Laboratorio Nº 01: Modulación ASK, PSK Y FSK Rocio Linares Suarez, Jorge Buzzio Garcia, Bladi Gómez Mena, Alex Ramos Ipanaque Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Universidad Nacional de Ingeniería Lima, Perú
[email protected],
[email protected],bladigomez
[email protected],jb
[email protected],
[email protected],
[email protected] [email protected],
[email protected] om
I.
OBJETIVO
El diagrama de bloque del sistema de comunicación digital.
-Consolidar la comprensión de los principios de modulación de desplazamiento de frecuencia, amplitud y fase estudiados en clase.
II. TEORÍA
A. SI STE ST E M A DE COMUN COM UNII CA CI ÓN DI G I TAL TA L Los sistemas de comunicaciones se han orientado desde los años 60´s hacia sistemas digitales. La primera ventaja de estos sistemas respecto a los sistemas analógicos es la facilidad para regenerar señales digitales, por ejemplo sea el pulso digital.
B. MODULACION MODULACION POR POR DE SPLAZAMI SPLAZAMI ENTO DE AM PL I TUD (AS ( ASKK ) A estos circuitos regenerativos se les llama repetidores. En una señal analógica no es posible realizar este proceso.
Es una modulación de amplitud donde la señal moduladora (datos) es digital. Los dos valores binarios se representan con dos frecuencias diferentes (f1 y f2) próximas a la frecuencia de la señal portadora fp.
Observe que la forma de onda de una señal continua contiene
Generalmente f1 y f2 corresponden a desplazamientos de igual magnitud pero en sentidos opuestos de la frecuencia de la señal portadora..
la información de ésta, la cual se distorsiona paulatinamente en el canal de transmisión. Las señales digitales tienen un número finito de estados, que en general es pequeño, por ejemplo dos amplitudes en el caso binario. Las señales analógicas tienen teóricamente un número infinito de estados, en realidad tienen un número finito muy alto de acuerdo a la sensibilidad de los sistemas.
C. MODULACI MODULACI ÓN POR POR DE SPLAZAMI SPLAZAMI E NTO DE FRE CUENCI CUENCI A (FSK) En esta forma de modulación la portadora sinusoidal toma dos valores de frecuencia, determinados directamente por la señal de datos binaria (figura 1). El modulador puede realizarse en varios modos; entre los más difundidos podemos mencionar:
Un oscilador controlado por tensión (VCO).
Un sistema que transmite una de las dos frecuencias, en función de la señal de datos. Un divisor gobernado por la señal de datos
El ancho de banda de una señal FSK es:
v(t) = Vp cos(2π fp t) y para Vm = -1 v(t) = -Vpcos(2π fp t) = Vpcos(2π fp t + π)
B 2 f f b *donde
III.
f b es la velocidad de transmisión
EQUIPO UTILIZADO EN EL LABORATORIO
Utilizamos lo siguiente:
Generalmente f1 y f2 corresponden a desplazamientos de igual magnitud pero en sentidos opuestos de la frecuencia de la señal portadora.
D. MODULACIÓN POR DE SPLAZAMI E NTO DE FA SE (PSK) PSK (Phase-shift keying), es una modulación de fase donde la señal moduladora (datos) es digital. Existen dos alternativas de modulación PSK: PSK convencional, donde se tienen en cuenta los desplazamientos de fase y PSK diferencial, en la cual se consideran las transiciones. Con la transmisión por desplazamiento de fase binaria (BPSK), son posibles dos fases de salida para una sola frecuencia de portadora. Una fase de salida representa un 1 lógico y la otra un 0 lógico. Conforme la señal digital de entrada cambia de estado, la fase de la portadora de salida se desplaza entre dos ángulos que están 180° fuera de fase. El BPSK es una forma de modulación de onda cuadrada de portadora suprimida de una señal de onda continua. En PSK el valor de la señal moduladora está dado por
Módulo Leybold de Modulación ASK/FSK/PSK. Una fuente de alimentación ± 15 V. 3 A. Un generador de funciones 0 a 200 Khz. Un osciloscopio. Un analizador de espectro. Un contador de frecuencia 0 a 10 Mhz.
Modulación y Demodulación 1.
Instalamos el equipo de acuerdo a lo especificado en el manual, por lo que tuvimos un circuito de esta manera:
2.
Alimentamos una señal de onda cuadrada con fm = 10 Khz. Y Am = 4 Vpp en el modulador vía la entrada del amplificador y luego cambiamos a la entrada filtro de acuerdo a la guía.
3.
Observamos la señal modulada ASK/FSK/PSK. y también la de modulada.
mientras que la señal portadora vale: vp(t) = Vp cos(2π fp t) En donde Vp es el valor pico de la señal portadora y fp es la frecuencia de la señal portadora. La modulación PSK está caracterizada por v(t) = vp(t) . vm(t) o sea v(t) = Vp . Vm cos(2π fp t) Luego para Vm = 1
IV. RESULTADOS Y CONCLUSIONES
2.
Modulación y Demodulación PSK:
A. Comparación con lo obtenido por la simulación y gráficos obtenidos con la cámara fotográfica. Luego de hacer las medidas correspondientes en el laboratorio, se capturaron los siguientes gráficos: 1.
Modulación y Demodulación ASK:
Observaciones y Conclusiones: Se puede observar en el canal1 la señal modulada , la señal se amplifico a 4.08Vpp con respecto a la señal de entrada de 2Vpp, debido al amplificador de la entrada. Se puede observar en el canal2 la señal demodulada se obtiene una señal amplificada respecto a la señal de entrada y conservando su características en frecuencia.
Observaciones y Conclusiones:
En la imagen se muestra la modulación, se puede observar que la señal se amplificó a 6.46Vpp con respecto a la señal de entrada de 4Vpp. De la señal demodulada se recupera la señal amplificada respecto de la señal de entrada, manteniendo las características de la frecuencia(10Khz).
Con el uso del simulador de MATLAB 2010ª se puede verificar los resultados para la modulación PSK
Con el uso del simulador de MATLAB 2010ª se puede verificar los resultados para la modulación ASK.
3.
Modulación y Demodulación FSK:
Observaciones y Conclusiones: Para la señal modulada se hizo las conexiones de acuerdo a la guía como se indica en la figura, sin embargo no se pudo obtener la gráfica en el osciloscopio, debido al mal estado de algunos de los equipos utilizados.
Fig. Proceso básico de Modulación Digital
Por otro lado con el uso del simulador de MATLAB 2010ª simular la modulación FSK.
Fig. Espectro de frecuencias en ASK
B. E spectro de F recuencia en modulación ASK F SK y PSK.
Si el espectro de frecuencia de la portadora S p (f) puede representarse mediante un impulso, y nuestro dato D(f) como Sinc(f) entonces la señal modulada ASK (SASK )saldría como se muestra en la Figura esto debido al efecto de la portadora sobre el dato de ondas cuadradas ya que el resultado de una convolución en frecuencia de este genera el desplazamiento de la gráfica hacia la derecha. Este tipo de modulación es una de l as bases importantes de otras modulaciones tales como FSK y PSK, ya que gracias a estos principios del desplazamiento es posible lograr dichas modulaciones; aunque se puede hacer notar más en su grafica con respecto al tiempo.
cuales se suman para dar la señal modulada S PSK (f), ver Figura .
Presenta mayor inmunidad al ruido, puesto que la diferencia entre símbolos es máxima (180º). En cambio, su velocidad de transmisión es la más baja de las modulaciones de fase.
C. Diferencia en el uso de filtros. Fig. Espectro de frecuencias en FSK
Como sabemos la modulación FSK se caracteri za por enviar los datos a frecuencias diferentes, en este laboratorio hemos podido observar que en dicha modulación usamos dos frecuencias, como podemos notar en la Figura, en donde a diferencia de la modulación ASK , solo hay una función Sinc(f) centrada en la frecuencia de su por tadora, acá hay dos los cuales están centrados en fa y fb .
En la modulación y demodulación ASK, PSK y FSK se pudo observar que el uso de filtros permite el paso de algunas frecuencias, es decir la información que deseamos, en este caso elimina las interferencias. De acuerdo al tipo de filtro que se haya usado activos o pasivos pero se prefiere usar filtros pasivos por las frecuencias en las que se trabajan del orden de los KHz.
Dicho efecto es debido a que en esta modulación se utiliza dos portadoras con frecuencias fa y fb, las cuales se activan dependiendo que señal este entrando al modulador, si es “0” esta irá con una frecuencia fa, mientras que si es un “1” la frecuencia será fb.
V. BIBLIOGRAFÍA 1. 2.
3.
4. 5. Fig. Espectro de frecuencia en PSK
En la modulación PSK podemos notar que sigue basándose en la modulación ASK pero con una diferencia, que ahora lo que cambia no es la frecuencia sino la fase entre S ASK1 y SASK2, las
Material de clase de Telecomunicaciones I. Ing. César Narvaja. Sistemas de Comunicaciones Digitales POP en Tecnologías Electrónicas y de las Comunicaciones. Laboratorio deSistemas y comunicaciones http://www.angelfire.com/al3/6036L/index.html#A M http://mjteleprocesos.tripod.com/monitoreo_archivo s/FSK.pdf Matlab2010a
