimo de banda de una onda con modulación angular, usando la tabla de funciones de Bessel, es
2( ∗ ) ≈8 ≈ 10 2(8∗10 ) 1 6 ∗ 1 0
∗ ≈ a) Gráfica
EJERCICIO PRÁCTICO N° 6 Una señal de FM alcanza valores de 99.98 y 100.02 Mhz. Al ser modulada por una onda senoidal de 4Khz, calcular: Frecuencia de portadora, desviación de frecuencia, índice de modulación y ancho de Banda de la señal FM.
Solución: Datos
á ≈ 100,02 á ≈ 99,98 ñ ≈ 4
+
a) Determinación de la frecuencia portadora: La frecuencia portadora corresponde a la mitad entre las frecuencias máxima y mínima
99,98∗10 100,02∗10 2 ∗
a) Determinación de la desviación de frecuencia: ∆
∆ ó
ó
100,02∗10 99,98∗10 40∗10 ∆ 2 ∆
Se procede a hallar la oscilación de la portadora:
Reemplazamos valores:
∆
b) Determinación del Índice de Modulación:
20∗10 4∗10 5.00
c) Determinación del Ancho de Banda de la señal FM De conformidad con la Regla de Carson el ancho de banda necesario para transmitir una onda con modulación angular, como igual a dos veces la suma de la desviación máxima de frecuencia por la frecuencia máxima de señal moduladora. Es decir,
2(∆)
∆ ó á
ñ ≈ 4 ∗ 103 2 (20∗103 4 ∗ 103 ) 4 8 ∗ 103
CONCLUSIONES Dentro de las modulaciones se encuentra la AM y Angular (PM y FM) que son analógicas cada una con aplicaciones específicas. Dentro de la AM la señal moduladora modifica en amplitud a la portadora, mientras que en la FM modifica la frecuencia; cabe mencionar que PM no es muy común su utilización debido a su complejidad. Así mismo se dice que el ruido es uno de los enemigos de la comunicación; por lo que en la AM se usa los filtros por ejemplo la banda lateral única o portadora suprimida, lo que permite que disminuya el ruido.
