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Universidad Fermín Toro Vice-rectorado Académico Facultad de Ingeniería PRACTICA N° 1 Modulación por Impulsos en Amplitud (PAM) Integrantes: David Barrientos C.I 21.503.610 Génesis Villanueva C.I 21.296.148 Estephanie Gallardo C.I 20.075.963

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Universidad Fermn ToroVice-rectorado AcadmicoFacultad de Ingeniera

PRACTICA N 1Modulacin por Impulsos en Amplitud (PAM)

Integrantes:David Barrientos C.I 21.503.610Gnesis Villanueva C.I 21.296.148Estephanie Gallardo C.I 20.075.963Prof: Ing. Laireht BelierSeccin: N-817

Cabudare, Abril 2013PRE-LABORATORIO:

1. Estudiar los sistemas de comunicacin PAM

Modulacin por Amplitud de Pulso, PAM.Toda seal analgica con un ancho de banda limitado puede ser representada por una serie de muestras discretas, siempre y cuando estas cumplan con el criterio de Nyquist, esto es, que la frecuencia a la cual se tomen las muestras sea mayor que el doble de la componente frecuencia ms alta de dicha seal. Una vez tomadas dichas muestras se efecta una modulacin por amplitud de pulso (PAM, pulse-amplitude modulation), donde la amplitud de un tren de pulsos, de ancho constante, vara en proporcin a los valores muestreados de la seal moduladora f (t). Para generar una seal PAM, se considera una seal f (t), de banda limitada, a fm [Hz], la cual se multiplica por un tren de pulsos rectangulares pT (t). El muestreo de T debe de cumplir con el teorema de Nyquist.

Modulador: Abarca, de forma genrica, los moduladores que incorporan los equipos electrnicos, por ejemplo, el modulador interno UHF que incorpora un reproductor de vdeo.

Demodulador:Entelecomunicaciones,engloba el conjunto de tcnicas utilizadas para recuperar la informacin transportada por unaonda portadora, que en el extremo transmisor haba sido modulada con dicha informacin. Este trmino es el opuesto amodulacin.As en cualquier telecomunicacin normalmente existir al menos una pareja modulador-demodulador. El diseo del demodulador depender del tipo de modulacin empleado en el extremo transmisor.

Transmisin:Es la activacin de un receptor de la superficie de una clula por una molcula de sealizacin.

Recepcin:Parte del proceso de comunicacin.

2. Investigue la teora de muestreo natural y plano para modulacin PAM

Muestreo:

Procedimiento o tcnica estadstica para seleccionar la muestra, conocer y estudiar alguna caracterstica y generalizar los resultados.

3. Reconstruccin de una senal analgica

PREGUNTAS DEL SOFTWARE

Antes de comenzar a realizar la prctica de laboratorio se procedi a responder un cuestionario cuyo fin era verificar nuestros conocimientos previos. Entre las preguntas del cuestionario estaban las siguientes:

1- Las modulaciones por impulsos se utilizan para:Respuesta: Transformar una seal analgica en forma numrica.

2- Las siguientes afirmaciones se refieren a la modulacin PAM. Cul de ellas son verdaderas? Respuesta: La seal modulada consta de una serie de impulsos cuya amplitud depende de la amplitud de la seal analgica moduladora, para una correcta reconstruccin de la seal moduladora, la frecuencia de dichos impulsos tiene que ser por lo menos el doble de la frecuencia de la seal moduladora.

3- De las afirmaciones nombradas en la parte anterior, cuales son verdaderas si se refieren a la modulacin PPM?

Respuesta: La seal modulada consta de una serie de impulsos cuya posicin depende de la amplitud de la seal analgica modulada.

4- De las afirmaciones nombradas en la parte anterior, cuales son verdaderas si se refieren a la modulacin PWM?

Respuesta: La seal modulada consta de una serie de impulsos cuyo ancho depende de la amplitud de la seal modulada.

5- Si S(f) es el espectro de una seal analgica S(t). Cunto vale el espectro terico de la seal S(t) muestreada en frecuencia F?

Respuesta: Infinito.

6- Es preciso convertir en seal PAM una cuyo espectro de frecuencia varia de 0.3 a 4 kHz. Qu valor tiene que tener la frecuencia de muestreo para satisfacer el teorema del muestreo?

Respuesta: Por lo menos 8Khz. (fs2fmax)

7- Cmo es posible reconstruir una seal S(t) de banda B muestreada a la frecuencia F2B?

Respuesta: Con un filtro pasa-baja con frecuencia de corte F/2.

8- Una seal continua S(t) de banda limitada B=2.5kHz es perfectamente reconstruible si se muestrea a una frecuencia:

Respuesta: De por lo menos 5kHz

9- Cundo interviene el fenmeno de Aliasing?

Respuesta: Cuando la frecuencia de muestreo F es mayor que la banda B de la seal analgica.

10- En la multiplexacin por divisin de tiempo (TDM).

Respuesta: Se asignan distintos intervalos de tiempos a seales diferentes.

ACTIVIDADES DE LABORATORIO:

Experiencia N 1: Modulador PAM de muestreo natural

Siguiendo las instrucciones del modulo:

Alimentar el modulo. Predisponer en circuito en modo PAM-1_canal, con muestreo natural (situar SW1=Nat, SW2=1CH, SW3=2, en el modulo MCM. Aplicar 1kHz-2Vpp a la entrada analgica del modulador PAM (conectar TP24 a TP1y regular el nivel de la seal en 2Vpp). Conectar el osciloscopio al la seal analgica de entrada (TP1) y a la salida del modulador PAM (TP11).

1- Qu puede afirmarse de la seal PAM?

Al visualizar en el osciloscopio una seal PAM que consta de una sucesin de impulsos cuya amplitud sguela forma de onda de la seal de entrada, los impulsos PAM se obtienen a travs del muestreo de la seal de entrada lo cual afirma la respuesta seleccionada en el cuestionario previo. Los intervalos de muestreo estn determinados por la seal T2.

2- Donde se miden los impulsos de muestreo para el modulador PAM1?, Cunto vale la frecuencia, el periodo y la duracin de los impulsos? Los impulsos de muestreo para el modulador PAM1 se miden en TP6. La frecuencia la podemos visualizar directamente en el osciloscopio (8kHz) el periodo lo obtenemos aplicando la formula T=1/F (125s) y la duracin de cada impulso es de 20s.

Variar el ancho de los impulsos de muestreo esto lo realizamos colocando SW3=1 y observar la variacin de la seal PAM.

Siguiendo las instrucciones del modulo:

Predisponer el circuito en modo PAM-1 canal con muestreo plano, SW1=FLAT, SW2=1CH, SW3=2, en el modulo MCM. Aplicar 1kHz-2Vpp a la entrada IN1 del modulador PAM (conectar TP24 a TP21 y regular el nivel de la seal en 2Vpp). Analizar las formas de ondas de la seal analgica de entrada en TP21 de la seal presente en la salida del Sample&Hold TP7 de los impulsos de muestreo para Sample&Hold TP5. Observar que la seal se muestrea al comienzo del constante hasta el impulso sucesivo. En TP7 se obtiene una seal de escaln que aproxima la seal analgica de entrada. Analizar la forma de onda de los impulsos de muestreo para el modulador TP6 y de la seal PAM de salida en TP11 se puede observar que la seal de escaln se muestrea cuando su nivel resulta estable. Observar que los impulsos PAM tienen una amplitud constante durante toda su duracin. Variar el ancho de los impulsos de muestreo poniendo SW3=1 y observar las variaciones de la seal PAM.

TP5 TP6 TP7

3.- En TP11 falta la seal PAM. Cul es la causa?En este caso el S&H no funciona correctamente, en TP7 falta la seal de escalon.

Experiencia N 2: Reconstruccin de la seal mediante filtrado

Siguiendo las instrucciones del modulo:

Predisponer el circuito en modo PAM-1 canal, con muestreo plano, SW1=FLAT, SW2=1CH, SW3=2, conectar J2=d en el modulo MCM. Aplicar 1kHz-2Vpp a la entrada IN1 del modulador PAM (conectar TP24 a TP1 y regular el nivel de la seal en 2Vpp). Conecta la salida del modulador a la entrada del filtro pasa-bajo de 3.4kHz conectando TP11 CON EXIT IN. Situar LEVEL F1 en la posicin mxima. En TP21 se obtiene la forma de la seal reconstruida la cual es igual a la seal transmitida TP1 salvo retrasos o diferencias recuperables con LEVEN F1 Variar el ancho de impulso PAM poner SW3=1.

Cmo cambia la seal reconstruida?

Disminuye la amplitud, ya que el impulso PAM es ms estrecho y tiene menor potencia.

Experiencia N 3: Regenerador de los impulsos de muestreo

Siguiendo las instrucciones del modulo:

Alimentar el modulo. Predisponer el circuito en modo PAM-1_canal, con muestreo plano, SW1=FLAT, SW2=1CH, SW3=2, conectar J1=20kHz, J2=C en el modulo MCM. Conectar la salida del transmisor TP11 en la entrada de la lnea TP12 y la salida de la lnea TP13 a la entrada del receptor TP14. Poner attenuation y noise en el mnimo. Analizar las formas de onda en la salida de la lnea TP14 y en la salida del amplificador de recepcin TP15. Los impulsos PAM estn distorsionados debido a la respuesta de pasa-bajo en la lnea.

Cunto vale la ganancia de amplificador de recepcin?

Vale aproximadamente 4.

Analizar la seal en la salida del regenerador de reloj TP17.

Si el PLL est enganchado (led LOCK encendido intensamente), Cul es la forma de onda que se obtiene en TP17?

Es una onda cuadrada de frecuencia igual a la de los impulsos PAM presentes en la entrada del receptor (8kHz).

Analizar la seal PAM en la salida del amplificador TP15 y los impulsos de muestreo regenerados salientes del circuito Phase Adjust TP18.

Se observ que los impulsos se situaban exactamente en el centro de los impulsos PAM. Esto permitir que el demodulador muestree la seal PAM exactamente en correspondencia con la mxima amplitud de los impulsos.

Experiencia N4: Demodulador y filtro de recepcin Siguiendo las instrucciones del modulo:

Mantener las predisposiciones del ejercicio anterior. Aplicar 1kHz-2Vpp a la entrada del modulador, conectar TP24 a TP1 y regular el nivel de la seal en 2Vpp. En el modulo MCM. Analizar las formas de onda de la seal PAM en la entrada y en la salida del demodulador TP15 y TP20. Girar Phase Adjust.

Cul es el efecto sobre la seal detectada en TP20?Varia la amplitud de la seal demodulada (forma de onda de escaln) en la salida del demodulador, se tiene la mxima amplitud cuando los impulsos de muestreo TP18 se encuentran exactamente en el centro de los impulsos PAM recibidos.

Analizar la forma de onda de la seal en la salida del filtro de recepcin TP21, poner el LEVEL F1en la posicin intermedia y observar su correspondencia con la seal analgica transmitida TP1.

Experiencia N 5: Efecto del ruido sobre la seal demodulada y el regenerador de reloj

Siguiendo las instrucciones del modulo:

Mantener las predisposiciones del ejercicio anterior. Aplicar 1kHz-2Vpp a la entrada del modulador, conectar TP24 a TP1 y regular el nivel de la seal en 2Vpp. En el modulo MCM. Aumentar gradualmente el ruido de la lnea (noise) y analizar las formas de onda en la entrada y en la salida de la lnea TP11 y TP14. La amplitud de los impulsos PAM de salida resulta continuamente variable debido al ruido. Analizar la forma de onda e la salida del demodulador TP20 y observar como el ruido varia la amplitud de la seal de escaln, ajustad Phase Adjust para obtener la mxima amplitud de la seal. Analizar la forma de onda de la seal de reloj regenerada TP17. Observar como al aumentar el ruido aumenta la inestabilidad JITTER del reloj regenerado. El efecto resulta sumamente evidente si se introduce atenuacin tambin en lnea, de manera de empeorar la relacin seal ruido en los extremos del receptor. La perdida de enganche del regenerador de reloj se analiza tambin mediante la disminucin de intensidad del led Lock.

En base a lo observado, Qu puede afirmarse?

La distorsin de la seal demodulada causada por el ruido se debe a la inestabilidad de los impulsos de muestreo regenerados y utilizados en recepcion para Demodular la seal PAM.

Experiencia N 6: Efecto de la banda del canal de comunicacin

Siguiendo las instrucciones del modulo:

Mantener las predisposiciones del ejercicio anterior. Aplicar 1kHz-2Vpp a la entrada del modulador, conectar TP24 a TP1 y regular el nivel de la seal en 2Vpp. En el modulo MCM. Poner noise en el mnimo y analizar las formas de onda en la entrada y en la salida de la lnea TP11 Y TP14 Variar la banda pasante de la lnea, situar J1 en la posicin 5/10/40/100 kHz. Observar como al disminuir la banda aumenta la distorsin de los impulsos y disminuye su amplitud. Analizar al terminal TP14 las formas de onda. Analizar la forma de onda en la salida del demodulador y del filtro de recepcin TP20 y TP21 a continuacin observar como al estrecharse la banda disminuye tambin la amplitud de la seal detectada, regular cada vez el Pahse Adjust para obtener la mxima amplitud.

En TP21 falta la seal detectada Cul es la causa?

La causa es que faltan los impulsos de muestreo de recepcin en TP18.

5kHz 10kHz 40kHz 100khz

Experiencia N 7: Transmisin fnica

Siguiendo las instrucciones del modulo:

Mantener las predisposiciones del ejercicio anterior. Utilizar como seal moduladora la seal de micrfono, conectar el micrfono en la toma MIC y conectar TP29 a TP1 Conectar la salida del filtro de recepcin al amplificador de audio TP21-TP47. Escuchar la seal recibida al variar las siguientes condiciones: fase de los impulsos de muestreo de recepcin Phase Adjust, Banda pasante y atenuacin de lnea.

La seal recibida TP21 resulta ausente o est muy distorsionada. Cul es la causa?

La causa es que la lnea esta interrumpida.

CONCLUSIONES

Bsicamente lo que se logro aprender en esta prctica, es el funcionamiento del modulador PAM, el esquema de trabajo en palabras sencillas fue el siguiente: Para la modulacin debemos introducir seales analgica de diferentes frecuencias (por ejemplo TP1= 1kHz) las cuales sern muestreadas y transformadas en pulsos digitales para ser enviadas por medio de un trasmisor, luego sern demoduladas con un proceso inverso al de modulacin y as el receptor podr obtener la seal analgica que originalmente fue enviada. En la experiencia de transmisin fnica, es bsicamente lo mismo que las experiencias anteriores, la nica diferencia es que la seal analgica de entrada se genero con la voz y usando el micrfono que ser conectado al modulo de trabajo. Tambin se aclar que el trabajo se lleva a cabo con frecuencias ubicadas entre 300- 3400Hz debido a que este es el rango de la frecuencia de la voz humana.