El objeto del presente trabajo practico es:
- Comprender y analizar el proceso de modulacion.
- Utilizando un circuito practico de un modulador AM implementando con el circuito integrado MC 1496 analizar su funcionamiento y determinar del indice de modulacion de AM utilizando el osciloscopio en modo Y-T/X-T
- Analizar el contenido armonico de las señales moduladas y determinar el indice de modulacion en el dominio de la frecuencia. Medir del ancho de banda del canal de transmision.
- Medir la señal modulada en el dominio de la frecuencia con analizador y en analizar los resultados desde el punto de vista energetico del contenido armonico de la potencia.
- Analizar los resultados obtenidos a la entrada y a la salida del sistema cuando es transmitida una señal en banda vocal modulada en amplitud.
Instrumentos a utilizar
El alumno debera especificar todas las caracteristicas tecnicas del instrumental utilizado en el desarrollo del presente trabajo practico.
INSTRUMENTOS UTILIZADOS
Fuente de alimentacion:
Utilizamos fuente de alimentacion regulable a la cual la colocamos en forma partida para tener entre tierra y un extremo +12v y entre tierra y otro extremo -8v
Estas fuentes tambien poseen un control de corriente el cual si se pasa de la corriente que le señalamos, la fuente se corta, y tambien posee un control de corto el cual si algun circuito que probamos posee algun corto la fuente se va a 0v sin ocacionar problemas.
En la actualidad los osciloscopios analógicos están siendo desplazados en gran medida por los osciloscopios digitales, entre otras razones por la facilidad de poder transferir las medidas a una computadora personal o pantalla LCD.
En el osciloscopio digital la señal es previamente digitalizada por un conversor analógico digital. Al depender la fiabilidad de la visualización de la calidad de este componente, esta debe ser cuidada al máximo.
Las características y procedimientos señalados para los osciloscopios analógicos son aplicables a los digitales. Sin embargo, en estos se tienen posibilidades adicionales, tales como el disparo anticipado (pre-triggering) para la visualización de eventos de corta duración, o la memorización del oscilograma transfiriendo los datos a un PC. Esto permite comparar medidas realizadas en el mismo punto de un circuito o elemento. Existen asimismo equipos que combinan etapas analógicas y digitales.
La principal característica de un osciloscopio digital es la frecuencia de muestreo, la misma determinara el ancho de banda máximo que puede medir el instrumento, viene expresada generalmente en MS/s (millones de muestra por segundo).
La mayoría de los osciloscopios digitales en la actualidad están basados en control por FPGA (del inglés Field Programmable Gate Array), el cual es el elemento controlador del conversor analógico a digital de alta velocidad del aparato y demás circuitos internos, como memoria, buffers, entre otros.
Estos osciloscopios añaden prestaciones y facilidades al usuario imposibles de obtener con circuitería analógica, como los siguientes:
* Medida automática de valores pico, máximos y mínimos de señal. Verdadero valor eficaz
* Medida de flancos de la señal y otros intervalos.
* Captura de transitorios
* Cálculos avanzados, como la FFT para calcular el espectro de la señal.
Osciloscopio Digital GW Instek GDS-2062
Osciloscopio Digital de 2 canales.
- Ancho de banda: 60 MHz
- Velocidad de Muestreo: 1 GSa/s
- Pantalla color de 5.6"
- Memoria de adquisición: 25 kpts
- Conectividad USB a computadora, impresora y memorias externas
- 27 Mediciones automáticas
- Funciones matemáticas y Transformada Rápida de Fourier (FFT)
- Comparación contra máscaras
- Interfase RS-232
- Baterías recargables (opcional)
Un Generador de Funciones es un aparato electrónico que produce ondas senoidales, cuadradas y triangulares, además de crear señales TTL. Sus aplicaciones incluyen pruebas y calibración de sistemas de audio, ultrasónicos y servo.
Este generador de funciones, específicamente trabaja en un rango de frecuencias de entre 0.2 Hz a 2 MHz. También cuenta con una función de barrido la cual puede ser controlada tanto internamente como externamente con un nivel de DC. El ciclo de máquina, nivel de offset en DC, rango de barrido y la amplitud y ancho del barrido pueden ser controlados por el usuario.
Para màs informaciòn sobre el generador de funciones, sus distintos tipos de aplicaciones,funciones y còmo usarlo, ingresà en el siguiente link:
http://www.forosdeelectronica.com/tutoriales/generador.htm
Generador de Funciones GW Instek SFG-2110
Generador sintetizado de Funciones:
- Rango de Frecuencia: 0,1 Hz a 10 MHz
- Resolución: 0,1 Hz
- Display de 9 dígitos
- Estabilidad: ± 20 ppm
- Modulaciones: AM, FM
- Barridos: lineal y logarítmico
- Rango de Amplitud: ±10 Vpp
- Contador de frecuencia: 150 MHz
- 10 memorias
ANALIZADOR DE ESPECTROS
Un analizador de espectro es un equipo de medición electrónica que permite visualizar en una pantalla las componentes espectrales en un espectro de frecuencias de las señales presentes en la entrada, pudiendo ser ésta cualquier tipo de ondas eléctricas, acústicas u ópticas.
En el eje de ordenadas suele presentarse en una escala logarítmica el nivel en dBm del contenido espectral de la señal. En el eje de abscisas se representa la frecuencia, en una escala que es función de la separación temporal y el número de muestras capturadas. Se denomina frecuencia central del analizador a la que corresponde con la frecuencia en el punto medio de la pantalla.
A menudo se mide con ellos el espectro de la potencia eléctrica.
Un analizador digital de espectro utiliza la (FFT), un proceso matemático que transforma una señal en sus componentes espectrales. Algunas medidas requieren que se preserve la información completa de señal - frecuencia y fase este tipo de análisis se llama vectorial. Equipos como los de Agilent Technologies (antiguamente conocidos como Hewlett Packard) usan este tipo de análisis.En el eje de ordenadas suele presentarse en una escala logarítmica el nivel en dBm del contenido espectral de la señal. En el eje de abscisas se representa la frecuencia, en una escala que es función de la separación temporal y el número de muestras capturadas. Se denomina frecuencia central del analizador a la que corresponde con la frecuencia en el punto medio de la pantalla.
A menudo se mide con ellos el espectro de la potencia eléctrica.
Analizador de Espectro GW Instek GSP-827
Analizador de Espectro de RF:
- Rango de Frecuencia: 150 kHz a 2,7 GHz
- Bajo piso de ruido: -100 dBm
- Generador de Tracking, 9 kHz a 2,7 GHz (Opcional)
- Medición automática de potencia (ACPR, OCBW, Channel Power)
- Comparación contra máscaras
- 10 Marcadores
- Visualización en pantalla partida
- Baterías recargables (Opcional)
- Interfase RS-232C
- Pantalla monocromática con resolución de 640x480 pixeles
Desarrollo practico
1. Armar el circuito de un modulador AM implementado con el circuito integrado MC 1496 sobre placa proteoboard de acuerdo a la distrubucion de componentes que se representa en circuito a utilizar.
2. Conectar la fuente de alimentacion de VCC +12, VEE -8 y verificar la polarizacion del circuito completando la siguiente tabla.
3. Introducir al modulador AM una señal portadora vp(t) con un GRF, senoidal de amplitud 100mVpp y frecuencia 1000KHz. Graficar la señal con el osciloscopio.
4. Introducir al modulador AM (pata 1 MC1496) una señal modulante vm (t) con un generador de funciones senoidal de amplitus 200mVpp y frecuencia 200 Hz. Graficar la señal con el osciloscopio.
Medir el indice de modulacion de AM utilizando el osciloscopio en modo Y-T. Graficar la señal obtenida a la salida del modulador con el osciloscopio. Calcular el indice de modulacion m en porcentaje aplicando la formula:
5. Modificar la señal modulante vm(t) del generador de funciones, senoidal de amplitud 200mVpp y frecuencia 5000Hz. Graficar la señal con el osciloscopio.
Medir el indice de modulacion de AM utilizando el osciloscopio en modo Y-T. Graficar la señal obtenida a la salida del modulador con el osciloscopio. Calcular el indice de modulacion m en porcentaje aplicando la formula
Finalmente con los valores medidos escriba la escuacion simplificada de la señal modulada Vam (t)
6. En este punto analizaremos las caracteristicas de la modulacion AM utilizando patrones trapezoidales utilizando el osciloscopio y los mismos valores de señales utilizadas en el punto 5. Para efectuar esta medicion debera colocar en el canal X del osciloscopio la señal modulante y en el canal Y la señal modulada en amplitud, seleccione en el instrumento el modo X-Y. Varie el preset P1 y realice por lo menos 2 mediciones del indice de modulacion de AM. Graficar la señal obtenida a la salida del modulador con el osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medicion. Calcular el indice de modulacion m.
Finalmente con los valores medidos escriba la escuacion simplificada de la señal modulada Vam (t)
7. Apague el generador de la señal modulante y conecte el analizador a la salida del modulador sobre una carga normalizada. Variando P1 grafique el espectro obtenido de la portadora sin modulacion. Completar las escalas utilizadas en la medicion
Frecuencia de Expansion: 100 KHz/Div
Resolucion de BW: 3 KHz
Nivel de Referencia 0 dBm
Medicion de la portadora sin modulacion : -11,2 dBm
8. Conecte nuevamente el generador de modulante con la señal utilizada en el punto 5. Graficar el espectro obtenido a la salida del modulador con el analizador. Completar las escalas utilizadas en la medicion.
Frecuencia de Expansion: 100 KHz/Div
Resolucion de BW: 3 KHz
Nivel de Referencia 0 dBm
x(dB)= Nivel de pot. de laterales en dBm - Nivel de pot. portadora en dBm
x(dB)= -15,4
Calcular el indice de modulacion m en porcentaje aplicando la formula:
Determine el valor de la potencia total en W y en dBm de la señal transmitida.
A partir de los valores obtenidos de potencia determine el valor del rendimiento o eficiencia de modulacion del sistema.
Rendimiento:
9. Reemplazar el GAF por el microfono y verificar la modulacion de voz sin distorsion sobre un receptor de AM comercial. Como recomendacion trate de sintonizar el receptor a una frecuencia en la cual no se este transmitiendo un programa, y calibrar la frecuencia portadora a ese valor. Analizar los resultados obtenidos a la entrada y salida del sistema cuando es transmitida una señal en banda vocal modulada en amplitud.
En clase realizamos esta practica con una radio AM y pudimos transmitir en una frecuencia que no estaba siendo utilizada por ningun programa y al hablar por el microfono se reproducia la voz en la radio.
10. Redacte las conclusiones finales del TP haciendo una sintesis sobre los resultados obtenidos en el mismo
Finalmente con los valores medidos escriba la escuacion simplificada de la señal modulada Vam (t)
7. Apague el generador de la señal modulante y conecte el analizador a la salida del modulador sobre una carga normalizada. Variando P1 grafique el espectro obtenido de la portadora sin modulacion. Completar las escalas utilizadas en la medicion
Frecuencia de Expansion: 100 KHz/Div
Resolucion de BW: 3 KHz
Nivel de Referencia 0 dBm
Medicion de la portadora sin modulacion : -11,2 dBm
8. Conecte nuevamente el generador de modulante con la señal utilizada en el punto 5. Graficar el espectro obtenido a la salida del modulador con el analizador. Completar las escalas utilizadas en la medicion.
Frecuencia de Expansion: 100 KHz/Div
Resolucion de BW: 3 KHz
Nivel de Referencia 0 dBm
x(dB)= Nivel de pot. de laterales en dBm - Nivel de pot. portadora en dBm
x(dB)= -15,4
Calcular el indice de modulacion m en porcentaje aplicando la formula:
A partir de los valores obtenidos de potencia determine el valor del rendimiento o eficiencia de modulacion del sistema.
9. Reemplazar el GAF por el microfono y verificar la modulacion de voz sin distorsion sobre un receptor de AM comercial. Como recomendacion trate de sintonizar el receptor a una frecuencia en la cual no se este transmitiendo un programa, y calibrar la frecuencia portadora a ese valor. Analizar los resultados obtenidos a la entrada y salida del sistema cuando es transmitida una señal en banda vocal modulada en amplitud.
En clase realizamos esta practica con una radio AM y pudimos transmitir en una frecuencia que no estaba siendo utilizada por ningun programa y al hablar por el microfono se reproducia la voz en la radio.
10. Redacte las conclusiones finales del TP haciendo una sintesis sobre los resultados obtenidos en el mismo
En el presente trabajo práctico verificamos el funcionamiento de un circuito de modulación AM. Si reemplazamos la señal modulante del generador por un micrófono, podemos comprobar, por medio de la audición, la transferencia de información mediante la modulación de amplitud, la cual en nuestro caso es la voz. A su vez, podemos llegar a la conclusión de que es posible obtener un mejor rendimiento del sistema, con el índice de modulación al 100%. Si aumentamos la amplitud de la señal modulante y de la portadora, se aumenta la potencia total de forma considerable.
