t. ii - lab. 07 - limitación de ancho de banda y restauración de señales... (1)

7/24/2019 T. II - LAB. 07 - Limitacin de Ancho de Banda y Restauracin de Seales... (1)

1/14

UNTECS IET 2015 - I TELECOMUNICACIONES II

LABORATORIO 07

LIMITACION DE ANCHO DE BANDA YRESTAURACION DE SEALES DIGITALES

En los sistemas de comunicacin, el mensaje viaja desde un transmisor hacia un receptor a

travs de un canal o medio de transmisin. Se puede emplear diversos medios como canal:

conductores metlicos (tal como par de cobre o cable coaxial), fibra ptica el espacio libre o

la atmsfera (ondas de !").

Sin importar el medio usado, todos los canales tienen un ancho de banda. Esto es, el medio

permite #ue un ran$o de frecuencias de la se%al pasen relativamente sin cambios mientras #ue

las se%ales de frecuencias fuera de ese ran$o son atenuadas en maor o menor medida. &s',

el canal acta se modela como un filtro.

Este aspecto, tiene implicaciones importantes. !ecuerde #ue la se%al modulada bajo un

es#uema de modulacin anal$ica (tal como &) consiste de muchas ondas senoidales. Si el

ancho de banda del medio no es suficientemente amplio, al$unas de las componentes

senoidales sern atenuadas otras se perdern completamente. En ambos casos, la se%al

demodulada (el mensaje recuperado) tendr distorsiones.

Similarmente, recuerde #ue las se%ales di$itales tambin estn formadas por muchas

componentes senoidales (llamadas fundamental armnicas). *uevamente, si el ancho de

banda del medio no es suficientemente amplio, al$unas de ellas sern atenuadas +o

eliminadas afectando la forma de onda de la se%al.

ara ilustrar este ltimo aspecto, la "i$ura - muestra #ue ocurre cuando se eliminan todas las

componentes de una onda cuadrada, excepto las dos primeras. /omo puede apreciar, la se%al

aparece distorsionada.

Figura 00 1nda cuadrada solo con sus componentes 2/, fundamental primera armnica

Empeorando ms aun los efectos, el canal despla3a la fase de las componentes senoidales en

distintas cantidades (al i$ual #ue un filtro). *uevamente, para ilustrar, la "i$ura -4 muestra la

misma se%al de la "i$ura - pero con u!a "# $u$ "o$componentes desfasada en 5-6,observe el efecto.

Gua de laboratorio P! 1


2/14


Figura 0% & 7a misma se%al de la "i$ura - pero con sus componente desfasadas 5-6

8ma$ine la dificultad #ue tendr'a un circuito de recepcin di$ital, tal como un decodificador

/, para interpretar los niveles l$icos de una se%al como de la "i$ura -4 (ori$inalmente

cuadrada). &l$unos, posiblemente muchos, de los cdi$os ser'an mal interpretados

$enerando voltajes incorrectos. Esto implica la recuperacin de un mensaje ruidoso lo cual es

obviamente un problema.

'REGUNTAS 0-.9 8ndi#ue los canales o medios de transmisin usados t'picamente para transmisin de

se%ales.

-4.9 El ancho de banda de canal es el intervalo de

#ue transmite el canal sin afectar la se%al.

-;.9 ? de un canal@

-5.9


3/14


El #()#ri*#!toEn este experimento usar el mdulo / E*/12E! del E1*& E7E/1S9!&8*E! -

para establecer un sistema de comunicacin /. odelar la limitacin de ancho de banda

del canal introduciendo un filtropasa bajo. 1bservar los efectos de la limitacin del ancho debanda sobre los datos / usando un osciloscopio as' como escuchando los efectos sobre el

mensaje recuperado. "inalmente, usar un comparador para restaurar la se%al di$ital

observar los efectos.

E+ui)a*i#!to

E1*& E7E/1S9!&8*E! - (incluendo adaptador de poder)

1sciloscopio de doble canal, 4- C3

res terminales para osciloscopio de E1*& E7E/1S9!&8*E! -

4- cables de conexin para E1*& E7E/1S9!&8*E! -

Bn headphone estreo

'ROCEDIMIENTO'ARTE A , LOS EFECTOS DE LA LIMITACION DE ANCHO DE BANDA SOBRE LACODIFICACION 'CM/omo se mencion en la introduccin, la limitacin de ancho de banda de un canal puede

distorsionar las se%ales di$itales trastornar el funcionamiento del receptor. Esta parte del

experimento lo demuestra usando un sistema de transmisin /.

.9 /onsi$a todo el e#uipamiento re#uerido.

4.9 /onfi$ure el osciloscopio

;.9 "ije el control 12E del osciloscopio a la posicin 2B&7.

5.9 "ije los controles 8*B /1B78*H de los canales 4 del osciloscopio a la posicin2/.

A.9 "ije los controles IE!8/&7 &E*B&81* de los canales 4 del osciloscopio a la

posicin I+div.

D.9 Bbi#ue el mdulo I&!8&>7E 2/I fije su control I2/ aproximadamente a la mitad de

su recorrido.

F.9 Bbi#ue el mdulo / E*/12E! fije su $-it./12E a la posicin /.G.9 !ealice las conexiones mostradas en la "i$ura -;. 8nserte los plu$s ne$ros de los

terminales del osciloscopio en los socJetes de tierra (H*2).

7as conexiones mostradas en la "i$ura -; pueden ser representadas por el dia$rama de

blo#ues de la "i$ura -5. El mdulo / E*/12E! convierte la salida del mdulo I&!8&>7E

2/I a un cdi$o di$ital #ue el / 2E/12E! decodifica restaura a un voltaje 2/

(muestreado).

El cable #ue interconecta la salida / 2&& del mdulo / E*/12E! con la entrada /

8*B del mdulo / 2E/12E! es el KCANALL del sistema de comunicacin.

M.9 Iar'e el control I2/ del mdulo I&!8&>7E 2/I hacia la i3#uierda derecha.

NOTA: Si el sistema trabaja, ver el voltaje 2/ subir bajar en las salidas de los mdulos

I&!8&>7E 2/I / 2E/12E!.

Gua de laboratorio P! "


4/14


Figura 00 /onexiones a reali3ar para el dia$rama de blo#ues de la "i$ura -5

Figura 01 , 2ia$rama de blo#ues del sistema a implementar

'REGUNTAS 0%-.9


5/14


a la mitad de su recorrido.

.9 "ije el control /B91"" "!E=BE*/N &2OBS del mdulo B*E&>7E 71?9&SS

"87E! completamente en sentido horario.

4.9 odifi#ue las conexiones mostradas en la "i$ura -A si$uiente manteniendo las

conexiones existentes. 7as l'neas punteadas muestran terminales a existentes.

Figura 02 , /onexin del K.a!alL, simulado por un filtro pasabajo, vea la "i$ura -D

7as conexiones pueden ser representadas por el dia$rama de blo#ues de la "i$ura -D. El

mdulo B*E&>7E 71?9&SS "87E! *o"#la la li*ita.i3! "# a!./o "# 4a!"a "#l .a!al .

;.9 ueva hacia la derecha e i3#uierda el control I2/ del mdulo I&!8&>7E 2/I. &l mismo

tiempo, lentamente $ire en sentido antihorario el control /B91"" "!E=BE*/N &2OBS

del mdulo B*E&>7E 71?9&SS "87E!.

5.9 2eten$a el movimiento del control /B91"" "!E=BE*/N &2OBS del mdulo

B*E&>7E 71?9&SS "87E! una ve3 #ue la salida del mdulo / 2E/12E!

empiece a distorsionarse.

Figura 05 , 2ia$rama de blo#ues mostrando el K.a!alL modelado

'REGUNTAS 0



6/14


-.9 7E 71?9&SS "87E! aproximadamente a la

mitad de su recorrido.

4-.9 Hire el control /B91"" "!E=BE*/N &2OBS del mdulo B*E&>7E 71?9&SS


4.9 Bbi#ue el mdulo SE=BE*/E HE*E!&1! fije sus dip9sQitches a 00. ara reali3aresto, empuje ambos sQitches hacia arriba.

44.9 !ealice las conexiones mostradas en la "i$ura -F.

Gua de laboratorio P! $


7/14


Figura 07 , /onexiones a reali3ar para observar los efectos en la forma de onda di$ital, vea la"i$ura -G

El sistema mostrado en la "i$ura -F puede ser representado por el dia$rama de blo#ues

mostrado en la "i$ura -G. El mdulo SE=BE*/E HE*E!&1! es usado para modelar una

se%al di$ital su salida SYNCes usado para disparar el osciloscopio tal #ue se lo$re una se%al#$ta4l#en la pantalla.

Figura 0:0 2ia$rama de blo#ues del sistema para anali3ar los efectos en la forma de onda

4;.9 "ije el control 8E>&SE del osciloscopio a la posicin ms+28I para ver unos veinte bits

de datos.

NOTA: Es probable #ue no vea los veinte bits de datos debido a #ue al$unos bits estn almismo nivel l$ico de bits adacentes.

45.9 Iisualice ambos canales del osciloscopio compare las se%ales.

4A.9 *ote los efectos de hacer ms an$osto el ancho de banda del canal $irando en sentido

antihorario el control /B91"" "!E=BE*/N &2OBS del mdulo B*E&>7E 71?9

&SS "87E!.

Gua de laboratorio P! %


8/14


Bna solucin obvia al problema de la limitacin del ancho de banda del canal consiste en usar

un medio de transmisin #ue posea un ancho de banda suficientemente amplio para los datos

di$itales. En principio, esta es una buena idea se emplea. /iertos tipos de cables se dise%an

teniendo mejores anchos de banda #ue otros. *o obstante, conforme la tecnolo$'a di$ital se

masifica, existe la demanda de enviar ms ms datos a travs de canales existentes con >?

limitados. ara reali3ar esto se re#uiere #ue la tasa de bits transmitidos (4)$) se incremente.

Esto tiene el mismo efecto #ue reducir el ancho de banda del canal. 7a parte si$uiente delexperimento demuestra este aspecto.

4D.9 Hire el control /B91"" "!E=BE*/N &2OBS del mdulo B*E&>7E 71?9&SS

"87E! completamente en sentido horario para lo$rar #ue el ancho de banda del canal

sea lo ms amplio posible.

4F.9 Hire el control "!E=BE*/N &2OBS del mdulo I/1 aproximadamente un cuarto de su

recorrido (la flecha del control deber apuntar al nmero M de la parte frontal del reloj).

4G.9 "ije el control !&*HE del mdulo I/1 a la posicin 71.

4M.9 odifi#ue las conexiones tal como se muestran en la "i$ura -M.

7as conexiones reali3adas en la "i$ura -M pueden ser representadas por el dia$rama de

blo#ues de la "i$ura -. *ote #ue el reloj del mdulo SE=BE*/E HE*E!&1! es ahora

proporcionado por la salida 28H8&7 del mdulo I/1 es variable.

;-.9 Si la $rfica sobre la pantalla del osciloscopio es inestable, $ire lentamente el control

"!E=BE*/N &2OBS del mdulo I/1 en sentido horario hasta #ue la se%al sea

estable.

;.9 ara modelar el incremento de la transmisin de la tasa de bits, contine $irando el

control "!E=BE*/N &2OBS del mdulo I/1 en sentido horario mientras observa la

pantalla del osciloscopio. ara reali3ar lo anterior, re#uiere $irar en sentido horario elcontrol 8E>&SE del osciloscopio tal #ue vea apropiadamente la se%al di$ital.

Figura 0; , /onexiones para anali3ar el incremento de la tasa de bits, vea la "i$ura -

Gua de laboratorio P! &


9/14


Figura 0 , 2ia$rama de blo#ues para anali3ar los efectos de i!.r#*#!tarla tasa de bits

'REGUNTAS 01-.9 !educir el ancho de banda del canal de transmisin es similar a aumentar la

de la se%al di$ital.

-4.9


10/14


DIAGRAMAS DE O9O (1/81*&7)/omo ha visto, la limitacin de ancho de banda distorsiona la se%al di$ital ocasionando una

mala interpretacin de los datos en el receptor. or lo tanto, es importante ser capa3 de

inspeccionar probar el rendimiento del canal en sistemas de transmisin di$ital.

7os dia$ramas de ojo son ideales para este propsito son sorprendentemente fciles de

$enerar. Si el instructor lo permite puede llevar a cabo esta actividad.

.9 !etorne el control "!E=BE*/N &2OBS del mdulo I/1 aproximadamente a la mitad

de su recorrido para reducir la limitacin del ancho de banda.

.9 "ije el control 8E>&SE del osciloscopio a la posicin 4-us+28I.

;.9 !ealice las conexiones mostradas en la "i$ura - si$uiente.

Figura 0 , /onexiones para visuali3ar el dia$rama de ojo, vea la "i$ura -4

Esta confi$uracin puede ser representada por el dia$rama de blo#ues de la "i$ura -4.

Figura 0% , 2ia$rama de blo#ues para observar el dia$rama de ojo

El osciloscopio es "i$)ara"oahora por el RELO9del sistema en lu$ar de la se%al SN*/ delmdulo SE=BE*/E HE*E!&1!. Esto fuer3a al osciloscopio a dibujar los bits del mdulo

SE=BE*/E HE*E!&1! unos sobre otros deber aparecer un dia$rama al$o similar a lo

mostrado en la "i$ura ;.



11/14


Figura 0 , 2ia$rama de ojo obtenido al disparar el osciloscopio en cada periodo de reloj parasuperponer los bits unos sobre otros

Heneralmente se evita disparar el osciloscopio de esta manera. *o obstante, cuando se

emplea para inspeccionar datos de salida di$itales del canal puede proveernos bastante

informacin acerca de la CALIDADde la se%al , por lo tanto, del ancho de banda del canal.

Si la se%al di$ital no es seriamente afectada por la limitacin de ancho de banda, los espacios

entre tra3os (llamados 1O1S) estn bien abiertos. /uando la limitacin del ancho de banda

de$rada la calidad de la se%al, los ojos se cerrarn. 1bserve estos efectos por s' mismo

si$uiendo los si$uientes pasos.

5.9 ientras observa el dia$rama de ojos en el osciloscopio, lentamente $ire el control

"!E=BE*/N &2OBS del mdulo I/1 totalmente en sentido horario para incrementar

la frecuencia de reloj , por tanto, la tasa de bits de datos.

Nota: /onforme reali3a esto, puede necesitar cambiar el control 8E>&SE a la posicin

-us+28I.

A.9 7entamente $ire el control /B91"" "!E=BE*/N &2OBS del mdulo B*E&>7E

71?9&SS "87E! en sentido a!ti/orariopara incrementar la limitacin de ancho debanda del canal.

D.9 !etorne el control "!E=BE*/N &2OBS del mdulo I/1 aproximadamente a la mitad

de su recorrido.

F.9 Hire el control /B91"" "!E=BE*/N &2OBS del mdulo B*E&>7E 71?9&SS


G.9 !etorne la entrada SN*/ del osciloscopio a la salida SN*/ del mdulo SE=BE*/E

HE*E!&1!.



12/14


'ARTE C , RESTAURACION DE SEALES DIGITALES/omo ha visto, la limitacin de ancho de banda distorsiona las se%ales di$itales. /omo tambin

ha visto ( o'do) los receptores di$itales, tales como los decodificadores /, tienen

problemas al intentar interpretar se%ales di$itales con ancho de banda limitado. El problema es

#ue la limitacin del ancho de banda es casi inevitable sus efectos empeoran conforme se

incrementa la tasa de bits de la se%al di$ital.

ara manejar este problema, la se%al di$ital recibida deber ser limpiada o restaurada antes de

ser decodificada. Bn dispositivo #ue es ideal para este propsito es el comparador. !ecuerde

#ue el comparador amplifica la diferencia entre los voltajes en sus dos entradas. Esto siempre

produce una versin recortada o cuadrada de cual#uier se%al &/ conectada a una entrada si

esta oscila por encima debajo de un voltaje 2/ de r#f#r#!.iapresente sobre la otra entrada.*ormalmente evitamos el recorte pero, en este caso, es mu til. 7a se%al di$ital limitada en

banda se conecta a una de las entradas del comparador a la otra entrada se conecta un

voltaje 2/ variable. 7a se%al di$ital limitada en banda oscila por encima debajo del voltaje 2/

para producir una se%al di$ital en la salida del comparador. Entonces, el voltaje 2/ variable se

ajusta hasta #ue apare3ca en la salida del comparador una copia de la se%al di$ital ori$inal.

2esafortunadamente, esta simple e inteli$ente idea tiene sus limitaciones. rimero, la limitacin

de ancho de banda puede distorsionar demasiado la se%al di$ital tal #ue el comparador no la

pueda restaurar adecuadamente sin errores. Se$undo, el canal puede provocar #ue la se%al

di$ital recibida ( por lo tanto la se%al di$ital restaurada) sufra "#$fa$a*i#!to. or motivos noexplicados a#u', esto puede provocar otros problemas en los receptores.

Esta parte del experimento permite restaurar una se%al di$ital limitada en banda usando un

comparador observar sus limitaciones.

;4.9 "ije el control 8E>&SE del osciloscopio a la posicin -.Ams+28I.

;;.9 "ije el control I&!8&>7E 2/ del mdulo I&!8&>7E 2/I aproximadamente a la mitad de

su recorrido.

;5.9 2esconecte el cable de la salida 28H8&7 del mdulo I/1 entonces modifi#ue las

conexione tal como se muestra en la "i$ura .

Figura , /onexiones para anali3ar la restauracin de una se%al di$ital, vea la "i$ura 4



13/14


Estas conexiones pueden ser representadas por el dia$rama de blo#ues de la "i$ura 4. El

comparador, ubicado en el mdulo UTILITIES, se emplea para restaurar la se%al di$ital limitadaen banda.

;A.9 /ompare las se%ales.

;D.9 7entamente $ire completamente en sentido horario en sentido antihorario el control 2/

I17&HE del mdulo I&!8&>7E 2/ observe el efecto.

Figura % , 2ia$rama de blo#ues para anali3ar la restauracin de una se%al di$ital

'REGUNTAS 02-.9 &un#ue la se%al di$ital restaurada es casi idntica a la se%al di$ital ori$inal, existe una

diferencia.


14/14


;F.9 !etorne el control I&!8&>7E 2/ del mdulo I&!8&>7E 2/I aproximadamente a la

mitad de su recorrido.

;G.9 7entamente ha$a ms an$osto el ancho de banda del canal $irando en sentido

antihorario el control /B91"" "!E=BE*/N &2OBS del mdulo B*E&>7E 71?9

&SS "87E!. /onforme realice esto, la diferencia de fase entre las dos se%ales di$itales

se incrementar pero no lo tome en cuenta.

;M.9 7entamente $ire, en sentido horario, el control /B91"" "!E=BE*/N &2OBS delmdulo B*E&>7E 71?9&SS "87E! detn$alo cuando la salida del comparador

sea la misma #ue la se%al di$ital ori$inal (no tome en cuenta el desfasamiento).

5-.9 /ompare la se%al di$ital restaurada con la se%al di$ital limitada en banda modificando las

conexiones se$n la "i$ura ;.

Figura , /onexiones para verificar la se%al restaurada

'REGUNTAS 05-.9 ara la se%al restaurada correctamente,

t. ii - lab. 07 - limitación de ancho de banda y restauración de señales... (1)

Documents