modulador balanceado - ing. jose alfredo mtz p

PROYECTO FINAL
COMUNICACION
Y ELECTRONICA
MODULADOR
BALANCEADO
INGENIERIA EN SISTEMAS ELECTRONICOS INDUSTRIALES
Este proyecto analizará los
comportamientos de un Modulador
Balanceado en sus diferentes
amplitudes como Modulador de Doble
Banda Lateral, Modulador de AM y
Demodulador.
JOSE ALFREDO MARTINEZ PEREZ
MAURICIO QUINTERO ORDOÑEZ
ISEI
MODULADOR BALANCEADO
Es un dispositivo que toma la señal original que tiene dos bandas laterales y una señal
portadora, y la modulada para que únicamente la señal de una banda lateral esté
presente en la salida del modulador balanceado. Esto crea una señal balanceada,
puesto que hay menos ruido debido a que la señal portadora ha sido eliminada
La señal AM se envía originalmente con una señal portadora en forma de onda. La onda
posteriormente es modulada o cambiada mediante una señal de audio que también
tiene la forma de una onda. Esto produce una señal que tiene la señal portadora original
más dos bandas, una encima de la señal original y una debajo. Éstas se llaman bandas
laterales y son copias exactas una de la otra. Una señal así se llama “señal de
modulación de doble banda lateral” (DSB-AM).
Las bandas laterales, debido a que fueron modificadas por la onda de audio que las
originó, son las señales responsables de portar la información que se va a transmitir.
Una vez modulada, la señal portadora no sirve para ningún propósito práctico, y
únicamente muestra que una señal está siendo enviada. En contraste, utiliza más
grandes cantidades de energía que ambas señales de banda lateral, y crea una señal
menos clara.
Para remediar, o modular, esta situación, se usa un modulador balanceado. El
modulador balanceado elimina o suprime la señal portadora, y únicamente las dos
señales de banda lateral permanecen.
La modulación de la amplitud es una forma para que la señal sea transmitida hacia
grandes distancias. Es la señal más comúnmente modificada para su uso en un
modulador balanceado. Saber cómo funciona demostrará cómo funciona un modulador
balanceado.
Para nuestro propósito se usará el
circuito integrado MC1496. Y se
simulará con la configuración que se
muestra a la izquierda.
A lo que implementaremos y simularemos el siguiente circuito.
Una vez sabiendo las respuestas analizaremos el circuito como modulador de doble banda lateral
(dsb).
Conectar a la entrada de portadora una señal de fc = 500 khz con una amplitud de 60 mVrms en la
entrada de señal moduladora se conectará el generador de funciones con una salida senoidal de
fs=30 khz. variar la amplitud de la señal moduladora desde 100mv (rms) hasta 600 mv (rms).
Observar la salida con el osciloscopio y el analizador de espectros. Anotar los niveles de la portadora,
suprimir la portadora lo máximo que se pueda girando el potenciómetro en cada una de las
tensiones de la señal moduladora. Anotar igualmente los niveles de las bandas laterales.
Núm Voltaje
[mVrms]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
100
125
150
175
200
225
250
275
300
325
350
375
400
425
450
475
500
Nivel de la
Portadora
Nivel de la
Nivel de la
1er
2da
Banda Lateral Banda Lateral
Nivel de la
Nivel de la
3er
4ta
Banda Lateral Banda Lateral
14.34V
15.56V
14.77V
16.41V
15.23V
14.38V
14.87V
16.01V
15.45V
16.59V
16.20V
16.45V
15.98V
16.76V
16.12V
16.34V
16.01V
287.65mV
327.18mV
590.01mV
934.45mV
845.66mV
345.45mV
239.10mV
492.83mV
381.85mV
410.23mV
662.99mV
226.66mV
332.84mV
519.66mV
934.26mV
54.94mV
23.89mV
41.63mV
63.15mV
133.23mV
540.34mV
234.12mV
102.23mV
180.92mV
98.27mV
59.98mV
162.05mV
29.71mV
112.02mV
61.52mV
100.30mV
593.71mV
171.99mV
204.45mV
272.36mV
316.34mV
511.56mV
403.75mV
378.45mV
210.12mV
302.34mV
100.64mV
35.71mV
321.60mV
100.10mV
201.03mV
78.91mV
231.18mV
883.04mv
21.34mV
99.12mV
9.18mV
30.15mV
22.75mV
201.10mV
123.23mV
96.72mV
178.32mV
85.92mV
114.02mV
96.11mV
19.88mV
99.51mV
101.87mV
21.10mV
132.88mV
23.81mV
22.22mV
18
19
20
21
525
550
575
600
15.04V
16.77V
16.88V
16.16V
602.47mV
671.66mV
12.67mV
567.34mV
984.77mV
774.71mV
111.62mV
934.47mV
73.93mV
14.56mV
53.02mV
45.69mV
88.51mV
101.32mV
192.77mV
102.22mV
Por lo que observamos que la portadora se estabiliza mientras que las bandas laterales son cada vez
más inestables y tienden a desaparecer.
Núm Voltaje
[mVrms]
1
100
5
200
9
300
13
400
17
500
21
600
Nivel de la
Portadora
14.34V
15.23V
15.45V
15.98V
16.01V
16.16V
Nivel de la
1er
Banda Lateral
287.65mV
845.66mV
381.85mV
332.84mV
23.89mV
567.34mV
Nivel de la
2da
Banda Lateral
272.36mV
378.45mV
35.71mV
78.91mV
99.12mV
934.47mV
Nivel de la
3er
Banda Lateral
41.63mV
234.12mV
59.98mV
61.52mV
204.45mV
45.69mV
Nivel de la
4ta
Banda Lateral
9.18mV
123.23mV
114.02mV
101.87mV
22.22mV
102.22mV
Contrastando con la gráfica del proveedor
Vemos que la gráfica corresponde a los
valores que nos proporciona el proveedor
al menos en una de las bandas laterales.
Manteniendo el nivel de señal moduladora
en 300 mVrms, variar el nivel de la señal de
portadora entre 10 y 300 mVrms. Anotar de nuevo
el nivel de supresión de portadora para cada
tensión. Repetir la medida para una frecuencia
fc=10 Mhz en vez de los 500 khz. Explicar las
diferencias existentes entre este caso y el anterior.
Los resultados deberían ser similares a los
mostrados en la tabla.
El carrier es independiente del nivel
de señal, VS. Por lo tanto la
supresión de la portadora se puede
maximizar mediante una operación
con grandes niveles de señal. Sin
embargo,
un
modo
de
funcionamiento lineal se debe
mantener en el par de transistores
de entrada de señal –o se generarán
armónicos de la señal de
modulación y aparecer en la salida
del dispositivo como bandas
laterales espurias de la portadora
suprimida. Este requisito coloca un
límite superior en amplitud la señal
de entrada.
La supresión de la portadora es muy dependiente de la entrada del nivel de la portadora, ya que un
valor bajo de la portadora hace que no encienda completamente los dispositivos de conmutación
superiores, y los resultados en menor ganancia de la señal por lo tanto la supresión de portadora es
más bajo. Es mayor con resultados óptimos de los niveles de soporte en el dispositivo innecesario y
el feedthrough soporte de circuito, que de nuevo no genera la figura de supresión.
El MC1496 se ha caracterizado con una señal de entrada de la portadora sinusoidal 60 mVrms. Este
nivel proporciona supresión de la portadora óptima en frecuencias para las portadoras en la
proximidad de 500 kHz, y se recomienda generalmente para aplicaciones modulador equilibrado.
Banda Lateral Armónica Supresión frente a la entrada de señal Nivel
En las medidas anteriores habrá observado la presencia de productos de intermodulación en la
salida, sobre todo cuando los niveles de las señales moduladoras y portadoras son suficientemente
elevados. Para una frecuencia fc =10 Mhz y una moduladora de fs = 30 Khz mida los niveles absolutos
en mVrms y relativos en dB respecto del nivel de las bandas laterales en las frecuencias fc±fs de las
componentes en fc±2fs, fc±3fs, 2fc, 3c.
El Feedthrough Carrier es independiente
del nivel de señal, Vs. Por lo tanto
supresión de la portadora se puede
maximizar mediante operativo con
grandes niveles de señal. Sin embargo,
un modo de funcionamiento lineal se
debe mantener en el par de transistores
de entrada de señal –o se generarán
armónicos de la señal de modulación y
aparecer en la salida del dispositivo
como bandas laterales espurias de la
portadora suprimida. Este requisito
coloca un límite superior en amplitud la
señal de entrada.
Fc±2Fs
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
800.00
(20.00)
(40.00)
(41.72)
(60.00)
(80.00)
(73.56)
(72.44)
(70.67)
(68.19)
(63.70)
(57.55)
(52.82)
Donde a la hora de graficar las respuestas y compararlas con la gráfica que nos da el proveedor el
resultado es muy similar.
Fc±3Fs
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
(20.00)
(40.00)
(60.00)
(42.51)
(61.27)
(60.64)
(55.96)
800.00
(20.99)
(28.38)
(38.94)
(51.87)
(80.00)
En el siguiente circuito trataremos de eliminar al máximo la portadora, para hacer esto hay que
cambiar las resistencias de 10k que están en los pines 1 y 4 y sustituirlas por resistencias de 750
ohms como se muestra en la siguiente figura
Generar una señal de 955khz de 100mVrms con un tono de 20khz y un m= 50% y observaremos la
señal con un osciloscopio en modo FFT. Vc= 100 (2) Vc= 200 por lo tanto el voltaje de la
portadora es 200
En esta señal en modo FFT podemos ver que aparece una señal horizontal pues tiene un
comportamiento lineal. En esta señal podemos comparar la frecuencia de salida y de las amplitudes
de la señal modulante que es la morada y la portadora que es la verde se nota a simple vista que
la frecuencia de la portadora es mas alta y efectivamente es de 955khz vs 20khz
Utilizar el siguiente circuito como demodulador
CIRCUITO DEMODULADOR
Generar una señal de 995khz de 300mVrms modulada (AM) con un tono de 20khz y m =50r. En esta
figura podemos ver la frecuencia de la señal portadora que es de 955khz. Graficas con frecuencias
de Espuria
En la figura de abajo podemos observar la frecuencia del canal 4 que pertenece a la señal
modulante y es de 955khz es decir si son iguales las frecuencias de la modulante y la portadora
Conclusiones
En base a la práctica realizada nos damos cuenta que los cálculos realizados pertenecen a altas
frecuencias, sin embargo pueden ser registradas con facilidad en el osciloscopio, así también se
requiere al conocimientos de la función FFT para observar el comportamiento real, justificando la
opción de modulación, portadora y espurias. La continuación de las implicaciones al observar las
gráficas y como se pueden variar las amplitudes y las frecuencias se logran los comportamientos
diferentes.
Se pudo comprobar que el circuito integradonMC1496 efectivamente es un circuito que funciona
para poder modular una señal de AM, ya que pudimos cotejar la señal modulada del la
simulación con el Multisim y con la señal modulada real en el osciloscopio y efectivamente en los
dos casos obtuvimos una señal modulada.
VIDEOS DISPONIBLES DE LOS RESULTADOS
https://youtu.be/aiVwKdF2Nvc
https://youtu.be/Kwj7Zu263PU