Clase No. 2 08072015

SISTEMAS DE COMUNICACIONES I

LAPSO ACADEMICO: 2015-01

Ing. Heddy Lu Giménez Naim

Universidad Nacional Experimental Politécnica“Antonio José de Sucre”

Departamento de Ingeniería Electrónica

Julio 2015

UNIDAD IIITECNICAS DE MODULACION

ANALOGICA

CONTENIDO

• Unidad III

– Técnicas de Modulación Analógica

• Introducción

• Modulacion en Amplitud

• Modulador

• Ancho de Banda

• Indice de Modulación

• Detector Asincrónico y sincrónico

• Modulación DSB-SC y SSB-SC

• Modulación FM y PM.

• Detector PLL.

• Ruido

Índice de Modulación vs VoltajeIng. Heddy Lu Giménez Naim

El cambio máximo de amplitud de la onda de salida

Em, es la suma de los voltajes de las frecuencias

laterales superior e inferior.

Em = Efls+Efli

Distribución de VoltajeIng. Heddy Lu Giménez Naim

Potencia de la Señal AMIng. Heddy Lu Giménez Naim

Eficiencia de la Señal AMIng. Heddy Lu Giménez Naim

EjerciciosIng. Heddy Lu Giménez Naim

EjerciciosIng. Heddy Lu Giménez Naim

Señal de Doble Banda Lateral con portadora suprimida (DSB-

SC) en una señal AM con una portadora discreta suprimida

Donde m(t) cuenta con un nivel DC igual a cero para el caso

de la portadora suprimida.

Modulación AM DSB-SCIng. Heddy Lu Giménez Naim

La eficiencia de la

modulación de esta señal es

de 100% debido a que no se

gasta potencia en una

portadora discreta.

Se requiere un detector

de producto para la

demodulación


• Diagrama de Bloques

• Otra forma de generar un señal AM DSB-SC consiste en usar dosmoduladores AM convencionales. (modulador balanceado)

• Con este sistema se consigue cancelar la componente de portadora. La razónde usar este sistema es que los sistemas AM convencionales son mas sencillosde implementar mediante electrónica (dado que conllevan una componenteDC que resulta de la polarización de los transistores).

cos 2 cf t

Acm(t) s(t)

AM

DSB

AM

DSB

+

-

cos 2c cA f t

m(t)

- m(t)

( ) 2 ( )cos 2c cs t A m t f t

Esta técnica de modulación tiene como

objeto emplear la menor cantidad de

ancho de banda posible en el proceso de

transmisión.

Modulación Banda Lateral UnicaIng. Heddy Lu Giménez Naim

SSB o BLU

-wmw +wm

F(w)

Señal Modulante

+wc-wcw

F(w)

Señal Modulada

wc+wmwc-wm

F(w-wc)/2 F(w+wc)/2Como se ha observado, el espectro de

frecuencia de una señal f(t) es simétrico

respecto al eje de frecuencia w = 0. Al

modular esta señal con una onda coswct,

el espectro se traslada hacia wc y - wc

El espectro tiene un ancho de banda de wm,

mientras que al modularse, el ancho de banda es

de 2wm, es decir, se duplica. La señal modulada

está compuesta por dos bandas laterales.

El rango de frecuencias por encima de + wc, se denomina

banda lateral superior (denotada como B.L.S.) y el rango por

debajo de + wc, se denomina banda lateral inferior (denotada

como B.L.I.).

Para – wc se puede analizar

rotando 180 grados el espectro

del lado derecho de la señal F(w-

wc). Para este caso, el rango de

frecuencias a la izquierda de - wc,

constituye la banda lateral

superior, mientras que el lado

derecho - wc es la banda lateral

inferior.

BLSBLI


Modulación Banda Lateral Unica

Demuestre:a) Porque la potencia de la Modulación DSB-SC se cuadriplica sobre la Modulación AM convencional


ASIGNACION NO. 4Parte B

DemodulaciónIng. Heddy Lu Giménez Naim

El receptor no utiliza información de referencia de fase de la portadora

para detectar las señales

Los sistemas están diseñados para operar sin el conocimiento del valor

absoluto de la fase de la señal que llega por lo tanto, no se requiere la

estimación de fase.

El receptor necesita conocimiento de la fase e la portadora para detectar las

señales.

Se requiere la estimación exacta de fase

Detector de Envolvente Ing. Heddy Lu Giménez Naim

Circuito eléctrico que tiene como entrada una señal de alta

frecuencia, y como salida la envolvente de la señal de entrada.

Una forma de implementar el detector

de envolvente es usando un dispositivo

no lineal, tal que afecte la mitad de un

ciclo de una señal oscilatoria diferente

a la de la otra mitad.

Este proceso de demodulación, recibe el nombre de detección síncrona o

coherente, pues utiliza la misma frecuencia de la portadora y con la misma fase.

Si la frecuencia en el receptor no corresponde

con la frecuencia del transmisor, la señal

tendrá añadida un porcentaje de error.

Para garantizar la sincronización entre transmisor y receptor,

comúnmente se utiliza el procedimiento de transmitir una

portadora piloto (fracción de la portadora del transmisor), la

cual se detecta en el receptor por medio de un filtro, se

amplifica y se usa entonces como portadora en el receptor.

Detector Coherente Ing. Heddy Lu Giménez Naim

Detector Coherente Ing. Heddy Lu Giménez Naim

cos 2 cf t

FILTRO PASO BAJO

Vi(t) Vo(t)V1(t)

( )

La señal pasobanda es:

( ) ( )cos ( ) , siendo R(t) la envolvente real y (t) la fase,

recordando que la expresion de la envolvente compleja de una señal paso banda es:

( ) ( ) ( ) ( )

i c

j t

V t R t t t

g t R t e x t jy t

1

( )cos ( ) ( )sin ( )

A la salida del mixer:

( )cosi c

R t t j R t t

v V t t

1

c

( )

1 1( ) ( )cos ( ) ( )cos 2 ( )

2 2

El filtro paso bajo elimina la componente RF (2 ),

nos queda entonces la componente de down-conversion:

1 1( ) ( )cos ( ) Re ( )

2 2

1( ) Re ( )

2

c

j t

o

o

v t R t t R t t t

v t R t t R t e

v t g t e

j

CASO 1: Sincronizacion de Frecuencia

Debido a que la frecuencia de portadora de la señal recibida es

igual a la frecuencia del oscilador local, entonces se dice que el

receptor esta sincronizado en fre

( ) 2

cuencia o "sintonizado".

CASO 2: Sincronizacion de Fase

Si la fase del oscilador local =0º entonces:

1 1( )cos ( ) ( )

2 2

En cambio si =90º,

1 1Re ( ) Re ( )cos ( ) ( )sin ( )

2 2

1

o

jj t j

o

o

v R t t x t

v R t e e R t t jR t t e

v

1Re ( )cos ( ) ( )sin ( ) ( ) ( )sin ( )

2 2

1( )

2

Para cualquier otro valor de , tenemos:

1( )cos ( )

2

o

o

R t t jR t t j R t t

v y t

v R t t

In-phase

Quadrature

Detector de ProductoIng. Heddy Lu Giménez Naim

Detector de ProductoIng. Heddy Lu Giménez Naim

Costas LoopIng. Heddy Lu Giménez Naim

• El detector coherente es de mucha utilidad en la recepción de señales, sin embargo tiene una desventaja:

– Debe presentar coherencia o sincronía en fase y en frecuencia para poder demodular la señal recibida.

• En sistemas de comunicación, la señal transmitida se propaga a través de un medio y este se comporta como un sistema lineal variante en el tiempo, el resultado es que la señal al propagarse cambia su fase, debido a las distancias que recorre, además, si el transmisor presenta excursiones en la frecuencia de portadora o en caso de sistemas móviles este se acerca o aleja del receptor, entonces se presentaran cambios en la frecuencia.

• Hay algunos métodos para mantener coherencia en fase y frecuencia, uno de ellos es el Costas loop.

– Básicamente es un sistema realimentado que compara la diferencia de fase entre el oscilador local y la señal modulada, y luego trata de minimizar dicho error o diferencia ajustando la frecuencia de oscilación de un dispositivo llamado VCO (oscilador controlado por voltaje).


Product

Modulator

Product

Modulator

Accos(2fct+)m(t)

LPF

LPF

Phase

DiscriminatorVCO

-90o

cos(2fct+´(V))

sin(2fct+´(V))

V=sin2 ´)/8

Objetivo: mantener D0

.5Accos( ´)m(t)

.5Acsin( ´)m(t)

D´(V)

VD0

DSBSC Demodulator

• También llamado “Zero-IF” o “Conversión Directa”.

• Un esquema de este receptor es:

• El sistema demodula directamente la señal en RF (paso banda) a una señal paso bajo (envolvente) sin procesamiento en bandas de frecuencias intermedias (IF: BW<f<fc)

Demod

AMP AMP

RF AUDIO

Filtro Paso banda

RF

Detector AM, FM, o digital

Receptor HomodinoIng. Heddy Lu Giménez Naim

Receptor SuperheterodinoIng. Heddy Lu Giménez Naim

• Heterodinacion

– Básicamente significa: generar una nueva frecuencia al mezclar dos o masseñales mediante un dispositivo no lineal.

• El receptor super-heterodino emplea técnicas de conversión hacia arriba ohacia abajo (up or down-conversion) para trasladar la frecuencia de operacióna una banda de frecuencia determinada llamada “banda de frecuenciaintermedia” o IF.

• Luego se extrae el mensaje o información (demodulacion) usando un detectoradecuado.

• Un diagrama de dicho receptor es:

Demod

AMP AMP

RFSEÑAL PASO

BAJO

Filtro Paso banda

RF

Filtro Paso banda

IF

fLO

fc fIF

OSCILADOR

LOCAL

SINTONIZACION A veces aquí se incluye

un amplificador de alta ganancia

Receptor SuperheterodinoIng. Heddy Lu Giménez Naim

• Este receptor básicamente toma el concepto del detector coherente, pero adiferencia de este traslada la frecuencia de portadora a otra banda llamadaIF.

• La selección de la frecuencia intermedia se basa en las siguientesconsideraciones:

– Debe ser un valor tal que permita tener amplificadores de alta ganancia,estables y económicos.

– Dicha frecuencia (IF) debe ser de un valor bajo para que se puedantener valores Q adecuados en los filtros, con esto se eliminan lainterferencia de otros canales y se minimiza el ruido.

– La frecuencia IF debe ser de un valor alto para que la respuesta deimagen en el receptor sea lo mas mínima posible.

• Respuesta de imagen: es la recepción de señales no deseadas localizadasen la frecuencia de imagen debido a una atenuación insuficiente en el filtroRF.

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