Universidad Autónoma de Nuevo León

Facultad de Ingeniería Mecánica yEléctrica

Proyecto Final de RF

Alumnos: Matricula:

Sergio González Espinoza 1483816

Daniel Iván Hernández Álvarez 1487421

Nancy Viridiana Reyes Martínez 1494830

Sergio Dalí Camarillo López 1446807

Hora: V1-V3 (Martes)

Profesor: M.C. Rodolfo Rubén Treviño Martínez

Fecha de Entrega: 22 de noviembre del 2013

Marco Teórico

La Modulación por desplazamiento de frecuencia o FSK, (Frequency Shift Keying) es una técnica de transmisión digital de información binaria (ceros y unos) utilizando dos frecuencias diferentes. La señal moduladora solo varía entre dos valores de tensión discretos formando un tren de pulsos donde uno representa un "1" o "marca" y el otro representa el"0" o "espacio".

Es similar a la modulación de frecuencia (FM), pero más sencillo, dado que la señal moduladora es un tren de pulsos binarios que solo varía entre dos valores de tensión discretos.

En la modulación digital, a la relación de cambio a la entrada del modulador se le llama bit-rate y tiene como unidad el bit por segundo (bps). A la relación de cambio a la salidadel modulador se le llama baud-rate. En esencia el baud-rate es la velocidad o cantidad de símbolos por segundo. En FSK, el bit rate = baud rate. Así, por ejemplo, un 0 binario se puede representar con una frecuencia f1, y el 1 binario se representa con una frecuencia distinta f2.

Este tipo de modulación consiste en asignar una frecuencia diferente a cada estado significativo de la señal de datos. Para ello existen dos tipos de modulación FSK:

Coherente No Coherente

La razón de una modulación FSK no coherente ocurre cuando se emplean osciladores independientes para la generación de las distintas frecuencias. La modulación FSK se emplea en los módem en forma general hasta velocidades de 2400 baudios. Sobre velocidades mayores se emplea la modulación PSK.

La salida de un modulador de FSK binario, es una función escalón en el dominio del tiempo. Conforme cambia la señal deentrada binaria de 0 lógico a 1 lógico, y viceversa, la salida del FSK se desplaza entre dos frecuencias: una frecuencia de marca o de 1 lógico y una frecuencia de espacioo de 0 lógico. Con el FSK binario, hay un cambio en la frecuencia de salida, cada vez que la condición lógica de la señal de entrada binaria cambia.

Índice modulación general para una

M−FSKn=(2fd)/[ (M−1 )Rsymb]

Siendo: fd: máxima desviación en frecuencia; Rsymb: Velocidadde símbolo por segundo

Portadora modulada; Modulación digital

La figura muestra una señal modulada FSK que responde a la función:

Asen(2Π(f ± ∆f)t,

cuando la moduladora es binaria. El signo ± depende de que elbit a transmitir sea el cero o el uno: f1 = f + ∆f, f0 = f-∆f.

El salto de frecuencia ∆f alrededor de la frecuencia central f de la portadora, se denomina genéricamente en cualquier sistema de FM “desviación de frecuencia” y es un valor constante del que depende el ancho de banda de la señal modulada.

El que la amplitud de la señal modulada sea constante y que la información se codifique con valores de frecuencia, hace que la señal FSK sea casi inmune al ruido aditivo del canal, dado que la señal modulada codifica la información con los cambios de frecuencia, es decir, el receptor sólo tiene que contar el número de cruces por cero de la señal que recibe. Por tanto, suprime el ruido simplemente recortando la amplitud de la señal FSK, sin que ello afecte a la información.

Sólo cuando el nivel de ruido es tan alto que llega a forzar el paso por cero de la señal, es cuando se producen errores. Esto es tanto como suponer que S/N = 0dB, es decir, S = N.

Señal modulante; Información digital

Portadora análoga

Por comunicaciones electrónicas puede entenderse el proceso de transmisión, recepción y procesamiento de información con ayuda de circuitos electrónicos. Dicha comunicación puede serde tres tipos: simplex (una sola dirección), half - duplex (ambas direcciones pero no al mismo tiempo) y full - dúplex (en ambas direcciones simultáneamente).

Un transmisor es un dispositivo electrónico que, con la ayudade una antena, irradia ondas electromagnéticas que contienen información y que encuentra aplicaciones en radiodifusión, televisión, telefonía móvil entre otros. En la figura se muestra las etapas que debe tener un trasmisor FM.

Este diagrama de bloques representa un transmisor FM y muestra las etapas que debe tener un transmisor de radio análogo en general.

Funcionamiento

El proyecto consistía en mediante un MP3 introducir audio porun Plug al ADC para que este convirtiera los datos de la canción a datos binarios, una vez hecho esto se sincronizaba con un latch o registro de corrimiento que se encargaba de pasar los datos de paralelo a serie y después se introduciríaen un modulador que generara la FSK y después seguido de un

amplificador y un transmisor de FM que se encargara de enviara través de un medio de transmisión como antenas o fibra óptica, ya el receptor recibiría la información y se amplificaría y realizaría el proceso inverso con un demodulador FSK que decodificara la información para después pasar los datos a un DAC y por ultimo conectarlos a una bocina de para escuchar la música.

En nuestro proyecto tuvimos varias complicaciones ya que comenzamos haciendo la parte del plug donde le poníamos la música y de ahí iba conectado al ADC que se mandaba al registro de corrimiento y por ultimo conectado al modulador. Después de realizar esto batallamos para sincronizar el latch con el ADC, ese sería el problema más grande que tuvimos en este proyecto.

También se realizaron el modulador FSK y demodulador FSK los cuales si funcionaron y se mostro su funcionamiento conectándolos directamente, la señal enviada fue un pulso cuadrado el cual fue generado por el 555 y la salida la conectamos con el modulador FSK y después la misma salida delmodulador FSK la conectamos directo al demodulador el cual nos mostro en el osciloscopio la seña cuadrada demodulada y con mucho menor amplitud de su amplitud inicial. A continuación mostramos los diagramas o bloques del proyecto alos que le avanzamos y pudimos implementar:

ADC

El ADC el cual se encargaba de tomar convertir la señal analógica a digital del MP3 y mostrarnos que si tomaba los datos en forma de bits y nos los mostraba en los LEDS

Convertidor analógico-digital (ADC)

TIMER 555

El timer lo utilizamos para generar una señal de pulso cuadrada mediante la configuración como multivibrador astable, que simulara los bits a través de la antena o fibra óptica para verificar que el modulador y demodulador funcionaran correctamente y seguir implementando las otras partes faltantes del proyecto

Timer o Generador de pulsos 555

Señal de entra de onda cuadrada generada por el timer 555

Modulador FSK XR2206

La función principal del modulador XR2206 es convertir la señal cuadrada enviada por el 555 en una FSK con dos frecuencias una rápida y otra lenta, las cuales se definían en base a las resistencias que se pusieran en los pines 7 y 8para producir correctamente la señal.

Modulador FSK

Modulación FSK generada por el XR2206

Demodulador FSK

El PLL 565 se encargaba de recibir la señal de FSK y decodificarla para poder observar la forma de onda de pulso cuadrado que le introducimos, el cual se vería con una menor amplitud, si se le quisiera aumentar la amplitud se podría colocar un transistor 2N222 para aumentar la amplitud de la señal de salida recibida.

Demodulador FSK

Señal de salida demodulada del PLL 565

Diagramas

Diagrama del Modulador FSK

Demodulador FSK con comparador diferencial

555 Como multivibrador astable para generar pulsos cuadrados

Material

El material utilizado fue el siguiente:-Cable-ADC0804-XR2206-PLL 565-Potenciómetros de precisión -LEDS-Potenciómetros-Resistencias-Capacitores electrolíticos y cerámicos-LM111

Conclusiones

Este proyecto es uno de los más elaborados de los que se han hecho en la carrera ya que integra muchas materias en una solo como sistemas de comunicaciones analógicas y digitales, electrónica, electrónica de RF, antenas, medios de

Convertidor Analógico-Digital

Encargado de tomar muestras de la música y pasarlas a bits

comunicación, transmisión de información y como principal punto a observar es que se debe empezar a pensar como implementar desde el primer día en el que lo encarguen ya quees demasiado material y requiere de mucho tiempo y dedicaciónpara poder armar y comprobar cada etapa así como su funcionamiento correcto, no lo pudimos terminar pero la parteque hicimos nos deja una enseñanza sobre los temas antes mencionados y una lección de que las cosas siempre hay que hacerlas desde el principio y no dejarlas para el final porque se te empiezan a acumular otras tareas y proyectos pendientes al final del semestre.

Cada etapa del proyecto tiene sus complicaciones, en nuestro caso fue fácil implementar el ADC pero fue muy difícil sincronizarlo con el latch para que las 8 salidas digitales las hiciera una sola salida digital y también la sincronización entre el transmisor y receptor que resultaba un reto todavía más difícil.

Bibliografía

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/ledesma_e_ro/capitulo3.pdf

http://www.mundodescargas.com/apuntes-trabajos/electronica_electricidad_sonido/decargar_modulacion-digital.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_por_desplazamiento_de_frecuencia

http://www.tlalpan.uvmnet.edu/oiid/download/Transmisor-receptor%20inalambrico_ING_ITE_PIT_E.pdf

http://repository.upb.edu.co:8080/jspui/bitstream/123456789/319/1/digital_15838.pdf