Modulador AM Pilco C. María,Calero C. Iván , estudiantes de la UNACH
Abstract— This document explains how to perform a simple AM modulation with the use of elements such as the transistor and capacitor. More than this brief explanation of how the Amplitude Modulation is performed.
I.
INTRODUCCIÓN
Las señales que contienen la información que se transmite cotidianamente, se llevan desde un transmisor a un repetidor o a un receptor o a través de las distintas formas de transporte existentes. Pero las señales de información que manejamos no tiene una forma adecuada para ser propagadas por los distintos medios de transmisión, por eso es necesario modular las señales de información imprimiéndola en una señal de mayor frecuencia, llamada portadora. En esencia, la señal portadora transporta la información a través del sistema de comunicación. La señal de información modula a la portadora, cambiando su amplitud, su frecuencia o su fase. Por conclusión podemos decir que la modulación es solo el proceso de cambiar una o más propiedades de la portadora, en proporción con la señal de información. El objetivo fundamental de todo transmisor es procesar la señal que nos proporciona la fuente de información, tal que esta se adecuada para su propagación a través del medio y posterior recepción. Una de las funciones básicas de todo transmisor es introducir la señal que contiene la información en una portadora, o sea modular dicha portadora, otra función importante es radiar la energía electromagnética que corresponde a la portadora modulada en el espacio con dirección a las antenas receptora. Para que dichas funciones se cumplan el transmisor debe por lo menos contar con los siguientes elementos. [1]
I
FUNDAMENTO TEÓRICO
La modulación se define como el proceso de transformar información de su forma original a una forma más adecuada para la transmisión. Demodulación es el proceso inverso. La modulación se realiza en el transmisor en un circuito llamado modulador. Para la ejecución de la Modulación se cuenta con fórmulas que ayudan a determinar el tipo de Modulación que se ejecute. Voltaje Envolvente:
Vm(t )=Em∗Sen (2 πfmt)[1] Voltaje Portadora:
Vc(t )=Ec∗Sen(2 πfct )[2]
Fig2. Modulación AM
AM es el proceso que se da para cambiar la amplitud de una portadora de frecuencia relativamente alta de acuerdo con la amplitud de la señal modulante (información). La forma de onda de la señal AM esta dada por la ecuación: Fig1. Elementos para una Modulación
VAM Documento recibido el 26 de Junio del 2015. Este manuscrito se realizó en la Universidad Nacional de Chimborazo (UNACH) de la ciudad de Riobamba, en el laboratorio de Electrónica de la Carrera de Electrónica y Telecomunicaciones ubicada en el edificio principal de la Facultad de Ingeniería. Pilco C. María y Calero C. Iván, realizó la documentación que posteriormente fue avalada por el Ingeniero Aníbal Llanga docente de la cátedra de Comunicación Analógica y Laboratorio para su respectiva calificación. (Teléfono: 0995843997; e-mail:
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¿ [ Ec+ Em∗Sen(2 πfmt) ][ Sen (2 πfct ) ] [3 ] VAM
¿ [ Ec∗Sen( 2 πfct ) ] +
Em Em cos ( 2 πt [ fc−fm ] )− cos ( 2 πt [ fc+ f 2 2
Voltajes Máximo y Mínimo
V max =Em+ Ec [5 ]
V min =Ec−Em[6]
Fig5.Porcentaje de Modulación de una Envolvente (a) Onda modulada al 50% (b) Onda modulada al 100%
Voltajes Envolvente y Portadora
Em=
Frecuencia Lateral Inferior
V max −Vmin [7 ] 2
V Ec= max +Vmin [8] 2
Cuando Vm=0 la señal VAM sería la misma que la señal portadora, ya que no se contara con una señal de mensaje.
F LI =fc−fm [11 ] fc=Frecuencia Potadora fm: Frecuencia mensaje Frecuencia Lateral Superior
F LI =fc+fm[12] Ancho de Banda:
Índice de Modulación: AB=2fm
Em m= Ec [9]
[13]
Fig3. Índice de Modulación Fig6.Bandas Laterales de Modulación
Porcentaje de Modulación: M=m*100%
[10]
Potencia
P AM =Pc+ P fLi+P fLs [14 ] P AM =
Ec 2 Em2 Em 2 + + [15] 2R 8 R 8R PfL =
Em 2 [16] 8R
Pc =
Ec [17 ] 2R
Fig4.Porcentaje de Modulación
2
0%: No hay Modulación 200%: Sobre modulación Cuando m=1
3 P AM = Pc[18] 2 Potencia Frecuencia Lateral
( Em /2 )2 PfL = [ 19 ] 2R
Al observar la gráfica del analizador de espectro en dbm o dbw la diferencia máxima debe de ser 6db para hablar de una modulación al 100% y cuando se encuentra a un valor menor a ese se dice que la señal esta sobre modulada. 1. 2. 3. ∆ db> 6 db → M 100
término que varía a una razón sinusoidal de frecuencia baja igual a la señal modulante(mensaje) . Damos valor a Ec= 10mV con una fc= 100kHz De igual manera a Em=8V con una fm=1kHz Cálculos: Con el uso de la ecuación [9] y [10] obtenemos
∆ db=6 db → M =100
m=800
[2]
II
Al obtener ese valor de Indice de modulación verificamos que se trata de una Sobremodulación.
A. Simuladores
Labview Proteus
Materiales 2n2222A 2 resistencias de 10kΩ 1 resistencia de 1K 1 resistencia de 5.1K 1 resistencia de 20K Capacitores(1uF, 0.1uF, 0.001uF)
B.
M=80000 %
METODOLOGÍA
Usando las ecuaciones [7] y [8]
8=
10 mV =
C. Procedimiento Para la realización de esta práctica se toma un circuito de un modulador AM.
V max −Vmin 2 V max+Vmin 2
Realizando Sistema de ecuaciones se obtiene como resultado :
V máx =8.01V
V min =−7.99V
5. Fig7. Circuito Modulador AM
Funcionamiento: Para el buen funcionamiento de esta modulación es necesario que la señal modulante se encuentre a mayor frecuencia y a menor voltaje que la señal que lleva la información. La señal portadora se aplica a la base del transmisor la cual es amplificada e invertida en el colector. La señal modulante se aplica al emisor, obteniendo la multiplicación de su voltaje con el de la portadora produciendo una señal con voltaje polarizado que tiene un término constante y un
Se procede a realizar la Simulación en el entorno gráfico LABVIEW y Proteus
LABVIEW
Fig8. Diagrama de Bloques de la Simulación Fig14. Patrón Trapezoidal
Fig15. Porcentaje de Modulación
Fig9. Simulación de Modulación del circuito empleado
Fig. 16 Frecuencias Laterales y Portadora en función de las amplitudes de voltaje
Fig10. Simulación Modulación de Amplitud
Fig11. Amplitud de Em (Señal del mensaje)
Fig. 17 Frecuencias Laterales y Portadora en función de las amplitudes de Potencia en watts Fig12. Amplitud Ec (Señal Portadora)
Fig13. Amplitud Am (Señal Modulada )
Fig. 18 Frecuencias Laterales y Portadora en función de las amplitudes de Potencia en dB
Fig20. Circuito Modulador
PROTEUS
Fig21. Modulación (a) Señal Mensaje (b) Señal Portadora (c) Señal AM
II. DISCUSIÓN Al variar la amplitud de la señal portadora se puedo apreciar que cambiaba de manera brusca la señal AM, debido a que la señal Ec admite valores pequeños predispuestos por el mismo diseño. III. RESULTADOS Tabla de valores Calculados y Simulados
Fig19. Especificaciones de datos de Em y Ec
Ec Em M Vmáx Vmin
Valores Calculados 0.01V 8V 80 000 % 8.01 V -7.99 V
Valores Simulados 0,01000055 V 8.03922 V 80 000% 8.14153 V 0,284392 V
IV. CONCLUSIONES
La modulación en amplitud (AM) es económica y de baja calidad ya que se ve afectada por los fenómenos atmosféricos y algunos ruidos tienden a modular en amplitud afectando gravemente a la señal que lleva la información. Amplitud modulada (AM) consiste en la modulación de variar la amplitud de la onda portadora de forma que esta cambie de acuerdo con las variaciones de nivel de la señal moduladora. V. REFERENCIAS [1] F. d. l. s. m. d. c. H. J. Aguilar. [2] W. Tomasi, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Ecuador, 2015.
VI. BIOGRAFÍA María Fernanda Pilco Carrión, Nació en Guayaquil-Ecuador el 29 de Agosto de 1994. Realizó sus estudios secundarios en el colegio Capitán Edmundo Chiriboga de Riobamba, donde obtuvo el título de Bachiller en Ciencias especialidad Físico Matemático. En la actualidad cursa el Quinto semestre de sus estudios de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones en la Universidad Nacional de Chimborazo.
Iván A. Calero Calle, Nació en Riobamba-Ecuador el 9 de noviembre de 1989. Realizó sus estudios secundarios en Instituto Superior Tecnológico Juan de Velasco de Riobamba, donde obtuvo el título de Bachiller en Informática. En la actualidad cursa el quinto semestre de sus estudios de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones en la Universidad Nacional de Chimborazo.
