Universidad Privada Boliviana Facultad de Ingeniería y Arquitectura Informe de Laboratorio
Asignatura
:
Teoría de las Telecomunicaciones
Título del Trabajo
:
Modulación y Demodulación en ASK
Componentes del grupo :
Raimy Pardo Peredo Marcelo Vilela Pardo
Carrera
:
Ing. Electrónica y Telecomunicaciones
Semestre
:
I – 2015 2015
Docente
:
Ing. Fabio Bruschetta Cochabamba – Bolivia Bolivia 2015
INFORME DE LABORATORIO MODULACIÓN ASK CON EL ENTRENADOR DE COMUNICACIONES DIGITALES EC-796 1. INTRODUCCIÓN. El entrenador de comunicaciones EC-796 dispone de muchos tipos de modulación y demodulación y otras aplicaciones, es bastante sencillo de utilizar pero la complejidad está en comprender los procesos que ocurren. Experimentaremos con la modulación ASK y observaremos los procesos que realiza el entrenador de comunicaciones para poder transmitir información.
2. OBJETIVOS PRÁCTICOS. En esta práctica se va a experimentar la modulación y demodulación ASK. Se visualizará la forma de onda de la modulación, y se harán mediciones en recepción.
3. BASES TEÓRICAS. Las diferentes alternativas para transmitir información digital son: actuar sobre la amplitud (ASK), actuar sobre la frecuencia (FSK), actuar sobre la fase (PSK) o bien actuar sobre combinaciones de las formas anteriores. La modulación ASK, por su simplicidad, fue una de las primeras modulaciones digitales utilizadas, concretamente al aplicarse para la transmisión en Morse de la radiotelegrafía. En este tipo de modulación se asigna a los 1 una frecuencia de un “
”
determinado nivel de amplitud y a los "0" la misma frecuencia, pero de amplitud diferente. En el caso de que se asigne al 0 una amplitud de cero “
”
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tenemos una ASK llamada OOK (On-Off Keying), esta es la modulación utilizada en el equipo. La demodulación de señales ASK se realiza discriminando entre el nivel de amplitud alto y el bajo. El primer paso es un comparador, encargado de conseguir a la salida el mismo nivel independientemente del nivel presente a la entrada (actúa como control de nivel). La comparación la podemos hacer puesto que se trata de una OOK (On-Off Keying), si utilizásemos una ASK con portadora presente en el nivel bajo destruiríamos la información al recuadrar la entrada. En este caso habría que recurrir a un circuito CAG (Control Automático de Ganancia) de los habituales en radio-recepción. El segundo paso es un filtra a la frecuencia portadora (390 kHz) con el objeto de eliminar posibles interferencias y ruidos. Tras el filtro encontramos el bloque fundamental de un demodulador ASK, el detector de envolvente. Un detector de envolvente básico consta de un diodo haciendo la función de rectificador, seguido de un filtro pasa-bajo compuesto por una resistencia y un condensador. Cuando llegan tensiones positivas el condensador se carga rápidamente a través del diodo que queda polarizado en directa, mientras que las tensiones negativas polarizan inversamente el diodo y se produce una descarga más lenta del condensador a través de la resistencia.
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4. EQUIPOS NECESARIOS. Elementos necesarios:
Cables bifilares.
Cable BNC-BNC.
Dos sondas de osciloscopio (En la figura del osciloscopio).
Instrumental necesario:
Generador de funciones.
Osciloscopio (ProScope).
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5. CONFIGURACIÓN DEL MODULADOR Y DEMODULADOR. Para la realización de este laboratorio es necesario que el entrenador de comunicaciones digitales EC-796 este configurado de la siguiente manera:
5.1. EMISOR.
Entrada de señal (Sig).
Filtro antialiasing: ON, compresor: OFF. (ON: activado).
Modulación: ASK.
Simulador de canal: directo.
Ver Figura
1.
Figura 1
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5.2. RECEPTOR.
Entrada por cable bifilar.
Demodulación: ASK.
Filtro reconstructor: ON, expansor: OFF.
Salida por señal.
Ver Figura 2.
Figura 2
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6. PROCEDIMIENTO. Para iniciar con el experimento se debe ajustar el generador de funciones con una función seno de unos 2 Vpp y 1 kHz (Figura 3). Podemos comprobar la señal transmitida en el puerto TPE1 (Figura 4), y la recibida en el punto TPR41 (Figura 5).
Figura 3
Figura 4
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Figura 5 6.1. MODULADOR. Una vez verificado el correcto funcionamiento global, se debe conectar a uno de los canales del osciloscopio al punto de test TPE4, y otro canal al TPE24, ambos del módulo emisor. En TPE4 puede verse la señal de salida de la UART (señal moduladora), y en TPE24 la señal modulada en ASK. Para visualizar mejor los dos canales del osciloscopio, es recomendable apagar el generador (Figura 6). Dentro de este paso del experimento podemos calcular la frecuencia de la portadora, que se la puede visualizar en el punto TPE24 en las partes donde se observa la función, se puede ver en la Figura 7 que esta frecuencia es de 390kHz, cuya relación tiene que ver con la frecuencia de portadora que tiene el entrenador de comunicaciones digitales EC-796 para modulaciones de este tipo.
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Figura 6
Figura 7
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6.2. DEMODULADOR. A continuación realizaremos la medición del ancho de banda del filtro paso banda del receptor. Para eso se debe conectar el generador de funciones en modo TTL por la entrada BNC2 del equipo, y seleccionar la entrada TTL y emisión en banda base (BB). Así los pulsos TTL del generador llegan directamente al receptor. La salida del filtro paso banda que sintoniza la ASK está en el punto de test TPR3. Variando la frecuencia del generador TTL, pudimos determinar que la frecuencia de resonancia del filtro (frecuencia de máxima amplificación) es de es de 375kHz, donde también pudimos analizar que la amplitud máxima es de 3.53 Vpp (Figura 8). A partir de ella, se aumenta y disminuye hasta detectar el ancho de banda a 3 dB (reducción de un factor 0,7 en la amplificación respecto al valor de ésta en resonancia). Los resultados encontrados fueron de 335kHz en el corte inferior (Figura 9) y de 400kHz (Figura
10) en el corte superior. De esta
manera podemos deducir que el ancho de banda del filtro a 3dB será de 65kHz.
Figura 8
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Figura 9
Figura 10
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6.3. DEMODULACIÓN DE LA SEÑAL. Para este punto del procedimiento debemos volver a conectar el generador en modo señal (BNC1), seleccionando la entrada de señal (2 Vpp y 1 kHz) y la modulación en ASK. Ahora veremos la salida del filtro del demodulador (TPR3), y compararemos con la señal modulada de TPE24 (Figura
11). El siguiente paso en la demodulación consiste en un detector de envolvente de la
señal vista en TPR3. Para ello conectamos la sonda que tiene en el equipo emisor al punto TPR6 del receptor, correspondiente a la salida del detector de envolvente (Figura
12). Esta señal se
conforma posteriormente en pulsos mediante un comparador, cuya salida es el punto de test del receptor TPR36 (Figura
13). Entonces conectamos la sonda que tiene en TPR3 al punto TPR36
para ver la señal de entrada a la UART receptora. Finalmente comprobamos que esta señal coincide con la generada por la UART emisora en TPE4 (Figura 14).
Figura 11 (TPR3 vs TPE24)
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Figura 12 (TPR3 vs TPR6)
Figura 13 (TPR36 vs TPR6)
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Figura 14 (TPE4 vs TPR36) 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. Se ha experimentado la modulación y demodulación ASK. Logramos observar la forma de la onda modulada y con la ayuda del osciloscopio ProScope realizamos las mediciones indicadas por la guía de laboratorio. Nuestras primeras experiencias las realizamos con un osciloscopio antiguo del cual era muy complicado tomar mediciones y casi imposible obtener resultados exactos, y sus sondas se encontraban en malas condiciones, así que optamos por utilizar el ProScope, el cual no nos generó ningún problema y es bastante sencillo de utilizar.
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8. CUESTIONARIO. 8.1. ¿Cuál es la frecuencia de la señal portadora? Este valor es mencionado en la parte teórica, pero sin embargo con la ayuda del ProScope logramos observar que es de 390 KHz.
8.2. ¿Cuál es el ancho de banda del filtro utilizado en el demodulador? El ancho de banda del filtro utilizado en el demodulador es: 65 KHz.
8.3. Dibuje el aspecto de una señal modulada OOK.
8.4. Dibuje sobre la señal anterior el efecto de aplicar un detector de envolvente.
9. BIBLIOGRAFÍA. 9.1. Manual de Prácticas del EC-796 http://www.ele.uva.es/~jesman/EAV/Manual_practicas.pdf 9.2. Manual de Instrucciones del EC-796 http://www.ele.uva.es/~jesman/EAV/Manual_teoria.pdf 9.3. Manual de Teoría del EC-796 http://www.ele.uva.es/~jesman/EAV/Teoria.pdf
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