Modulación de AM
Modulación de amplitud
La modulación consiste en que una señal (la onda portadora) cambie de amplitud de acuerdo a la frecuencia y a los valores picos de una segunda señal, en este caso la señal del mensaje que se desea transmitir.
Algo que se debe destacar, es que la señal de la onda portadora es de una frecuencia mucho mayor que la frecuencia de la señal del mensaje.
La función de la modulación consiste en modificar la señal del mensaje que se desea comunicar para poder transmitirla por medio de un canal hacia el destino deseado.
Para realizar esto, lo que se hace es modificar la amplitud de la señal de la portadora utilizando la frecuencia y la amplitud de la señal del mensaje.
Parámetros de la modulación de AM
Banda Base
La banda base es la señal del mensaje sin modular aun, es decir, sin estar mezclada y modulada con una señal portadora de frecuencia mucho mayor. El ancho de banda de la banda base, es solamente de la señal del mensaje puro.
Ancho de banda de señal
El ancho de banda de señal, es una vez que la señal del mensaje fue modulada con la señal de la portadora. Por lo tanto el ancho de banda corresponde a la señal ya modulada.
Banda de paso del canal
Depende exclusivamente del tipo de canal del transmisor que utiliza.
Coeficiente y Porcentaje de modulación
El coeficiente de modulación se utiliza para describir la cantidad de cambios de amplitud en la señal de AM. Se identifica con la letra m. Se calcula con la fórmula:
m = Em / Ec
Siendo Ec la amplitud pico de la señal portadora, y la Em el cambio de valor pico de la amplitud de la señal del mensaje.
Los valores máximos y mínimos de la señal del mensaje (llamada envolvente) se calcula de la siguiente forma:
Vmáx = Ec + Em
Vmín = Ec - Em
Distribución del voltaje
Eisf = Eusf = m.Ec / 2
Distribución de potencia
Pc = Ec^2 / 2.R
Potencia de las Bandas laterales: Pusb = Pisb = (m^2 . Pc) / 4
Potencia total de las bandas laterales: Psbt = (m^2 . Pc) / 2
Potencia total de la banda de AM: Pt = Pc + Pusb + Pisb
Pt = Pc + (m^2 . Pc)/2
Transmisor de Nivel Alto
Transmisor de Nivel Bajo
Recepción de AM
Resolución Práctica
1) Armar el circuito de un modulador Am implementando con el circuito integrado MC 1496.
2) Conectar la fuente de alimentación de VCC +12, VEE -8V y verificar la polarización del circuito completando la siguiente tabla.
3) Introducir al modulador AM (C4) una señal portadora vp (t) con un GRF, senoidal de amplitud 100 mVpp y frecuencia 1000 kHz. Graficar la señal con el osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en el medición.
FEV: 20 mV/Div
FEH: 200 ns/Div
4) Introducir al modulador AM (pin 1 MC 1496) una señal modulante vm (t) con un generador de funciones, senoidal de amplitud 200 mVpp y frecuencia 200 Hz. Graficar en la cuadricula la señal con el osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.
FEV: 50 mV/Div
FEH: 1 ms/Div
Medir del indice de modulación de AM utilizando el osciloscopio en modo Y-T. Graficar la señal obtenida a la salida del modulador con el osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición. Calcular el indice de modulación m en porcentaje aplicando la formula:
Vmax = 1,2 V
Vmin = 650 mV
Finalmente con los valores medidos escriba la ecuación simplificada de la señal modulada, Vam (t)
V am (t) = 50 Vp sen (2π 1000 hz x t) + [ 15 sen ( 2π x 200 hz x t) ] x [sen (2π x 1000 hz x t)]
5) Modicar la señal modulante vm (t) del generador de funciones, senoidal de amplitud 200 mVpp y frecuencia 5000 Hz. Graficar en la cuadrícula la señal con el osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.
FEV: 100 mV/Div
FEH: 100 s/Div
Medir del indice de modulación de AM utilizando el osciloscopio en modo Y-T. Gráficar la señal obtenida a la salida del modulador con el osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.
Vmax = 1,2 V
Vmin = 300 mV
Finalmente con los valores medidos escriba la ecuación simplificada de la señal modulada, Vam (t)
FEH: 100 s/Div
Medir del indice de modulación de AM utilizando el osciloscopio en modo Y-T. Gráficar la señal obtenida a la salida del modulador con el osciloscopio. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición.
Vmax = 1,2 V
Vmin = 300 mV
Finalmente con los valores medidos escriba la ecuación simplificada de la señal modulada, Vam (t)
V am= 50 Vp sen (2π 1000 hz x t) + [ 30 sen (2π x 5000 hz x t) x [sen (2π x 1000 hz x t)]
6) En este punto analizaremos las características de la modulación AM utilizando patrones trapezoidales utilizando el osciloscopio y los mismos valores de señales utilizadas en el punto 5. Para efectuar esta medición deberá colocar en el canal X del oscilospio la señal modulante y en el canal Y la señal modulada en amplitud, seleccione en el instrumento el modo X-Y. Varíe el preset P1 y realice por lo menos 2 mediciones del índice de modulación de AM. Completar los factores de escalas del osciloscopio utilizadas en la medición. Calcular el índice de modulación m.
Porcentaje del coeficiente m: 30%
Finalmente con los valores medidos escriba la ecuación simplificada de la señal modulada. Vam (t).
V am= 100 mVp sen (2π 1 MHz t) + [ 0.03 sen (2π x 5000 hz x t) x [sen (2π x 1 Mhz x t)]
7) Apague el generador de la señal modulante y conecte analizador a la salida del modulador sobre carga normalizada. Variada P1 grafique el espectro obtenido de la portadora sin modulación. Completar las escalas utilizadas en la medición.
Frecuencia de expansión: KHz/Div
Resolución de BW: 1 KHz.
Nivel de referencia: 20 dBm.
Medición de la portadora sin modulación: 5 dBm
Medición de la portadora sin modulación: 3,16 mW
8) Conecte nuevamente el generador de modulante con la señal utilizada en el punto 5. Graficar el espectro obtenido a la salida del modulador con el analizador. Completar las escalas utilizadas en la medición.
Frecuencia de expansión: KHz/Div
Resolución de BW: 1 Khz
Nivel de referencia: 20 dBm
Calcular el índice de modulación m en porcentaje aplicando la fórmula:
Resolución de BW: 1 Khz
Nivel de referencia: 20 dBm
Calcular el índice de modulación m en porcentaje aplicando la fórmula:
m%=200 x 10 x[dB]/20
m% = 56,36
Donde:
x [dB] = Nivel de pot. de laterales en dBm - Nivel de pot. de portadora en dBm.
Medición con analizador
X [dB] = -11
m%= 56,36
Determine el valor de potencia total en W y en dBm de la señal transmitida. A partir de los valores obtenidos de potencia determine el valor del rendimiento o eficiencia de modulación del sistema.
9) Reemplazar el GAF por el micrófono y verificar la modulación de voz sin distorsión sobre un receptor de AM comercial. Como recomendación trate de sintonizar el receptor a una frecuencia en la cual no se esté transmitiendo un programa, y calibrar la frecuencia portadora a ese valor. Analizar los resultados obtenidos a la entrada y a la salida del sistema cuando es transmitida una señal en banda vocal modulada en amplitud.
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