COMUNICACIONES DE DATOS INDUSTRIALES

VI Ciclo

Laboratorio N 5

MODULACIN FSK

C15- VI AAlumnos:Parra Quispe, EfranQuispe Mamani, ElmerZevallos Navarro, Anderson

Fecha de realizacin: 7 de abril del 2014Fecha de entrega: 14 de abril del 20142014 I

PARTE 1En el presente laboratorio presentamos el comportamiento de un modulador FSK, para ello recordemos lo que hasta ahora se hizo en los laboratorios y el contexto del tema que trataremos mediante el siguiente esquema:

Figura. Tipos de modulacinModulacin FSKEsta modulacin consiste en establecer una variacin en la frecuencia portadora a partir de los datos significativos de la seal de datos, los cuales corresponden a datos digitalizados, es decir, solo pueden tener dos estados 0 o 1. Tericamente la sea obtenida es la siguiente:

Armamos el siguiente circuito en Multisim;

En el generador de funciones configuramos los siguientes parmetros:

En el generador de onda seno controlado por voltaje (VCO) configuramos los siguientes parmetros:

ANLISISLa seal moduladora est dada por la seal cuadrada positiva en la entrada del VCO, esta corresponde a una onda de 12 Vpp desde 1V hasta los 13V, con una frecuencia de 500 Hz.En el VCO se ha configurado una seal salida de 1 V de amplitud pico a pico (de 0 V a 1 V) y con una proporcin para oscilar a una frecuencia de 25 KHz cuando en la entrada haya 12 V y a una frecuencia de 200 Hz cuando en la entrada haya 0 V.As, obtenemos la siguiente seal en la salida del VCG:

Esta seal corresponde a una seal modulada FSK, pues como podemos ver la magnitud de la desviacin de la frecuencia es proporcional a la amplitud de la seal moduladora Vm que es digital a la entrada del VCO.El FSK es una Forma de modulacin angular de amplitud constante, donde la seal modulante es un flujo de pulsos binarios que vara, entre dos niveles de voltaje discreto, en lugar de una forma de onda analgica que cambia de manera continua. La expresin general para una seal FSK binaria es: V(t) = V c cos [ ( fc + Vm(t) D w / 2 )tdonde V(t) = forma de onda FSKV c = amplitud pico de la portadora no moduladafc = frecuencia de la portadora en radianesVm(t) = seal modulante digital binariaD w = cambio en frecuencia de salida en radianesDe la ecuacin puede verse que con el FSK, la amplitud de la portadora Vc se mantiene constante con la modulacin. Sin embargo, la frecuencia en radianes de la portadora de salida (fc) cambia por una cantidad igual a D w/2. El cambio de frecuencia (D w/2) es proporcional a la amplitud y polaridad de la seal de entrada binaria. Por ejemplo, un uno binario podra ser +1 volt y un cero binario -1 volt, produciendo cambios de frecuencia de + D w/2 y - D w/2, respectivamente. Adems, la rapidez a la que cambia la frecuencia de la portadora es igual a la rapidez de cambio de la seal de entrada binaria Vm(t). Por tanto, la frecuencia de la portadora de salida se desva entre (fc + D w/2) y (fc - D w/2) a una velocidad igual a f m (la frecuencia de marca).Armamos el siguiente circuito:

Luego configuramos el generador de seal FSK:

En esta parte la seal moduladora corresponde a una seal TTL (0 a 5 VDC), lo cual es comn a nivel de transmisin de datos.Un nivel alto digital se conoce como un MARK y se reproduce como una frecuencia de 1200 Hz. Un nivel bajo digital se conoce como un ESPACE y est representado por una frecuencia de 2200 Hz.La seal en la salida es de 5V de amplitud, una frecuencia de 1200 Hz en la salida, al introducir el voltaje de 0 V, una frecuencia de 2200 Hz cuando est a 1 V.

Esta fuente se utiliza como transmisor para comunicaciones por cambios de la frecuencia portadora en un rango de unos pocos cientos de hercios. La tecla de cambio de frecuencia (FSK) fuente modulada genera la marca de la frecuencia de transmisin, f1, cuando un binario 1 (a) es detectada en la entrada, y la frecuencia de transmisin, f2, cuando un 0 (off) se detecta. FSK se utiliza en sistemas de comunicaciones digitales, tales como en los mdems de baja velocidad (1200 baudios o menos). La salida de un modulador de FSK binario, es una funcin escaln en el dominio del tiempo. Conforme cambia la seal de entrada binaria de 0 lgico a 1 lgico, y viceversa, la salida del FSK se desplaza entre dos frecuencias: una frecuencia de marca o de 1 lgico y una frecuencia de espacio o de 0 lgico. Con el FSK binario, hay un cambio en la frecuencia de salida, cada vez que la condicin lgica de la seal de entrada binaria cambia.PARTE 2Demodulacin:

El esquema general de un demodulador es el siguiente:

El circuito que ms se utiliza para demodular las seales de FSK binarias es el circuito de fase cerrada (PLL), que se muestra en forma de diagrama a bloques en la figura 3. Conforme cambia la entrada de PLL entre las frecuencias de marca y espacio, el voltaje de error de cc a la salida del comparador de fase sigue el desplazamiento de frecuencia. Debido a que slo hay dos frecuencias de entrada (marea y espacio), tambin hay slo dos voltajes de error de salida. Uno representa un 1 lgico y el otro un 0 lgico. En consecuencia, la salida es una representacin de dos niveles (binaria) de la entrada de FSK. Por lo regular, la frecuencia natural del PLL se hace igual a la frecuencia central del modulador de FSK. Como resultado, los cambios en el voltaje de error cc, siguen a los cambios en la frecuencia de entrada analgica y son simtricos alrededor de 0 V.

Ventajas de la modulacin FSK: Inmunidad al ruido. Almacenamiento y procesamiento. Utilizacin de regeneradores de seales. Las seales son ms sencillas de medir y evaluar. Estn mejores equipadas para la deteccin y correccin de errores.Como Modulacin digital, los equipos consumen menos potencia

Desventajas de la modulacin FSK: Requieren ms ancho de banda. Requiere sincronizacin precisa. Los sistemas de transmisin de estos son incompatibles con las instalaciones analgicas existentes

Desafo:Conectar el siguiente circuito:

En esta configuracin el VCG es controlado por la operacin del potencimetro, obteniendo las siguientes seales:

Potencimetro al 100 %:

Potencimetro al 75 %:

Potencimetro al 50 %:

Potencimetro al 25 %:

Potencimetro al 0 %:

Podemos concluir que:En una modulacin en frecuencia podemos observar cmo, la frecuencia de la portadora, aumenta o disminuye segn el valor de la tensin de modulacin Vm. En este tipo de modulacin tenemos, como en la modulacin en amplitud, las frecuencias fp, de la portadora, fp+fm y fp-fm pero ahora adems se van a unir otras frecuencias laterales como, por ejemplo, fp+2fm y fp-2fm, fp+3fm y fp-3fm y as hasta fp+nfm y fp-nfm, es decir, cualquier mltiplo de las frecuencias de modulacin. Por lo tanto, el nmero de frecuencias laterales es muy grande, existiendo la suma y diferencia de todos los armnicos posibles.RESULDATOS DE LABORATORIO

Como se aprecia en la grfica anterior (resultado de laboratorio) es una seal modulada FSK; teniendo en cuenta que como seal de moduladora se ingres una onda TTL de 500 Hz y como portadora se aprecia una seal de 10 KHz; con lo cual conseguimos la seal de la imagen; en ella se puede apreciar un valor de pico a pico de 10 V y un periodo de 2 ms.OPTISYSTEM

La imagen anterior se obtuvo respecto al circuito de modulacin FSK en el software OptiSystem, por lo que se observ una imagen en el osciloscopio la cual se presenta a continuacin.

Preguntas del Laboratorio1. Cul es la funcin de los codificadores de lnea? La codificacin consiste en traducir los valores de tensin elctrica anlogos que ya han sido cuantificados (ponderados) al sistema binario, mediante cdigos preestablecidos. La seal anloga va a quedar transformada en un tren de pulsos digitales (sucesin de ceros y unos). Para optimizar la transmisin, la seal debe ser codificada de manera de facilitar su transmisin en un medio fsico. La codificacin lineal usa una sola polaridad, codificando nicamente uno de los estados binarios, el 1, que toma una polaridad positiva o negativa. El otro estado, normalmente el 0, se representa por 0 voltios, es decir, la lnea ociosa.2. Los datos utilizados como informacin pueden considerarse una secuencia aleatoria o seudo aleatoria?La seal es aleatoria por lo que se deben realizar los siguientes pasos para obtener la seal. Balance.- se dice que una secuencia est balanceada cuando en un perodo de la secuencia, la cantidad de unos difiere de la cantidad de ceros en, a lo sumo, un dgito. Corrida.- se define una corrida (run) como una secuencia de un solo tipo de dgitos binarios (1s 0s). La aparicin de un dgito opuesto termina una corrida y empieza otra. El largo de una corrida es el nmero de dgitos que posee. Es deseable que de la totalidad de corridas existentes en un perodo de una secuencia seudo-aleatoria, la mitad de las corridas de cada tipo sean de largo 1, un cuarto sean de largo 2, un octavo sean de largo 3 y as sucesivamente. Correlacin.- si el perodo de una secuencia se compara trmino a trmino con la misma secuencia desplazada cclicamente, es deseable que la cantidad de bits coincidentes difiera de la cantidad de bits opuestos en no ms de uno.

APLICACIN DE LO APRENDIDO Radio DifusinLaradiodifusin pblicason los servicios deradio,televisiny otros medios decomunicacin electrnicosque reciben financiacin de loscontribuyentes. Para su mantenimiento, y dependiendo de cada pas, las compaas se financian mediante donaciones voluntarias, impuestos generales o unatasa especfica. En determinados casos, se permite tambin la emisin de publicidad comercial. La primera compaa pblica de radiodifusin creada fue laBritish Broadcasting Corporation(BBC) deReino Unido, que a su vez es la organizacin de este tipo ms grande del mundo.

Conclusiones La moduladora solo vara entre dos niveles de tensin discretos que son 0 y 1. El circuito que ms se utiliza para demodular las seales FSK binarias es el circuito PLL. La seal modulada en FSK muestra dos frecuencias; una para la seal discreta 1 y otra para la seal discreta 0. Para obtener una seal modulada FSK, se necesita una seal TTL (moduladora) y una seal seno (portadora).