Laboratorio Nº 01: Modulación ASK, PSK Y FSK I.
OBJE!"O
Se tiene como objetivo de este laboratorio poder conocer y entender más sobre los diferentes tipos de modulaciones digitales, puntualmente sobre ASK, PSKy FSK. Adquirir mejores abilidades en el uso de los diversos equipos con los cuales se trabajaran tales como el osciloscopio, anali!ador de espectros, mult"metro y el m#dulo el cual emplearemos en la e$periencia
!!# EO$%A A. MODULACIÓN DIGITAL: %s un proceso mediante el cual se trasforman los s"mbolos digitales en forma de onda adecuadas para la transmisi#n sobre un canal de comunicaci#n.
B. Características de la modulación diital:
Filtrado d&l canal: &na particularidad del espectro en la transmisi#n digital es que en un instante de tiempo todo el espectro transmitido le corresponde al mismo bit 'canal de informaci#n(. %l espectro de la se)al digital antes del modulador es recortado mediante un filtro pasabajos* luego del modulador se filtra mediante un filtro pasabanda.
Modulación 'o(&r&nt&: +onde no ocurre variaci#n de fase de la portadora para d"gitos del mismo valor. valor. Si la fase de la se)al permanece, es decir no se e$perimenta un cambio brusco de sta, el mtodo se denomina -odulaci#n de Frecuencia oerente.
Modulación No 'o(&r&nt&: +onde puede ocurrir variaci#n de fase de la portadora para d"gitos del mismo valor.
C. Ti!os de modulación diital: (/ es Modulación )or d&*)la+ai&nto d& a)litud 'ASK (/ una forma de modulaci#n en la cual se representan los datos digitales como variaciones de amplitud de la onda portadora en funci#n de los datos a enviar. 0a amplitud de una se)al portadora anal#gica var"a conforme a la corriente de bit 'modulando la se)al(, manteniendo la frecuencia y la fase constante. %l nivel de amplitud puede ser usado para representar los valores binarios 1s y 2s. 2s. Podemos pensar pensar en la se)al portadora portadora
como un interruptor 3453FF. %n la se)al modulada, el valor l#gico 1 es representado por la ausencia de una portadora, as" que da 3453FF 3453FF la operaci#n operaci#n de pulsaci#n y de a" el nombre dado.
Modulación )or d&*)la+ai&nto d& -r&cu&ncia 'FSK./ es una tcnica de modulaci#n para modulaci#n para la transmisi#n transmisi#n digital de informaci#n utili!ando dos o más frecuencias diferentes para cada s"mbolo. s"mbolo.2 0a se)al moduladora solo var"a entre dos valores de tensi#n discretos formando un tren de pulsos donde uno representa un 626 o 6marca6 y el otro representa el 616 o 6espacio6. onsiste te en un proced procedimi imient ento o de la Modula Modulació ción n PSK: PSK: onsis onda portadora en funci#n de un bit de dato '1 , 2(. &n bit 1 corresponde a la fase 1* en cuanto al bit 2, corresponde a la fase g. Por tanto, este ángulo ángulo está asociado con un dato dato al ser transmitido y con una tcnica de codificaci#n usada para representar un bit. Se caracteri!a porque la fase de la se)al portadora representa cada s"mbolo de informaci#n de la se)a se)all modu modula lado dora ra,, con con un valo valorr angu angula larr que que el modulador elige entre un conjunto discreto de 6n6 valores posibles. %sta modulaci#n tambin se denomina 7por despla!amiento8 debi debido do a los los salt saltos os brus brusco coss que que la modula modulador doraa digita digitall provoc provocaa en los corres correspon pondie diente ntess parámetros de la portadora. &n modulador PSK representa directamente la informaci#n mediante el valor absoluto de la fase de la se)al modulada, valor que el demodulador obti obtien enee al comp compar arar ar la fase fase de esta esta con con la fase fase de la portadora sin modular modular..
Modulación /PSK: 0a modulaci#n por despla!amiento diferencial de fase '+PSK, que viene de differential pase sift 9eying(, es una alternativa para la modulaci#n digital, donde la informaci#n binaria de la entrada está compuesta en la diferencia entre las fases de dos elementos sucesivos de se)ali!aci#n, y no en la fase absoluta.
cnica* d& Modulación /iital: Lo* códio* b2*ico* *on: #digo :; #digo 4:; #digo
"&nta3a* d& la odulación diital# = Inmunidad frente al ruido. = Fácil de multiplicar. = odificado, encriptaci#n. = -odulaci#n=+emodulaci#n con +SPs.
!!!#
impulsos modulados, llamados 7-arcas8, que representan el estado 728, y 7%spacios8 que representan el estado 718, como se muestra en la Fig. ?.?C'b( para la secuencia binaria dada. %ste tipo de modulaci#n se conoce tambin con el nombre de 7modulaci#n 33K '3n=3ff Keying(8. 0a se)al ASK tiene entonces la forma/
/ESA$$OLLO /E LA E4PE$!EN'!A
A. "#ui!os $ Materiales: %ara la e&!eriencia utili'aremos
&n modulador ASK5FSK5PSK &n demodulador Fs9 &na fuente de alimentaci#n > 2? @. A &n generador de funciones 1 a B11 K!. &n osciloscopio &n contador de frecuencia 1 a 21 -!.
A y f c son la amplitud y frecuencia de la portadora, respectivamente* Db es el intervalo de se)ali!aci#n y Ec un desfase inicial constante. %n general, se verifica que f c f b 25t b, donde f b es la frecuencia de se)ali!aci#n, la cual es igual a la velocidad de modulaci#n @ b.
Instalar los equipamientos para los módulos ASK, FSK y PSK como se muestra en la guía. Visualizar las señales, tanto en el modulador como en el demodulador de los módulos correspondientes.
IV. RESPUESTA A PREGUNTAS 1# /&t&rinar &l anc(o d& banda 5B. )ara ASK, coi&nc& con una -r&cu&ncia )unto 5-dot. d& 60K(+# u*ando la &cuación: B 7 1#8 - dot#
(
B =1.6∗ 20 Khz
)
=32 Khz
B =32 Khz
Modulación Binaria d& Fr&cu&ncia 5FSK. %n la modulaci#n binaria FSK la frecuencia instantánea de la portadora se conmuta entre dos valores en respuesta al c#digo P-. %n la Fig. ?.?C'c( se muestra la forma de una se)al FSK.
6# /& lo* ti)o* d& odulación diital 9u& conoc&, &)licar d&tallada&nt& *olo do* d& &lla*# Modulación Binaria d& A)litud 5ASK. %n la modulaci#n binaria de amplitud ASK, la amplitud de la portadora sinusoidal se conmuta entre dos valores en respuesta al c#digo P-. Por ejemplo, el estado 718 se puede transmitir como una amplitud de cero volts, mientras que el estado 728 se transmite como una se)al sinusoidal de amplitud fija A volts. 0a se)al ASK resultante consiste en
%l sistema de modulaci#n binaria FSK se bas# originalmente en el simple concepto de utili!ar una se)al telegráfica para modular la frecuencia de una portadora sinusoidal a fin de aumentar la relaci#n S54 en el sistema. %l sistema FSK más sencillo es aquel con modulaci#n rectangular de frecuencia, amplitud constante y fase continua '7fase continua8 significa que en la se)al modulada no se producen discontinuidades cuando cambia la frecuencia(.
Si Bf d es la separaci#n entre las dos frecuencias de transmisi#n, entonces la frecuencia instantánea en un intervalo D b será f 2 f c G f d o f o f cH f d, donde f c es la frecuencia de la portadora sin modular, f d la desviaci#n de frecuencia respecto a f c , f 2 y f o las frecuencias de transmisi#n de un 728 o un 718, respectivamente. 0a se)al FSK se puede representar entonces en la forma/
<# /ibu3ar &l diaraa d& blo9u&* d& un tran*i*or = r&c&)tor A*>, F*>, P*>#
?# S&&3an+a* = di-&r&ncia* &ntr& AM = ASK @ FM = FSK
S&&3an+a &ntr& odulación d& a)litud 5AM. = )or d&*)la+ai&nto d& a)litud 5ASK.
elaciones espectrales de FSK
;# +ar la f#rmula y e$plicar sus componentes del anco de banda de las se)ales As9, Fs9, Ps9
Dipo de modulaci#n/ lineal
Sensible al ruido atmosfrico y distorsiones
Amplitud de banda e$cesiva conllevando a un gasto de energ"a.
0os procesos de modulaci#n y demodulaci#n son relativamente baratos .
Ancho de banda ASK:
B =2∗f b
f b
donde!
es la "recuencia de señalización
S&&3an+a* = di-&r&ncia* FM = FSK
Ancho de banda FSK:
B =2 ( f b + f d )
donde/
f b / frecuencia de se)ali!aci#n
f d / desviaci#n de frecuencia
Ancho de banda PSK:
B =2∗f b
donde!
f b
es la "recuencia de señalización
0a modulaci#n FSK es una forma de modulaci#n F- de tipo binario. %n FSK, la portadora conmuta entre dos frecuencias predeterminadas, ya sea modulando un oscilador de se)al sinusoidal o por conmutaci#n entre dos osciladores dispuestos en fase. Sin embargo, la modulaci#n FSK no produce la reducci#n de ruido de banda anca asociada usualmente con la F-. 0a modulaci#n FSK es relativamente eficiente en trminos de las necesidades de potencia pico y tambin relativamente fácil de construir. Por eso se utili!a en casi todo el mundo para m#dems de baja velocidad. 0a FSK puede detectarse ya sea con un detector de frecuencia 'no coerente( o con dos detectores de producto 'detecci#n coerente(.
8# A)licacion&* d& PSK +ebido a su mayor simplicidad frente a la modulaci#n A-, PSK es una modulaci#n ampliamente e$tendida. %l estándar de red 0A4 inalámbrica, I%%% J1B.22b=2, usa una variedad de diferentes modulaciones PSK, dependiendo de la velocidad de transmisi#n. A 2-bps usa +
"# S!MLA'!N las simulaciones serán en matlab, los c#digos son presentados acontinuaci#n/
'ódio ASK: function ASK'g,f( O-odulaci#n ASK O%jemplo/ OASK'2 1 2 2 1Q,B( if nargin R B error'+emasiados argumentos de entrada( elseif nargin2 f2* end if fT2* error'Frecuencia debe ser mayor que 2(* end t1/BUpi5/BUpi* cpQ*spQ*
modQ*mod2Q*bitQ* for n2/lengt'g(* if g'n(1* dieones'2,211(* se!eros'2,211(* else g'n(2* dieBUones'2,211(* seones'2,211(* end csin'fUt(* cpcp dieQ* modmod cQ* bitbit seQ* end as9cp.Umod* subplot'B,2,2(*plot'bit,0ineVidt,2.?(*grid on* title'Se)al
'ódio FSK: function FSK'g,f1,f2( OFSK modulaci#n O%jemplo/'f1 y f2 deben ser enteros( OFSK'2 1 2 2 1Q,2,B( if nargin R error'+emasiados argumentos de entrada( elseif nargin2 f12*f2B* elseif narginB f2B* end val1ceil'f1(='f1(* val2ceil'f2(='f2(* if val1 W1 XX val2 W1* error'Frecuencia debe ser un entero(* end if f1T2 XX f2T2* error'Frecuencia debe ser mayor que 2(* end t1/BUpi5/BUpi* cpQ*spQ* modQ*mod2Q*bitQ* for n2/lengt'g(* if g'n(1* dieones'2,211(* csin'f1Ut(* se!eros'2,211(* else g'n(2* dieones'2,211(* csin'f2Ut(*
seones'2,211(* end cpcp dieQ* modmod cQ* bitbit seQ* end as9cp.Umod* subplot'B,2,2(*plot'bit,0ineVidt,2.?(*grid on* title'Se)al
Código PSK: function PSK'g,f( O-odulaci#n PSK O%jemplo para ingresar datos/ OPSK'2 1 2 2 1Q,B( if nargin R B error'+emasiados argumento de entrada(* elseif nargin2 f2* end if fT2* error'Frecuencia tiene que se mayor que 2(* end t1/BUpi5/BUpi* cpQ*spQ* modQ*mod2Q*bitQ* for n2/lengt'g(* if g'n(1* die=ones'2,211(* O-odulante se!eros'2,211(* OSe)al else g'n(2* dieones'2,211(* O-odulante seones'2,211(* OSe)al end csin'fUt(* cpcp dieQ* modmod cQ* bitbit seQ* end bps9cp.Umod* subplot'B,2,2(*plot'bit,0ineVidt,2.?(*grid on* title'Se)al
VI. BIBLIOGRAFA
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