MODULACION F.M. I.
INTRODUCCION.
Modulación engloba el conjunto de técnicas que se usan para transportar información sobre una onda portadora, típicamente una onda sinusoidal. Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación lo que posibilita transmitir más información en forma simultánea. Las tres técnicas de modulación básica son:
II.
Modulación de la amplitud (AM o amplitud modulada). Modulación de la frecuencia (FM o frecuencia modulada). Modulación de la fase (PM o fase modulada).
ANTECEDENTES.
El importante desarrollo y avance de las telecomunicaciones ha tenido varios factores influyentes en su progreso, una de las principales ayudas es la modulación de frecuencia. Debido a que la potencia de ruido de una señal modulada es proporcional a su ancho de banda, anteriormente se buscaban formas de modulación que redujesen el ancho de banda de las señales moduladas. La modulación FM nació como la solución al problema anterior. Sólo que posteriormente se demostró que los argumentos mostrados no eran ciertos y que el ancho de banda teórico de una señal modulada en FM es infinito. El inicio de la FM hizo lograr importantes progresos en el desarrollo de expandir la cobertura de las telecomunicaciones a lo largo del mundo, de tal forma que se garantizó el acceso a la comunicación de las diferentes personas o lugares de difícil acceso. A continuación se pretende dar a conocer diferentes factores en el proceso de modulación y demodulación de FM además de dar a conocer algunos factores que influyeron en el desarrollo del laboratorio basado en la modulación y demodulación de FM.
III.
PROBLEMA.
La modulación A.M. es simple y fácil de implementarse, pero el mayor problema con este tipo de modulación es su baja fidelidad, es grandemente afectada por el ruido. Solucionando este problema se desarrolla la modulación F.M. que es casi totalmente inmune al ruido, pues se trabaja con la frecuencia y no con la amplitud como en A.M.
IV.
OBJETIVO.
V.
Construir un transmisor F.M. capaz de transmitir hasta 100 metros
OBJETIVOS ESPECIFICOS.
Investigar sobre un circuito transmisor F.M. Implementar Implementar el circuito transmisor F.M. Realizar las pruebas correspondientes al circuito
VI.
MARCO TEORICO.
La frecuencia modulada (FM) o modulación de frecuencia es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia. En aplicaciones analógicas, la frecuencia instantánea de la señal modulada es proporcional al valor instantáneo de la señal moduladora. La frecuencia modulada es usada comúnmente en las radiofrecuencias de muy alta frecuencia por la alta fidelidad de la radiodifusión de la música y el habla. El sonido de la televisión analógica también es difundido por medio de FM. Un formulario de banda estrecha se utiliza para comunicaciones de voz en la radio comercial y en las configuraciones de aficionados. Este es un caso de modulación donde tanto las señales de transmisión como las señales de datos son analógicas y es un tipo de modulación exponencial. En este caso la señal modulada mantendrá fija su amplitud y el parámetro de la señal portadora que variará es la frecuencia, y lo hace de acuerdo a como varíe la amplitud de la señal moduladora. La señal moduladora.
Señal portadora.-
Señal modulada.-
( ) Espectro de F.M.
En una modulación en frecuencia podemos observar cómo, la frecuencia de la portadora, aumenta o disminuye según el valor de la tensión de modulación Vbf. En este tipo de modulación tenemos, como en la modulación en amplitud, las frecuencias fp, de la portadora, fp+fm y fp-fm pero ahora además se van a unir otras frecuencias laterales
como, por ejemplo, fp+2fm y fp-2fm, fp+3fm y fp-3fm y así hasta fp+nfm y fp-nfm, es decir, cualquier múltiplo de las frecuencias de modulación. Por lo tanto, el número de frecuencias laterales es muy grande, existiendo la suma y diferencia de todos los armónicos posibles. Al igual que en A.M. también podemos definir un índice de modulación. Al analizar el espectro de frecuencias de una señal modulada en frecuencia, observamos que se tienen infinitas frecuencias laterales, espaciadas en f m, alrededor de la frecuencia de la señal portadora f p; sin embargo la mayor parte de las frecuencias laterales tienen poca amplitud, lo que indica que no contienen cantidades significativas de potencia. El análisis de Fourier indica que el número de frecuencias laterales que contienen cantidades significativas de potencia, depende del índice de modulación de la señal modulada, y por lo tanto el ancho de banda efectivo también dependerá de dicho índice.
MICRÓFONOS
El micrófono es un transductor acústico-mecánicoeléctrico, es decir, un dispositivo destinado a la conversión de ondas sonoras en energía mecánica y de mecánica en eléctrica. Es la puerta por donde pasa el sonido al interior de los aparatos para posibilitar su amplificación, su transmisión por medios telefónicos y radioeléctricos o para su tratamiento. Los micrófonos son usados en diferentes aplicaciones como teléfonos, grabadoras, audífonos, producción de películas, ingeniería de grabación de audio, en transmisión de radio y televisión, en grabación en computadoras, en VoIP, captar el ultrasonido o el infrasonido, etc.
MICROFONO ELECTRET Es una variante común de los micrófonos de condensador, que emplea un material que confiere carga permanentemente al diafragma. Este material suele ser algún tipo de plástico, y se le denomina Electrito. Un material Electret tiene como característica la capacidad de mantener carga sin necesidad de una fuente de polarización, por lo cual tiene cada vez mayor popularidad por razones económicas.
AMPLIFICADORES. “Un amplificador es todo dispositivo que, mediante la utilización de energía, magnifica la amplitud de un fenómeno. ” (términos generales). Un amplificador es un instrumento electrónico que adecua una señal débil incrementando su amplitud hasta que esta puede ser reproducida en otro sistema. En acústica, "amplificador", es un aparato al que se le conecta un dispositivo de sonido y aumenta la magnitud del volumen.
EL TRANSISTOR BJT Cuando seleccionamos un transistor tendremos que conocer el tipo de encapsulado, así como el esquema de identificación de los terminales. También tendremos que conocer una serie de valores máximos de tensiones, corrientes y potencias que no debemos sobrepasar para no destruir el dispositivo. El parámetro de la potencia disipada por el transistor es especialmente crítico con la temperatura, de modo que esta potencia disminuye a medida que crece el valor de la temperatura, siendo a veces necesaria la instalación de un radiador o aleta refrigeradora. Todos estos valores críticos los proporcionan los fabricantes en las hojas de características de los distintos dispositivos.
VII.
MARCO PRÁCTICO. MATERIALES: 2 Transistores 2N2222 (También pueden usar los 2N3904, BC547, BC548) 1 Micrófono Electret 2 Condensadores Electrolíticos 10uF/25v 1 Condensador Electrolítico de 2.2uF/25v 2 Condensadores Cerámicos de .1uF/50v 2 Condensadores Cerámicos de 2.7pF/50v (También pueden usar de 2.5pF) 1 Condensador ajustable de 5-60pF (trimmer) 2 Resistencias 1k 1 Resistencia 15K 1 Resistencia 6.8k
2 Resistencias 10K 2 Resistencias 4.7K 1 Resistencia 2.2K 1 Resistencia 220 Ohm 50 cm. Alambre para puentes de 0.51mm de diámetro (24 AWG) 1 Conector + Soporte para Batería 1 Batería 9V
CIRCUITO TRANSMISOR F.M.
ANTENA
R4
R7
10k
4.7K
R1
R2
1K
15K
C2
L1
C5 5-60pf
R6 1K
2.2uf
C8 C1
Q1
Q2
2N2222
2N2222
1uF
MICROFONO
BUZZER
R3
R5
6.8K
4.7K
C3
C4
R8
10uf
0.1uf
2.2k
0.1uf
C6
C7
2.7pf
2.7pf
R9 220
Este sencillo circuito, le permitirá transmitir señales de audio en un área de aproximadamente 10 m de radio. La señal emitida por el mismo, puede ser sintonizada en cualquier punto del Dial de su radio de FM, pues su frecuencia de transmisión puede ser fácilmente localizada entre los 88 y los 108Mhz. El transmisor de FM en miniatura, ha sido diseñado de tal forma que no exceda dichos límites de su frecuencia de oscilación que esta comprendida entre los 88 y los 130Mhz y el campo generado por las irradiaciones, no supera los 50mV por metro, a una distancia de 15cm del circuito.
EXPLICACION DEL CIRCUITO TRANSMISOR F.M. R1: establece la polarización del micrófono C1: acopla la señal del micrófono a Q1 R2, R2, R4 y R5: establecen los voltajes de polarización de CC de Q1 C2: Bloquea la componente CC de la señal y acopla la componente CA para la siguiente etapa. Q1: amplifica la señal captada por el micrófono. C3: Establece la ganancia de CA de Q1. R6: limita la corriente que llega a la base de Q2. C4: previene una operación inestable del circuito. C5: es utilizado para sintonizar el circuito oscilador, estableciendo la frecuencia de transmisión. R7, R8 y R9: Establece el voltaje de polarización de CC de Q2. Q2, L1 y C5: conforman un circuito oscilador controlado por voltaje, el cual es modulado por el voltaje de audio que es amplificado por Q1. C8: actúa como condensador de filtro.
Cálculo de la inductancia de una bobina simple con núcleo de aire. - n: es la cantidad de espiras (vueltas de alambre) - d: es el radio de la bobina en centímetros - l: es la longitud del arrollado en centímetros - L: Inductancia en microHenrios
L (uH) = 0.394 [(d2) (n2) / (18 d + 40 l)]= 1.44mH Para calcular el número de espiras necesarias en una bobina de una sola capa para obtener una determinada inductancia:
n= raiz cuadrada de [ L(18.d +40.l)] / 0.627d= 6
PASOS PARA EL ARMADO. Paso 1.
Armar tal como está en el diseño, verificar primero el micrófono con un tester, para ver si se encuentra en buen estado el micrófono.
Paso 2.
Después colocar los condensadores cerámicos, el condensador variable (trimmer) y los transistores y cablearlos respectivamente
Paso 3.
Una vez realizado el anterior procedimiento, realizar la bobina de cobre, con un lapicero darlo vueltas, aconsejable el número de vueltas 6.
Paso 4.
Finalmente colocar la antena, tener mucho cuidado al encender la fuente, siempre verificar que este con 9 volt o menor para que no se queme algún componente electrónico.
Paso 5.
Realizar la prueba y calibración del circuito. Para ello, ubique una radio de FM cerca del circuito, busque en el dial un punto en silencio (sin emisoras) y suba el volumen del receptor hasta un punto en el que puede usted oír las interferencias. Conecte una Batería de 9v al circuito y escuche atentamente la radio. Lentamente y con la ayuda de un destornillador pequeño, ajuste el condensador (trimmer C5) hasta que en el receptor se escuche un silbido o sonido similar, lo cual quiere decir que en dicho punto se ha sintonizado en el transmisor la frecuencia dial. En ese momento puede hablar en el micrófono y se debe escuchar en la radio lo que se habla. Si en la frecuencia seleccionada, no se logra una buena recepción, repita este procedimiento en otro punto de la banda de FM. Si lo prefiere, en vez de variar el capacitor, sintonice la radio hasta hallar el punto donde encuentre mejor recepción (silencio).
Prueba y Calibración del Circuito Una vez que este seguro de que todos los componentes han sido ensamblados puede proceder a la prueba y calibración del circuito. Para ello, ubique una radio de FM cerca del circuito, busque en el dial un punto en silencio (sin emisoras) y suba el volumen del receptor hasta un punto en el que puede usted oír las interferencias. Conecte una Batería de 9v al circuito y escuche atentamente la radio. Lentamente y con la ayuda de un destornillador pequeño, ajuste el condensador (trimmer C5) hasta que en el receptor se escuche un silbido o sonido similar, lo cuál quiere decir que en dicho punto se ha sintonizado en el transmisor la frecuencia dial.
En ese momento puede hablar en el micrófono y se debe escuchar en la radio lo que se habla. Si en la frecuencia seleccionada, no se logra una buena recepción, repita este procedimiento en otro punto de la banda de FM.
VIII.
CONCLUSIONES.
IX.
X.
El circuito transmisor consiste en las siguientes etapas: 1.- Etapa de amplificación de la señal de voz 2.- Etapa del circuito oscilador controlado por voltaje. El cual es modulado por el voltaje de la señal de voz. 3.- Etapa de transmisión. frecuencia modulada (FM) o modulación de frecuencia es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia La modulación FM tiene lugar a frecuencias muy altas comparando con AM.
RECOMENDACIONES. Armar con componentes electrónicos que no estén en mal funcionamiento, siempre antes de armar verificar. La bobina es muy necesaria y juega un papel muy importante dentro del transmisor Utilizar los capacitores en polaridades que se muestran en el circuito, si no están en esas polaridades entonces presentaran problemas o no funcione. Si lo prefiere, en vez de variar el capacitor, sintonice la radio hasta hallar el punto donde encuentre mejor recepción (silencio).Si después de hacer esto, no consigue sintonizar el transmisor, puede ajustar la bobina que conforma el circuito oscilador juntando sus espiras para elevar la frecuencia, o separando las mismas si lo que desea es reducirla un poco. Este circuito Funciona mejor cuando es alimentado por una batería pero si lo desea puede hacerlo con una fuente de alimentación regulada.
BIBLIOGRAFIA. http://es.scribd.com/doc/62379209/Informe-4-Modulacion-FM http://sojosedgar.tripod.com/u/infofm.pdf http://ingeniatic.euitt.upm.es/index.php/tecnologias/item/525modulaci%C3%B3n-fm http://www.ikkaro.com/emisor-fm/ http://www.angelfire.com/al2/Comunicaciones/Sistemas/fm2.html http://www.ecured.cu/index.php/Modulaci%C3%B3n_de_frecuencia
