T2 LAB03 Champi Medina Jonathan

Telecomunicaciones 1 LABORATORIO N° 03

Modulación de Señales FM CODIGO DEL CURSO: R66325

Alumno(s) Champi Medina Jonathan Grupo Ciclo Fecha de entrega

III

Nota

LABORATORIO DE TELECOMUNICACIONES I

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1. Objetivos: 

Reconocer las técnicas de modulación analógica y digital.



Realizar la simulación matemática de las técnicas de modulación FM.



Realizar la simulación en módulo Lucas Nülle Unitr@in de la modulación FM.

2. Requerimientos: 

PC Compatible

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Software aplicado – MATLAB

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Módulo de entrenamiento en comunicaciones de Datos UNITRAIN de LUCAS-NULLE  PC-Generador de Señales  PC-Osciloscopio

3. Seguridad Advertencia: No consumir alimentos ni bebidas durante el desarrollo de la sesión del laboratorio. El equipo que esta por utilizar es sensible a daño eléctrico por mala manipulación y/o carga electroestática. 4. Introducción Teórica 

¿Qué es Modulación? Modulación engloba el conjunto de técnicas que se usan para transportar información sobre una onda portadora, típicamente una onda sinusoidal.



Mencione el nombre de las principales técnicas de modulación analógica y realice una descripción de cada una. Modulación de Amplitud (AM).- Es el proceso de cambiar la amplitud de una portadora, de frecuencia relativamente alta, de acuerdo con la información de una señal modulante. Se utiliza para la transmisión de audio y video.

Modulación de frecuencia.- La frecuencia modulada (FM) o modulación de frecuencia es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia.

Modulación de fase.- Es una modulación que se caracteriza porque la fase de la onda portadora varía en forma directamente proporcional de acuerdo con la señal modulante. 

Mencione el nombre de las principales técnicas de modulación digital y realice una descripción de cada una. Modulación por desplazamiento de amplitud : Desactiva la amplitud durante toda la trayectoria. Modulación por desplazamiento de frecuencia : Salta a una frecuencia extrema. Modulación por desplazamiento de fase: Desplaza la fase 180 grados.



¿Qué es Demodulación? Conjunto de técnicas utilizadas para recuperar la información transportada por una onda portadora, que en el extremo transmisor había sido modulada con dicha información.

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5. Modulación Analógica Modulación FM 

Defina modulación FM y desarrolle su expresión matemática para las siguientes señales moduladora y portadora:

v m ( t )=V m sen (2 π f m t)

v pm ( t ) =V p sen( 2 π f p t)

Es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia.

Fp−Fm 2 (2 π∗Fm∗t ) ( 2 π∗Fp∗t )−((¿¿ Fm)∗cos ¿) ¿ FM =Vp∗sin ¿



Defina Variación de Frecuencia y escriba su representación matemática.

∆ f=

Fp−Fm 2

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Mediante el siguiente código definiremos las señales portadora y mensaje, para luego proceder a la modulación FM. Describa cada uno de los comandos utilizados. NOTA: Recuerde que la frecuencia de muestreo debe ser mucho mayor que la señal portadora, para este caso utilizaremos una frecuencia de muestreo de 100kHz, una frecuencia de 100Hz para la portadora y una de 10Hz para la señal mensaje.

Comandos >>%Periodo de Muestreo >>t=0:0.00001:0.2; >>%Señal Portadora >>fp=100; >>vp=1; >>P=vp*sin(2*pi*fp*t); >>subplot(311); >>plot(t,P); >>%Señal Mensaje >>fm=10; >>vm=30; >>M=vm*sin(2*pi*fm*t); >>subplot(312); >>plot(t,M); >>%Desviación de Frecuencia >>d=(fp-fm)/2;

Descripción Creamos una matriz del 0 al 0.2 en intervalos de 0.00001, esto para simular el tiempo Definimos la señal portadora, para este caso la frecuencia usada es de 100 y su amplitud es 1.

Definimos la señal mensaje, su frecuencia es de 10 y su amplitud de 30.

Hallamos el índice de desviación. Modulamos usando la señal portadora y la mensaje con la formula:

>>%Modulación FM >>FM=vp*sin((2*pi*fp*t)((d/fm)*cos(2*pi*fm*t))); >>subplot(313); >>plot(t,FM);

Fp−Fm 2 (2 π∗Fm∗t) ( 2 π∗Fp∗t )−((¿¿ Fm)∗cos ¿) ¿ FM =Vp∗sin ¿

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Grafique el espectro de la modulación y cambie la desviación a de la frecuencia para los siguientes índice de: Indice 1 %Desviación de Frecuencia d=(fp-fm)/2; Indice 2 %Desviación de Frecuencia d=(fp-fm); Indice 3 %Desviación de Frecuencia d=(fp-fm)*2; %% Dominio de la Frecuencia y=fft(FM); a=y.*conj(y); f=(0:200); plot(f,a(1:201));

Indice 1

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Índice 2

Índice 3

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Realice una comparación de los resultados obtenidos.

Mientras el índice va aumentando la señal de modulación se va distorsionando, haciendo que los valles y picos no sean tan claros, se vuelven deformes.

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MATLAB incluye una función para la modulación analógica, cuya sintaxis es la siguiente: y=amod(x,Fc,Fs,'fm'); Donde: amod: función de Modulación analógica x=Señal Mensaje y=Señal Modulada Fc=Frecuencia de la Portadora Fs=Frecuencia de Muestreo

Verifique y documente el funcionamiento del comando amod. Comandos Descripción >>%Función amod Definimos la frecuencia de la portadora al igual que la del >>figure; mensaje, definimos una onda sinoidal f y usando la función >>fp=100; ammod generamos una señal de frecuencia modulada. >>fs=10000; >>t=0:1/fs:0.2; >>fm=10; *Poner el ‘fm’ al final de la instrucción amod es importante ya que >>f=30*sin(2*pi*fm*t); con esto le indicamos el tipo de modulación a el comando >>FM=amod(f,fp,fs,'fm'); >>subplot(311); >>plot(t,f); >>subplot(312); >>plot(t,FM); 

Para demodular utilizamos el comando fmdemod, verifique su funcionamiento: Comandos Descripción >>%Función fmdemod Decodifica la señal, enviándole como parámetros la señal, la >>DFM=fmdemod(FM,fp,fs, frecuencia de la portadora, de la señal y el índice. d); >>subplot(313); >>plot(t,DFM); 

6. Modulación FM 

Dada la siguiente disposición de los módulos:

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Disponga los elementos de trabajo tal como se muestra en la figura. Para una mejor orientación, guíese de la figura mostrada con cada ejercicio.

Ejercicio 1  

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Conecte el osciloscopio a la salida "FM out 5VPP" de la placa. Ajuste con los potenciómetros "Frecuency" y "Fine Tuning" para obtener una frecuencia de 100kHz. La forma sinusoidal de la señal puede ser alineada de manera precisa con los potenciómetros "Dist" y "Freq. Simmetry". Con los potenciómetros "Frequency" y "Fine Tuning" sólo es posible regular la frecuencia entre 50kHz y 150kHz. Esta frecuencia interna será utilizada en los ejercicios siguientes como portadora. Coloque el generador de baja frecuencia en 10kHz y 2VPP. Alimente la entrada "NF in" con esa señal.

Mida con uno de los canales del osciloscopio la señal en la salida del modulador, y con el otro la señal de baja frecuencia. Grafique.

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

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Comente lo que observa:

Observamos la señal modulada Ejercicio 2 

En la placa SO4201-7V "Modulador/demodulador FM" conecte la salida "FM out 5VPP" del modulador con la entrada "FM in" del demodulador como se muestra en la siguiente figura.



Ponga el generador de baja frecuencia en 5kHz y 2VPP. Alimente la entrada "NF in" con esa señal.



Observe en el osciloscopio la señal en la salida "NF demod" del demodulador. Grafique.

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Comente lo que observa:

Se observa la señal demodulada,. 7. Cuestionario Final 8. ¿Qué función cumple el comando amod? Simula de forma analógica la señal AM, indicándole la frecuencia de la portadora y de el mensaje 9. ¿Qué función cumple el comando ademod? Simula de forma analógica la demodulación de una señal AM 10. ¿Qué función cumple el comando dmod? Simula de forma digital la señal AM. 11. ¿Qué función cumple el comando ddemod? Simula de forma digital la demodulación de una señal AM

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Observaciones 

Conocidos los radios de portadora a moduladora es posible averiguar el índice de modulación y el número de bandas laterales. Por ejemplo si tenemos una frecuencia portadora de frecuencias será de

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y una onda moduladora de y el índice de modulación

la desviación de

Al cambiar índices de modulación, el ancho de banda del sonido resultante también cambia.

Conclusiones 

Las señales moduladas en frecuencia tienen unas amplias ventajas frente a la modulación de AM.



Es necesario que las señal de salida (modulada) tenga un voltaje pico pico bajo para que pueda ser trasmitida por un receptor normal



La modulación de frecuencia requiere un ancho de banda mayor que la modulación de amplitud para una señal modulante equivalente, sin embargo este hecho hace a la señal modulada en frecuencia más resistente a las interferencias.



La modulación de frecuencia también es más robusta ante fenómenos de desvanecimiento de amplitud de la señal recibida. Es por ello que la FM fue elegida como la norma de modulación para las transmisiones radiofónicas de alta fidelidad.



Se evidencio que el espectro de una señal FM modulada mediante una señal sinoidal se compone de la portadora y un número infinito de bandas laterales. Su número, amplitud y separación dependen de la desviación y de la frecuencia moduladora.