UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA
UNIDAD IZTAPALAPA
DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA
INGENIERÍA ELECTRÓNICA EN COMUNICACIONES
REPORTE FINAL DE PROYECTO TERMINAL:
“RADIOMODEM”
Asesor del Proyecto: Ing. Donaciano Jiménez Vázquez
Autores: Alvarado del Río HéctorOchoa Saulés Sergio AlbertoSánchez Alcántar Omar.
Abril de 1997.
INDICE
Introducción. 1
Definición del problema. 4
Objetivos. 4
Modulación Digital. 5
Modulación FSK. 11
Transmisión por Modulación en Frecuencia. 12
Demoduladores de F.M. 22
Descripción del Circuito a Implementar 28
Líneas de Transmisión. 35
Propagación de Ondas. 37
Procedimiento de Implementación. 42
Conclusiones 48
Bibliografía 50
Radiomódem
1
INTRODUCCIÓN
Debido a la cada vez más creciente necesidad de comunicación entre
individuos, en nuestros días existe una gran cantidad de sistemas que hacen
posible este fin, y con el desarrollo de la tecnología, surgen nuevos y mejores
sistemas de comunicación eléctrica, los cuales son capaces de comunicar a dos o
más personas que se encuentran a cierta distancia uno de otro, y para hacerlo,
emplean métodos de transmisión muy diferentes, dependiendo de factores como
distancia, recursos, etc. Por transmisión entendemos la transferencia de
información de un punto (transmisor) a otro punto (Receptor). Para una buena
comunicación es necesario que ambos (Transmisor y Receptor) manejen la
información en un mismo lenguaje.
Para entablar la comunicación, el sistema debe tener un canal que es por
donde se va a transmitir la información y básicamente tenemos dos: por cable y
por aire. El primero se le denomina transmisión alámbrica; por ende el segundo
es la transmisión inalámbrica o aérea. Además de esto, los sistemas de
comunicación para transmitir, alteran o modulan ciertas características de su
información para que dicha transmisión resulte más práctica y fácil de
implementar.
Existen muchas formas de modular la información, de aquí que exista gran
cantidad de sistemas. Podemos agrupar las distintas formas de modulación en
dos grandes grupos:
1) Modulación analógica y
2) Modulación digital.
En la primera, la información tiene la forma de señales con valores
continuos en tiempo; en la segunda, la información toma valores discretos; Se
Radiomódem
2
puede decir que la información viene codificada en formato digital y se puede
tratar de palabras de datos, voz, imágenes, etc.
En la actualidad la Modulación Digital ha adquirido una importancia
impresionante, debido a la necesidad de transmitir datos entre sistemas digitales
como lo son las computadoras principalmente, ya que tienen una gran
participación en la vida cotidiana de millones de gentes en el mundo, y con la
existencia de redes como INTERNET, el uso de las computadoras es más
frecuente.
Un ejemplo de sistema que emplea Modulación Digital es el “MODEM”,
acrónimo de las palabras MODulador - DEModulador y es un dispositivo
electrónico que puede convertir una señal proveniente de una computadora
(señal digital) en una señal que pueda viajar a través de una línea telefónica
(señal analógica), para ser enviada a otra computadora equipada con un
MODEM, en donde este último podrá realizar la operación inversa: tomar la señal
analógica de la línea telefónica y convertirla nuevamente en una señal digital que
la computadora pueda procesar; es decir, el propósito principal de un MODEM de
datos es servir de interfase entre la terminal de un equipo digital y un canal de
comunicaciones analógico.
Por RadioModem entendemos un MODEM que en lugar de transmisión de
datos por la vía telefónica, la realiza usando como canal el espacio libre, es
decir, una Transmisión RF.
En este trabajo nos enfocaremos a la Comunicación Digital Inalámbrica, ya
que es un campo en el cual se pueden desarrollar nuevas técnicas y nuevos
servicios que satisfagan las necesidades de usuarios que cada vez requieren una
comunicación más optima. Las aplicaciones que puede tener un RadioModem son
bastantes, ya sea para localidades en las que no exista aún una red telefónica, en
situaciones de comunicación móvil, también cuando sea más practico evitar
Radiomódem
3
conexiones a la red telefónica debido al carácter temporal de la comunicación, en
tareas de monitoreo computarizado de procesos en los que sea poco seguro el
empleo de cableado, etc. Tal vez también para establecer la comunicación entre
una PC y un sistema digital basado en un microprocesador cuya finalidad sea la
recepción de mensajes y su posterior despliegue en un display.
Radiomódem
4
Definición del Problema.
Nos encontramos ante la necesidad de comunicar dos sistemas que para
su información emplean un formato digital. Específicamente hablando, se trata de
Computadoras Personales que se encuentran en distintos puntos a cierta
distancia una de otra. Ya sea para comunicación móvil de equipos portátiles,
equipos de prueba o cualquier sistema que opere en lugares donde la
comunicación vía cable sea poco práctica, ya sea por las condiciones del lugar o
por razones de movilidad y para lo cual se requiere que la transmisión de datos
se realice en forma inalámbrica usando un RadioModem. Específicamente, la
comunicación entre la PC y el RadioModem se realizará mediante el puerto serial
de la PC, el cual usa una interfase RS-232.
Objetivo del Proyecto.
Al finalizar el proyecto se desea que sea posible transferir datos de
cualquier máquina que cuente con un puerto serial y que trabaje con interfase RS-
232 a otra máquina de características similares, así como archivos de cualquier
tipo e inclusive ejecutar ciertos comandos de forma remota. Todo lo anterior
apoyándonos en el uso de software comercial.
Radiomódem
5
MODULACION DIGITAL
Para sistemas de comunicación digital que emplean canales pasabanda ,
es conveniente modular una señal portadora con la corriente de datos digitales
antes de la transmisión. Tres formas básicas de modulación digital , que
corresponden a AM, FM y PM, se conocen como conmutación en amplitud ( ASK
, amplitud-shift keying), conmutación de frecuencia (FSK, frequency-shift keying )
y conmutación de fase ( PSK, phase- shift keying ).
La transmisión de datos en líneas telefónicas analógicas se logra por
aparatos llamados módem ( Modulador - Demodulador ) los cuales transforman
las señales salientes de la computadora o aparato digital a una forma adecuada
para la línea telefónica.
Se pueden usar varios tipos de modulación en los módems, pero en
cualquier tipo hay una representación fija de los datos binarios cero y uno.
TIPO DE MODULACION “0” “1”
Amplitud (ASK)
Frecuencia (FSK)
Fase con referencia(PSK)
Fase diferencial(DPSK)
Sin tono
Baja frecuencia
Fase opuesta a
referencia
Sin inversión de fase
Con tono
Alta frecuencia
Fase igual a referencia
Inversión de fase
Radiomódem
6
En todos los métodos de modulación el dato se representa en la línea
durante un intervalo T cuya longitud se determina por la frecuencia de
señalización o sea la velocidad de datos, es decir que se envía información
discreta, fijando e identificando un intervalo T.
ASK FSK PSK QPSK QASK
Velocidad
(bits/seg)
70-100 300-1200 1200-2400 4800
2400 bauds
9600
2400 bauds
Radiomódem
7
Demodulación FSK
Son dos las formas más comunes de detectar datos modulados en FSK,
ellas son detección coherente e incoherente, ésta última es la más utilizada en
módems ( a 1200 bits/seg ).
Detección no coherente
Este tipo de detección se lleva a cabo mediante el circuito mostrado a
continuación :
A la entrada del receptor, la onda consiste de la señal de datos
más ruido aditivo. No es necesario el conocimiento de la fase de la portadora, ni
la temporización precisa del intervalo T para extraer la señal. La configuración
del receptor es sencilla y simple de realizar para este tipo de detección.
Radiomódem
8
Detección coherente
Se lleva a cabo mediante la configuración mostrada a continuación:
Para llevar a cabo la demodulación se usan generadores locales . Existen
varios métodos con los cuales las fases de las dos frecuencias de cambio
pueden seguirse. El más común es el de utilizar un amarre de fase después
de cada filtro pasa-banda.
Otro método sería el de observar los cruces por cero de la señal filtrada
en el punto B ó D y ajustar la fase de las señales generadas localmente, de
acuerdo con los cruces por cero, cuando se detecta uno de los tonos posibles.
De cualquier forma se requiere mayor número de circuitos para
demodular la señal de entrada.
Radiomódem
9
Probabilidad de error en la detección
La probabilidad de error para cada tipo de detección esta determinada por
las siguientes expresiones ( Tomadas de “Digital Communication Systems
Design”, Roden Martin S., Cap. 9, pp. 378 y 382) :
Detección coherente: P erfcENe =
12 2 0
No coherente: PENe = −
12 2 0
exp
Donde E que representa la energía de la señal esta dada por:
E A ft dt
A Aft dt
A T
T
T
=
= +
=
∫
∫
2
0
2
2 2
0
2
2
2 24
2
cos
cos
Π
Π
y N 0 esta en relación con el espectro de potencia del ruido blanco S(f) :
S(f) =N0
2
En la siguiente figura se compara el desempeño de ambos métodos de
detección en función de la relación señal a ruidoEN0
.
Radiomódem
10
Pe
2 4 6 8 10 12 14 16 18
EN
dB0
La figura nos muestra que no hay mayor rendimiento al usar recepción
coherente. Esto indica que la complejidad requerida en receptores coherentes
de FSK, en muchos casos, no se justifica para sólo aumentar el
funcionamiento 2 ó 3 decibeles.
10-
10-
10-
10-
10-
Radiomódem
11
MODULACIÓN FSK
En este caso la estrategia consiste en enviar los tonos e1(t) y e2(t) con:
e1(t) = A cos [ 2πt ( fp+ fs ) ]
e2(t) = A cos [ 2πt ( fp - fs ) ]
siendo A = Amplitud de la señal
fp = Frecuencia de la portadora
fs = Frecuencia de cambio
La modulación en frecuencia puede ser realizada en forma directa usando
un oscilador controlado por voltaje ( VCO) . Este es un sistema que produce una
forma de onda periódica cuya frecuencia es función del voltaje de entrada.
Radiomódem
12
TRANSMISIÓN POR MODULACIÓN DE FRECUENCIA
Existen tres propiedades de una señal analógica que pueden ser
modificadas: su amplitud, su frecuencia y su fase, en esta ocasión trataremos con
señales moduladas en frecuencia. Históricamente, la modulación angular fue
introducida en 1931 como una forma alterna de modulación a la AM existente. Se
sugirió que una señal modulada en ángulo era más inmune al ruido que una señal
de AM y, consecuentemente, podría tener un mejor desempeño para las
radiocomunicaciones.
Modulación angular
Una modulación angular es el resultado de la variación del ángulo de fase
(θ) con respecto al tiempo de una onda sinusoidal y podemos expresarla
matemáticamente como sigue.
M(t) = Vccos[ ωct + θ(t) ] .................................. ( 1 )
donde:
M(t) = Portadora modulada en ángulo
Vc = amplitud pico de la portadora ( V )
ωc = frecuencia de portadora, 2πFc
θ(t) = ángulo modulado ( rad )
Con modulación angular, es necesario que θ(t) esté en función de la señal
moduladora. Sin embargo, si V(t) es la señal moduladora, la modulación angular
está expresada matemáticamente como
θ(t) = F[ V(t) ]
Radiomódem
13
donde V(t) es la señal moduladora = Vasenωat
En esencia, la diferencia entre FM ( Frecuencia Modulada ) y PM ( Fase
Modulada) radica en qué propiedad ( la frecuencia o la fase ) es modificada de
acuerdo a la señal moduladora.
Sin embargo, cuando la frecuencia de una portadora es variada, la fase
también cambia y viceversa. Por lo tanto, FM y PM se presentan en cualquiera de
las dos formas de modulación. Si la frecuencia de la portadora es variada
directamente en proporción con la señal moduladora, tenemos como resultado
una modulación FM. Si la fase de la portadora varía de acuerdo a la señal
moduladora, tenemos una modulación PM. Por lo tanto, FM directa es PM
indirecta y PM directa es FM indirecta.
Análisis Matemático de FM
La diferencia entre FM y PM es más fácil de entender definiendo cuatro
términos con referencia a la ecuación (1), los cuales son:
Fase instantánea.- Es la Fase precisa de la portadora a un tiempo dado y es
expresada matemáticamente como
Fase Instantánea = ωc t + θ(t) rad ........................ ( 2 )
donde
ωct = ( 2π rad/ciclo )( F ciclos/s )( t s)
θ(t) = rad
Desviación de fase instantánea.- Es el cambio instantáneo en la fase de la
portadora a un tiempo dado y es expresado matemáticamente como
Radiomódem
14
Desviación de fase instantánea = θ(t) rad
Frecuencia Instantánea.- Es la frecuencia precisa de la portadora a un tiempo
dado y está definida como la primera derivada temporal de la fase instantánea y
se expresa matemáticamente como
Frecuencia Instantánea = d/dt( ωct + θ(t) ) = ωc + θ‘(t) rad/s
donde
ωc = ( 2π rad/ciclo )( F ciclos/s ) = 2πF rad/s
θ‘(t) = rad/s
Desviación de Frecuencia Instantánea.- Es el cambio instantáneo en la frecuencia
de la portadora y está definida como la primera derivada temporal de la
desviación de fase instantánea. Por lo tanto, la desviación de fase instantánea es
la integral de la desviación de frecuencia instantánea y se expresa así:
Desviación de Frecuencia Instantánea = θ‘(t) rad/s
Para una señal moduladora, V(t), la señal de FM tiene la siguiente forma:
FM = θ(t) = K1V(t)
donde K1 es una constante propia del modulador y está dada por la sensibilidad
de desviación de frecuencia que presenta el mismo. La sensibilidad de desviación
es la razón de cambio de frecuencia de la señal de FM con respecto a la amplitud
de la señal moduladora.
K1 = 2πF rad/V
ó
K1 = ( 2πF rad/V ) /( 2π rad ) = Hz/V
Radiomódem
15
Para una señal moduladora de la forma Va cosωat y sustituyendo en la ec.
(1) tenemos:
FM = Vc cos( ωct + ( K1Va/ωa )senωat )
La siguiente figura muestra las distintas señales que intervienen en el
proceso de FM.
(a)
(b)
( c)
(d)
FIGURA: a) Señal Portadora sin modular. b) Señal Moduladora. c)Señal Modulada en Frecuencia o
señal de FM. d) Primera derivada de la señal moduladora.
En suma tenemos que en FM la frecuencia instantánea es proporcional a
la señal moduladora y la fase instantánea es proporcional a la integral temporal
de la señal moduladora.
La desviación en frecuencia está dada típicamente como el cambio pico de
frecuencia en Hertz o cambio máximo de frecuencia. La desviación pico-pico de
Radiomódem
16
frecuencia es también llamada “carrier swing“ o “excursión de portadora en
frecuencia “ y está en función de la sensibilidad de desviación del modulador y
de la amplitud de la señal moduladora. Matemáticamente tenemos:
∆F = K1Va 2πF rad
∆F = K1Va / 2π rad F Hz
donde
Va = amplitud pico de la señal moduladora
K1 = sensibilidad de desviación ( 2πF rad/V )
Si la sensibilidad de desviación está dada en Hz/V
∆F = K1Va = Hz
Índice de Modulación.
Analizando un poco las expresiones anteriores para una señal FM, vemos
que en general podemos reescribirla como:
M(t) = Vccos( ωct + mcosωat )
donde θ(t) = mcosωat = Desviación instantánea de fase
m = índice de modulación
m = K1Va / ωa
entonces, el índice de modulación:
m = (( 2πF rad/V )(Va) / ( 2πFa rad ) = ∆F / Fa = Adimensional
De las relaciones anteriores, vemos que m es inversamente proporcional a
la frecuencia de la moduladora y directamente proporcional a la sensibilidad de
desviación K1 y la amplitud de la moduladora. En FM es muy común expresar el
Radiomódem
17
índice de modulación como la desviación pico de frecuencia dividida por la
frecuencia de la moduladora.
m = ∆F / Fa
donde: ∆F = K1Va
Porcentaje de modulación
Este valor nos da una idea de qué tanto se aprovecha el ancho de banda
permitido por el sistema o asignado al canal y su expresión es:
% = ( ∆Factual / ∆Fmax ) X 100
Moduladores de Frecuencia
Un modulador de frecuencia es un circuito en el cual la portadora es
alterada de tal forma que su fase instantánea es proporcional a la integral de la
señal moduladora. Por lo tanto, si en un modulador FM la señal moduladora es
diferenciada previamente, la desviación instantánea de fase es proporcional a la
integral de V’(t). En otras palabras, proporcional a V(t) ( ∫V’(t) = V(t) ). De igual
forma, si un modulador FM es precedido de un diferenciador, producirá una señal
en la cual la desviación de fase es proporcional a la amplitud de la moduladora y
es equivalente a un modulador PM. A continuación listamos cuatro equivalencias
de las más comunes.
1.- Modulador PM = Diferenciador + Modulador FM
2.- Demodulador PM = Demodulador FM + Integrador
3.- Modulador FM = Integrador + Modulador PM
4.- Demodulador FM = Demodulador PM + Diferenciador
Radiomódem
18
V(t) V(t)
Vccosωct + K∫V(t)dt
Señal FM
Modulador FMK1
DemoduladorFM
Vccosωct + K1∫V(t)dt
Señal FM
ModuladorPM
DemoduladorPM
Radiomódem
19
Ancho de banda requerido para señales moduladas en frecuencia
Podemos decir que el ancho de banda de una señal FM está en función de
la frecuencia de la señal moduladora y el índice de modulación. En la modulación
FM son producidos múltiples bandas laterales y consecuentemente, el ancho de
banda puede ser significativamente más extenso que el de una señal de AM con
la misma señal moduladora. Las señales moduladas en ángulo pueden ser
clasificadas como de índice bajo, medio o alto. Para el caso de índice bajo, el
índice de modulación es menor a 1 rad, y el caso de índice alto es cuando este es
mayor a 10 rad. Índices de modulación entre 1 y 10 son clasificados como de
índice medio. De una tabla de funciones de Bessel podemos observar que para
señales con bajo índice, el mínimo ancho de banda requerido es de
aproximadamente dos veces el valor de frecuencia de la componente más alta de
la señal moduladora; para una señal de índice alto, es usado un método para
determinar el ancho de banda, llamado de aproximación cuasi-estacionaria. Con
esta aproximación, se asume que la señal moduladora está cambiando
lentamente. Por ejemplo, para un modulador FM con una sensibilidad de
desviación K1 = 2000 rad por volt-segundo y 1 Vp de la moduladora, la desviación
pico de frecuencia ∆F = 2000Hz. Si la razón de cambio de frecuencia de la señal
moduladora es muy lento, el ancho de banda es determinado por la desviación
pico-pico de frecuencia. Por lo tanto, para grandes índices, el mínimo ancho de
anda requerido es igual a la desviación pico-pico de frecuencia o dos veces la
desviación de frecuencia pico.
Así, para un índice bajo, el ancho de banda mínimo es aproximadamente
B = 2Fa
y para un alto índice de modulación, el ancho de banda mínimo es
aproximadamente
Radiomódem
20
B = 2(∆F)
El ancho de banda requerido para dejar pasar todas las bandas laterales
para una señal de FM es igual a dos veces el producto de la componente
espectral mayor de la moduladora y el número de bandas laterales significativas
determinado por una tabla de funciones de Bessel, es decir:
B = 2(n x Fa)
donde
n = Número de bandas laterales significativas
Fa = Frecuencia de la componente mayor de la moduladora.
Alternativamente, la regla de Carson aproxima el ancho de banda mínimo como
sigue:
B = 2(∆F + Fa)
donde
∆F = Modulación de frecuencia pico
Fa = Componente espectral mayor de la moduladora
Pre-énfasis y De-énfasis
Hasta ahora podemos ver que el ruido a frecuencias de modulación altas
es inherentemente mayor en amplitud que el ruido a frecuencias bajas. Esto
incluye interferencia y ruido aleatorio. Por lo tanto, asumiendo que las amplitudes
de toda la información son iguales, una señal a ruido no uniforme es evidente y
las frecuencias altas de modulación experimentan una degradación señal a ruido
grande. Por esto, Pre-énfasis es la amplificación de la amplitud de las señales
moduladoras de alta frecuencia y de-énfasis es simplemente la acción contraria y
Radiomódem
21
es llevada a cabo por el receptor posterior a la demodulación para restaurar el
espectro original de la señal moduladora.
Un circuito de pre-énfasis es un filtro pasa altas y se encuentra en el
modulador; un circuito de de-énfasis es un filtro pasa bajas y realiza su función en
el demodulador de F.M.
Radiomódem
22
Demoduladores de FM
Los demoduladores de FM son circuitos dependientes de la frecuencia que
producen un voltaje de salida que es directamente proporcional a la frecuencia
instantánea en su entrada ( V FK0 = ∆ , donde K V Hz= / y es la función de
transferencia para el demodulador, ∆F es la diferencia entre la frecuencia de
entrada y la frecuencia central del demodulador). Existen algunos circuitos
utilizados para demodular señales de FM; los más comunes son:
· Slope detector (detector de pendiente)
· Foster - Seeley discriminator (discriminador de Foster - Seeley)
· Radio detector (detector de radio)
· PLL demodulator (demodulador PLL)
· Quadrature detector (detector de cuadratura)
El detector de pendiente, el discriminante de Foster - Seeley y el detector
de radio son circuitos sintonizados discriminadores de frecuencia; es decir, que
convierten FM a AM para luego demodular la forma de onda de AM mediante un
detector de picos convencional. Por otro lado, muchos discriminadores de
frecuencia requieren un inversor de fase de 180º, un circuito sumador y uno o
más circuitos dependientes de frecuencia.
Detector de pendiente
El detector de pendiente es la forma más simple de un circuito sintonizado
discriminador de frecuencia. Este tiene características no lineares de voltaje
contra frecuencia y es rara vez usado; sin embargo, la operación de este circuito
es básica para todos los circuitos sintonizados discriminadores de frecuencia.
Radiomódem
23
En la siguiente figura, el circuito sintonizado (La y Ca) producen una salida
de voltaje que es proporcional a la frecuencia de entrada. La máxima salida de
voltaje ocurre en su frecuencia de resonancia (Fo), y dicha salida varía
proporcionalmente mientras la frecuencia de salida es desviada por arriba y por
abajo de Fo.
Di
FM in
La Ca Ci Ri
Vout
FIGURA: Detector de pendiente
El circuito está diseñado para que la IF frecuencia central (Fc) caiga en el
centro de la parte más lineal de la curva de voltaje contra frecuencia. Conforme IF
se desvía sobre Fc, la salida de voltaje se incrementa y a medidad que IF se
desvía por abajo de Fc, la salida de voltaje disminuye. Por lo tanto, los circuitos
sintonizados convierten las variaciones de frecuencia en variaciones de amplitud.
Los componentes del circuito Di, Ci y Ri simulan un detector de picos que
convierte las variaciones de amplitud a una salida de voltaje que varía dentro del
mismo rango de las variaciones de entrada de frecuencia y su amplitud es
proporcional a la magnitud de los cambios de frecuencia.
Discriminador de Foster - Seeley
El discriminador de Foster - Seeley, mostrado en la siguiente figura, es un
circuito sintonizado discriminador de frecuencia cuya operación es muy similar a
la de un detector de pendiente balanceado.
Radiomódem
24
D1
FM inputLa
Vout
Vin
Cc
Cp Vp
Lp
Ip
+
-T1
+
-
+-
Lb
VLa
VLb
Is
Co
+ -VL3 = Vin
I1+
-C1
Vs = Va + Vb
L3
I2
-
+C2
R1
R2
+
-
-
+
D2
FIGURA: Discriminador Foster - Seeley
La salida de voltaje de un discriminador Fooster - Seeley es directamente
proporcional a la magnitud y a la dirección de la desviación de frecuencia y
también, es mas lineal que la de un detector de pendiente; de la misma forma que
el detector de pendiente, el discriminador Foster - Seeley responde a las
variaciones de amplitud y por esto debe estar precedido por un limitador.
Radio detector
El radio detector tiene mayor ventaja que el detector de pendiente y que el
discriminador de Foster - Seeley ya que el radio detector es relativamente inmune
a las variaciones de amplitud en la señal de entrada y por esta razón es a
menudo más utilizado que un disciminador; sin embargo, un discriminador
produce una curva de salida de voltaje contra frecuencia más lineal.
Radiomódem
25
A continuación se muestra un diagrama esquemático del radio detector:D1
FM input
La
Vout
Cc
Lp
T1 Lb
Co+
-C1
L3
-
+C2
Rs
D2
Cs
Id
FIGURA: Radio detector
Demodulador PLL FM
Desde el desarrollo de los circuitos lineales integrados, específicamente
los LSI, la demodulación FM puede llevarse a cabo muy fácilmente con un circuito
amarrador de fase. Aunque la operación de un PLL está enteramente involucrada,
la operación de un demodulador PLL FM es probablemente la más simple y fácil
de comprender. Un demodulador PLL de frecuencia requiere circuitos no
sintonizados y, debido a la inestabilidad del oscilador de transmisión,
automáticamente compensa a la portadora. Después de que la frecuencia ha sido
capturada, la muestra de frecuencia del VCO cambia en la señal de entrada
manteniendo un error de fase en la entrada del comparador de fase; por lo tanto,
si la entrada del PLL es una señal de FM desviada y la frecuencia natural del
VCO es igual a la IF frecuencia central, la retroalimentación de voltaje a la
entrada del VCO es proporcional a la desviación de frecuencia y es por esto que
se obtiene la señal de información demodulada. La respuesta de frecuencia del
circuito PLL debe ser compensada para permitir la demodulación no atenuada del
Radiomódem
26
ancho de banda de toda la señal de información. El búfer del amplificador
operacional produce ganancia de voltaje y estabilidad en la corriente. A
continuación se muestra un diagrama esquemático de un demodulador PLL FM:
FM in
Demod out
V+
0.1 µF5 kΩ
R
R
0.1 µF
30 pF
6
8
7
11
12101
RRC
4
2
14
135
161
XR2212
0.1 µF
F
C
11 O
FIGURA: Demodulador PLL FM
Demodulador FM en cuadratura
Un demodulador de FM en cuadratura extrae la señal de información de la
forma de onda de IF multiplicando las dos señales en cuadratura. Un detector en
cuadratura utiliza un convertidor de fase de 90º, un circuito sintonizado, y un
Radiomódem
27
detector para demodular las señales de FM. El convertidor de fase a 90º produce
una señal que está en cuadratura con la señal recibida IF; por otro lado, el circuito
sintonizado convierte las variaciones de frecuencia en variaciones de fase y el
detector multiplica la señal IF recibida por la señal en fase convertida. A
continuación se muestra un diagrama esquemático de un detector de FM en
cuadratura:
FM in Demod. outR
CLR
C
X
OO
i
O
Product detector
Vi
VO
C X
FIGURA: Demodulador de FM en cuadratura
Radiomódem
28
DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO A IMPLEMENTAR
El circuito completo consta de dos partes ( Transmisor y Receptor ), las
cuales a su vez se dividen en dos bloques, un adaptador de nivel RS-232 a TTL y
el modulador ( FSK ) y transmisor de FM.
Parte de transmisión.
Parte de recepción
Transmisor de F.M.
La figura de la página siguiente muestra el diagrama esquemático del
transmisor FM. El corazón de este circuito es el chip BA-1404, el cual es un
transmisor FM estéreo, del cual, posteriormente se muestra también su diagrama
a bloques. Internamente, el chip acepta de forma separada las señales izquierda
y derecha, y contiene toda la circuitería necesaria para crear y transmitir una
señal de FM estéreo Multiplexada en la banda comercial de FM.
PCAdaptadorde nivel a
TTL
Modulador ytransmisor F.M
Receptor ydemodulador
de F.M.
Adaptador denivel a RS-232 PC
Radiomódem
29
BA-1404
ENTRADA
DERECHOJ1
IZQUIERDOJ2
R11K
R375K
C210
C1.001
C310 2
1816 17 15
R7 100KBALANCE
C19470
D11N914
D21N914
D31N914
C18.001 C20
.001
C6.001
410
9
8
3
7
C1633pF
L1.11µH
R8470 S1
C17.001
B19V
ANTENA
C21.001
R9270
R1010K
Q12SC2498
C1510pFC1410pF
R13270
C12.001
C10.001
R114.7K
C1110
C9220pF
CA220pF
CB220pF R12
150K
OSCILADOR
C810pF
1
5 6 13 14 12
C510
R675K
C4.001
R41K
RS 232Tx (PIN 3)
PTO. SERIALPC
1489
Diagrama del Transmisor F.M. Estéreo
La señal mencionada anteriormente consiste de tres partes: una
componente principal de información, que contiene la información combinada de
los canales izquierdo y derecho ( L+R ); una portadora piloto de 19 KHz; y la
señal de diferencia ( L-R ), la cual está centrada alrededor de una portadora
estéreo suprimida de 38 Khz. Los receptores monaurales reproducen los canales
izquierdo y derecho juntos a través de una sola salida ( bocina ): Mientras que los
receptores FM estéreo separan los canales izquierdo y derecho para dos
diferentes salidas ( bocinas ) y así crear el efecto estéreo.
Radiomódem
30
L - R
L+R15 19 23 38 53 F ( KHz)
FIGURA: Espectro de frecuencia de la señal de FM estéreo Múltiplex.
Radiomódem
31
R(t) L/R Balance +DC
1 2 3 4 5 6 7 8
L(t) Salida de R.F.
Diagrama a bloques de C.I. BA-1404
Amplificador delcanal izquierdo
Amplificadordel canalderecho
Balance
EstéreoMúltiplex
Buffer desalida
Oscilador de 38 KHz
Buffer
Divisor/2
AmplificadorR.F.
Osciladory
Modulador
18 17 1615Vcc
14
13 12 11N/C
10
9
Radiomódem
32
L(t)
R(t) 19 KHz
FIGURA: Diagrama a bloques del modulador FM estéreo usando el sistema Múltiplex.
Los niveles de la señal de información que entra al circuito están en el
rango que va desde la señal que alimenta a unas pequeñas bocinas, hasta del
orden de la señal de entrada de un amplificador. Debido a que los voltajes de
entrada pueden cubrir un vasto rango, los potenciómetros R1 y R4, junto con las
resistencias R3 y R6 , los capacitores C1, C2, C4 y C5 son usados para controlar
los voltajes en los pines 1 y 18 del C.I. que es capaz de prevenir sobrecargas.
La característica de pre-énfasis ( Norteamericana o Europea ) es
establecida por los valores de R3 y R6. Pre-énfasis es la técnica usada en los
transmisores de FM para incrementar la relación señal a ruido S/R de alta
frecuencia. Si se desea una s/r de 75 µs ( como la que se usa en Norteamérica y
Japón ) se deben usar resistencias de 75 KΩ para R3 y R6. Si se requiere un Pre-
énfasis de 50 µs ( como en Europa, Rusia y otros países ) se deberán usar los
valores de 47KΩ.
El circuito para su funcionamiento requiere de un voltaje que puede ser de
3 a 15 VDC. Los diodos D1-D3 son polarizados en directa y conectados en serie,
con un voltaje de 0.7V en cada uno de ellos, y así proporcionar un voltaje estable
de aproximadamente 2.1V para polarizar al C.I.
Filtro15 KHz
Filtro15 KHz
Modulador deA.M. PortadoraSuprimida
X2
ModuladorFM
Radiomódem
33
El potenciómetro R7 permite el ajuste del balance. El cristal XTAL1, junto
con C7, C10 y componentes internos del C.I., proporcionan la portadora de 38
Khz requerida para portar la parte ( L-R ) de la señal de FM múltiplex.
El inductor sintonizado L1 y el capacitor C16 forman un circuito resonante
para determinar la frecuencia de operación del oscilador de R.F. del C.I. El valor
de C16 determina el rango de frecuencia dentro de la banda comercial de FM al
cual va a oscilar el oscilador de R.F. y como se describe en la siguiente tabla.
Rango de frecuencias ( Mhz ) Valor de C16 ( pF )
88 - 95 33
95 - 102 27
102 - 108 22
El transistor de VHF Q1, y sus componentes asociados amplifican la salida
de R.F. en el pin 7 del C.I. Esa señal de R.F. es modulada por tres señales
provenientes del C.I. La señal FM estéreo múltiplex del pin 14, el tono piloto de
19khz del pin 13 y la señal del oscilador y modulador del pin 12.
Radiomódem
34
Circuito Receptor de F.M.
Por sencillez, esta parte se implementará tomando como base un radio
comercial de F.M. con sintonizador digital para optimizar la recepción de la señal
y ajustar el transmisor a una frecuencia preestablecida en el receptor .
La ventaja de usar un circuito de este tipo, es que contiene filtros y otra
circuitería cuya finalidad, a lo largo de varias etapas, permite obtener una señal lo
más pura posible e inmune a ruido provocado por interferencia proveniente del
exterior y que afectaria la confiabilidad de la información.
Por otro lado, en este tipo de circuitos, se cuenta con una etapa
preamplificadora de audio para darle una mayor ganancia a la señal recuperada,
y otra de potencia para que lleve la energía necesaria que le impida debilitarse en
la siguiente etapa.
Tanto en el transmisor como en el receptor se empleará solamente un
canal del par estéreo disponible, con opción a usar el canal restante en forma
similar para transmitir datos, o bien, una señal de audio.
Radiomódem
35
LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
Una línea de transmisión consiste en un sistema conductor metálico el cual
se utiliza para transferir energía eléctrica de un punto a otro. Dicho de otra forma,
una línea de transmisión consta de dos o más conductores separados por un
aislante. Una línea de transmisión puede ser tan corta como un par de
centímetros, o bien, se puede expandir algunos kilómetros. Las líneas de
transmisión se pueden utilizar para transmitir corriente directa o baja frecuencia
de corriente alterna (como señales de audio); por otro lado, también se pueden
usar para transmitir muy altas frecuencias (como señales de radio frecuencia).
Cuando se envían señales de baja frecuencia, el comportamiento de la línea de
transmisión es bastante simple y absolutamente predecible; sin embargo, cuando
se envían señales de alta frecuencia, las características de las líneas de
transmisión influyen en el comportamiento de dichas señales.
Las líneas de transmisión pueden ser clasificadas, de una manera general,
como líneas balanceadas y no balanceadas, en donde éstas pueden estar
constituidas por uno o varios alambres metálicos colocados de diversas formas.
Sin embargo, en muchas ocasiones para los sistemas de comunicaciones resulta
muy impráctico o imposible interconectar dos equipos de una manera física fácil
como un alambre; como por ejemplo, a través de una gran extensión de agua,
montañas de difícil acceso, un terreno desértico o hacia y desde satélites
ubicados a miles de kilómetros sobre la Tierra; también existen casos como
cuando los transmisores y receptores son móviles como en el caso de radios o
teléfonos móviles. Debido a esto, el espacio libre o la atmósfera de la tierra es
frecuentemente utilizada como una línea o medio de transmisión. La propagación
libre de ondas electromagnéticas es llamada propagación en radio frecuencia
(RF) o simplemente radio propagación.
Radiomódem
36
Para propagar ondas electromagnéticas a través de la atmósfera de la
Tierra, es necesario que la energía sea radiada desde una fuente y
posteriormente, dicha energía debe ser capturada en un punto final determinado.
La radiación y captura de energía son funciones propias de antenas las cuales
serán analizadas a continuación.
En esencia, una antena está constituida por un conductor metálico capaz
de transmitir y recibir ondas electromagnéticas. Una antena es utilizada como una
interface entre un transmisor y el espacio libre así como entre el espacio libre y un
receptor. Una antena interconecta energía de la salida de un transmisor a la
atmósfera de la Tierra o de la atmósfera de la Tierra a la entrada de un receptor.
Una antena es un dispositivo pasivo y recíproco; pasivo se refiere a que no puede
amplificar una señal, al menos no en el sentido estricto de la palabra (sin
embargo, posteriormente mencionaremos que una antena puede tener ganancia);
por otro lado, se dice que es recíproco ya que las características de una antena
transmisora y una receptora son idénticas excepto cuando corrientes de
alimentación de la antena son disminuidas para modificar el patrón de
transmisión.
Radiomódem
37
PROPAGACIÓN DE ONDAS
Dentro de los sistemas de radio comunicación existen varias maneras de
propagar ondas dependiendo del tipo de sistema utilizado y del medio ambiente.
Las ondas electromagnéticas viajan siguiendo la trayectoria de una línea recta
excepto cuando la Tierra y su atmósfera la alteran.
Existen tres formas de propagación de ondas electromagnéticas que son:
· propagación de onda terrestre,
· propagación de onda espacial (que incluye tanto las ondas directas
como las ondas reflejadas por tierra),
· propagación de onda celeste.
En la figura siguiente se muestra los modos normales de propagación entre
dos antenas de radio:
ATMÓSFERA SUPERIOR DE LA TIERRA
ANTENA TRANSMISOR ONDA DIRECTA(ONDA ESPACIAL) ANTENA RECEPTORA
ONDA SUPERFICIAL
SUPERFICIE TERRESTRE
FIGURA: Modos de propagación de onda.
ONDA CELESTE
ONDA REFLEJADA POR LA TIERRA.SUPERFICIE
Radiomódem
38
Cada uno de estos modelos existen en todo sistema de radio; sin embargo,
algunos son ilegibles en ciertos rangos de frecuencia o sobre un tipo particular de
terreno. En frecuencias bajo los 1.5 Mhz, las ondas terrestres proporcionan la
mejor cobertura. Esto es porque la pérdida terrestre se incrementa rapidamente
con la frecuencia. Las ondas celestes son utilizadas para aplicaciones en donde
se utilizan altas frecuencias y las ondas espaciales son usadas para muy altas
frecuencias.
Propagación de onda terrestre
Una onda terrestre es una onda electromagnética que viaja a lo largo de la
superficie de la tierra; por esto, las ondas terrestres son algunas veces llamadas
ondas superficiales. Las ondas terrestres deben estar polarizadas verticalmente;
esto es debido a que el campo eléctrico en una onda polarizada horizontalmente
sería paralelo a la superficie de la tierra y tales ondas serían corto circuitadas por
la conductividad de la tierra; con las ondas terrestres, el campo eléctrico
cambiante induce voltajes sobre la superficie de la tierra lo que provoca que
circulen corrientes muy similares a las que encontramos en una línea de
transmisión.
La superficie de la tierra también tiene una resistencia y perdidas
dieléctricas, por esto, las ondas terrestres se ven atenuadas conforme se
propagan. Las ondas terrestres se propagan mejor sobre superficies que son
buenos conductores; como por ejemplo: agua salada y áreas desérticas secas; las
pérdidas de las ondas terrestres se incrementan rápidamente con la frecuencia y
por eso, la propagación de onda terrestre es limitada generalmente a frecuencias
que se encuentran bajo los 2 Mhz.
Las desventajas de la propagación de las ondas terrestres son:
· Requieren un relativo alto poder de transmisión.
Radiomódem
39
· Están limitadas a bajas y muy bajas frecuencias, lo que provoca el uso de
antenas muy largas.
· Las pérdidas de tierra varían considerablemente con el material de la
superficie.
Las ventajas de la propagación de las ondas terrestres son:
· Cuando se les da un poder de transmisión suficiente, las ondas terrestres
pueden ser utilizadas para intercomunicar a dos lugares en el mundo.
· Las ondas terrestres no se ven afectadas por las condiciones
atmosféricas.
Propagación de onda espacial
La propagación de onda espacial incluye energía radiada que viaja por
millas contenidas por la capa más baja de la atmósfera terrestre. Las ondas
espaciales están constituídas por ondas directas y por ondas reflejadas por tierra.
Las ondas directas son ondas que viajan esencialmente en una línea recta entre
una antena transmisora y una antena receptora; por lo tanto, la propagación
espacial está limitada por la curvatura de la tierrra. Las ondas reflejadas por tierra
son aquellas reflejadas por la superficie de la tierra durante su propagación entre
una antena transmisora y una receptora.
La intensidad en la antena receptora, afectada por la atenuación y la
absorción, depende de la distancia entre las dos antenas y a que tanto las ondas
directas como las ondas reflejadas por tierra se encuentren en fase. La curvatura
de la tierra representa un horizonte para la propagación de la onda espacial al
cual comúnmnente se le denomina horizonte radial; el horizonte radial se extiende
más allá del horizonte que nosotros percibimos con la vista y esto se debe a la
refracción atmosférica. La refracción es causada por la tropósfera y se debe a los
cambios en su densidad, temperatura, contenido de vapor de agua y a su
Radiomódem
40
conductividad. El horizonte radial se puede incrementar simplemente elevando la
antena transmisora o la receptora, o ambas, sobre la superficie de la tierra
mediante torres o colocándolas en la cima de montañas o altos edificios.
Debido a que las condiciones en la capa baja de la atmósfera son sujetas a
cambios, el grado de refracción puede variar con el tiempo. Existe una condición
especial llamada propagación de ducto o canal y que ocurre cuando la densidad
en la capa baja de la atmósfera es tal que las ondas electromagnéticas son
atrapadas entre ésta y la superficie terrestre; así, las capas de la atmósfera
actúan como un ducto y las ondas electromagnéticas pueden propagarse grandes
distancias alrededor de la curvatura de la tierra mediante éste.
Propagación de onda celeste
Las ondas electromagnéticas que son dirigidas arriba del horizonte son
llamadas ondas espaciales. Estas ondas son radiadas en una dirección que
produce un ángulo relativamente grande con respecto a la tierra. Las ondas
celestes son radiadas hacia el cielo donde son reflejadas o refractadas hacia la
tierra por la ionósfera (la ionósfera es la parte superior de la atmósfera terrestre y
se encuentra entre los 50 y 400 km sobre la superficie de la tierra). La ionósfera
absorbe grandes cantidades de energía radiada por el sol, lo que ioniza
moléculas en el aire creando electrones libres; cuando una onda de radio pasa a
través de la ionósfera, el campo eléctrico de la onda ejerce una fuerza sobre los
electrones libres causando que estos vibren. De esta forma, los electrones libres
decrementan la corriente que es equivalente a reducir la constante dieléctrica y
esto provoca que se incremente la velocidad de propagación y que las ondas
electromagnéticas se dirigan de las regiones con más alta densidad de electrones
hacia las de menos densidad. Mientras la onda se aleja de la tierra, la ionización
se incrementa; sin embargo, existen menos moléculas de aire que ionizar. Por lo
tanto, existe un porcentaje más alto de moléculas ionizadas en la capa superior
Radiomódem
41
de la atmósfera que en la inferior y entre más alto sea este porcentaje, mayor será
la refracción. Por otro lado, la composición de la ionósfera no es uniforme y esto
se debe a la temperatura y a las variaciones en su densidad; esto provoca que la
ionósfera sea dividida esencialmente en tres capas que son la capa D, capa E y
capa F; las cuales varían en cuanto a su ubicación y a su densidad de ionización
con la hora del día. Del mismo modo, fluctuan mediante un patrón cíclico durante
el año y a un ciclo de 11 años de la ubicación del sol. La ionósfera es más densa
cuando existe máxima luz solar; por ejemplo, durante el día y en el verano.
Radiomódem
42
PROCEDIMIENTO DE IMPLEMENTACIÓN
Armado del transmisor.
Para la implementación del radiomódem se decidió utilizar un transmisor de
FM estéreo basado en el C.I. BA-1404, para esto se hizo la tableta del circuito
impreso de la configuración mostrada con anterioridad.
La tarjeta de circuito impreso se hizo tomando como base un diseño ya
hecho para este circuito integrado. Esto se debió a que este transmisor trabaja
con frecuencias relativamente altas y una forma de evitar que el transmisor tenga
ruido es precisamente tener un buen diseño del circuito impreso, poniendo mucho
cuidado en blindar ciertas partes que manejan alta frecuencia y que las pistas no
actúen como elementos activos ( Inductores o Condensadores ).
El primer problema que se tuvo para el montaje del circuito fue el cristal
utilizado para fijar la frecuencia del oscilador de 38 Khz, el cual no se encontró en
el mercado, debido a que ya no se usan cristales de frecuencias tan pequeñas,
por lo que decidimos sustituir el cristal con un circuito oscilador externo.
El circuito para el oscilador externo fue realizado basandonos en un C.I.
generador de funciones XR-2206. Lo anterior debido a que este C.I. emplea una
configuración bastante sencilla y de gran confiabilidad. Este circuito presentó
problemas como offset y deformación en la señal del oscilador, problema que fue
resuelto con los capacitores CA y CB mostrados en el diagrama del transmisor.
Otro contratiempo que se presentó, en lo que se refiere a los componentes del
circuito, fue el valor tan pequeño del inductor utilizado ( 0.11 µH ) y que no
contamos con un medidor de inductancias con la precisión requerida para
Radiomódem
43
mediciones tan pequeñas puesto que el valor mínimo que puede medir dicho
instrumento es de 0.1µH y con intervalos del mismo valor, por lo que utilizamos un
componente aproximado.
XR-2206
SALIDAONDA
CUADRADA
10K
V+
1µF
200
9
161
8
1K
2.2nF
R1
50K
1µF
V+
5.1KR3
5.1K
10µF
SALIDASENOIDAL
500
Diagrama simbóloco del oscilador Externo de 38 KHz
Una vez que el transmisor estaba armado en su totalidad, se procedió a
verificar el estado de cada conexión en el mismo con el fin de evitar daños o mal
funcionamiento, para posteriormente alimentarlo y checar su funcionamiento.
Para probar que el circuito realmente estuviera transmitiendo, la señal de
entrada al transmisor fue de audio en un inicio y en la parte receptora se utilizó un
radio comercial de F.M. Debido a que la frecuencia de operación del transmisor
podía variar, fue necesario hacer un barrido de frecuencia en el radio receptor
para encontrar la señal que se estaba transmitiendo, misma que fue localizada en
102.9 Mhz aproximadamente.
Un hecho que creemos que es importante mencionar es la diferencia que
existe entre un C.I. de las mismas características, ya que se optó por tener un C.I.
Radiomódem
44
de reserva del tipo BA 1404, mismo que se evaluó en el transmisor y resultó que
este tenía mejor calidad de transmisión y proporcionaba una frecuencia de
oscilación de R.F. ligeramente más alta ( 104.5 Mhz ) con los mismos valores de
los componentes restantes. Este C.I. fue el que se usó para todas las demás
pruebas, sólo que se hizo el ajuste de frecuencia de transmisión a la inicial que
fue de 102.9 Mhz, ya que en esta frecuencia no interferían demasiado otras
estaciones y se tenía mejor calidad.
Pruebas de alcance y nivel de ruido en la recepción
Las Pruebas de alcance también se hicieron tomando una señal de audio
como entrada al transmisor F.M. y el resultado que se obtuvo variaba demasiado
dependiendo del lugar en donde nos encontrabamos, el receptor utilizado y hasta
el tiempo de la transmisión. De aquí que la distancia máxima a la que se podía
recibir la señal de audio con una buena calidad fue de 50m.
Para tener una mayor seguridad en cuanto al nivel de ruido en la
recepción, se excitó a transmisor con una señal cuadrada proveniente de un
generador de funciones, puesto que esta señal contiene componentes
espectrales de frecuencias más altas que una señal de audio, lo que nos dio una
idea más clara de qué tanto se deformaba la señal en el proceso de transmisión -
recepción y la respuesta en frecuencia del transmisor -receptor. Esta prueba nos
arrojó que el rango en el que se recupera mejor dicha señal cuadrada es de 20
Hz a 6 KHz.
Debido a lo inestable del transmisor y las variaciones de las condiciones de
ruido ambiental, había ocasiones en que se hacían presentes armónicos de la
señal de R.F. en casi toda la banda comercial de F.M., por lo que fue necesario
blindar a todo el circuito transmisor con lamina de hojalata, lo que dio buenos
Radiomódem
45
resultados, ya que se eliminaron los armónicos de la señal casi en su totalidad y
se redujo la distorsión en la recepción. También debido a factores ambientales, a
veces era necesario variar la apertura de la antena e incluso a veces se tenían
mejores resultados sin ella.
Recepción.
Para la recuperación de la información mediante un radio-receptor F.M.
comercial fue necesario diseñar un circuito que nos permitiera determinar los
niveles lógicos del mensaje a través de la señal proporcionada por dicho receptor,
la cual presentaba distorsión principalmente en los intervalos de cada dato o
caracter enviado.
El problema consistía en que después de cierto intervalo de tiempo en que
la señal permaneciera en un nivel lógico fij esta tendía irse a cero, lo que
evidentemente afectaría a la información. Para evitar esto se utilizo un circuito
consistente en un par de compuertas, así como un latch. En él se incluyen
también dos comparadores para trasladar la señal proporcionada por el radio
receptor que era de -1.2V y 1.2V, para cero y uno lógico respectivamente, a los
niveles Ttl de los cuales a través del C.I. 1488 se trasladan a la norma RS-232
para proporcionarselos a la PC receptora a través de un puerto serial.
A continuación se muestra la configuración de dicho circuito así como
diagramas de la señal de información enviada por la PC transmisora, la
recuperada por el receptor F.M. y la resultante de la salida del circuito utilizado
para eliminar la distorsión.
Radiomódem
46
-
+
-
+
RECEPTORFM
E
Q D
5V
5V
5.1K
5.1K
Vref-
Vref+
SEÑALRECEPTOR
LM339
LM339
74LS08
74LS8674LS04
74LS75
SALIDA TTL
1488
RS 232Rx (PIN 2)
PTO. SERIALPC
Radiomódem
47
a)señal de información enviada.
b) señal recuperada por el receptor FM .
c) señal resultante a la salida del circuito utilizado para eliminar la
distorsión.
Radiomódem
48
CONCLUSIONES
El proyecto que acabamos de realizar nos ha traído un sinnúmero de
experiencias en cuanto a problemas que se presentan en el desarrollo de
proyectos e implementación de nuevos dispositivos, ya que por su magnitud se
apega más a casos reales y relativamente de actualidad, pues en nuestro caso
hemos tratado con un tema que está teniendo mucho auge como es el campo de
las comunicaciones inalámbricas, mismo que avanza a pasos agigantados.
Algo de lo más importante que podemos mencionar, está el hecho de que
el ambiente de operación es demasiado cambiante, ya que influyen factores como
lugar y tiempo de operación, potencia utilizada para la transmisión y ruido
existente en el ambiente en el momento de transmitir.
Un factor muy importante que determina la calidad de la señal recibida es
el receptor utilizado para este fin, ya que en algunos existen problemas como
offset en la señal que entregan a la salida, dificultad de sintonización a la
frecuencia de portadora del transmisor, etc.
Una observación importante referente al receptor, es que los receptores
comerciales de FM están diseñados para recibir exclusivamente señales de audio
( 20 a 20000 Hz ), por lo que de aquí proviene la dificultad de recuperar la señal
digital con fidelidad, debido a que el contenido espectral de esta está por arriba
de el rango de una señal de audiofrecuencia.
De lo anterior se puede desprender que el proyecto realizado es más bien
una adaptación de equipo utilizado para señales de audiofrecuencia para
emplearlo con señales puramente digitales, por lo que si tuvieramos un receptor
capaz de desarrollar una respuesta en frecuencia de por lo menos diez veces la
Radiomódem
49
que tiene un receptor comercial de FM, talvez no sería necesaria tanta circuitería
de detección y filtrado de la señal
Otra gran desventaja de usar transmisión en la banda comercial de FM, es
que es muy inmune al ruido, por lo que la confiabilidad de los datos es discutible y
para lo cual sería necesario añadir otras etapas que tuvieran códigos de
detección y corrección de errores.
Finalmente se puede agregar que este proyecto tiene mucho que mejorar
en cuanto a implementación de nuevas funciones, mejoras de calidad y
confiabilidad. Tal vez se pueda realizar con otro tipo de modulación mejor y más
especializada para datos como lo es la modulación de espectro disperso o
“Spread Spectrum”, la cual emplea tecnologías mucho más avanzadas, como son
dispositivos que desarrollan velocidades de operación bastante altas y con una
alta escala de integración.
Lo importante de haber hecho este proyecto es que se logró el objetivo
principal, para lo cual se emplearon medios que están un poco más a nuestro
alcance y a un precio relativamente reducido.
Radiomódem
50
Bibliografía
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U.S.A. 1988.
Rodiguez Luis H. y Vallejo Horacio D.; Audio y Hi-Fi, Teoría Diseño y
construcción; Edit. Quark; México 1993.
Motorola Semiconductor; Manual Técnico de dispositivos lineales.
Revista “Popular Electronics” Febrero de 1995.