TRABAJO PRACTICO N°7

APLICACIONES EN LOS SISTEMAS AMPLITUD MODULADA CON PORTADORA SUPRIMIDA (AMSC, SSB, QAM, FDMA)

1) En un transmisor de SSB (banda lateral unica) que utiliza el metodo de desviacion de frecuencia para obtener una LSB ( banda lateral inferior) posee un filtro el cual tiene una frecuencia de corte superior de 522,2 KHz.

Si la minima frecuencia de la banda base es 800Hz y la BW de informacion es 3KHz :

Dibuje un esquema en bloques del Transmisor

2) Una señal coseinoidal de 2V y de F=2 KHz, se transmite utilizando un modulador por desviación de fase con una portadora suprimida de 0,8 MHz y una amplitud de 5V, suponiendo K del moodulador KM = 0,5 [1/v]

Averiguar:

a)El esquema del modulador utilizado

b)La tensión vBLU(t)

c)El espectro en frecuencia de la señal de salida y d)Suponiendo que la impedancia de carga es de 50 ohm, averiguar la potencia en W y dBm

3. Se quiere transmitir una señal de audio de 10dBm con frecuencia de 5000 Hz por el sistema de Weaver para lo cual se tiene un TX que posee un sistema de doble conversión teniendo como frecuencias intermedias 250 KHz y 7500 KHz con amplitud unitaria y los moduladores tienen K=2/v. Respectivamente.

a) Dibujar el esquema del TX

b) Utilizando Mathcad representar el espectro en frecuencia para el caso en que se transmita por la USB (BSL) a la salida de cada bloque que interviene en el proceso de la obtención de de la banda lateral única.

-Datos:

-Claculos:

c) Calcular la potencia de salida, sobre una carga normalizada

4. Es posible transmitir simultáneamente dos señales diferentes en la misma portadora. Las dos señales modulan portadoras de la misma frecuencia pero con fase en cuadratura tal como se muestra en la fig.1.

(Grafico)

Demuestre que se pueden recobrar las señales mediante detección sincrónica de la señal recibida con portadoras de la misma frecuencia pero con fase en cuadratura.

a) Utilizando software aplicado dibujar el Modem QAM Utilizando los subcircuitos MA_2800 y SSD3801, los cuales so moduladores DSB basados en multiplicadores analógicos de cuatro cuadrantes como núcleo de procesamiento (llamada celda de Gilbert) tal como se representa en la figura 2.

En el subcircuito MA_2800 las entradas del circuito son:

OSCPOS: Entrada Positiva de la señal proveniente del oscilador de portadora.

OSCNEG: Entrada negativa de la señal proveniente del oscilador portadora.

VMPOS: Entrada positiva de la señal modulante

VMNEG: Entrada negativa de la señal de modulante

Los otros cuatro terminales son:

VCC: Alimentación positiva

VEE: Alimentación negativa

GND: Tierra

OUT: Salida

Por otra parte los detectores sincrónicos SSD3801 las entradas del circuito son:

IN: Entrada de la señal QAM proveniente del circuito sumador lineal.

Vpos: Alimentación positiva

Vneg: Alimentación negativa

OUT: Salida

5. a) Introducir al modulador del canal "i" (pata OSCPOS y OSCNEG) una señal con un generador senoidal, de amplitud mVP y frecuencia 100KHz. De la misma forma colocar a la entrada del modulador del canal "Q" la misma señal pero con la fase en cuadratura es decir 50 mVp, frecuencia 100KHz, fase 90°.

Graficar ambas señales utilizando el programa Grapher las dos señales del osciloscopio.

Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.

6. a) Introducir al modulador del canal "I" (pata VMPOS y VMNEG) una señal con un generador senoidal, de amplitud 200mVp y frecuencia 3400 Hz, y otra señal a la entrada del modulador del canal "Q" de 200 mVp y frecuencia 300 Hz.

Observar con el osciloscopio la señal obtenida a la salida de cada modulador de canal y verificar el ajuste del control de anulación de portadora hasta lograr el máximo de simetría en todos los picos máximos de la señal modulada. Graficar la señal modulada en doble banda lateral utilizando el programa Grapher.

Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizada en la medición.

b) Medir la señal resultante de la modulación de la suma de componentes en cuadratura VQAM. Graficar esta señal modulada utilizando el programa Grapher. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.

c) Expresar matemáticamente utilizando Mathcad cada una de las señales obtenidas a la salida de cada modulador de canal, y la señal suma de componentes en cuadratura VQAM

7. En esta parte del presente T.P. analizaremos los procesos de la demodulación de QAM, para ello utilizaremos los subcircuitos SSD3801 X3 para el canal I y el X4 para el canal Q.

Estos circuitos son detectores sincrónicos, los cuales al utilizar una señal de sincronismo con la misma frecuencia y fase de la portadora original separan las componentes I y Q demodulando de esta manera la señal QAM:

a) Conectar a la entrada de sincronismo del subcircuito X3 una señal senoidal de de amplitud 50 mVp y frecuencia 100KHz. Repetir a la entrada de sincronismo del subcircuito X4 la misma señal pero con la fase en cuadratura es decir 50 mVp, frecuencia 100KHz, fase 90°.

b) Graficar la señal de salida de cada uno de los circuitos SSD3801 utilizando el programa Grapher. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.
FEV1:_____V/DIV
FEV2:_____V/DIV
FEH:________s/DIV

c) Justificar matemáticamente lo realizado en forma practica en el proceso de la detección sincrónica y utilizando Mathcad realice la representación espectral con escala en dBm de estas señales

8. A continuación se aplica las señales de componentes separadas a las etapas U1 y U2 que son filtros activos de segundo orden con una estructura denominada “Múltiple Realimentación o MFB”.Para comprender el funcionamiento del sistema desarrollaremos el siguiente procedimiento práctico:

a) Con el uso del software aplicado dibuje los circuitos en el Multisim y simule el funcionamiento de los filtros MFB pasa bandas de salida realizando una representación de la respuesta en frecuencia de la ganancia y la fase utilizando el instrumento el Bode Plotter.

b) Realice la representación en el dominio del tiempo de las señales de salida Voi(t) y Voq(t) utilizando el programa Grapher. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.
FEV1:_____V/DIV
FEV2:_____V/DIV
FEH:________s/DIV

Mediante la utilización de software aplicado realizaremos el análisis de Fourier de las señales de las salidas, para comprobar el contenido armónico de la distorsión en la señal demodulada.
Elegiremos en la barra de herramientas del Mutisim el menú Simulate analyses, Fourier Analysis

c) Utilizando el programa Grapher grafique el espectro en el nodo de salida de cada una de estas señales (tome como componentes de análisis hasta la vigésima armónica). Con el valor de cada una de las componentes resultantes del espectro de salida realice el cálculo de la distorsión armónica total.

9. Implementar un sistema de transmisión utilizando técnicas de portadora suprimida que permita transmitir un GRUPO primario de la jerarquía del FDMA (considere que todos los canales son telefónicos con un BW = 4 KHz).
a) Dibujar el diagrama en bloques del sistema propuesto (Multiplexor y demultiplexor).
b) Calcular el BW total de transmisión y realizar esquema espectral del sistema.

10.Redacte las conclusiones finales del TP haciendo una síntesis sobre los resultados obtenidos en el mismo.

Trabajo Práctico Nº 6 Sistema de transmición y recepción de AM con portador suprimida.

1) Armar el circuito sobre placa protoboard de acuerdo a la distribución de componentes que se representa en el mismo.


2) Conectar una fuente de alimentación de VCC +12, VEE -12 y verificar la polarización del circuito completando la siguiente tabla.


3) Introducir al modulador DSBSC (CN1) una señal senoidal modulante vm(t) con un generador de funciones de amplitud de 500 mVpp y frecuencia de 10 KHz. Efectuar y adquirir la medición de la señal con el osciloscopio digital. Completar los factores de escala del osciloscopio utilizadas en la medición.



Introducir al modulador DSBSC( CN2)una señal portadora vc( t)con un GRD ,senoidal de amplitud 200 mVpp y frecuencia de 500KHz . Efectuar y adquirir la medición de la señal con el osciloscopio digital. Completar los factores de escala del osciloscopio utilizadas en la medición.






4) Medir la señal obtenida a la salida del modulador con el osciloscopio (CN3) ajustar el trimpot multivueltas hasta lograr el máximo de simetría en todos los picos máximos de la señal modulada. Efectuar y adquirir la medición de la señal con el osciloscopio digital.




5) Utilizo al osciloscopio en barrido demorado ,observar ,medir en la señal de salida del modulador la inversión de fase de la portadora por cada semiperiodo de modulante. Adquirir la medición de la señal con el osciloscopio digital


6) Medir la señal obtenida a la salida de modulador (CN3) con un analizador de espectro y determinar la “relación de rechazo” de portadora en dB. Ajustando el trimpot multivueltas P1 y midiendo con el analizador de espectros la cancelación de la portadora, (relación existente entre las bandas laterales y la portadora reducida medida en dBm). Graficar el espectro obtenido, cuando se consigue el mejor rechazo, completar las escalas utilizadas en la medición.




7) Conectar la salida del modulador ( CN3), a la entrada del demodulador (CN4 ), colocando en la entrada CN5 un señal de sincronismo es decir la señal portadora (CN2 ).

Las mediciones que realizaremos en el receptor son:

a) Repitiendo el mismo procedimiento del punto 6 en el circuito demodulador obtenido a la salida de U3A, cuando se consigue el mejor rechazo, ajustando el trimpot multivueltas P2. Completar las escalas utilizadas en la medición.



b) Medir con el osciloscopio a la salida del demodulador ( CN6) la señal recuperada de la detección sincrónica . Graficar la señal de la salida CH1 y compararla con la señal de entrada al modulador CH2, hacer comentarios.

8) Análisis de señales con Mathcad:

a)Expresar matemáticamente la señal en el dominio del tiempo, obtenida a la salid del modulador (CN3).

b) Realizar la representación espectral de la señal a la salida del modulador (CN3)con escala en dBm.

c) A partir de los valores obtenidos en la potencia determine el valor del rendimiento o eficiencia de modulación del sistema.

d) Justificar matemáticamente lo realizado en forma práctica en el proceso de la detección sincrónica. Expresar matemáticamente la señal en el dominio del tiempo, obtenida a la salida del demodulador.

e) Realizar la representación espectral con escala con escala en dBm las señales indicadas en el punto anterior.


9) Desconectar la señal de sincronismo de demodulador (CN5) y observar los efectos que produce en la señal recuperada la perdida de la señal de sincronismo. Hacer los comentarios.
Conectar (CN5) otro GAF en el demodulador como señal de sincronismo vsinc(t), de igual características a la portadora del modulador.
Pasar al osciloscopio al modo XY conectando al canal X la señal modulante (CN1), y el canal Y la señal de salida (CN6).


Observar los efectos que se producen en la señal de salida recuperada en el demodulador, cuando existen errores de la fase en la señal de sincronismo


10) Redacte las conclusiones finales del TP haciendo una síntesis sobre los resultados obtenidos

Trabajo Practico N°4

TRANSMISIÓN DE AM EN ALTO NIVEL.

Desarrollo práctico

1. Las señales vp(t) señal de portadora y vm(t) señal moduladora ingresan a un modulador de AM de alto nivel ideal y cargan su salida sobre una impedancia de 50Ω.

Vp(t)=20.cos(1.1000000πt) [V]
Vm(t)=5.cos(6.100πt) [V]

Teniendo en cuenta que el diseño del modulador tiene dos bloques de amplificador lineales de ganancia de 20 dB cada uno y el bloque multiplicador una transferencia de K=50/V.
Además para asegurar el nivel de modulación adecuado deberá sumar una componente de continua a la modulante mediante un bloque sumador de ganancia unitaria. El valor de la componente de continua debera ser mayor al doble del valor pico de la moduladora.
Utilizando software aplicado simule el comportamiento del circuito determinando:
Cabe aclarar que estos bloques funcionales se encuentran dentro de los bloques de control del software aplicado,pudiéndolo seleccionar en el menú de multisim, "Select a Component, Group Sources, CONTROL_FUNCTION_BLOCKS".
Otra aclaración importante es que cada grupo de trabajo deberá solicitar al docente la ecuación de la señal moduladora vm(t) a fines de realizar las actividades prácticas.

2) Introducir al modulador AM de alto nivel de alto nivel una señal portadora vp (t) con un generador de señal senoidal en un todo de acuerdo a la señal en el dominio del tiempo. Graficar la señal con el osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición

3) Introducir al modulador AM de alto nivel una señal moduladora vm (t) con un generador de señal senoidal en un todo de acuerdo a la señal en el dominio del tiempo. Graficar utilizando el programa Grapher la señal del osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.

Medir del índice de modulación de AM utilizando el osciloscopio en modo Y-T. Graficar utilizando el programa Grapher la señal del osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medicion


MODO Y-T

Calcular el índice de modulación m en porcentaje aplicando la formula:

4) En este punto analizaremos las características de la modulación AM utilizando patrones trapezoidales utilizando el osciloscopio y los mismos valores de señales utilizadas en el punto 5. Recuerde que para efectuar esta medición deberá colocar en el canal X la señal modulante y en el canal Y la señal modulada en amplitud. Varíe el preset P1 hasta obtener un valor de índice de modulación de AM del 60%. Graficar utilizando el programa Grapher la señal del osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.

Calcular el índice de modulación m en porcentaje aplicando la formula:

5) Finalmente con los valores medidos escriba la ecuación simplificada de la señal modulada, vAM(t).

6) Utilizando software aplicado “MATHCAD verifique el comportamiento del circuito determinando:

a) La representación en el dominio del tiempo de las señales de entrada y salida del modulador

b) Expresión desarrollada de las componentes armónicas en la entrada del modulador.
....


c) Expresión desarrollada de las componentes armónicas en la señal modulada en la carga.

7) Determine la potencia de cada uno de los armónicos y la potencia total transmitida:

8) Realice la representación espectral de la señal modulada en la carga con escala en dBm, y verifique gráficamente el índice de modulación m en porcentaje aplicando la formula:

Donde : x[dB]= nivel de potencia de laterales en dBm - Nivel de potencia de portadora en dBm



9) A partir de los valores obtenidos de potencia determine el valor del rendimiento o eficencia de modulacion del sistema.

TRABAJO PRACTICO Nº5

RECEPCION DE AM

1) Utilizando software aplicado dibujar una etapa conversora basado en un subcircuito MIX2850 tal como se representa la figura 1

Este circuito convierte una señal de RF (radio frecuencia) modulada en AM en una señal de FI (frecuencia intermedia),por el

metodo super heterodino gracias a la insercion de una señal que porviene de un oscilador local.

El subcircuito MIX2850 es un circuito conversor que utiliza un multiplicador analogico de cuatro cuadrantes como nucleo de

procesamiento llamada celda de gilbert.

Las entradas del circuito son:

OSCPOS: Entrada positiva de la señal proveniente del oscilador local.

OSCNEG: Entrada negativa de la señal proveniente del oscilador local

RFPOS: Entrada positiva de la señal de RF

RFNEG: Entrada negativa de la señal de RF

2a) Introducir al conversor MIX2850( pata OSCPOS y OSCNEG) una señal con un generador senoidal,de amplitud 50 mVp y

Frecuencia 1000KhHz. Graficar utilizando el programa Grapher la señal del osciloscopio. Completar los factores de escalas del

osciloscopio utilizadas en la medición.

FEV: 50m V/DIV

FEH: 1u s/DIV

b) Introducir al conversor MIX2850 (pata RFPOS y RFNEG) una señal vrf con un generador de AM, de amplitud 100 mVp. frecuencia de portadora de 600 KHZ y frecuencia modulante de 5KHz, modulada al 60%.

Verificar el ajuste del control de anulacion portaora al 50%

Graficar utilizando el programa Grapher la señal del osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medicion

FEV: 10m V/DIV

FEH: 50u s/DIV

c) Medir la señal de salida (out), determinado las componentes armonicas heterodinas, del resultado del producto de sumas y restas. Graficar utilizando el programa Grapher la señal del osciloscopio del producto de sumas. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medicion.

FEV: 500m V/DIV

FEV: 100m s/DIV

Graficar utilizando el programa Grapher la señal del osciloscopio del producto de las restas. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medicion

FEV: 500m V/DIV

FEH: 50u s/DIV

3)Expresar matematicamente utilizando mathcar cada una de las señales obtenidas a la salida del conversor.

4)Realice la representacion espectral de la señal a la salida del conversor con escala en dBm y verifique graficamente el indice de modulacion m en porcentaje aplicando la formula

5)Una señal de FI modulada en AM contra un demodulador de AM utilizando un circuito detector de envolvente como se indica en la figura 4:

Donde R2:10 Kohm R1:100Kohm Fm:1KHz FI:465KHz m:60%

Ajuste el valor de los componentes del filtro RC de salida tal que cumpla con los requerimientos antes mencionados.

a) Calcular el valor de C1

b)Realice la representacion en el dominio del tiempo de la señal de entrada.

FEV: 1 V/DIV

FEH: 800 us/DIV

Graficar utilizando el programa Grapher la señal del osciloscopio de salida al demodulador.

FEV: 1V/DIV
FEH: 400 us/DIV

c)Escriba la expresion matematica de la señal en la carga

6) A continuación mediante la utilización de software aplicado realizaremos el análisis de Fourier de la señal de salida, determinando el contenido armónico de la distorsión en la señal demodulada.

-Utilizando el programa Grapher grafique el espectro en el nodo de salida de la señal demodulada (tome como componentes de análisis hasta la décima armónica).



-Con el valor de cada una de las componentes resultantes del espectro de salida realice el cálculo de la distorsión armónica total.

Recuerde que definimos al parámetro distorsión armónica THD (Total harmonic distortion) como el cociente

7) En esta parte del presente TP mejoraremos los resultados obtenidos en el proceso de demodulación. Para ello utilizaremos un circuito con amplificadores operacionales que permita obtener la señal original con muy baja distorsión.

El circuito esta compuesto por tres etapas que realizan la detección y filtrado requerido por el demodulador tal como podemos apreciar en la figura 6.

El amplificador U1 es un circuito diodo ideal, que con la combinación de la etapa U3 consiguen obtener una detección completa de la señal modulada.

A continuación se aplica la transferencia a una etapa U2 que es un filtro activo de segundo orden con una estructura denominada “Múltiple Realimentación o MFB”.

Para comprender el funcionamiento del sistema desarrollaremos el siguiente procedimiento práctico:

a) Con el uso del software aplicado dibuje el circuito en el Multisim y simule el funcionamiento del filtro MFB pasa bajos de salida realizando una representación de la respuesta en frecuencia de la ganancia y la fase utilizando el instrumento el Bode Plotter tal como se observa en la figura 5.

b) Dibuje la respuesta en frecuencia de modulo y fase utilizando el programa

Grapher

c) Dibuje el circuito del demodulador completo como se aprecia en la figura 6.

8) Al igual que en el punto 7 y mediante la utilización de software aplicado realizaremos

el análisis de Fourier de la señal de salida, para comprobar nuevamente el contenido

armónico de la distorsión en la señal demodulada.

-Señal de Entrada:

-Señal de Salida

-Analisis de Fourier:

Valores para el calculo de THD: