UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

SECCIÓN DE COMUNICACIONES

LABORATORIO DETRANSMISION DE DATOS

PRACTICA Nro. 5

Técnicas de Modulación Digital ASK, FSK y PSK

Módulo MCM31/EVCONTENIDO: PRACTICA DE LABORATORIO

NOTA AL ESTUDIANTE:

Vigencia: Febrero de 2009/ Ch.G. 1

Antes de realizar la practica usted debe leerla, comprenderla y asistir al pre-laboratorio.Es importante además, observar las siguientes normas de seguridad en forma permanente:

a) Antes de proporcionar la tensión de alimentación de ±12V al módulo, verificar que los cables de alimentación estén conectados correctamente a la fuente de alimentación.

b) Este módulo deberá destinarse sólo para el uso para el cual ha sido manifiestamente concebido; es decir, como equipo didáctico, y deberá utilizarse bajo el directo control por parte de personal experto. Cualquier otro uso deberá considerarse impropio y por consiguiente peligroso.

SOPORTE TEORICO:

El módulo MCM31 (figura 1) consta de las siguientes secciones: Data Generators:

- Generador de secuencia cíclica de 24 bits y de secuencia pseudo aleatoria de 64 bits. La velocidad de datos es 300 bit/s en modo Manchester, 600 bit/s en modo Bit, 1.200 bit/s en modo dibit y 1800 bit/s en modo Tribit- Selector de datos externos, síncronos o asíncronos- Interfaz de datos V24/RS232C

Timing & Data Formatting:- Codificador/decodificador NRZ-Manchester- Codificador/decodificador de Dibit y Tribit- Codificador diferencial: de 1-bit y 2-bits

Carrier Generators:- Portadoras sinusoidales de 1800Hz, 1200Hz/O°,1200Hz/90°

Modulators:- Con el empleo de 2 moduladores balanceados se generan lasmodulaciones ASK, FSK, 2-PSK, 4-PSK, QAM

Channel Simulator:- Línea artificial con atenuación regulable- Generador de ruido con amplitud regulable

Carrier Recovery:- En modo 2-PSK genera una portadora de 1200Hz; en modo 4-PSK y QAM genera 2 portadoras de 1200Hz desfasadas de 90°

Demodulators:- Demodulador ASK y FSK- Demodulador 2-PSK con regeneración de portadora y Costas Loop- Demodulador 4-PSK y 8-QAM

Clock Recovery & Data Retiming:- regenerador del reloj de los datos- circuitos de retemporización de las señales "1", "Q" y "C"- circuitos de umbral para conformar las señales "1", "Q", "C" y los datos asíncronos (RD)

Error Counter (contador de bits de error):- Compara la secuencia de datos de 64 bits transmitida con la misma secuencia regenerada localmente en recepción.El módulo se alimenta a: J: 12 Va través del conector B (figura. 975.1) o los cables individuales. El conector A debe conectarse a una de las unidades de control SIS1, S1S2 o S1S3 (véase Manual de Servicio,Tomo 2/2).

NOTA: Los interruptores S (ubicados en la parte superior del modulo, al lado de la interfase de conexión con el PC) sirven para activar las averías en el

Vigencia: Febrero de 2009/ Ch.G. 2

funcionamiento de los circuitos y se accionan en base a lo descrito en los ejercicios. Se recomienda situar en OFF todos los interruptores S al inicio de cada ejercicio. La finalidad de dichas averías intencionales, es poner en práctica los conocimientos adquiridos y el dominio del funcionamiento del módulo.

MODULACIONES DIGITALES ASK, PSK Y FSK

Objetivos Introducir las modulaciones digitales ASK, FSK, PSK, QAM. Describir por qué se utilizan las modulaciones digitales. Describir la diferencia entre bit/segundo y BAUDIO.

Material Unidad de alimentación PSU o PSl, Caja de soporte de los módulos, Unidad de control individual SIS1, SIS2 o SIS3 (o interruptores S), Módulo de experimentación MCM31.

EXPERIENCIAS PRÁCTICAS

1.- MODULACION POR CONMUTACION DE AMPLITUD

1.2 Formas de onda del modulador ASK Alimentar el módulo. Predisponer el circuito en modo ASK, con fuente de datos de 24 bits y sin

codificación de datos (conectar J1c-J3d-J4-J5-J6a; posicionar SW2=Normal, SW3=24_bit, SW4=1200, SW6=ASK, SW8=BIT, ATT=min, NOISE=min, según se muestra en la figura 2).

Predisponer una secuencia de datos 00/11 alternados y pulsar START. . Conectar el osciloscopio a TP6 y TP16 de manera de visualizar la señal de datos y la señal ASK. Se obtienen formas de onda similares a las de la figura 1.

Regular la fase de la portadora (PHASE) para hacer corresponder el cero de la sinusoide con el inicio de los intervalos de bit.

Utilizar como portadora la frecuencia 1800Hz (poner SW4=1800).

Ql ¿Qué se detecta?

SETA B1 4 aumenta la amplitud de la señal ASK2 3 aumenta la frecuencia de los datos transmitidos

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3 2 la frecuencia de la señal ASK, presente cuando la señal de datos conmuta a nivel bajo, aumenta

4 1 la frecuencia de la señal ASK, presente cuando la señal de datos conmuta a nivel alto, aumenta

Figura 1: Niveles de referencia para las señales

1.3.- Formas de onda del demodulador ASK

Mantener las condiciones anteriores (J1c-J3d-J4-J5-J6a; SW2=Normal, SW3=24_bit, SW4=1200, SW6=ASK, SW8=BIT, ATT=min, NOISE=min, según se muestra en la figura 1).

Predisponer una secuencia de datos 00/11 alternados y a continuación pulsar START.

Conectar el osciloscopio a TP16 y a TP20, para analizar la señal ASK antes y después del canal de comunicación.

Observar el efecto del canal de comunicación sobre la señal ASK. Ya que el canal de comunicación es de banda limitada (la respuesta en frecuencia es de tipo paso-baja), la señal ASK de salida resulta levemente nivelada. El efecto es más evidente si se utiliza la portadora de 1800 Hz (desviador SW4). Situar nuevamente SW4 en posición 1200

Q2 ¿Qué tipo de señal se detecta en TP23?

SETA B

1 3 la señal de datos, similar a la detectada en TP62 4 la señal ASK rectificada en las dos medias ondas3 1 la señal ASK rectificada en las medias ondas positivas4 2 la señal de reloj extraída del demodulador

La señal proporcionada por el demodulador ASK se filtra mediante un filtro de paso-baja que elimina las componentes de la portadora ASK. En la salida del filtro (TP24, figura 3) se obtiene la señal de datos detectada, cuya forma depende de la amplitud de la portadora ASK y de las condiciones del canal de comunicación.

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Figura 2: Diagrama de bloque del Modulo MCM-31

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En la transmisión asíncrona de los datos, o sea cuando en recepción no se requiere la regeneración del reloj ni la retemporización de los datos, es suficiente conformar la señal proporcionada por el filtro. La salida del conformador (circuito de umbral) es detectable en TP29. Observar la correspondencia entre datos transmitidos (TP6) y datos recibidos (TP29).

Introducir atenuación de línea (ATT) y observar cómo los datos recibidos ya no son iguales a los datos transmitidos. También la inserción de ruido (NOISE) altera los datos recibidos.

Q3 ¿Por qué la ASK es muy sensible a las variaciones de amplitud de la señal?

SETA B

1 2 porque la información está asociada a la frecuencia de la portadora2 4 porque la información está asociada a la fase de la portadora3 1 porque el canal de comunicación es de banda limitada4 3 porque también la información está asociada a la amplitud de la señal

2.- MODULACION POR CONMUTACION DE FASE

NOTA: DESCONECTE TODOS LOS JUMPERS DEL SISTEMA

2.1 Formas de onda del modulador 2-PSK Alimentar el módulo. Predisponer el circuito en modo 2-PSK, con fuente de datos de 24 bits y sin

codificación de los datos (conectar 11c-J3b-J4-J5-J6c; posicionar SW2=Normal, SW3=24_bit, SW4=1200, SW6=PSK, SW7=Squaring_Loop, SW8=BIT, ATT=min, NOISE=min, según la figura.980.10).

Predisponer una secuencia de datos 00/11 alternados y pulsar START. Conectar el osciloscopio a TP6 y a TPI6, a continuación analizar la señal de

datos y la señal 2-PSK. Regular PHASE para invertir la fase de la portadora en correspondencia con O°. Se obtienen formas de onda similares a las que se muestran en la figura.980.9.

Ql Analizar la portadora en la entrada (TP12) Y en la salida (TP16) del modulador. ¿Qué se puede afirmar?

SET

A. la señal modulada toma dos frecuencias diferentes, 1200 Hz con fase 0° y 1200 Hz con fase 90°

B. la señal modulada presenta una frecuencia de 1800 Hz cuando el dato de entrada es "1"

C. la frecuencia de la señal modulada es 1800 Hz; su fase es 0° con dato de entrada "O", 180° con dato de entrada" 1"

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D. la frecuencia de la señal modulada es 1200 Hz; su fase es 0° con dato de entrada "1", 180° con dato de entrada "O"

E. la frecuencia de la señal modulada es 1200 Hz; su fase es 0° con dato de entrada "O", 180° con dato de entrada" 1"

Fig. 980. 9

980.2.2 Formas de onda del demodulador 2-PSK

Mantener las condiciones anteriores (J1c-J3b-J4-J5-J6c; SW2=Normal, SW3=24_bit, SW4=1200, SW6=PSK, SW7= Squaring_Loop, SW8=BIT, ATT=min, NOISE=min (figura 980.10).

Predisponer una secuencia de datos 00/11 alternados y a continuación pulsar START.

Conectar el osciloscopio a TP16 y a TP20, para analizar la señal PSK antes y después del canal de comunicación (figura.980.11).

Observar el efecto del canal de comunicación en la señal PSK. Ya que el canal de comunicación es de banda limitada, las transiciones de fase de la señal PSK de salida resultan levemente niveladas.

El demodulador PSK (indicado en el diagrama como (I-DEM) consta de un doble muestreador que muestrea las medias ondas positivas y negativas de la señal PSK entrante. El reloj de muestreo consta de la portadora regenerada por la sección Carrier Recovery.

En TP21 se observa la señal rectangular que muestrea la media onda negativa de la señal PSK. La frecuencia de la señal de muestreo es igual a la frecuencia de la portadora PSK (1200 Hz) y la duración del muestreo es igual a 1/4 del período.

Q2 ¿Qué tipo de señal se observa en la salida del demodulador (TP23)?

SETA. la señal PSK rectificada en las dos medias ondasB. forma de onda constituida por medias ondas de la señal PSK entrante, su

envolvente es la señal demoduladaC. forma de onda constituida por mitades de medias ondas (cuartos de ondas) de la

señal PSK entrante, su envolvente es la señal demodulada

D. la envolvente de la señal demodulada

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La señal proporcionada por el demodulador PSK pasa un filtro de paso-baja que elimina los residuos de la portadora de 1200 Hz. En la salida del filtro (TP24, figura.980.11) se obtiene la forma de onda de la señal de datos detectada.

Figura.980.10

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Q2 ¿Qué tipo de señal se observa en la salida del demodulador (TP23)?

SETA. la señal PSK rectificada en las dos medias ondasB. forma de onda constituida por medias ondas de la señal PSK entrante, su

envolvente es la señal demoduladaC. forma de onda constituida por mitades de medias ondas (cuartos de ondas) de la

señal PSK entrante, su envolvente es la señal demodulada

D. la envolvente de la señal demodulada

La señal proporcionada por el demodulador PSK pasa un filtro de paso-baja que elimina los residuos de la portadora de 1200 Hz. En la salida del filtro (TP24, figura.980.11) se obtiene la forma de onda de la señal de datos detectada.

Puede verificarse que los datos recibidos estén invertidos respecto a los transmitidos. Esto se puede entender ya que el demodulador no sabe cuál de las fases de llegada es 00 ó 1800 y dicha ambigüedad puede llevar a la inversión de los datos demodulados. La ambigüedad se evita realizando, antes de la modulación, una codificación diferencial de los datos. Pulsar eventualmente Phase Sync hasta obtener los datos con signo correcto.

La señal de datos conformada puede detectarse en TP31. Observar en el osciloscopio la correspondencia entre datos transmitidos (TP6) y datos recibidos (TP31).

En TP32 se observa el reloj de recepción (onda rectangular a 600 Hz), reconstruido a partir de la señal de datos y utilizado para retemporizar los datos mismos.

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3.- MODULACION POR CONMUTACION DE FRECUENCIA

NOTA: DESCONECTE TODOS LOS JUMPERS DEL SISTEMA

3.1 Formas de onda del modulador FSK Alimentar el módulo. . Predisponer el circuito en modo FSK, con fuente de

datos de 24 bits y sin codificación de datos (conectar J1c-J3a-J4-J5-J6b; posicionar SW2=Normal, SW3=24_bit, SW4=1800, SW5=1200/0°, SW6=FSK, SW8=BIT, ATT=min, NOISE=min, según se muestra en la figura.979.6).

Predisponer una secuencia de datos 00/11 alternados y pulsar START. Conectar el osciloscopio a TP6 y a TPI6, y a continuación analizar la señal de

datos y la señal FSK. Regular la fase (PHASE) de la portadora de 1200 Hz para tener una continuidad de señal FSK en el cambio entre las dos frecuencias (este tipo de modulación se conoce como Minimum Frequency Shift Keying). Se obtienen formas de onda similares a las de la figura.979.5.

Observar que en correspondencia con los bits "1" Y "O" se generan dos frecuencias diferentes, 1800 Hz y 1200 Hz en nuestro caso.

Ql ¿ Qué se detecta en TP14 ?

SETAB1 2 una señal de frecuencia 1200 Hz cuando el dato de entrada es 12 1 una señal FSK de 1800 Hz cuando el dato de entrada es 13 4 una señal ASK de frecuencia 1800 Hz cuando el dato de entrada es O; esta

señal se suma a la proporcionada por el modulador 24 3 una señal ASK de frecuencia 1800 Hz cuando el dato de entrada es 1; esta

señal se suma a la proporcionada por el modulador 2

Vigencia: Febrero de 2009/ Ch.G. 11

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Q2 ¿ Cómo se obtiene la señal FSK ?

SETA B1 3 del modulador 1 (1800 Hz) y del atenuador 6dB (1200 Hz)2 1 del modulador 1 (TPI4, 1800 Hz) y del modulador 2 (TPI5, 1200 Hz); a

continuación, las dos señales, ambas presentes cuando la señal de datos (TP6) es "1", se suman y el resultado resulta disponible en TP16

3 4 del modulador 1 (TPI4, 1800 Hz) y del modulador 2 (TPI5, 1200 Hz); la primera señal está presente cuando la señal de datos (TP6) es "1" Y la segunda cuando el dato es "O", a continuación las dos señales se suman y el resultado está disponible en TP16

4 2 del modulador 1 (TPI4, 1800 Hz) y del modulador 2 (TPI5, 1200 Hz); la primera señal está presente cuando la señal de datos (TP6) es "O" y la segunda cuando el dato es "1", a continuación las dos señales se suman y el resultado está disponible en TP16

3.2 Formas de onda del demodulador FSK Mantener las condiciones anteriores (J1c-J3a-J4-J5-J6b; SW2=Normal,

SW3=24_bit, SW4=1800, SW5=1200/O°,SW6=FSK, SW8=BIT, ATT=min, NOISE=min, según se muestra en la figura.979.6).

Predisponer una secuencia de datos 00/11 alternados y pulsar START. Conectar el osciloscopio a TP16 y a TP20, para analizar la señal FSK antes y

después del canal de comunicación (figura.979.7). Observar el efecto del canal de comunicación en la señal FSK. Ya que el canal

de comunicación es de banda limitada (la respuesta en frecuencia es de tipo paso-baja), la señal FSK de salida resulta levemente atenuada en la componente de frecuencia más elevada (1800 Hz).

Q3 ¿ Qué tipo de señal se detecta en TP23 ?

SETA B1 2 la señal FSK rectificada en ambas medias ondas2 1 la señal de reloj extraída del demodulador3 4 la portadora de frecuencia 1800 Hz4 3 la señal proporcionada por el demodulador a PLL; es similar a la señal de datos

detectada en TP6, con superpuesto un residuo de frecuencias de 1200/1800 Hz

La señal proporcionada por el demodulador FSK es filtrada por un filtro de paso-baja que elimina los residuos de las frecuencias FSK; en la salida del filtro (TP24, figura.979.7) se obtiene la señal de datos detectada.

En la transmisión asíncrona de los datos, o sea cuando en recepción no se requiere la regeneración del reloj ni la retemporización de los datos, es suficiente conformar la señal proporcionada por el filtro. La salida del conformador (circuito de umbral) es detectable en TP29. Observar en el osciloscopio la correspondencia entre los datos transmitidos (TP6) y los datos recibidos (TP29).

Introducir atenuación de línea (ATT) y observar que los datos recibidos no sufren la influencia de las variaciones de amplitud de la señal FSK. Insertando también el ruido (NOISE) se provocará una alteración de los datos recibidos.

Vigencia: Febrero de 2009/ Ch.G. 13

Q4 ¿Por qué la FSK es menos sensible que la ASK a las variaciones de amplitud de la señal?

SETA B1 2 porque la información está asociada a la fre9uencia y no a la amplitud de la

portadora2 4 porque la información está asociada a la fase de la portadora3 1 porque el canal de comunicación es de banda limitada4 3 porque la información está asociada a la amplitud de la señal

Vigencia: Febrero de 2009/ Ch.G. 14

REPORTE DE LABORATORIO

Hoja de Respuestas

Nombres de los Integrantes C.I. Firma

Respuestas

MODULACION ASKQ1Q2Q3

MODULACION PSKQ1Q2Q3Q4

MODULACION FSKQ1Q2

Vigencia: Febrero de 2009/ Ch.G. 15

FechaPractica

NroN°

Grupo