UNIVERSIDAD DON BOSCO

UNIVERSIDAD DON BOSCO
FACULTAD DE ESTUDIOS TECNOLÓGICOS
COORDINACIÓN DE ELECTRÓNICA
GUÍA DE LABORATORIO Nº 08
CICLO
I / 2016
I.

II.
NOMBRE DE LA PRACTICA :
LUGAR DE EJECUCIÓN:
TIEMPO ESTIMADO:
ASIGNATURA:
DOCENTE(S):
Modulación en Frecuencia (2da Parte)
Laboratorio de Telecomunicaciones(Edificio 3)
3 Horas
Sistemas de Comunicaciones I
William Argueta / Edward Arévalo / Luis Kelman Belloso
OBJETIVOS
Analizar la demodulación en frecuencia estudiando el funcionamiento del detector de FM de Foster-Seely y el
detector de FM de relación.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA
Circuitos Demoduladores de Frecuencia
Para la detección de señales moduladas en frecuencia se han utilizado diferentes tipos de soluciones circuitales,
algunas en desuso y otras actualmente utilizadas, por ejemplo:
 Discriminador Travis: se basa sobre la variación de la amplitud, en función de la frecuencia, introducida por
un circuito resonante. La variación de la amplitud se detecta mediante diodo.
 Discriminador Foster-Seely: se basa sobre la variación de fase, en función de la frecuencia, introducida por
un circuito resonante. La señal modulada original y la desfasada se suman de manera adecuada, y la señal
que resulta se detecta mediante diodo.
Entre los demoduladores todavía utilizados se pueden citar:
 Detector de Relación: tiene un funcionamiento análogo al del discriminador Foster-Seely, pero es insensible
a las variaciones de amplitud de la señal modulada.
 Detector en Cuadratura: se utiliza en los circuitos integrados. La señal de FM directa y la misma señal
desfasada de 90º se multiplican entre sí: la señal que resulta es proporcional a la desviación de frecuencia
de la señal de FM de entrada.
 Detector de PLL: constituye una de las aplicaciones del Phase Locked Loop (Lazo de amarre en fase) y es, con
respecto a los circuitos anteriores, menos sensible al ruido.
Limitador de Amplitud
Los demoduladores de frecuencia generalmente son sensibles a las variaciones de amplitud de la señal de FM de
entrada; por lo tanto, la salida del demodulador no depende sólo de la variación de frecuencia de la señal de salida,
sino también de su eventual variación de amplitud (causada por ejemplo por el ruido o por disturbios de cualquier
género). Para minimizar este inconveniente, se inserta un circuito limitador antes del demodulador.
Las curvas características del limitador ideal de un limitador real se muestran en la figura 1. En el primer caso, la
amplitud de la señal de salida es constante para cualquier amplitud de la señal de entrada; en el segundo caso, la
amplitud de salida permanece constante sólo si la señal de entrada sobrepasa un valor mínimo.
1
Figura 1. Característica del limitador: a) Ideal b) Real
Discriminador Foster-Seely
En la figura 2 se muestra un típico ejemplo de discriminador Foster-Seely. La señal de FM se acopla por inducción
resonante L2-C2, sintonizado en la frecuencia central de la señal modulada. La misma señal es llevada también, a
través de C1, a la toma central de L2. Los diodos D1 y D2, con sus respectivos filtros de paso bajo C-R, constituyen
dos detectores de envolvente.
Figura 2. Discriminador Foster – Seely
Considérese Fo la frecuencia a la cual está sintonizado el circuito L2-C2. El funcionamiento del circuito se analizará
en tres situaciones:
1) Frecuencia instantánea f de la señal de FM de entrada igual a Fo
2) Frecuencia instantánea de entrada mayor que Fo
3) Frecuencia instantánea de entrada menor que Fo
 f = Fo
En los dos secundarios de L2 se suman dos tensiones (figura 3a). Una es la inducida mediante L1 por la señal de
entrada VFM, la otra es la señal de entrada acoplada directamente mediante C1. Ya que está en la frecuencia de
resonancia, la tensión inducida Vind será desfasada de 90º con respecto a la tensión VFM; en cambio, la tensión
acoplada directamente mediante C1 puede considerarse, si la reactancia de C1 es pequeña con respecto a la
frecuencia de la señal, en fase con la VFM de la entrada.
Las tensiones que llegan a D1 y D2 son la suma vectorial de VFM y de ±Vind / 2 y tienen la misma amplitud pero de
signo opuesto. La tensión de salida Vo, que es la suma de las dos señales detectadas, en este caso será nula.
2
 f > Fo
Cuando la frecuencia instantánea de la señal de FM de entrada es superior a Fo, el circuito resonante L2-C2 tiene un
comportamiento inductivo y se obtiene el diagrama vectorial de la figura 3b. Las tensiones en los diodos tienen en
este caso amplitudes diferentes y la tensión que resulta en la salida será positiva.
 f < Fo
Cuando la frecuencia instantánea de la señal de FM de entrada es inferior a Fo, el circuito resonante L2-C2 tiene un
comportamiento capacitivo y se obtiene el diagrama vectorial de la figura 3c. Las tensiones en los diodos tienen
todavía amplitudes diferentes, pero la tensión que resulta en la salida será negativa.
Figura 3. Diagrama de las Fases
La desventaja principal del demodulador Foster-Seely es que detecta también variaciones de amplitud de la señal
de entrada, ya que la amplitud de las tensiones VD1 y VD2 en los diodos depende también de la señal de entrada.
Esta desventaja se minimiza en el detector de relación.
Discriminador de Relación
En la figura 4 se muestra un típico ejemplo circuital de discriminador de relación. El funcionamiento del circuito, en
lo que se refiere al acoplamiento de la señal de FM a los dos circuitos de detección y los diagramas vectoriales, es
semejante a lo ya visto para el discriminador Foster – Seely. El condensador C5, de valor elevado, tiene la finalidad
de reducir notablemente las fluctuaciones de amplitud de la tensión Vab, causadas por variaciones de amplitud de la
señal de entrada. De esta manera la tensión de salida Vo no sufrirá debido a variaciones de amplitud no deseadas.
Figura 4. Discriminador de Relación
3
III.
MATERIALES Y EQUIPO
Nº
1
2
3
Módulos T10A-T10D
Fuente de Alimentación ±12V
Osciloscopio con puntas
IV.
Requerimientos
Cantidad
1
1
1
PROCEDIMIENTO
PARTE I. DEMODULADOR FOSTER-SEELY
Formas de Onda de la Señal Demodulada
1.
Realizar las conexiones entre los módulos T10A y T10D como se muestra en la figura 1.1. Suministrar la
alimentación de ±12V a los módulos y efectuar las predisposiciones siguientes:
 VCO1: desviador en 500kHz, LEVEL en alrededor de 1Vpp y FREQ en 450kHz aproximadamente
 Demodulador de frecuencia en modo Foster-Seely (puentes en posición FS)
 FUNCTION GENERATOR: sinusoidal (J1), LEVEL en alrededor de 100mVpp y FREQ en 500Hz
aproximadamente
Figura 1.1. Conexiones para observar formas de Onda de la Señal Demodulada
2.
Conectar el osciloscopio en el punto 16 del módulo T10A (señal moduladora) y en el punto 20 del módulo T10D
(señal detectada).
4
3.
4.
5.
6.
Si la frecuencia central del discriminador y la frecuencia portadora de la señal de FM coinciden, se obtendrán
dos señales similares a las de la figura 1.2. Observar que la señal demodulada tiene componente continua nula.
Variar la amplitud de la señal de FM y comprobar que varíe la amplitud también de la señal detectada.
Aumentar la frecuencia de la portadora y observar que a la señal detectada se le superpone una tensión
positiva. Aumentando aún más la frecuencia, la señal detectada presenta una distorsión similar a la de la figura
1.3a (en estas condiciones se opera en una zona no lineal del discriminador).
Disminuir la frecuencia de la portadora y observar un comportamiento simétrico con respecto al caso anterior
(figura 1.3b).
Volver a llevar la frecuencia de la portadora a su valor correcto (450kHz). Aumentar la amplitud de la señal
moduladora (LEVEL del FUNCTION GENERATOR), de modo que se genere una señal de FM con desviación de
frecuencia superior a la zona lineal del discriminador. Se obtendrá una señal detectada muy distorsionada,
similar a la de la figura 1.3c.
Figura 1.2
Figura 1.3
PARTE II. DEMODULADOR DE RELACIÓN
7. Repetir el procedimiento de la primera parte, pero predisponiendo el demodulador de frecuencia en modo
Relación (puentes en posición R). Extraer la señal detectada entre el punto 21 y tierra.
8. Cuando se analizan las formas de onda de la señal detectada, es posible comprobar la función del condensador
electrolítico (C5 de la figura 4 en la introducción teórica) de la manera siguiente:
 Desconectar el condensador del circuito (desconectar el relativo puente), variar la amplitud de la señal
de FM y comprobar que varíe también la amplitud de la señal detectada;
 Conectar el condensador y comprobar que ahora las variaciones de amplitud de la señal detectada se
hayan reducido notablemente.
PARTE III. CIRCUITO LIMITADOR
9. Conectar la salida del VCO1 (punto 19 del módulo T10A) en la entrada del Limitador (punto 5 del módulo
T10D). Predisponer el VCO1 de la manera siguiente:
 Desviador en 500kHz y FREQ en alrededor de 450kHz
10. Conectar el osciloscopio en la entrada y en la salida del Limitador (punto 5, entre 6 y 7). Aumentar de manera
gradual la amplitud de la señal de entrada. Comprobar que la amplitud de la señal de salida al principio
aumente (hasta un nivel de entrada de alrededor de 200mVpp) y luego se establezca entorno a un valor de
alrededor de 1.5Vpp.
11. Insertar el Limitador antes del Discriminador de Relación o del Discriminador Foster-Seely (figura 3.1, ejemplo
con discriminador Foster-Seely). Variar la amplitud de la señal de FM y comprobar que, para amplitudes
superiores a unos 200mVpp, la amplitud de la señal detectada permanezca constante.
5
Figura 3.1. Aplicación del Circuito Limitador
V.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Presente a su docente un reporte de laboratorio que contenga sus conclusiones sobre la práctica realizada, así
como los resultados que se obtuvieron a lo largo del desarrollo de la misma.
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