PRACTICA 1: MODULACION POR IMPULSOS EN AMPLITUD (PAM)

           

OBJETIVOS.

1. Analizar el funcionamiento del modulador PAM de muestreo natural y plano. 

2. Analizar el funcionamiento del receptor PAM: Amplificador de recepción, generador de reloj y demodulador. 

3. Analizar el funcionamiento de los circuitos Sample (Muestreo) y Sample&hold (Muestreo y Retención). 4. Analizar las formas de onda de las señales y la relación entre los impulsos de muestreo y la señales PAM.

 5. Reconstruir la señal analógica de partida a través del filtrado. 

6. Analizar el fenómeno de aliasing, efecto de la línea y del ruido en la señal

Una señal PAM es una señal muestreada formada por una serie de impulsos, cuya amplitud es proporcional a la amplitud de la señal analógica. El muestreo puede ser de tipo natural o plano. En el primer caso la señal muestreada sigue la forma de la señal analógica ver figura 1 (c), mientras que en el segundo caso la amplitud de los impulsos de la señal muestreada reproduce la amplitud tomada por la señal analógica en el instante de muestreo.

Si la señal muestreada con una frecuencia inferior a la teórica o si para la reconstrucción se utiliza un filtro de banda no suficientemente limitada, se verifica un fenómeno conocido como aliasing. El fenómeno resulta evidente a través del análisis en el cual se observa en la figura 2 que las repeticiones de S(f) no están separadas sino que se solapan. 

Receptor PAM: Los impulsos PAM de llegada del transmisor son muestreados por una señal de muestreo regenerada en el receptor. En el diagrama del receptor PAM mostrado en la figura 1, la señal procedente del transmisor se amplifica y posteriormente se aplica a dos secciones: el regenerador de los impulsos de muestreo y el demodulador (Simple&Hold). La salida del demodulador se filtra de muestreo a través del filtro de pasa – baja, del cual se obtiene la señal analógica demodulada.

PRE LABORATORIO.

 Los sistemas de comunicación PAM, modulador, demodulador, transmisión y recepción: 

En la técnica de modulación de señal PAM la información a transmitir, señal de mensaje, se codifica en la amplitud de los pulsos de señal. La amplitud de la señal portadora de mayor frecuencia varía de acuerdo con la señal de información. En el proceso de demodulación de la señal, en cada período de símbolo instantáneo la señal original es obtenida del nivel de amplitud de la señal portadora.

Modulación PAM:                                                                                                                                                 La señal modulada PAM se da del producto de una señal analógica continua por un tren de pulsos de amplitud constante, de la cual se obtiene como resultado un tren de pulsos modulado en amplitud. En los siguientes esquemas se muestra como se obtiene la señal modulada PAM y el comportamiento de las respectivas señales.

 Investigue la teoría de muestreo natural y plano para modulación PAM. 

El muestreo natural consiste de muestras que son cortas, pero no de duración infinitesimal, que tienen amplitudes que siguen brevemente la señal. muestra una de estas formas de onda. Cuando se aplica a un codificador, el muestreo y mantenimiento da tiempo para una secuencia de operaciones en lugar de una sola operación muy rápida.

 Reconstrucción de una señal analógica. 

El proceso de conversión digital a analógica que proporciona una señal continua a partir de una señal discreta puede aproximarse con un dispositivo de reconstrucción, formado por un muestreador y un retenedor. El retenedor genera la señal reconstruida x (t) por interpolación de los impulsos de la señal muestrada * x (t), de tal manera que la señal de entrada x(t) es reproducida en forma aproximada. Por lo tanto, es posible tener diferentes reconstrucciones de x(t) aproximaciones a x(t)) dependiendo de la cantidad de términos de la serie de Taylor que se tomen en cuenta.

 Fenómeno de Aliasing.

Es el efecto que hace que señales continuas distintas sean indistinguibles cuando se muestrean digitalmente. Cuando ocurre esto, la señal original no se puede reconstruir de forma unívoca a partir de la señal digital. Una imagen limitada en banda y muestreada por debajo de su frecuencia de Nyquist en las direcciones “x” y “y”, resulta como una superposición de las replicaciones periódicas del espectro G(fx, fy).

 A este fenómeno de superposición periódica se le conoce como aliasing o Efecto Nyquist. El aliasing es preocupante cuando se tiene que realizar conversión analógica-digital de señales de audio y video, ya que el muestreo incorrecto de señales analógicas puede provocar que las señales de alta frecuencia presenten el aliasing con respecto a señales de baja frecuencia. Se ha demostrado que para evitar el aliasing es necesario asegurarse de que en la señal analógica que se va a muestrear con una frecuencias, no tenga componentes sinusoidales de frecuencia mayor a s/2.

Esta condición es llamada Criterio de Nyquist, y se puede leer como; la frecuencia de muestra s debe ser por lo menos dos veces mayor que el ancho de banda de la señal. Un ejemplo del fenómeno de aliasing, es cuando las aspas de un ventilador parecen girar en ocasiones en el sentido inverso del que en verdad lo hacen, cuando se les toma video o cuando son iluminadas por alguna fuente de luz. 

 Definición y características de la transmisión fónica.

Para la transmisión fónica se utiliza como señal moduladora la señal del micrófono, conectando la salida del filtro de recepción al amplificador de audio y escuchando la señal recibida al variar ciertas condiciones. En las imágenes se puede observar que con el micrófono no se puede eliminar el ruido completamente, además, el filtro recorta la señal o esta no existe debido a que la línea está interrumpida en el filtro.

Resumen

Nos deja como aprendizaje y conocimiento referente a la modulación por impulsos en amplitud la cual se basa en la mejora y transformación de la onda sinodal (portadora) la cual debe ser enviada a través de un canal o medio (cable) hasta llegar a su recepto la misma es decodificada y transformada a su señal origen para poder ser interpretado el mensaje. Así mismo dentro de este módulo se logró apreciar y visualizar las señales e impulsos de muestreo para ello utilizamos como instrumento un osciloscopio que cuenta dos canales de visualización.

Dentro de esta práctica logramos comprender las diferencias de los muestreos tanto natural como plano los cuales tienen una variación en el ancho de banda. También entendimos las entapas por las que tiene que pasar una señal portadora hasta llegar a su origen desde modular hasta demodular.

Si una señal analógica, por ejemplo de voz, se muestrea a intervalos regulares, en lugar de tener una serie de valores continuos, se tendrán valores discretos a intervalos específicos, determinados por la, que debe ser como mínimo del doble de la frecuencia máxima de la señal muestreada. En la modulación de pulsos, lo que se varía es alguno de los parámetros de un tren de pulsos uniformes, bien sea su amplitud, duración o posición. En este tipo de modulación se distinguen dos clases: modulación analógica de pulsos, en que la información se transmite básicamente en forma analógica, pero la transmisión tiene lugar a intervalos discretos de tiempo y modulación digital de pulsos en que la señal de información es discreta, tanto en amplitud como en tiempo, permitiendo la Transmisión de datos como una secuencia de pulsos codificados, todos de la misma amplitud. Este tipo de transmisión no tiene contraparte en los sistemas de onda continua. En la modulación digital, la señal de información es un flujo binario compuesto por señales binarias, es decir cuyos niveles de voltaje sólo son dos y corresponden a ceros y unos. La señal de muestreo es en general una sucesión de pulsos unipolares, cuyas amplitudes son proporcionales a los valores muestra instantáneos del mensaje de datos.