T. P. N°7

T. P. N°7

1. En un Transmisor de SSB (Banda Lateral Única) que utiliza el método de desviación 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 mínima frecuencia de audio de la banda base es de 800 Hz y la BW de información es 3 KHz:

a) Realice un diagrama espectral y determine ¿a qué frecuencia opera el generador de portadora?

b) ¿Cuál es la frecuencia de corte inferior del filtro?

c) ¿Cuál es la máxima frecuencia de audio transmitida?

d) Dibuje un esquema en bloques del Transmisor.

e) Si ahora se efectúa una segunda conversión con 16 MHz, calcular la frecuencia de corte inferior y superior de la BLS.

f) Con los valores de los generadores de portadora de la primera y segunda conversión, realice un diagrama espectral para obtener la USB (Banda Lateral Superior).

g) ¿Cuántos KHz esta desplazada la USB (Banda Lateral Superior) del punto f de la LSB (Banda Lateral Inferior) en la banda de transmisión?

2. Una señal cosenoidal 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 modulador 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.

 

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 10 dBm 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 (BLS) a la salida de cada bloque que interviene en el proceso de la obtención de la banda lateral única.

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

 

b) 

señal

 

c)

modulador1

 

modulador1

LPF1

 

LPF2

 

modulador 3

 

modulador 4

circuito suma

c)

  

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.

 

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 son 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.

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 50 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.

Canal I:

 

Canal Q:

 

6. a) Introducir al modulador del canal “I” (pata VMPOS y VMNEG) una señal con un generador senoidal, de amplitud 200 mVp 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 utilizadas en la medición.

Canal I

Canal Q:

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:__2___V/DIV
FEV2:__2___V/DIV
FEH:___500u_____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:__5___V/DIV
FEV2:__5___V/DIV
FEH:___1m_____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 lavigésima 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.

TP N°6 Sistema de transmición y recepción de AM con portador suprimida.

• 
  
  Para la práctica hemos utilizado distintos intrumentos que se detallan a continuación:
  
  
  
  Osciloscopio Digital GW Instek GDS-1062
  Sus características técnicas son:
  
  
  


• 
  
  Es digital de 2 canales.
  


• 
  
  Ancho de banda: 60 MHz
  


• 
  
  Velocidad de Muestreo: 250 MSa/s
  


• 
  
  Pantalla color de 5.6" LCD TFT
  


• 
  
  Memoria de adquisición: 4 kpts
  


• 
  
  Conectividad USB a computadora y ranura para memoria SD
  19 Mediciones automáticas
  


• 
  
  Funciones matemáticas y Transformada Rápida de Fourier (FFT)
  


• 
  
  Contador de frecuencia de 6 dígitos
  


• 
  
  Menúes y ayuda en castellano
  
  
  
  Generador de señales LG Goldstar FG-8002
  Sus características técnicas son:
  
  


• 
  
  AMPLITUD DE ANCHO DE BANDA: Cubre el rango completo de frecuencia de oscilación desde 0.02 Hz hasta 2 MHz
  


• 
  
  FORMAS DE ONDA VERSATILES: Estas se pueden seleccionar entre onda senoidal, onda cuadrada, onda triangular, onda de pulsos, etc.
  


• 
  
  ONDA CUADRADA CON NIVELES TTL: Este tipo de salida esta disponible para experimentos con circuitos digitales
  


• 
  
  FUNCIONES DE SIMETRIA: La simetría de la onda diente de sierra y onda de pulsos puede ser controlada.
  


• 
  
  La frecuencia de la señal de salida puede ser controlada aplicando voltaje de 0 a 10 volts en el conector VCF IN
  


• 
  
  La forma de onda de salida, puede ser montada en una señal de voltaje directo (DC) de 0 a + 10 V
  


• 
  
  RANGO DE FRECUENCIA: 0.02 Hz a 2 MHz
  


• 
  
  FORMA DE ONDA DE SALIDA: Onda senoidal, cuadrada, triangular, pulso. Onda cuadrada con niveles TTL, rampa.
  


• 
  
  RECICION DE LA PERILLA DE AJUSTE A LA FRECUENCIA DE SALIDA: ± 5% (RANGO : 1, 10 100 1K, 110K, 100K). 8 % (rango: 1 MHz)
  


• 
  
  VOLTAJE DE ENTRADA VCF: 0 a 10 volts (DC o pico AC)
  


• 
  
  RANGO DE FRECUENCIA VARABLE: 100:1 o mas
  


• 
  
  RANGO DE SIMETRIA VARIABLE: 10:1 A 1:10 o mas
  


• 
  
  OFFSET DE DC: ± 10 V (Circuito abierto). ± 5 V (en 50 W)
  


• 
  
  ONDA SENOIDAL: Distorsión: ± 1 % o menos
  


• 
  
  ONDA CUADRADA: Simetría: ± 3 % ( a un máximo de 1 KHz)Tiempo de subida/bajada: 100 nS o menos
  


• 
  
  ONDA TRIANGULAR: Linealidad: ± 1 % o menos (10 Hz a 100 KHz)
  


• 
  
  SALIDA TTL: Tiempo de subida/bajada: 25 nS o menos Salida: Niveles TTL SWEEP Ancho del sweep: 1:1 a 100:1 Variación de sweep: 20 nS a 2 S ( 0.5 Hz a 50 Hz) Sweep interno: Linear Sweep externo: controlado por la entrada VCF
  


• 
  
  SALIDA: Máxima salida de voltaje: 20 Vp-p (circuito abierto). 10 Vp-p (en 50 W) Atenuador: Paso de – 20 dB Impedancia: 50 W ± 10 %
  


• 
  
  ALIMENTACION: Alimentación requerida para funcionamiento: 110/220 V AC ± 10 % Consumo de potencia: aproximadamente 20 W
  


• 
  
  CONDICIONES AMBIENTALES: Temperatura de almacenamiento: -20 °C a 60°C Temperatura en operación: 0°C a 35°C Humedad en operación: 35 % a 85 % de humedad relativa Estabilidad de frecuencia: ±5 % ( 18 a 28° C). ± 10 % (0 a 18°, 28 °C a 35 °C)
  
  
  Generador AM/FM ED SG-1240
  Sus características técnicas son:
  
  


• 
  
  Rango de Frecuencia: 10 kHz a 1040 MHz
  


• 
  
  Resolución: 10Hz (10kHz a 520MHz), 20Hz ( 520MHz a 1040MHz)
  


• 
  
  Potencia de salida: -127 a + 6 dbm
  


• 
  
  Resolución: 0,1 db
  


• 
  
  Generador de modulación senoidal incorporado: 400 Hz, 1 kHz
  


• 
  
  Modulaciones: AM, FM, PM
  


• 
  
  Protección de salida contra potencia inversa (25 Watts)
  


• 
  
  100 memorias para almacenamiento de configuraciones
  


• 
  
  Interfase GP-IB opcional
  
  Fuente de alimentación TOPWARD 6303A
  Sus características técnicas son:
  
  


• 
  
  Fuente doble
  


• 
  
  Alcances 30V/3A
  


• 
  
  Indicación analógica de tensiones y corrientes
  


• 
  
  Bajo nivel de ruido (0.5mVrms)
  


• 
  
  Destacada regulación 0.01%
  
  
  2- Conectar la 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 500mVpp y frecuencia 10KHz. Efectuar y adquirir la medición de la señal con el osciloscopio digital. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.

Introducir al modulador DSBSC (CN2) una señal portadora vc(t) con un GRF, senoidal de amplitud 200mVpp y frecuencia 500KHz. Efectuar y adquirir la medición de laseñal con el osciloscopio digital. Completar los factores de escalas 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 máximos de simetría en todos los picos máximos de la señal modulada. Efectuar y adquirir la medición de la señal con el osciloscopio digital.

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

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

Frec. de Expansión = 10KHz/Div.
Resolución de BW = 3KHz.
Nivel de referencia = 10dBm.


7- Conectar a la salida del modulador (CN3), a la entrada del demodulador (CN4), colocando en la entrada CN5 una señal de sincronismo es decir la señal de 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 del de UA3, cuando se consigue el mejor rechazo, ajustando el trimpot multivueltas P2. Completar las escalas utilizadas en la medición.

Frec. de Expansión = 10KHz/Div.
Resolución de BW = 3KHz.
Nivel de referencia = 10dBm.


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

8- Análisis de señales con el mathcad:

a) Expresar matemáticamente la señal en el dominio del tiempo, obtenida a la salida 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 de 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 (Salida de UA3).

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 (Salida de UA3).

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

9- Desconectar la señal de sincronismo del demodulador (CN5) y observar los efectos que produce en la señal recuperada la pérdida de la señal de sincronismo. Hacer 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 al 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 sobres los resultados obtenidos en el mismo.

Recepcion de AM

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

Este circuito convierte una señal de RF (radio frecuencia) modulada en AM en una señal de FI (frecuencia intermedia), por el método súper heterodino gracias a la inserción de una señal que proviene de un oscilador local.
El subcircuito MIX2850 es un circuito conversor que utiliza un multiplicador analógico de cuatro cuadrantes como núcleo 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.
REFPOS: Entrada positiva de la señal de RF.
RFNEG: Entrada negativa de la señal de RF.

En nuestro caso conectamos la entrada RFNEG, a un divisor de tensión formado por R1, R2 y un potenciómetro que nos permite realizar el ajuste de portadora.

Los otros cuatro terminales son:
Vcc: Alimentación positiva.
Vee: Alimentación negativa.
GND: Tierra.
OUT: Salida.
Internamente el MIX 2850 esta formado por una sección multiplicadora celda de Gilbert, circuito que se representa en la figura 2.




2)
a) Introducir al conversor MIX2850 (pata OSCPOS y OSNEG) una señal con un generador senoidal, de amplitud 50 mVp y frecuencia 1000 KHz. Graficar utilizando el programa Grapher la señal del osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizados en la medición.



b) Introducir al conversor MIX2850 (pata RFPOS y RFNEG) una señal VRF con un generador de AM, de amplitud 100mVp, frecuencia de portadora de 600 KHz y frecuencia modulante de 5 Hz, modulada al 60%.
Verificar el ajuste del control de anulación de portadora al 50%.
Graficar utilizando el programa Grapher la señal del osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizados en la medición.



c) Medir la señal de salida (OUT), determinando las componentes armónicas 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 utilizados en la medición.


3) Expresar matemáticamente utilizando el Mathcad cada una de las señales obtenidas a la salida del conversor.



4) Realice la representación espectral de la señal a la salida del conversor con escala en dBm y verifique gráficamente el índice de modulación m% aplicando la fórmula

Donde:
x[dB] = Nivel de pot. de laterales en dBm - Nivel de pot. de portadora en dBm

5) Una señal de FI modulada en AM entra a un demodulador de AM utilizando un circuito detector de envolvente como se indica en la siguiente figura.

donde R2=10 K ohm, R1=100 K ohm, Fm=1KHz, F1=465 KHz, m=60%
Utilizando software aplicado simule el comportamiento del circuito:
Recuerde que para que el circuito funcione adecuadamente debemos tener un tiempo de carga rápido y un tiempo de descarga lento, de forma tal que satisfaga la siguiente ecuación:

Vc = 1,5V
FI = Fc = 465 KHz
m% = 60
Fm = 1 KHz
ω = 2π Fm max
m = Índice de modulación
Ajuste el valor de los componentes del filtro de RC de salida tal que cumpla con los requerimientos antes mencionados.
a) Calcular el valor de C1

Establecimos C1 en 2.2 nF ya que cumple la condición de ser menor al valor obtenido mediante la fórmula, y es también un valor comercial.
b) Realice la representación en el dominio del tiempo de la señal de entrada y de salida.
Graficar utilizando el programa Grapher la señal del osciloscopio de entrada al demodulador. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizados en la medición.





Graficar utilizando el programa Grapher la señal del osciloscopio de salida al demodulador. completar los factores de escalas del osciloscopio utilizados en la medición.