Comunicaciones

1. Universidad Autonoma de Baja California
.
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PRINCIPIOS DE MODULACION
Marcos Marcos Fernando
e-mail: fmarcos@uabc.edu.mx
RESUMEN: En esta práctica se montó un
modulador AMpara observar el proceso de modulación,
así como también poder ver los efectos de la
superposición de señales y la detección de señales de
AM con una antena
1 INTRODUCCIÓN
El transmitir información de un lugar a otro y cómo
hacerlo de una mejor manera ha sido un tema
importante, para ello los sistemas electrónicos de
comunicaciones. Las comunicaciones electrónicas son
la transmisión, recepción y procesamiento de
información entre dos o más lugares, mediante circuitos
electrónicos. La fuente original de la información puede
estar en forma analógica (continua), como por ejemplo
nuestra voz o también la música, o en forma digital
(discreta), como por ejemplo los números codificados
binariamente o los códigos alfanuméricos. Sin embargo,
todas las formas de información se deben convertir a
energía electromagnética antes de ser propagadas a
través de un sistema electrónico de comunicaciones.
2 TEORIA
A menudo no es práctica propagar señales de
información a través de los cables metálicos o fibra
óptica, o a través de la atmósfera terrestre, con
frecuencia es necesario modular la información de la
fuente, con una señal analógica de mayor frecuencia,
llamada portadora. En esencia, la señal portadora
transporta la información a través del sistema. La señal
de información modula a la portadora, cambiando su
amplitud,su frecuencia o su fase. Modulación no es más
que el proceso de cambiar una o más propiedades de la
portadora, en proporción con la señal de información.
Los dos tipos básicos de comunicaciones
electrónicas son analógicos y digitales. Un sistema
analógico de comunicaciones es aquel en el cual la
energía se transmite y se recibe en forma analógica:una
señal de variación continua,como por ejemplo una onda
senoidal.En los sistemasanalógicos de comunicaciones,
tanto la información como la portadora son señales
analógicas.
La modulación se hace en un transmisor mediante
un circuito llamado modulador. Unaportadora sobre la
que ha actuado una señal de información se llama onda
modulada o señal modulada.
La demodulación es el proceso inverso a la
modulación, y reconvierte a la portadoramodulada en la
información original (es decir, quita la información de la
portadora).La demodulaciónse hace en un receptor, con
un circuito llamado demodulador.
Hay dos razones por las que la modulación es
necesaria en las comunicaciones electrónicas:
1) Es en extremo difícil irradiar señales de baja
frecuencia en forma de energía electromagnética,con
una antena, y 2) ocasionalmente, las señales de la
información ocupan la mismabanda de frecuencias y si
se transmiten al mismo tiempo las señales de dos o más
fuentes, interferiránentre sí. Por ejemplo, todas las
estaciones comerciales de FM emiten señales de voz y
música que ocupan la banda de audiofrecuencias,desde
unos 300 Hz hasta 15 kHz.
Figura 1. Diagrama de bloques de un sistema de
comunicaciones.
Las modulaciones analógicas más comunes son:
- AM (Modulación en Amplitud)
- FM (Modulación de Frecuencia)
- PM (Modulación de Fase)
Y en cuanto a las digitales son:
- ASK (Modulación por conmutación de amplitud)
- FSK (Modulación por conmutación de
frecuencia)
- PSK (Modulación por conmutación de fase)
- QAM (Modulación de amplitud en cuadratura)
3 DESARROLLO
Los componentes y equipos utilizados en la
práctica fueron las siguientes:
- 1 Resistencia de 220
- 1 Resistencia de 470
- 1 Resistencia de 820
- 1 Diodo 1n4148
- 1 Capacitor de 1nF
- 1 Capacitor de 1uF
- 1 Par de bananas caimán
- 1 Protoboard
- 2 Puntas de Generador
- 2 Puntas de Osciloscopio
- 2 Generadores de señales
- 1 Osciloscopio
- 1 Fuente de voltaje
- Cables y pinzas para pelar
El procedimiento de la práctica es el siguiente:
El circuito que se muestra en la siguiente figura se
armo físicamente en nuestro protoboard
Figura 1. Modulador AM
El circuito armado se muestra en la Figura 2.
V1
1 Vpk
1MHz
0°
R1
220Ω
C1
1nF
V3
1 Vpk
1kHz
0°
C2
1µF
R2
470Ω
D1
1N4148
R3
820Ω
V4
2 V
XSC1
Tektronix
1 2 3 4 T
G
P
R1

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Figura 2. Modulador de AM
Se le conecto un osciloscopio desde tierra hasta al
ánodo del diodo al igual que las diferentes fuentes de
voltaje directo y alternos(Como se muestra en la Figura
1).
Lo siguiente consistió en encender nuestros
equipos para energizar nuestro circuito, la forma de
onda que se obtuvo se aprecia a continuación.
Figura 3. Señal Modulada AM (Practica)
Figura 4. Señal Modulada AM (Simulación)
Tomando nuestra señal de salida de nuestro
circuito, y la señal de 1 kHz, se comparo en el
osciloscopio.
Figura 5. Señal Modulada AM y Seña de 1 kHz
(Practica)
Figura 6. Señal Modulada AM y Seña de 1 kHz
(Simulación)
El siguiente paso fue quitar la fuente de corriente
directa del circuito y conectar el extremo de la
resistencia a tierra. Habiendo realizado esto, el circuito
se energizo para poder observar la señal en la salida,es
cual es:
Figura 7.Señal Modulada AM sin fuente DC(Practica)
Figura 8.Señal Modulada AM sin fuente DC (Simulación)
Realizadas las anteriores ediciones, el circuito se
des energiza y ahora el nuevo procedimiento es
conectar una antena o alambre a nuestro circuito, esta
tendrá una longitud comparada a la mitad de la longitud
de onda de una señal de 1MHz (Ver en Anexos para ver
cálculo de la longitud de la antena).
La antena es conectada a nuestro circuito,para ello
se quita la fuente de 1MHz y se coloca la antena y se
energiza el circuito y se sintoniza el canal de 1MHz en la
banda de AM.
4 DATOS EXPERIMENTALES Y DATOS
CALCULADOS

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Tabla 1. Comparación entre amplitudes de señal
Circuito Amplitud de Señal AM(Vpkpk)
Simulación Practica
Sin fuente DC 1.89 1.72
Con fuente DC 0.85 1.68
5 ANALISIS DE RESULTADOS
5.1 Discusión de la precisión y exactitud de
las mediciones.
Al analizar la tabla 1 que se encuentra en “Datos
experimentales ydatos calculados” podemos ver que no
hay precisión ni exactitud en los resultados obtenidos,
existen márgenes de error.
5.2 Análisis de los posibles errores de
medición.
Surgieron errores al momento de realizar la
práctica, los resultados obtenidos son correctos de
acuerdo a que se realizó el procedimiento al pie de la
letra, algunos de los errores que se obtuvieron fueron
debido a que los generadores de funciones utilizados en
la práctica no funcionaban correctamente, estas se
cambiaron, pero se mantuvo la inquietud de que no
funcionaran tampoco, además otros factores que
contribuyeron a estos resultados también fueron las
puntas de osciloscopio y generador que se utilizaron,
estos no funcionaban correctamente, entre otros
factores, y por ellos se obtuvieron estos resultados
5.3 Descripción de cualquier resultado
anormal.
Al desarrollar la práctica tanto experimentalmente y
simulada se obtuvieron valores que no coincidían ni en
lo másmínimo, tal es el caso de las amplitudes de la
señal modulada sin la fuente DC, el tabla 1 (Ver en
Datos experimentales y datos calculados),los resultados
obtenidos son totalmente diferentes.
5.4 Interpretación de los resultados
Los resultados prácticos y simulados no
concordaron y para hace falta tomas en cuenta las
tolerancias de cada componente físico utilizado,además
de considerar ruidos parásitos que entraron a nuestro
circuito. La práctica se realizó de manera correcta paso
a paso y aun así, los resultados obtenidos nos causan
algo de ruido (inconformidad).
6 APENDICE
¿Explique por qué y qué forma presenta la parte
superior de la señal vo?
La señal de la parte superior es una senoidal, esta
se presenta debido a la fuente de 1 kHz la cual es la
moduladora, envuelve a la portadora. La señal de la
parte superior oscila a una frecuencia de 1 kHz debido
ala moduladora y la señal en si oscila a una frecuencia
de 1MHz.
¿De la fórmula matemática de una señal de AM
con una portadora de 1 MHz y una moduladora de 1
kHz?
𝑉𝐴𝑀( 𝑡) = 𝑉𝐶 [1 +
𝑉𝑚
𝑉𝑐
sin 𝜔 𝑚 𝑡] sin 𝜔 𝑐 𝑡
𝑉𝐴𝑀( 𝑡) = [ 𝑉𝐶 + 𝑉𝑚 sin 2𝜋𝑓 𝑚 𝑡]sin 2𝜋𝑓𝑐 𝑡
Donde:
Vm = Valor pico de la señal moduladora
fm = Frecuencia de la señal moduladora
Vc = Valor pico de la señal portadora
fc = Frecuencia de la señal portadora
Datos:
Vm = 1 Vmax; fm = 1 kHz
Vc = 1 Vmax; fc = 1 MHz
Sustitución:
𝑉𝐴𝑀( 𝑡) = [1 + 1sin 2𝜋(1 𝑘𝐻𝑧)𝑡]sin 2𝜋(1 𝑀𝐻𝑧)𝑡
La fórmula matemática de nuestra de AM.
𝑉𝐴𝑀( 𝑡) = [1 + 1 sin 2000𝜋𝑡]sin 2000000𝜋𝑡
¿Explique cómo genera el circuito de esta
práctica una señal de AM?
La señal modulada AM se genera debido a que la
señal moduladora de nuestro circuito (señal de 1kHz)
actúa sobre la señal portadora, la cual tiene una señal
alta (señal de 1MHz). La forma de nuestra onda
modulada se le da el nombre de envolvente de AM,
cuando nosotros no tenemos ninguna señal modulante,
la única señal en la salida de nuestro circuito es la señal
portadora. En cambio, en nuestra practica si hay señal
moduladora y esta ocasiona que la amplitud de la onda
de salida varié de acuerdo con la señal moduladora.
¿Calcule el porcentaje de modulación de la
señal obtenida en vo?
El voltaje máximo de nuestra portadores es de 1
(Ec), y el voltaje máximo de nuestra señal modulada es
0.87mV, por lo tanto Em=0.13.
Coeficiente de modulación
𝑚 =
𝐸 𝑚
𝐸𝑐
=
0.13 𝑉
1 𝑉
= 0.13
Porcentaje de modulación
𝑀 = (100)( 𝑚) = (100)(0.123) = 13.0%
¿Explique cuál es la función de la fuente de DC
y qué efecto tiene sobre la forma de onda de vo?
¿Hay más o menos armónicas? ¿Hay más o menos
amplitud?
La fuente tiene la función de modificar la amplitud
de nuestra señal de salida, con la fuente hay una
disminución en la amplitud de nuestra señal al igual una
reducción de armónicas y sin la fuente hay un aumento
de amplitud en la señal y también de armónicas.
Simule en software el circuito de la práctica y
obtenga el espectro de frecuencia de la señal vo.

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Figura 9. Espectro de frecuencia de Vo
Haga el análisis sin considerar antena y luego
con antena (use el modelo equivalente de una
antena dipolo simple). Calcule el porcentaje de
modulación con y sin la fuente de DC. Calcule el
porcentaje de distorsión armónica en cada caso.
Porcentaje de modulación sin fuente
Coeficiente de modulación
Figura 10. Señal de Modulación AM
Dónde:
Em= Cambio máximo de amplitud de la forma de onda
de voltaje de salida (Volts)
Ec = Amplitud máxima del voltaje de la portadora no
modulada.
El voltaje máximo de nuestra portadora es de 1
(Ec), y el voltaje máximo de nuestra señal modulada en
0.660mV, por lo tanto Em=0.160.
𝑚 =
𝐸 𝑚
𝐸𝑐
=
0.34 𝑉
1 𝑉
= 0.34
Porcentaje de modulación
𝑀 = (100)( 𝑚) = (100)(0.34) = 34.0%
Porcentaje de distorsión armónica sin fuente
% 𝑇𝐻𝐷 =
𝑉𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟
𝑉𝑓𝑢𝑛𝑑𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙
=
(0.66)
1
∗ 100 = 66%
Porcentaje de modulación con fuente
El voltaje máximo de nuestra portadores es de 1
(Ec), y el voltaje máximo de nuestra señal modulada es
0.87mV, por lo tanto Em=0.13.
Coeficiente de modulación
𝑚 =
𝐸 𝑚
𝐸𝑐
=
0.13 𝑉
1 𝑉
= 0.13
Porcentaje de modulación
𝑀 = (100)( 𝑚) = (100)(0.123) = 13.0%
Porcentaje de distorsión armónica con fuente
% 𝑇𝐻𝐷 =
𝑉𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟
𝑉𝑓𝑢𝑛𝑑𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙
=
(0.87)
1
∗ 100 = 87%
Investigue un circuito para generar una señal
de AM como la de esta práctica que emplee un
transistor
Figura 11. Modulador AM con Transistor
Investigue un circuito para generar una señal
de AM como la de esta práctica que emplee un
rectificador de precisión.
Figura 12.
Investigue un circuito para modular en AM
usando diodos pin. ¿Para qué tipo de señales se usa
ese circuito?
Figura 13.
La aplicación es para señales senoidales.
Repita de nuevo la práctica pero use una fuente
de música (reproductor de MP3, etc.) en vez del
generador de 1KHz. ¿Hay distorsión en la señal que
recibe el receptor o se escucha claramente?
La señal obtenida esta distorsionada,para que sea
posible tener una señal clara en necesario agregar a el
circuito etapas de procesamiento de señal, como por
ejemplo filtros para eliminar ruidos que entran al circuito
por este mismo y por el medio ambiente.

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7 CONCLUSION
Esta práctica me ayudo a comprender como es que
funciona un modulador AM, me es más fácil comprender
las cosas prácticamente que teóricamente, así que mis
conocimientos se reforzaron, además, creo que cada
problema que surgió al momento de realizar la práctica
nos ayudó a la capacidad de resolver problemas y
analizarlas, también entendimos la importancia de la
modulación, ya que modulando nosotros podemos
proteger la señal de cualquier fuente de ruido y así
poder transmitir lo mejor posible nuestra información.
Se observó como una señal moduladora se
encarga de envolver a la señal portadora de información,
y claramente de observaron en los resultados obtenidos.
Además también se pudo observar cual era el efecto de
la fuente de DC en nuestra señal, esta se encargaba de
disminuir la amplitud de la señal de AM, y se observó
este efecto al comparar ambas señales (Con fuente y sin
fuente DC).
En lo personal no quede satisfecho con los
resultados obtenidos,los datos prácticos y simulados no
concordaron y quizá esto me da un poco de inseguridad,
a pesar de haber realizado el procedimiento correcto en
la práctica.
8 ANEXOS
Longitud de la antena
𝐿 =
1
2
𝜆 =
1
2
𝐶
𝑓
=
1
2
(
3𝑥108
1𝑥106) = 150𝑚
9 BIBLIOGRAFIA