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Modulación FM
Gabriel Bravo Valenzuela Ismael Contreras Seccion 722
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Experiencia de Laboratorio Modulación de FM I.
Introducción : En un transmisor de radio se genera una señal de radiofrecuencia que es emitida a través de la antena y captada por un receptor. Ahora bien, esa señal es solo un ruido sin sentido. Para emitir información a través de la radio, el mensaje (por ejemplo una señal de audio: voz o música) tiene que ser "mezclado" con la señal de radio (ahora llamada "portadora" pues transporta la señal con la información hasta el receptor); es decir que la señal es modulada por el transmisor. Existen varios sistemas de modulación, que podemos dividir en 2 grupos: los sistemas de transmisión de audio (voz): AM, FM, BLU, y los sistemas "sin voz": CW (Morse), RTTY (Radio Teletipo) que sirven para transmisión de textos, imágenes, etc.
II.
FM - Modulación de Frecuencia La Modulación de frecuencia FM es el proceso de codificar información, la cual puede estar tanto en forma digital como analógica, en una onda portadora mediante la variación de su frecuencia instantánea de acuerdo con la señal de entrada. El uso más típico de este tipo de modulación es la radiodifusión en FM. La modulación de frecuencia requiere un ancho de banda mayor que la modulación de amplitud para una señal modulante equivalente, sin embargo este hecho hace a la señal modulada en frecuencia más resistente a las interferencias. La modulación de frecuencia también es más robusta ante fenómenos de desvanecimiento de amplitud de la señal recibida. Es por ello que la FM fue elegida como la norma de modulación para las transmisiones radiofónicas de alta fidelidad.
III.
Objetivos: 1Visualizar la señal FM y su expresión en el dominio del tiempo, para el caso donde la información es un tono senoidal. 2Medida del ancho de banda de transmisión.
IV.
Materiales: 1- Un Osciloscopio 2- Un analizador Espectral 3- Dos generadores de señales 4- Cables BNC-BNC
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V.
Desarrollo Experimental 11.
Armar el circuito siguiente:
22. 3.
Al generador con el circuito VCF (Voltaje Control Frecuency), denomínelo “portadora” Al generador conectado al VCF, denomínelo “información”.
4 4.
Visualizar la señal FM en el dominio del tiempo conectando un osciloscopio a la salida FM, para tal efecto, genere señales senoidales con:
f m = 15 KHz
f p = 500 KHz
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5.
La señal en el osciloscopio debe ser similar a la figura siguiente. La primera grafica representa la señal de información, entregada por el generador de funciones, y la segunda la señal modulada FM en el domino del tiempo.
6.
Con el generador de señales, varíe la amplitud de la señal moduladora y observe el efecto en el osciloscopio. Observe y anote los resultados. Explique brevemente qué ocurrió.
Si variamos la Amlitud de la señal moduladora, la frecuencia no varia; si lo que aumentamos es la amplitud esta llegará hasta el límite permitido por el factor de circuitería que absorvera toda variación de Amplitud de la moduladora e impedirá que llegue a excesos que podrian ser peligrosos para una correcta transmisión de la señal. Si nos ponemos en el otro extremo y disminuimos excesivamente la Amplitud, no se generará modulación. Cabe destacar que al variar la Amplitud, varia la Potencia de la señal modulada pues son directamente proporcionales. 7.
Con el otro generador de señales, haga variar la frecuencia de la señal portadora. Observe los efectos en el osciloscopio y explique brevemente.
Al variar la Amplitud de la señal portadora varia la potencia de la señal modulada pues, según regla de Carson son directamente proporcionales.
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8.
Observe y dibuje la señal en el dominio de la frecuencia conectando la salida FM a un analizador espectral.
A pesar de que no pudimos realizar la experiencia con el analizador de espectro, obtuvimos registros fotográficos de otra sección que si experimentó con el analizador de espectro.
7.
Determine el BW de Transmisión, mediante el analizador espectral. Use el marcador del analizador para determinar: a.
Las valores Peak de amplitud.
Valores peak de Amplitud = 200mv * 2 Valores peak de Amplitud = 400mv
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b.
Ancho de banda de la señal.
Bandwidth
= 2 * Fm = 2 * 15khz = 30khz
Índice de Modulación = K*Am = 1,3 * 200mV = 1,3 * (200 * 10 -3) = 0,26 c.
Calcule la desviación de frecuencia.
∆w = K * Am * Wm = 1,3 * (200*10-3) * 15*10-3) = 3900hz = 3,9khz d.
Determine la separación en frecuencia entre cada una de las bandas laterales de la señal modulada y compare con la teoría aprendida en clases.
(t) : Vc ∙ J(0) ∙ (β) Cos Wc(t) – Vc ∙ J(1) ∙ (β)[cos(Wc- Wm)t – cos ( Wc-Wm)t + Vc ∙ J(2)∙ (β)[cos (Wc- 2Wm)t + cos ( Wc+ 2Wm)t] - Vc ∙ J(3)∙ (β)[cos (Wc- 3Wm)t - cos ( Wc+ 3Wm)t] + Vc ∙ J(4)∙ (β)[cos (Wc- 4Wm)t + cos ( Wc+ 4Wm)t] - Vc ∙ J(5)∙ (β)[cos (Wc- 5Wm)t - cos ( Wc+ 5Wm)t]
V
Cuando la Amplitud de la moduladora es llevada al mínimo en el generador de frecuencias, es cuando mas se asemejó la práctica a la realidad pues variaba entre 485 y 515 pero cuando las Amplitudes fueron llevadas a niveles normales los valores variaban mucho mas que lo que nos indicaba la teoría. e.
Aumente la frecuencia de la moduladora a 30 Khz en el generador de señales. Explique brevemente los efectos de la señal observada en el analizador de espectros y explique brevemente.
Al aumentar la frecuencia de la moduladora, aumenta también la potencia de la señal modulada y debido a esto, el analizador espectral entregaba una señal mas inestable. 8.
Determine la expresión de la señal FM del analizador, para lo cual debe determinar la desviación de frecuencia y el índice de modulación FM. Use Regla de Carson. Debido a que en nuestra sección no se pudo utilizar el analizador espectral y las imágenes y la pregunta E del punto anterior fueron obtenidos en base a lo entregado por otra sección, se realizarán los cálculos solo a nivel teórico. La expresión de una señal FM = Ap * sen (Fp * t + β * sen Fm * t) = 200 mV * sen (500 KHz * t + 0.26 * sen 15 KHz * t) Índice de modulación
= K * Am = 1.3 * 200 mV = 1.3 * (200*10-3) = 0.26
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∆W
= K * Am * Wm = 1.3 * (200 * 10 -3) * (15 * 103) = 3900 Hz = 3.9 KHz
9.
Conclusiones de la experiencia.
