desarrollo de un prototipo pre-industrial de …

N° tesis:

PROYECTO FIN DE CARRERA

Presentado a

LA UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

Para obtener el título de

INGENIERO ELECTRÓNICO

Por

Camilo Andrés Castro Méndez

DESARROLLO DE UN PROTOTIPO PRE-INDUSTRIAL

DE COMUNICACIÓN PARA LA TRANSMISIÓN

INALÁMBRICA DE AUDIO DIGITAL PARA

INSTRUMENTOS MUSICALES

Sustentado el 23 de Enero de 2013 frente al jurado:

Composición del jurado

- Asesor: Fernando Jiménez, Profesor Asociado, Universidad de Los Andes

- Jurados : Antonio García, Profesor Titular /Universidad de Los Andes

DESARROLLO DE UN PROTOTIPO PRE-INDUSTRIAL DE COMUNICACIÓN PARA LA

TRANSMISIÓN INALÁMBRICA DE AUDIO DIGITAL PARA INSTRUMENTOS MUSICALES 2

CONTENIDO 1 INTRODUCCION .............................................................................................................. 4

2 OBJETIVOS ...................................................................................................................... 5

2.1 Objetivo General ...................................................................................................... 5 2.2 Objetivos Específicos .............................................................................................. 5 2.3 Alcance y productos finales ..................................................................................... 5

3 DESCRIPCIÓN DE LA PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL TRABAJO .......................... 6

4 MARCO TEÓRICO, CONCEPTUAL E HISTÓRICO .............................................................. 6

4.1 Marco Teórico .......................................................................................................... 6 4.1.1 ¿Qué es la Comunicación Inalámbrica? ........................................................... 7

4.1.2 Modulación por Codificación de Pulsos (PCM-Pulse Code Modulation) ....... 7 4.1.3 Descripción SoC (System on Chip) ................................................................ 10 4.1.4 Protocolos I

2C (Inter-Integrated Circuit) e I

2S (Integrated Interchip Sound) . 10

4.2 Marco Histórico ..................................................................................................... 12

4.2.1 Estado del Arte – Transmisión de Audio Inalámbrica ................................... 12

5 DEFINICION Y ESPECIFICACION DEL TRABAJO .............................................................. 13

5.1 Definición .............................................................................................................. 13 5.2 Especificaciones Técnicas ..................................................................................... 14

5.2.1 Especificaciones de Usuario ........................................................................... 14 5.2.2 Especificaciones de Fabricante ....................................................................... 15

6 METODOLOGÍA DEL TRABAJO ...................................................................................... 15

6.1 Plan de trabajo ....................................................................................................... 15

6.2 Búsqueda de información ...................................................................................... 16 6.3 Alternativas de desarrollo ...................................................................................... 18

7 TRABAJO REALIZADO .................................................................................................... 18

7.1 Caracterización De Antenas y Dispositivos ........................................................... 19 7.1.1 Patrones De Polarización Antena 1 ................................................................ 21

7.1.2 Patrones De Polarización Antena 2 ................................................................ 22 7.1.3 Caracterización De Dispositivos .................................................................... 23

7.2 Diseño Prototipos (Transmisor y Receptor) .......................................................... 26 7.3 Descripcion Módulo Codificacion/Decodificaion (AIC3101) – Módulo

Comunicación Radio Frecuencia (CC8520) – Módulo Extensor Rango (CC2590) ........ 28 7.4 Trabajo Computacional .......................................................................................... 29

8 VALIDACIÓN DEL TRABAJO ........................................................................................... 30

8.1 Metodología de prueba .......................................................................................... 30 8.2 Validación de los resultados del trabajo ................................................................ 31 8.3 Evaluación del plan de trabajo ............................................................................... 35

9 DISCUSIÓN .................................................................................................................... 35

10 CONCLUSIONES............................................................................................................. 37

11 AGRADECIMIENTOS ...................................................................................................... 37

12 REFERENCIAS ................................................................................................................ 38

13 ANEXOS ......................................................................................................................... 40



TABLA DE FIGURAS FIGURA 4-1. PROCESO BÁSICO PARA LA DIGITALIZACIÓN DE UNA SEÑAL ANÁLOGA POR MEDIO DE LA PCM O MODULACIÓN POR

CODIFICACIÓN DE PULSOS. .............................................................................................................................. 8 FIGURA 4-2. A) REPRESENTACIÓN DE UNA SEÑAL CUANTIFICADA POR MEDIO DE INTERVALOS DE CUANTIFICACIÓN B) ERROR DE

CUANTIFICACIÓN. (TOMADAS DE CAPITULO 1 – MODULACIÓN POR IMPULSOS CODIFICADOS (MIC)) [5]. ...................... 9 FIGURA 4-3. CONFIGURACIÓN BÁSICA DE LA CONEXIÓN DE DISPOSITIVOS DE AUDIO USANDO PROTOCOLO I

2S Y DIAGRAMA DE

TEMPOS BÁSICO. (TOMADA DE I2C BUS SPECIFICATION) [6]. ................................................................................ 11

FIGURA 7-1. ANTENAS PARA LAS CUALES SE REALIZÓ LA PRUEBA DE CARACTERIZACIÓN. A) ANTENA 1 – TRANSMISOR. B) ANTENA 2

– RECEPTOR. ............................................................................................................................................... 19 FIGURA 7-2. PARÁMETRO S11 O COEFICIENTE DE REFLEXIÓN PARA LA ANTENA 1 – TRANSMISOR. ........................................ 20 FIGURA 7-3. PARÁMETRO S11 O COEFICIENTE DE REFLEXIÓN PARA LA ANTENA 2 – RECEPTOR. ............................................ 20 FIGURA 7-4. A) POLARIZACIÓN CAMPO E (X-POL E) ANTENA 1. B) POLARIZACIÓN CAMPO E (CO-POL E) ANTENA 1. ................ 21 FIGURA 7-5. A) POLARIZACIÓN CAMPO H (CO-POL H) ANTENA 1. B) POLARIZACIÓN CAMPO H (X-POL H) ANTENA 1. .............. 22 FIGURA 7-6. A) POLARIZACIÓN CAMPO E (CO-POL E) ANTENA 2. B) POLARIZACIÓN CAMPO E (X-POL E) ANTENA 2. ................ 23 FIGURA 7-7. A) POLARIZACIÓN CAMPO H (CO-POL H ANTENA 2. B) POLARIZACIÓN CAMPO H (X-POL H) ANTENA 2. ............... 23 FIGURA 7-8. MONTAJE EXPERIMENTAL PROPUESTO PARA LA PRUEBA DE CARACTERIZACIÓN DE LAS TARJETAS TRANSMISORA Y

RECEPTORA MIENTRAS SE ENVÍA UNA SEÑAL DE AUDIO DIGITAL. ............................................................................. 24 FIGURA 7-9. NIVEL DE RUIDO AMBIENTE ENCONTRADO ANTES DE CARACTERIZAR LOS PROTOTIPOS. ....................................... 25 FIGURA 7-10. NIVEL DE POTENCIA EN RECEPCIÓN PARA LOS PROTOTIPOS PROBADOS – MEDICIÓN 1. .................................... 25 FIGURA 7-11. NIVEL DE POTENCIA EN RECEPCIÓN PARA LOS PROTOTIPOS PROBADOS – MEDICIÓN 2. .................................... 26 FIGURA 7-12. DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA ARQUITECTURA FUNCIONAL DE LOS PROTOTIPOS DISEÑADOS ANTERIORMENTE. .. 27 FIGURA 7-13. DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA NUEVA ARQUITECTURA FUNCIONAL PROPUESTA PARA LOS NUEVOS PROTOTIPOS. 27 FIGURA 8-1. SEÑALES DE SINCRONIZACIÓN ENTRE AIC3101 Y CC8520 EN LA TARJETA TRANSMISORA. A) SEÑAL DE SINCRONÍA

BCLK. B) SEÑAL DE SINCRONÍA MCLK. C) SEÑAL DE SINCRONÍA WCLK. ................................................................ 33 FIGURA 8-2. SEÑALES DE SINCRONIZACIÓN ENTRE AIC3101 Y CC8520 EN LA TARJETA TRANSMISORA. A) SEÑAL DE SINCRONÍA

BCLK. B) SEÑAL DE SINCRONÍA MCLK. C) SEÑAL DE SINCRONÍA WCLK. ................................................................ 34 FIGURA 8-3. A) SEÑALES DE COMUNICACIÓN ENTRE CC8520 Y CC2590 EN LA TARJETA TRANSMISORA. B) SEÑALES DE

COMUNICACIÓN ENTRE CC8520 Y CC2590 EN LA TARJETA RECEPTORA. ............................................................... 35

TABLAS TABLA 1. PLAN DE TRABAJO ESTIMATIVO DE REALIZACIÓN Y DESARROLLO DEL PROYECTO DE GRADO. ..................................... 16 TABLA 2. MEDICIONES OBTENIDAS PARA LOS VOLTAJES DE POLARIZACIÓN DE LOS COMPONENTES DE LA TARJETA RECEPTORA. .... 31 TABLA 3. MEDICIONES OBTENIDAS PARA LOS VOLTAJES DE POLARIZACIÓN DE LOS COMPONENTES DE LA TARJETA TRANSMISORA. 31

TABLA DE ANEXOS ANEXO 1. CIRCUITO ESQUEMÁTICO TARJETA TRANSMISORA. ........................................................................................ 41 ANEXO 2. A) BOTTOM LAYER (CARA INFERIOR) TARJETA TRANSMISORA, B) TOP LAYER (CARA SUPERIOR) TARJETA TRANSMISORA.

................................................................................................................................................................ 42 ANEXO 3. A) DISPOSICIÓN DE COMPONENTES TARJETA TRANSMISORA, B) VIAS Y PADS LAYERS. .......................................... 43 ANEXO 4. CIRCUITO ESQUEMÁTICO TARJETA RECEPTORA. ............................................................................................ 44 ANEXO 5. A) BOTTOM LAYER (CARA INFERIOR) TARJETA RECEPTORA, B) TOP LAYER (CARA SUPERIOR) TARJETA RECEPTORA. ... 45 ANEXO 6. A) DISPOSICIÓN DE COMPONENTES TARJETA RECEPTORA, B) VIAS Y PADS LAYERS TARJETA RECEPTORA. ................. 46



1 INTRODUCCION

Por medio del presente documento se presentará y se describirá el proceso realizado para el proyecto de grado en curso, Desarrollo de un Prototipo Pre-industrial de Comunicación para la Transmisión Inalámbrica de Audio Digital para Instrumentos Musicales, y así mismo se mostrarán los alcances logrados durante el proceso de desarrollo del mismo y las principales conclusiones que surgen a partir de la culminación del presente proyecto.

Dentro del presente documento se mostraran de forma breve y concisa los siguientes ítems

relevantes para la comprensión y entendimiento del proceso realizado durante el proyecto: los objetivos que se fijaron para el proyecto teniendo como referente principal un proyecto previo para esta misma aplicación [1], con la finalidad de lograr mostrar el funcionamiento de unos prototipos adecuados para cumplir con la transmisión de audio digital inalámbrica propuesta; un marco teórico e histórico con los que se resumen los principales conceptos, teorías y avances históricos más relevantes que enmarca la comunicación inalámbrica, específicamente en el uso de las misma para la transmisión de audio digital, y los cuales son necesarios para el correcto desarrollo del proyecto; se presentara la metodología usada al realizar las pruebas de unos prototipos anteriores, al caracterizar las antenas y dispositivos (Transmisor y Receptor) de dicho proyecto de grado anterior [1]; el diseño e implementación de unos nuevos prototipos con las mejoras propuestas; por último se presentaran las pruebas realizadas para la validación de los prototipos nuevos.

Ahora bien, como ya se había mencionado se presentaran unos nuevos dispositivos y por tal

motivo el primer paso para iniciar el proceso de reingeniería o rediseño de los prototipos, fue la realización de las pruebas de caracterización tanto para las antenas como para los dispositivos ya fabricados; durante la primera prueba se realizaron pruebas por medio de las cuales se comprobó cual era la frecuencia de funcionamiento de las tarjetas, al realizar algunos montajes (que se mostraran dentro de los anexos del presente documento) dentro de la cámara anecónica, ubicando las antenas de forma horizontal o vertical; en la segunda prueba se realizó una prueba preliminar fuera de la cámara anecónica con el analizador de espectros, para comprobar que ambos dispositivos (transmisor y receptor) funcionaran en la banda de los 2.4 GHz y además para conocer la potencia de transmisión y recepción, mientras se transmitía una señal de audio digital.

Adicionalmente, toda la información recopilada con respecto a los conceptos teóricos y al estado actual de las comunicaciones inalámbricas, sirve como una base sólida para la comprensión del funcionamiento básico de la transmisión de señales sin medios físicos tangibles en muchas ocasiones como lo son los cables. Por esta razón es importante tener en mente conceptos como que es la comunicación inalámbrica, modulación de pulsos o PCM, digitalización de pulsos (por medio del Códec del sistema), protocolo I2C para dicha codificación del audio. Igualmente, las aplicaciones actuales de la comunicación inalámbrica pueden dar un referente para así lograr fabricar dispositivos que puedan llegar al mercado.



2 OBJETIVOS

2.1 Objetivo General

El objetivo principal del presente proyecto es el diseño y fabricación de un prototipo

preindustrial, tarjeta transmisora y receptora, para un sistema de comunicación inalámbrico que permita de forma sencilla y eficiente la transmisión de las señales de audio producidas por un

instrumento musical, por medio de la digitalización de dichas señales.

2.2 Objetivos Específicos

En primer lugar se realizarán pruebas para evaluar el desempeño de los requerimientos funcionales y no funcionales de los dispositivos diseñados (tarjeta transmisora y receptora) en el proyecto de grado “Comunicación Inalámbrica De Audio Digital Para Instrumentos Musicales” [1]; algunas de las pruebas que se realizaran a dichos dispositivos son: comprobar que se comuniquen de forma adecuada, medición del rango de alcance de las tarjetas, emisiones electromagnéticas y de cámara anecóica.

Se estudiará de forma concreta cual ha sido el avance actualmente en el desarrollo de dispositivos para la transmisión inalámbrica de audio digital.

Se presentará e identificarán los conceptos básicos para la comprensión del funcionamiento de una comunicación inalámbrica entre dos dispositivos.

Se propondrá y presentará el diseño de un prototipo funcional que permitirá establecer una solución a la problemática establecida anteriormente.

Se incluirán algunas mejoras al diseño de las tarjetas, entre ellas la adición de módulos que ampliaría el rango de funcionamiento de las mismas, con la finalidad de obtener un prototipo más robusto y autónomo.

Se presentará un prototipo de un producto final que cumpla con los requerimientos necesarios para la comunicación inalámbrica de un instrumento musical (guitarra eléctrica).

Una vez finalizado el prototipo se realizarán las pruebas pertinentes para corroborar que éste cumpla con las normativas y reglamentación de este tipo de dispositivos en el mercado.

2.3 Alcance y productos finales

Como principal compromiso al finalizar el proyecto se entregara el prototipo de un producto

que cumpla con los requerimiento necesarios para establecer la comunicación inalámbrica para un instrumento musical y que se pueda incluir en la fabricación del mismo o comercializar en el mercado, claramente después de haber sido probado bajo ciertos parámetros y que cumpla con las regulaciones actuales para este tipo de dispositivos. Dicho prototipo se presentara como un estimativo de un producto que se pudiera incluir en la línea de ensamblaje de un instrumento musical, con el fin de reducir costos y proveer una alternativa frente a los dispositivos presentes actualmente en el mercado.



3 DESCRIPCIÓN DE LA PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL TRABAJO

La problemática a solucionar se plantea desde un ámbito de una necesidad social, cultural

tecnológica, ya que, en la actualidad los seres humanos estamos siempre buscando nuevas formas de comunicarnos, compartir e interactuar, esto los logra de manera muy completa, con una de las formas de comunicación e interacción más antiguas del planeta, la música. Es por esta razón, que en el presente y constante desarrollo social, es muy común todo tipo de espectáculos y shows en donde el sonido juega un papel muy importante, por ende un factor primordial dentro de este tipo de aplicaciones, es la correcta adecuación de los sistemas de sonido del mismo. En el mercado se encuentran varios tipos de dispositivos que permiten que la calidad del audio se pueda mejorar, pero en muchas ocasiones estos dispositivos son de gran tamaño, costosos e incluso pueden llegar a ser incómodos, por esta razón y a través del presente proyecto se pretende proponer una solución viable y optima dirigida a los intérpretes musicales, y al público en general interesado, en cuanto a los problemas e incomodidades que puede generar la utilización de medios alámbricos para la conexión de los instrumentos musicales con sus respectivos dispositivos amplificadores (transductores electro-acústicos).

Adicionalmente, el diseño de estos prototipos parte del hecho que se debe realizar un

proceso de reingeniería y rediseño a partir de unos prototipos ya implementados [1], lo que presenta un trabajo adicional ya que se debe entender primero de forma aproximada el proceso de diseño llevado a cabo. Es por esta razón y después de tener acercamiento detenido a ese proceso de diseño previo, se pudo observar que claramente son necesarias ciertas mejoras para que los dispositivos tengan un mejor desempeño y puedan ser competitivos en el mercado. Dentro de las mejoras que se le harán a los dispositivos, algunas de las principales es la inclusión de resistencias y capacitancias, usados para un mejor acople interno entre los integrados de dichas tarjetas y un mejor tratamiento de la señal de audio, adicionalmente se incluirá un módulo extensor de rango que aumentará la potencia de transmisión y la sensitividad del dispositivo receptor.

Es importante mencionar que se espera que el prototipo que se desarrollará se pueda

presentar, como una alternativa que permitirá a los usuarios mayor versatilidad al momento de utilizar un instrumento musical, evitando la dependencia de medios físicos para la conexión de éstos, y adicionalmente que el prototipo pueda ser incluido dentro del proceso de fabricación del instrumento musical que así lo requiera. Adicionalmente, se espera que la implementación de este tipo de dispositivos en la cadena de producción y ensamblaje de cierto tipo de instrumentos, pueda verse reflejada en una reducción de costos para un usuario, debido a que en general en el mercado actual dichos dispositivos pueden llegar a ser costos e incluso engorrosos al momento de utilizarlos.

4 MARCO TEÓRICO, CONCEPTUAL E HISTÓRICO

4.1 Marco Teórico

Como se había mencionado el propósito general del presente proyecto es el de generar la

comunicación inalámbrica entre un instrumento musical y un dispositivo amplificador (transductores electro-acústicos) que se encargaran de transformar las señales eléctricas en



sonido, por esta razón, es importante establecer ciertos conceptos básicos para el desarrollo del proyecto. Los conceptos más relevantes a tener a tener en cuenta son los ya anteriormente se habían mencionado como lo es, la comunicación inalámbrica, la modulación de pulsos o PCM, la digitalización de pulsos (por medio del Códec del sistema), el protocolo I2C para dicha codificación del audio. A continuación, se explicaran de forma breve y concisa estos conceptos teniendo en cuenta su gran importancia dentro del proyecto.

¿Qué es la Comunicación Inalámbrica? 4.1.1

El concepto de lo que es una comunicación inalámbrica puede ser tan sencillo o complicado

como se quiera, debido al gran desarrollo y crecimiento que ha tenido este tipo de tecnología en la industria de las telecomunicaciones en la actualidad. Sin embargo, una comunicación inalámbrica se refiere sencillamente a un sistema de comunicación eléctrico que no requiere la presencia de medios físicos como cables, que interconecten físicamente a los equipos usados dentro de dicho sistema, en el establecimiento de un canal para la propagación de información entre un dispositivo transmisor y receptor. La comunicación inalámbrica basa su funcionamiento en el uso de las ondas electromagnéticas, descubiertas por Heinrich Rudolph Hertz en 1887, como medio para mover o transmitir información a grandes distancias, debido a que dichas ondas se transmiten en el vacío a una velocidad comparable con la de la luz (3x108 m/s).

Ahora bien, desde hace algunas décadas y como una de sus principales ventajas, la comunicación inalámbrica permite el uso de diferentes bandas de frecuencias dentro del espectro electromagnético, existen alrededor de 9 bandas y cada una de ellas comprende un rango de frecuencias y permiten el uso de ciertas aplicaciones dentro de cada banda o segmento; una de las bandas más comúnmente usadas para las comunicaciones en tierra es la UHF por sus siglas en ingles Ultra High Frecuency (300 a 3000MHz). La banda UHF ofrece una gran versatilidad al momento de presentar una gran compatibilidad con dispositivos con aplicativos Wi-fi, buen desempeño en las redes inalámbricas (WPAN), ofrece igualmente un mejor desempeño en presencia de obstáculos como árboles o columnas en comparación con otras bandas del espectro en Radiofrecuencia, adicionalmente es una banda de frecuencias que es muchos países no requiere de una licencia especial para su uso, como en el caso de la normatividad colombiana en donde la banda entre los 2400,0 MHz a los 2438,5 MHz es de libre uso en aplicaciones de comunicaciones inalámbricas [2].

Adicionalmente, cabe mencionar que al ser uno de los sectores con mayor crecimiento en las últimas décadas dentro del sector de las telecomunicaciones, tiene hasta el momento un sin número de aplicaciones como redes de sensores inalámbricas, casas inteligentes, fabricas automatizadas, incluso tiene grandes aplicaciones en medicina y telemedicina.

Modulación por Codificación de Pulsos (PCM-Pulse 4.1.2Code Modulation)

Debido a que la transmisión análoga de señales era poco eficiente debido a atenuaciones y

amplificación de las señales de ruido, la forma más usada actualmente para la transmisión de información es el uso de señales digitalizadas, ya que este tipo de señales se pueden separar más fácilmente de otras señales indeseadas como el ruido y se pueden reconstruir prácticamente a su estado original después de ser procesadas. La transmisión digital de información consiste en enviar pulsos digitales entre dos puntos distintos de un sistema, para realizar este proceso existen



varias formas o técnicas para la manipulación de las señales por medio de pulsos, estas son, PWM – Pulse Width-Modulation o Modulación de Ancho de Pulso, PPM – Pulse Positition-Modulation o Modulación de Posición de Pulso, PAM – Pulse Amplitud-Modulation o Modulación de Amplitud de Pulso y PCM – Pulse Code-Modulation o Modulación por Codificación de Pulso [3]. Esta última, es la técnica la más usada para la transmisión digital de información y audio, como es el caso del presente proyecto.

Antes de continuar con la explicación acerca de los aspectos más importantes de la PCM o modulación por codificación de pulsos, es importante mencionar de manera breve lo que es la modulación. En primer lugar la modulación es un proceso por medio del cual se quiere lograr una adecuación entre la señal emitida y el canal por el cual va a ser transmitida, con la finalidad de que la información se transmita adecuadamente optimizando el uso del canal de transmisión. El modulador es el encargado de realizar la conversión de la señal digital proporcionada por el transmisor a una señal análoga equivalente y la conversión inversa o demodulación de la señal de análogo a digital en el receptor [4].

La modulación por codificación de pulsos, más que una modulación hace referencia a una forma de codificación de onda, la cual se usa para realizar la codificación de una señal análoga en una señal digital, teniendo en cuenta que la exactitud con la que la señal análoga puede ser reconstruida dependerá del número de bits usados para crear la representación digital de esta, adicionalmente, la modulación por codificación de pulsos tiende a disminuir los problemas de ruido y distorsión al momento de transmitir una señal de audio o voz; la PCM es una extensión de la PAM, en la cual la amplitud de la señal está representada por un tren de pulsos y cada uno de estos pulsos corresponde a la amplitud de la señal en un tiempo determinado, dichos pulsos son de amplitud y longitud constante [5].

Figura 4-1. Proceso básico para la digitalización de una señal análoga por medio de la PCM o Modulación por Codificación de Pulsos.

Ahora bien, para realizar adecuadamente este proceso de digitalización de una señal análoga,

se deben seguir tres pasos o procesos importantes: muestro de la señal análoga, cuantificación y codificación, a continuación se hará una breve explicación acerca de cada uno de estos procesos que son parte fundamental en la transmisión digital se señales.

4.1.2.1 Muestreo Señal Analógica

El muestro de una señal análoga, consiste en tomar medidas o muestras de la amplitud en

tensión de dicha señal durante ciertos intervalos de tiempo predeterminados, para luego poder convertir estas muestras en una serie de pulsos, de amplitud constante y corta duración, que se puedan representar con facilidad por medio de un código PCM binario [5], es decir, que la señal



muestreada estará conformada por una serie de pulsos, cada uno de los cuales tendrá una amplitud igual al valor de la señal análoga muestreada.

Para este proceso de muestreo es necesario que la señal muestreada cumpla con dos características fundamentales para poder considerar que dicha señal contiene dentro de si toda la información necesaria para más adelante realizar la reconstrucción de la señal original, la primera de ellas es que la señal original esté acotada por un ancho de banda (ancho de banda máximo de la señal) y la segunda es que la velocidad o frecuencia de muestreo de la señal debe ser igual o superior al doble de la frecuencia máxima de la señal de entrada de audio [4], estas dos características se condensan de forma clara dentro del Teorema de muestreo o Teorema Nyquist, el cual se enuncia a continuación,

donde,

Por último, para la digitalización de una señal de audio existen varios estándares, pero uno

de los más comunes y básicos, es tener una frecuencia de muestreo de 44.1 kHz para señales dentro del rango audible del ser humano, es decir, entre 20 Hz y 20 KHz, teniendo en cuenta que son necesarios 16 bits para realizar la representación de esta señal [1].

4.1.2.2 Cuantificación o Cuantización

La cuantificación corresponde al proceso de asignar un valor discreto de amplitudes dentro

de una gama predefinida para cada uno de los valores continuos que pueden tomar las muestras de la señal. Dicha gama de amplitudes se divide en intervalos de cuantificación y a cada una de las muestras cuyas amplitudes se encuentran dentro de uno de estos intervalos se les asigna el mismo valor de amplitud de salida; dentro de cada intervalo de Cuantización hay dos zonas o niveles importantes: el nivel de decisión (límite entre los intervalos) y nivel de cuantificación que determinará el valor que se le asignará a cada una de las muestras [5]. El número de niveles de cuantificación estará determinado por el número de bits que se usen para representar las muestras de la señal, es decir, tendremos niveles de cuantificación, donde n es el numero de bits utilizados.

Figura 4-2. a) Representación de una señal cuantificada por medio de intervalos de cuantificación b) Error de cuantificación. (Tomadas de Capitulo 1 – Modulación Por Impulsos Codificados (MIC)) [5].



4.1.2.3 Codificación

Después de ser cuantificada la señal muestreada, el paso siguiente es realizar la codificación

de dicha señal cuantizada. La codificación es un proceso que consiste en establecer una representación de cada una de las muestras cuantizadas en los procesos anteriores, por medio de la asignación de un código o número binario. Dependiendo de la precisión que se requiera dentro del diseño se necesitaran más o menos bits para realizar la codificación de la señal, generalmente entre mayor sea el número de bits utilizados se puede transmitir más precisamente la señal para ser reconstruida más adelante. En muchos de los dispositivos actuales los procesos de cuantificación y codificación se realizan simultáneamente y por ende pueden ser realizados pos un mismo circuito. En la figura 4-2.a. de la sección anterior se puede observar una señal cuantizada y codificada con 3 bits para su representación digital.

Descripción SoC (System on Chip) 4.1.3

Es un dispositivo o circuito integrado que está constituido por algunos de los elementos más

relevantes dentro de un computador u otro sistema electrónico, integra funciones de memoria, procesamiento e incluso aplicativos de RF (radiofrecuencia), todo dentro de un mismo chip. Los SoC o system-on-chip poseen procesadores mucho más poderosos, incluso capaces de soportar ciertas versiones de un sistema operativo como Windows o Linux, estos dispositivos poseen módulos de memoria RAM, ROM y/o flash, boques de temporización como osciladores, interfaces analógicas como conversores ADC (análogo-digital) y DAC (digital-análogo) y algunos otros módulos como interfaces externas (USB, Ethernet, etc.), y reguladores de voltajes [8], [10].

La mayoría de estos dispositivos son diseñados con la finalidad de desarrollar una tarea o proceso en específico, y al igual que otros sistemas electrónicos más grandes utilizan la integración entre hardware y software para cumplir con le programación que se les ha dado. Este tipo de circuitos integrados son de bajo consumo energético y de costos reducidos por sus dimensiones físicas y la gran variedad de opciones que ofrecen, por esta razón su uso en el desarrollo de dispositivos de menor tamaño y mejores características de bajo consumo de potencia se ha incrementado.

Protocolos I2C (Inter-Integrated Circuit) e I2S (Integrated 4.1.4Interchip Sound)

El protocolo I2C bus (circuito inter-integrado) o inter-IC por sus representación en inglés, fue

diseñado a principios de la década de los 80 por la compañía Philips Semiconductors, el principal objetivo de este protocolo es permitir una comunicación más eficiente y veloz entre varios componentes que se encuentran dentro de un mismo circuito impreso.

El I2C se encarga de enviar la información de forma serial a través de dos canales o líneas bidireccionales, una de ellas llamada Serial Clock Line (SCL) para la señal de reloj y la otra Serial Data Line (SDA) para la información, es por esta razón que al I2C también se le conoce como interfaz de dos líneas, y esta es una de sus principales ventajas a la hora de establecer una relación maestro-esclavo entre los componentes; la cual es otra de las ventajas o características



más importantes del protocolo I2C, en cual se define una relación de maestro y esclavo entre todos los dispositivos o componentes, cada dispositivo es reconocido por una dirección de identificación única de cada uno de estos, adicionalmente el protocolo I2C permite que cada dispositivo interactúe como maestro o esclavo dependiendo de su función de diseño; el maestro se encarga de controlar las líneas o buses del reloj y de información, dando inicio a la transferencia de información y generando las señales de reloj que permitan dicha transferencia [6], en este punto los demás dispositivos se pueden considerar como esclavos y actuaran de acuerdo a las instrucciones que envió el maestro; cabe mencionar que el dispositivo maestro puede enviar o recibir información de los esclavos, pero los esclavos no podrán transmitirse información entre sí.

La velocidad estándar de comunicación está dada por un máximo de 100 Kbit por segundo, pero igualmente existen algunos otros modos de funcionamiento del reloj que pueden llegar a transmitir a una velocidad de 400 Kbit por segundo e incluso Philips diseño un modo de alta velocidad que alcanza los 3.4 Mbit por segundo. Adicionalmente a estas características el I2C ofrece ciertos beneficios a los diseñadores como un muy bajo consumo de corriente, una alta inmunidad hacia el ruido, un amplio rango de voltajes de alimentación, un amplio rango de temperaturas de operación, entre otras más.

Es importante mencionar que de manera adicional y complementaria Philips Semiconductors

en 1986 introdujo un protocolo de forma más específica para facilitar la conexión entre dispositivos digítales de audio. El I2S [7], al igual que el I2C, es un protocolo que basa su funcionamiento en un bus serial, el cual se separa la señal de reloj y la señal de la información del audio; el bus de datos consiste básicamente en la separación de la información de la señal de audio en tres líneas: un bit para línea de reloj, línea de palabra de reloj o línea de palabra de selección, y una línea de datos multiplexados. En la siguiente imagen se muestra la conexión básica entre un transmisor y receptor usando el protocolo I2S.

Figura 4-3. Configuración básica de la conexión de dispositivos de audio usando protocolo I2S y diagrama de

tempos básico. (Tomada de I2C bus specification) [6].



Este protocolo posee un tipo de comunicación PCM para la transmisión de audio digital, es

decir, por ejemplo para el uso del protocolo en aplicativos de audio estéreo, la señal de reloj permite saber si el canal izquierdo o derecho se está enviando y así que palabra de bits debe enviar por la línea del bus de datos serial. Y de esta manera este protocolo permite que la comunicación o transmisión del audio sea más exacta y fiel sin tener desviaciones indeseadas de información.

4.2 Marco Histórico

El inicio de las comunicaciones inalámbricas data de aproximadamente un siglo atrás, el

primer adelanto visible con respecto a este tema fue dado por el físico alemán Heinrich Rudolph Hertz, en 1887, quien demostró de forma concreta la existencia de las ondas electromagnéticas y que dichas ondas podrían viajar en el vacío grandes distancias transmitiendo información. Algunas décadas atrás, la teoría detrás de las ondas electromagnéticas había sido estudiada y propuesta por el físico escocés James Clerk Maxwell en 1864; luego en 1899 los desarrollos de Hertz, Maxwell y Morse, fueron aplicados por Guillermo Marconi para así lograr establecer la primera comunicación inalámbrica a través del canal de la mancha, a esta invención de Marconi se le conoció como telégrafo inalámbrico o radiotelégrafo, adicionalmente durante las décadas siguientes se realizaron muchos aportes en este campo que dieron como resultado la invención de la transmisión de voz por radio, que el primer medio masivo de comunicación inalámbrica, a principios del siglo XX.

Hacia la década de los años 20, en Estados Unidos surge la primera red de comunicaciones móviles, usadas por la policía de la cuidad de Detroit, este tipo de tecnología sigo avanzando durante las décadas subsecuentes hasta que hacia finales del 1950 se establecieron dos de las bandas de radiofrecuencia actuales (VHF y UHF); después hacia 1973 Martin Cooper introduce el primer radioteléfono de Motorola y a partir de ese momento se empezó a desarrollar la telefonía celular como la conocemos hoy en día. Después de todos estos grandes descubrimientos e invenciones se llega a una de las más grandes aplicaciones de las comunicaciones inalámbricas actuales, las redes inalámbricas de área local o WLAN’s por sus sigla en inglés, las cuales permiten la transmisión de datos, información e incluso audio digitales de forma inalámbrica. Y así como las WLAN’s existen actualmente muchos otros aplicativos para las redes de comunicación inalámbrica que se han desarrollado durante los últimos 20 años y que muestran la evolución de este tipo de tecnología dentro del sector de las comunicaciones inalámbricas.

Estado del Arte – Transmisión de Audio Inalámbrica 4.2.1

Teniendo en cuenta los antecedentes históricos y los desarrollos alcanzados hasta la

actualidad en cuanto a las comunicaciones inalámbricas se refiere, se puede evidenciar que el surgimiento de las redes de comunicación inalámbrica no se dio por cuestiones del azar, sino como una respuesta a las necesidades actuales de las personas y de la sociedad, por compartir y transmitir toda clase de información casi que desde cualquier lugar donde se esté; adicionalmente este tipo tecnología tiene muchas otros campos de aplicación como creación de redes de sensores inalámbricos, automatización de fábricas, casas inteligentes, incluso en aplicaciones de telemedicina, pero una de las aplicaciones más usadas actualmente es el uso de este tipo de redes inalámbricas en aplicaciones relacionadas con la transmisión de audio digital.



Uno de los principales atractivos de las comunicaciones inalámbricas el tratar al máximo de eliminar las conexiones físicas, como cables, entre los dispositivos del sistema, ya que, brinda mayor versatilidad y presenta menos molestias e inconvenientes al momento de transmitir la información. Dentro de las aplicaciones relacionadas con la transmisión y recepción de audio y sonido, en la actualidad se han desarrollado dispositivos que claramente eliminan las conexión físicas entre el sistema transmisor de audio y el receptor del mismo, e incluso crean redes inalámbricas de audio domésticas, como la gama de productos Phillips Streamium, que permite la reproducción de audio digital distintos lugares de una casa [14] o los aplicativos inalámbricos de alta definición dela compañía Sonos [15], entre muchas otras. Se ha podido observar que el desarrollo de este tipo de aplicaciones ha sido un poco difícil debido a todo el proceso que conlleva el implementar una transmisión de audio digital de calidad, al realizar la digitalización de las señales de audio. Ahora bien con respecto a la transmisión de audio inalámbrica en instrumentos musicales de cuerda, específicamente hablando de guitarras o bajos eléctricos, desde hace ya varios años existen dispositivos que permiten la conexión inalámbrica de dichos instrumentos con su respectivo dispositivo receptor de audio (amplificador electro-acústico), pero estos dispositivos solo eliminan de forma parcial la conexión de cables entre transmisor y receptor, debido a que algunos necesitan realizar una conexión externa a un módulo que se encargar de realizar la transmisión del audio, hay otros que realizan la conexión de un módulo externo por la salida de la señal analógica del instrumento y la señal es transmitida luego a modulo central que se encarga de enviar la señal al dispositivo receptor de audio.

Es por esta razón que actualmente no se ha visto un gran avance en el desarrollo de este tipo de aplicaciones e igualmente se ha visto que en el mercado siguen existiendo solo algunas pocas compañías que realizan desarrollos en este campo, con dispositivos que tienen las características anteriormente mencionadas; las más relevantes son tal vez en cuestiones de aplicaciones para instrumentos musicales son Line6, que presenta varios módulos para la creación de un sistema inalámbrico para guitarras y bajos eléctricos [16], u otras compañías como Samson, con sistemas como el AirLine 77Guitar System –UHF Wireless [17].

5 DEFINICION Y ESPECIFICACION DEL TRABAJO

5.1 Definición

Al diseñar y fabricar unos nuevos dispositivos, basándose claramente en unos diseños

previos, que establezcan la comunicación inalámbrica entre un dispositivo transmisor y uno receptor, con la finalidad de transmitir audio digital entre un instrumento musical eléctrico de cuerdas, como la guitarra eléctrica o un bajo eléctrico, la problemática que realmente se está intentando solucionar o atacar desde el punto de vista de la comodidad y versatilidad que puede ofrecer este tipo de instrumentos a un intérprete, es la eliminación o supresión de los cables o medios físicos existentes entre el instrumento musical y su dispositivo amplificador de audio (Transductor Electro-acústico).

Y adicionalmente debido a que en la actualidad los dispositivos que se encuentran en el mercado, los cuales cumplen o logran suplir esta necesidad, son dispositivos que pueden ser de gran tamaño y costo, con lo cual por medio del presente proyecto se pretende establecer los dispositivos diseñados como una alternativa que pueda ofrecer una reducción de costos tanto para el fabricante como para el usuario final de dichos dispositivos, esto con la finalidad de que



se pueda incluir por ejemplo estos dispositivos en la línea de producción y ensamblaje de los instrumentos musicales que así lo permitan.

5.2 Especificaciones Técnicas

Partiendo de la base de requerimientos con los cuales se diseñaron los dispositivos en el

proyecto de grado “Comunicación Inalámbrica De Audio Digital Para Instrumentos Musicales” de la Universidad de Los Andes [1], y las necesidades que se querían suplir con dichos dispositivos se debe tener un mente que el usuario final de los dispositivos en un intérprete o músico, para quien el dispositivo debe ofrecerle versatilidad y adaptabilidad, en cuanto a permitir el reemplazo de los medios físicos de trasmisión de audio y la fácil integración con sistemas de comunicación ya existentes, por medio del manejo de ciertos parámetros y estándares para la calidad de la transmisión del audio digitalizado.

Al igual que durante el desarrollo de los prototipos anteriores y con el fin que los prototipos cumplan con la funcionalidad propuesta, se deben tener en consideración los posibles requerimientos que deban satisfacer los dispositivos tanto desde el punto de vista del fabricante de los instrumentos musicales como de las necesidades que deben suplir los dispositivos al ser utilizados por su usuario final.

Es importante mencionar que al ser el presente proyecto una continuación de un proyecto anteriormente desarrollado como proyecto de grado, la principal idea fue el incluir cierto número de mejoras para el funcionamiento y la compatibilidad de los dispositivos, es por dicha razón que casi en su totalidad las especificaciones que se propusieron para cubrir las posibles necesidades que pueden demandar un fabricante y un usuario final, solo se han modificado parcialmente y siguen siendo muy similares a las descritas en el documento de tesis del Proyecto “Comunicación Inalámbrica De Audio Digital Para Instrumentos Musicales”. Igualmente es pertinente mencionar que para cumplir a cabalidad con los requerimientos que se describirán a continuación, se debe tener en mente que los sistemas de comunicación inalámbrica presentan algunas limitantes como, lo son en primer lugar el gran número de dispositivos que actualmente se comunican y funcionan por medio del uso de alguna de las bandas del espectro de radiofrecuencia, y en segundo lugar que las interferencias que se puedan introducir dentro del canal inalámbrico pueden afectar el adecuado comportamiento de los dispositivos, pero es igualmente importante mencionar que las especificaciones que se enunciaran a continuación presentaran una solución adecuada para el desarrollo de dos dispositivos (Transmisor y Receptor) que cumplirán con las características eléctricas y la calidad de transmisión de audio teniendo en cuenta algunas de las referencias ofrecidas por ciertos estándares dentro de este tipo de aplicaciones.

Especificaciones de Usuario 5.2.1

Un dispositivo transmisor integrado al instrumento musical y un receptor que posibilite su conexión a un dispositivo de procesamiento de señal.

Rango de operación inalámbrica radial entre 15 m y 30 m alrededor del receptor.

Consumo mínimo de potencia para operación con baterías; funcionamiento autónomo

de fuentes de alimentación externas.



La calidad del audio transmitido debe cumplir con el mínimo de la calidad de un CD de

audio comercial (44.1kHz, 16-bits)

La latencia de audio debe ser inferior a 30 ms.

Ancho de banda del canal de transmisión de mínimo ±4 MHz para evitar interferencias

de dispositivos que trabajen en la misma banda de radiofrecuencia.

Especificaciones de Fabricante 5.2.2

Integración con el instrumento musical sin modificar el diseño estético.

La transmisión se deberá realizar en una banda de frecuencia abierta para uso público

(2.4 GHz – 3GHz).

Debe soportar la interfaz de transmisión de audio I2S.

El dispositivo debe cumplir con los estándares internacionales de regulación del uso de

radio frecuencia (ETSI EN 300 328, EN 300 440 clase 2, FCC CFR 47 parte 15, ARIB STD-

T66).

Con las especificaciones listadas anteriormente y el correcto diseño de los dos prototipos (Transmisor y Receptor), se puede lograr ofrecer dispositivos que cumplan con las necesidades del usuario y adicionalmente con las normativa actuales para este tipo de dispositivos, con lo cual se pueden tener dispositivos que resuelvan satisfactoriamente la problemática presentada.

6 METODOLOGÍA DEL TRABAJO El proceso seguido para el desarrollo del proyecto se estableció en primera medida por

medio del cronograma presentado en la propuesta del proyecto de grado, dentro del cual se especificó cada una de las tareas que se desarrollarían durante la realización del proyecto y la duración estimativa en semanas o días que requeriría cada una de ellas. Adicionalmente, como se debía realzar un proceso de re-ingeniería a los prototipos anteriores se siguieron algunas pautas establecidas por la norma ANSI/EIA – 632 – 1998, por medio de la cual se pudieron establecer algunas de las mejoras que se presentan para los dispositivos.

6.1 Plan de trabajo

A continuación se mostrará de forma aproximada el orden en que se realizaron las tareas dentro del desarrollo del proyecto, incluyendo las fechas tentativas en que se realizaron y el tiempo que demoro cada una de ellas.

Índice

# Tarea

TAREA INICIO FINAL DURACION

(DIAS)

1 Pruebas Preliminares para evaluación de desempeño de los diseños

anteriores.

30/07/2012 4/08/2012 6

1.1 Revisión funcionamiento tarjeta transmisora y receptora.(Funcionales)

30/07/2012 4/08/2012 6

2 Pruebas de compatibilidad electromagnética y cámara anecóica.

6/08/2012 15/08/2012 10



2.1 Segunda revisión funcionamiento tarjetas. (Funcionales)

6/08/2012 9/08/2012 3

3 Revisión y Definición de los nuevos requerimientos del sistema.

16/08/2012 18/08/1202 6

3.1 Inicio del diseño de la tarjeta Transmisora. 21/08/2012 25/08/1202 5

3.2 Inicio del diseño de la tarjeta Receptora. 27/08/2012 31/08/1202 5

4 Entrega de un Informe de Avances con los diseño de ambas tarjetas (Transmisora y Receptora)

1/09/2012 7/09/2012 8

4.1 Reunión con el Asesor para le revisión de los diseños.

6/09/2012 7/09/2012 2

5. Inicio de la Implementación Física de los Diseños Propuestos.

10/09/2012 29/09/2012 20

5.1 Pedido de elementos Faltantes para la implementación de las tarjetas (Si es

necesario)

10/09/2012 11/09/2012 2

5.2 Diseño del Esquemático de la Tarjeta Transmisora.

12/09/2012 15/09/2012 4

5.3 Diseño del Esquemático de la Tarjeta Receptora.

17/09/2012 22/09/2012 5

6. Implementación Física de los diseños esquemáticos de ambas tarjetas (Transmisora y Receptora - PCB)

1/10/2012 20/10/2012 20

6.1 Implementación física según diseño de la tarjeta transmisora. (PCB)

1/10/2012 6/10/2012 6

6.2 Implementación física según diseño de la tarjeta receptora. (PCB)

8/10/2012 13/10/2012 6

6.3 Corroborara funcionamiento adecuado de ambas PCB y que el sistema se comunique inalámbricamente.

16/10/2012 20/10/2012 5

7. Inicio y Preparación del Protocolo de pruebas de Compatibilidad

Electromagnética.

22/10/2012 03/11/2012 14

8. Entrega Informe Avances con los diseños finales de las tarjetas y los

resultados de las pruebas de compatibilidad electromagnética.

6/11/2012 9/11/2012 4

8.1 Reunión con el Asesor para la revisión de los resultados obtenidos hasta esta fecha.

8/11/2012 9/11/2012 2

9 Realización de Pruebas y Medición de para corregir fallas.

12/12/2012 14/01/2013 31

10 Entrega de Documento Final para Revisión del Asesor.

14/01/2013 18/01/2013 4

Tabla 1. Plan de trabajo estimativo de realización y desarrollo del proyecto de grado.

6.2 Búsqueda de información

Teniendo en cuenta el desarrollo y la investigación realizada para la implementación de los

prototipos anteriores, en primer lugar se consideró la opción de cambiar algunos de los componentes usados para su fabricación, pero después de realizar ciertas comparaciones de las características eléctricas, y por el bajo consumo de potencia de los componentes y su fácil interconexión e integración para la transmisión, modulación y demodulación de la señal de audio y la codificación/decodificación de la misma, se decidió seguir usando la tecnología y los componentes ya previamente utilizados. Con esto en mente se procedió a investigar acerca de una las principales mejoras en cuanto al funcionamiento de los dispositivos, la que corresponde a la inclusión de un módulo extensor del rango de operación de la conexión o comunicación inalámbrica. De este modo, se identificaban claramente tres grandes partes o componentes que deben integrarse en cada uno de los nuevos dispositivos que se desarrollaran, dichas partes son: (1) un módulo o códec que se encargará de codificar o decodificar la señal de audio que se



transmitirá o recibirá, según sea el caso (Referencia del Fabricante TLV320AIC3101), (2) un módulo inalámbrico que establecerá la comunicación por medio de radio frecuencia para la transmisión de la señal de audio (Referencia del Fabricante CC8520), (3) un último modulo que permitirá que se extienda el rango de operación inalámbrico radial de los dispositivos (Referencia del Fabricante CC2590).

A partir de este pequeño análisis y al contar con cierta información preliminar acerca de los primero dos módulos mencionados anteriormente, se procedió a indagar acerca de información relevante para conocer las características eléctricas y el funcionamiento de un módulo extensor para la transmisión inalámbrica de audio digital, apoyándose en la documentación que el fabricante proporciona para la referencia mencionada (Front End 2.4 GHz – CC2590).

En primera instancia se debe mencionar que como dentro del desarrollo de los prototipos

anteriores se estableció que el fabricante, más idóneo y que presenta dispositivos que se adaptan y cumplen de mejor manera con los requerimientos funcionales necesarios, es Texas Instruments, y aunque se evaluaron otras opciones como los SoC (System on Chip) de AMD o Intel, se pudo observar que dichos sistemas presentaban no solo una arquitectura más complicada de lo que se requería para el presente proyecto, sino adicionalmente algunas de las características eléctricas no llenaban las expectativas para cumplir con los requerimientos técnicos de los dispositivos, ya que presentaba módulos de control adicionales que se estarían inutilizando ya que no intervendrían en el proceso de transmisión de audio digital inalámbrico.

Por esta razón, en primer lugar se inicia una búsqueda acerca de la información que hace referencia el termino RF Front End o extensor de rango (CC2590), para luego investigar más a fondo su hoja de datos, provista por el fabricante en este caso Texas Instruments [9], por medio del cual se logró conocer las características funcionales y eléctricas de este componente y así logar indagar acerca de la integración del mismo con los otros dos módulos descritos anteriormente, adicionalmente se investigaron nuevamente las hojas de datos técnicos del módulo RF (SoC – CC8530) [8], [10] – [12] y del módulo Codificador (AIC3101) [13] con el fin de establecer si se había presentado algún cambio dentro de los componentes por parte del fabricante, a lo cual se encontró que hasta el momento en el que se realizó la investigación no se habían realizado cambios a los componentes que se utilizarían. Adicionalmente, se realizó la investigación y búsqueda de información acerca del software, Pure Path Wireless Configurator (PPWC), que se utilizó para la programación de los módulos para la comunicación RF (SoC – CC8520) [18], con la idea de entender el funcionamiento del software y sus herramientas computacionales necesarias para la programación y configuración de los módulos tanto en modo de transmisión como en modo de recepción.

Ahora bien, como base para la selección de los componentes anteriormente mencionados, se llevó a cabo una búsqueda investigativa acerca de los temas más relevantes acerca de las aplicaciones de la comunicación inalámbrica lo cuales son principalmente: la modulación de señales por medio de la codificación de pulsos (PCM), el muestreo de señales analógicas, la cuantificación de las señales muestreadas, la codificación de las mismas [4], [5], las características eléctricas de las señales de una guitarra eléctrica [19].

Adicionalmente, al tener en cuenta conocimientos y conceptos relevantes adquiridos en cursos como Señales y Sistemas, Electrónica Análoga, Electrónica Digital y Comunicaciones, se pudo llevar a cabo un buen análisis de cada una de los componentes principales del sistema que conformaría cada una de los dispositivos a diseñar, tales como, la modulación por codificación de pulsos (PCM) para la comunicación inalámbrica, la transmisión de información modulada por medio de la comunicación por RF (Radio-Frecuencia), la digitalización de señales analogías,



siendo estos tópicos los más relevantes para la comprensión de la teoría que enmarca el proyecto.

6.3 Alternativas de desarrollo

Dentro de las alternativas y opciones consideradas al realizar el diseño de los nuevos

prototipos, es pertinente mencionar que en un principio no se consideraron muchas otras posibilidades, dado que en el proyecto dentro del cual se realizó la implementación de los prototipos anteriores ya se habían descartado algunas posibles opciones, como por ejemplo, en cuanto a los dispositivos, componentes y antenas que se usaría para el establecimiento de la comunicación del canal inalámbrico para la transmisión RF de la información, en este caso de audio digitalizado, la tecnología que se tuvo en consideración fue la integración de la antenas de los sistemas X-Bee, que igualmente una de sus principales aplicaciones es la de agregar de forma sencilla la conectividad inalámbrica para la comunicación en radiofrecuencia y aunque adicionalmente su implementación es más sencilla y trabaja en la banda libre de RF de los 2.4 GHz, su consecución en primer lugar aumentaría los costos del proyecto y además dichos dispositivos X-Bee son más utilizados dentro de aplicaciones en donde la tasa de transferencia de datos nos es muy alta y por este motivo no serían adecuados para la transmisión de audio digital en tiempo real, y por este motivo se había descartado su implementación dentro del diseño de los dispositivos [1]. Por tal motivo y como ya se había realizado previamente en el proyecto anterior, se tuvo en consideración el uso de antenas de sintonización a 2.4 GHz con conectores coaxiales SMA-Hembra [24], [25].

Para la etapa o el modulo que se encargará de la extensión del rango radial de la

comunicación inalámbrica de los dispositivos, el cual es una de las principales mejoras dentro del diseño de los nuevos dispositivos, se tuvo en consideración el componente ofrecido por el fabricante elegido, Texas Instruments, debido a que dicho componente cumplía con las características eléctricas y funcionales satisfactoriamente para cumplir la tarea del aumento de la potencia de salida del dispositivo transmisor y el aumento de la sensitividad del dispositivo receptor [9].

Por último, una de las consideraciones que se tuvo en cuenta fue el posible cambio del System OnChip usado (CC8520), pero se realizó una comparación con otros dispositivos similares de otros fabricantes lo cuales no cumplían en algunos casos con los requerimientos eléctricos necesarios para la aplicación, adicionalmente Texas Instruments hasta el momento en que se realizó la investigación no había lanzado algún componente que cumpliera de mejor forma las especificaciones eléctricas y funcionales para las cuales se estaban diseñando los dispositivos.

7 TRABAJO REALIZADO A continuación se mostrarán las pruebas y los resultados obtenidos para la caracterización

de las antenas de los dispositivos, transmisor y receptor, usadas en el proyecto “Comunicación Inalámbrica De Audio Digital Para Instrumentos Musicales” [1], con la finalidad de comprobar la frecuencia de operación de dichas antenas, que debía ser de 2.4 GHz para el correcto establecimiento del canal de comunicación por radiofrecuencia (RF), independientemente de cuál fuese la antena transmisora y cual la receptora. Adicionalmente, se mostrarán los resultado obtenidos para la prueba de caracterización de las tarjetas transmisora y receptora del proyecto enunciado anteriormente realizadas por medio de los servicios de la cámara anecónica de la



Universidad de Los Andes, al tener la comunicación por radiofrecuencia a 2.4 GHz ya establecida entre el dispositivo transmisor y receptor.

Por último, en esta sección se presentarán los resultados de la etapa de diseño de los esquemáticos y circuitos impresos de los nuevos prototipos, y una breve explicación de las herramientas computacionales utilizadas para la programación y configuración de los dispositivos.

7.1 Caracterización De Antenas y Dispositivos

Como ya se había mencionado anteriormente a continuación se presentaran de forma breve

los resultados de las pruebas realizadas por medio de la cámara anecónica para la caracterización de las antenas y de los prototipos anteriores. Dichas pruebas se realizaron siguiendo el procedimiento sugerido por los protocolos ya existentes dentro del uso de la Cámara Anecóica.

Ahora bien como ya se había mencionado se tuvo como base algunos de los protocolos de mediciones establecidos por la universidad para las mediciones dentro de la cámara anecóica, se realizaron las mediciones de los parámetros S11 (coeficiente de Reflexión) de las antenas para corroborar la forma del campo radiado por cada una de ellas y la frecuencia en la cual se encuentra el mayor pico de potencia, que para el caso de dichas antenas debía ser alrededor de los 2.4 GHz.

Después de realizar las pruebas se pudo comprobar que las antenas son de tipo omnidireccional, es decir, que son antenas que tratarán de radiar la misma cantidad de potencia en todas las direcciones. Generalmente, para este tipo de pruebas se presentan dos parámetros o patrones de radiación que están relacionados con la polarización de la antena que son, el primero, el X-pol (o cross polarization) y el Co-Pol (o componente de polarización deseado) [26]. Con esta idea en mente a continuación se presentaran algunos de los gráficos obtenidos para los resultados de dichas pruebas de cada una de las antenas (las antenas caracterizadas se muestran en las siguientes figuras).

Figura 7-1. Antenas para las cuales se realizó la prueba de caracterización. a) Antena 1 – Transmisor. b)

Antena 2 – Receptor.



Como ya había mencionado antes, para cada una de las antenas mostradas en la imagen anterior se realizó una prueba en donde se obtuvo en primer lugar el parámetro S11 o coeficiente de reflexión de puerto de entrada, por medio del cual se mide la cantidad de potencia que es reflejada con respecto a la cantidad de potencia que se está aplicando en el puerto de entrada. El parámetro S11 o coeficiente de reflexión es igualmente un indicador de la que tan bien se está comportando la antena, ya que, entre menor sea su valor indica que la antena de cierta forma se puede decir que está aprovechando la potencia que se le está irradiando.

Figura 7-2. Parámetro S11 - coeficiente de reflexión para la Antena 1 – Transmisor.

Figura 7-3. Parámetro S11 o coeficiente de reflexión para la Antena 2 – Receptor.

2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

x 109

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

X: 2.399e+009

Y: -16.7

Parametro S11 - Antena 2

Frecuencia Hz

Magnitud d

B

2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

x 109

-20

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

X: 2.462e+009

Y: -19.16

Parametro S11 - Antena 1

Frecuencia Hz

Magnitud d

B



Por medio de los datos obtenidos por el VNA (o analizador vectorial de redes) para la Antena 1, se pudo corroborar que la frecuencia de operación de dicha antena es cercana a los 2.4 GHz, con un valor aproximado de 2.462 GHz, con lo cual se puede tener certeza de las antenas están operando o transmitiendo las señal de audio en la banda de radiofrecuencia adecuada (UHF), además se puede observar de la figura 6, que el coeficiente de reflexión de esta antena es de aproximadamente -19 dB, lo que nos indica que la antena está recibiendo, y no reflejando o rechazando, la mayor cantidad de la potencia que se le está irradiando.

Para la Antena 2, se realizó el mismo procedimiento por medio del VNA, y se obtuvo que el parámetro S11 para ésta arrojo un valor para la frecuencia de operación de aproximadamente 2.399 GHz, el cual se muestra en la figura 6, de forma análoga según la gráfica se obtiene un valor estimativo de alrededor de -17 dB, con lo que igualmente se puede observar que la antena tiene un funcionamiento adecuado ya que está recibiendo la mayor cantidad de potencia radiada.

Por último, a partir de las figuras 5 y 6 mostradas anteriormente se puede apreciar que las dos antenas poseen un ancho de entre 400 MHz a 500MHz, lo cual es más que suficiente para transmitir la señal de audio y adicionalmente de evitar que haya interferencia con otras bandas de radiofrecuencia. A continuación se mostrarán los patrones de polarización de cada una de las antenas lo cual permitirá observar cual es la dirección u orientación en la que las antenas reciben la potencia que se les irradió.

Patrones De Polarización Antena 1 7.1.1

Sabiendo que para la caracterización de la antenas es necesario generalmente presentar dos

parámetros de radiación relevantes dentro este proceso, por tal motivo a continuación se muestran los resultados obtenidos por medio del VNA para la antena 1 en donde se consideró que la antena de estudio tiene componentes en ambos campos E y H. Para la realización de la pruebas en campo E, la antena se ubica con una orientación horizontal hacia la antena de prueba de la cámara anecóica (o corneta); y para las pruebas de polarización en campo H la antena se ubica en forma vertical hacia la antena de prueba de la cámara anecóica (o corneta).

Pruebas Campo E – Antena1

Figura 7-4. a) Polarización campo E (X-pol E) antena 1. b) Polarización campo E (Co-pol E) antena 1.



Después de analizar las gráficas obtenidas para la polarización en Campo E (figura 7), de la antena 1, se pudo observar que al parecer esta antena no se encuentra polarizada completamente en este campo, debido a que existen direcciones en las cuales la potencia recibida por ésta es muy baja y es posible que se pierda información dentro de la comunicación establecida. Ahora bien, al analizar los gráficos obtenidos para la polarización en campo H (figura 8) de la misma antena, se pudo observar que para el caso de la polarización en Co-pol, la antena está percibiendo la mayor cantidad de en todas las direcciones y adicionalmente presenta menores perdidas de potencia.

Pruebas Campo H – Antena 1

Figura 7-5. a) Polarización campo H (Co-pol H) antena 1. b) Polarización campo H (X-pol H) antena 1.

Patrones De Polarización Antena 2 7.1.2

Sabiendo que para la caracterización de la antenas es necesario generalmente presentar dos

parámetros de radiación relevantes dentro este proceso, por tal motivo a continuación se muestran los resultados obtenidos por medio del VNA para la antena 2 en donde se consideró que la antena de estudio tiene componentes en ambos campos E y H. Para la realización de la pruebas en campo E, la antena se ubica con una orientación horizontal hacia la antena de prueba de la cámara anecóica (o corneta); y para las pruebas de polarización en campo H la antena se ubica en forma vertical hacia la antena de prueba de la cámara anecóica (o corneta).

Después de analizar las gráficas obtenidas para la polarización en Campo E (figura 9), de la

antena 1, se pudo observar que al parecer esta antena no se encuentra polarizada completamente en este campo, debido a que existen direcciones en las cuales la potencia recibida por ésta es muy baja y es posible que se pierda información dentro de la comunicación establecida. Ahora bien, al analizar los gráficos obtenidos para la polarización en campo H (figura 10) de la misma antena, se pudo observar que para el caso de la polarización en Co-pol, la antena



está percibiendo la mayor cantidad de en todas las direcciones y adicionalmente presenta menores perdidas de potencia.

Pruebas Campo E – Antena 2

Figura 7-6. a) Polarización campo E (Co-pol E) antena 2. b) Polarización campo E (X-pol E) antena 2.

Pruebas Campo H – Antena 2

Figura 7-7. a) Polarización campo H (Co-pol H antena 2. b) Polarización campo H (X-pol H) antena 2.

Caracterización De Dispositivos 7.1.3

Para la prueba de caracterización de los dos dispositivos transmisores y receptor del

proyecto anterior, con sus respectivas antenas ya caracterizadas, se utilizó el analizador de espectros que posee la cámara anecóica de la universidad.



Durante la realización de la prueba se propuso en primer lugar un protocolo de pruebas,

incluido dentro de los anexos presentados al final del presente documento, para realizar dicho procedimiento, dentro del cual se propone un montaje experimental para la realización de la prueba que se muestra a continuación.

Figura 7-8. Montaje experimental propuesto para la prueba de caracterización de las tarjetas transmisora y

receptora mientras se envía una señal de audio digital.

En las siguientes imágenes se mostrarán los resultados de la prueba brevemente descrita por

medio del anterior diagrama de conexiones, por medio del cual se midió la potencia de recepción del dispositivo receptor al estar establecido el canal de comunicación inalámbrica entre los dos dispositivos. El primer paso que se realizó para la medición de la potencia de recepción por medio del montaje experimental propuesto; y aquí cabe mencionar que debido a ciertos inconvenientes y demoras en la aprobación de la solicitud de préstamo del servicio de la cámara anecóica estas pruebas se retrasaron aproximadamente 3 semanas; y adicionalmente dicha prueba se debió realizar fuera de la cámara anecóica haciendo uso únicamente del analizador de espectros, fue medir en primera instancia el piso de ruido que se encontraba en el momento de la medición alrededor del lugar, con el fin de establecer que tanta interferencia podrían ocasionar los demás dispositivos que funcionan en la misma banda de 2.4 GHz sobre la cual deberían estar funcionando los dispositivos a probar, en la figura 7-9 se muestra dicho nivel de ruido encontrado en el ambiente antes de realizar la medición con los prototipos encendidos, en donde el pico de mayor ganancia es de -63 dB en recepción, ya que de esta forma estaba configurada la antena de pruebas (corneta).



Figura 7-9. Nivel de ruido ambiente encontrado antes de caracterizar los prototipos.

El siguiente paso para continuar con la prueba fue la medición del nivel de potencia que el dispositivo receptor está registrando después de establecer la conexión inalámbrica entro los dispositivos, y los cuales están transmitiendo una señal de audio introducida a la entrada del dispositivo transmisor, por medio de las siguientes imágenes (figura 7-10 y figura 7-11)se presentan condensados los resultados obtenidos para ésta medición, en donde se pudo observar que cuando los dispositivos se encontraban con el canal de conexión inalámbrica establecido, en primer lugar la potencia percibida por el dispositivo receptor que está siendo irradiada por el dispositivo transmisor es de mayor amplitud a los picos de potencia encontrados en el nivel de ruido ambiente y segundo lugar indican que el receptor está recibiendo una buena cantidad de potencia de alrededor -43.28 dBm, valor obtenido después de realizar un par de mediciones para este parámetro, lo cual según la hoja de datos es mayor al nivel minino de sensibilidad en modo de recepción dada por el SoC (CC8520).

Figura 7-10. Nivel de potencia en recepción para los prototipos probados – Medición 1.

2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700-82

-80

-78

-76

-74

-72

-70

-68

-66

-64

X: 2415

Y: -70.12

Frecuencia (MHz)

Pote

ncia

(dB

m)

NIVEL DE RUIDO AMBIENTE

X: 2464

Y: -64.85

2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700-82

-80

-78

-76

-74

-72

-70

-68

-66

-64

Frecuencia (MHz)

Po

ten

cia

(d

Bm

)

2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700-85

-80

-75

-70

-65

-60

-55

-50

-45

-40

Frecuencia (MHz)

Po

ten

cia

(d

Bm

)

2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700-85

-80

-75

-70

-65

-60

-55

-50

-45

-40

X: 2441

Y: -46.31

Frecuencia (MHz)

Po

ten

cia

(d

Bm

)

CARACTERIZACION DISPOSITIVOS - MEDICION 1

X: 2419

Y: -46.35

X: 2428

Y: -42.19



Figura 7-11. Nivel de potencia en recepción para los prototipos probados – Medición 2.

Por medio de lo analizado anteriormente de las figuras, se pudo comprobar que los dispositivos o prototipos anteriores están transmitiendo en primer lugar en la banda adecuada de los 2.4 GHz y dentro del ancho de banda de funcionamiento de los componente de las tarjetas, y adicionalmente el dispositivo transmisor emite la señal de audio digital con una potencia adecuada para mantener la calidad del audio y la solidez del canal inalámbrico.

7.2 Diseño Prototipos (Transmisor y Receptor)

Es muy importante mencionar que para el correcto desarrollo de esta etapa del

proyecto se tuvo como base y punto de partida los diseños realizados en el proyecto de grado Comunicación Inalámbrica De Audio Digital Para Instrumentos Musicales [1], del cual se mostraran a continuación (figura 7-12)1 los diagramas de bloques de la arquitectura a partir de los cuales partió el diseño de los esquemáticos de los dispositivos. Una vez se analizaron y entendieron dichos diagramas previos se procedió a plantear los diagramas de bloques propios en donde se hace referencia a la inclusión de una de las principales mejoras que se propusieron con la finalidad de lograr que los dispositivos fueran más robustos y versátiles, que fue el módulo de extensión de rango radial para la comunicación inalámbrica, los diagramas a partir de los que se partió para el diseño y la posterior implementación de las tarjetas se presentan en la figura 7-13.

1 Imagen tomada del Documento “COMUNICACIÓN INALÁMBRICA DE AUDIO DIGITAL PARA

INSTRUMENTOS MUSICALES”, Jiménez, Daniel.

2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700-82

-80

-78

-76

-74

-72

-70

-68

-66

-64

Frecuencia (MHz)

Po

ten

cia

(d

Bm

)

2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700-85

-80

-75

-70

-65

-60

-55

-50

-45

-40 X: 2440

Y: -43.28

Frecuencia (MHz)

Po

ten

cia

(d

Bm

)

CARACTERIZACION DISPOSITIVOS - MEDICION 2



Figura 7-12. Diagrama de Bloques de la Arquitectura funcional de los prototipos diseñados anteriormente.

Figura 7-13. Diagrama de Bloques de la Nueva Arquitectura funcional propuesta para los nuevos prototipos.

Con estos nuevos bloques funcionales en mente se incio con el diseño de los esquematicos

de ambos dispositivos transmisor y receptor, en los cuales se evaluara cada una de las conexiones de comunicación entre los tres chips o componentes del sistema, teniendo en cuenta adicionalmente elementos pasivos como capacitancias, inductacias y resistencias que se implementaron con la idea de lograr filtrar señales de ruido provenientes de la fuente de alimentacion de las tarjetas y mantener los niveles de voltajes de forma adecuada para que los componentes funcionen dentro de los rangos optimos para la transmsion inalambrica de audio digital entre las tarjetas.



Ahora bien, los diagramas esquematicos se mostrarán mas adelante en el presente documento en la sección de Anexos en la pagina XX, en los cuales se encuentran las conexiones completas de cada una de las tarjetas (Transmisora y Receptora).

7.3 Descripcion Módulo Codificacion/Decodificaion (AIC3101) – Módulo Comunicación Radio Frecuencia (CC8520) – Módulo Extensor Rango (CC2590)

Los modulos que se integran en cada de las tarjetas poseen ciertas caracteristicas que se

deben conocer para comprender su funcionamiento y comportamiento a estar ya integrados dentro de un sistema mas coplejo, por esta razon a continuacion se presentara una breve descripcion de cada un de ellos. Despues de revisar y realizar una pequeña investigacion acerca de los posibles cambio que se hubieran podido presentar en cuanto a los componentes o modulos de codificacion/decodificacion (TLV320AIC3101) y el de comunicación RF SoC (CC8520), se pudo observar mediante sus hoas de datos que no tenian cambio alguno, por esta razon para la descripcion de dichos modulos se tomará como base la informacion recopilada en el

documento Comunicación Inalámbrica De Audio Digital Para Instrumentos Musicales [1]. Ahora bien, en cuanto al funcionamiento del módulo AIC 3101 tenemos que sus

principales características son las siguientes,

Como se observa en los planos esquemáticos, el dispositivo de codificación cuenta con canales seriales para la transmisión de datos de audio digital (DIN y DOUT) mediante una interfaz I2S con 3 canales de sincronización de los mismos (MCLK, BCLK y WCLK). Un canal para la transmisión de datos de control (SDA) y un canal para la sincronización de los mismos (SCL) empleados para la transmisión de información por interfaz I2C. Estas dos interfaces están controladas para la comunicación con un dispositivo de procesamiento digital de señales (DSP). El CODEC TLV320AIC3101 de Texas Instruments cumple con los

requerimientos funcionales de codificación para audio de calidad CD de 44.1 kHz de frecuencia de muestreo y 16-bits de resolución y su tamaño y bajo consumo de potencia cumplen con los requerimientos de autonomía y tamaño2.

Es necesario tener en cuenta que el modulo de codificacion/decodificacion necesita de un

componente adicional que debe actuar como un DSP (Digital Signal Processor) o una interfaz para la comunicación inalambrica entre dos dispositivos. Mas especificamente para el presente caso dicho módulo corresponde al CC8520 (System on Chip), el cual se encragará de controlar las entradas y salidas de audio según sea el caso, en el que se encuentre programado o configurado,

2 Jiménez Pinilla. Daniel Ricardo, “Comunicación Inalámbrica De Audio Digital Para Instrumentos Musicales”, Tesis de

Pregrado, Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Facultad de Ingeniería, Universidad de Los Andes, Diciembre de 2010.



es decir, si se encuentra en modo de transmision o recepcion dentro del sistema. Este componente es configurado mediante una herramienta computacional que permite variar y adecuar ciertos parametros, como la tasa de muestreo de la señal, los componentes de interaccion humana, las entradas y salidas que controlan el audio, entre otras; dicha herramienta es el PurePath Wireless Configurator el cual en conjunto con el programador CC Debugger permite configurar el CC8520.

Por ultimo, pero no menos importante y prescindible se encuentra el modulo extensor, el cual

funciona como una salida frontal del CC8520, el cual tiene un buen rendimiento dentro de las aplicaciones de comunicación por radiofrecuencia a 2.4 GHz; este componente se especializa en incrementar la potencia de salida por medio de un amplificador y adicionalmente con el uso de un LNA (Low Noise Amplificador) para filtrar ciertas señales que puedan introducir ruido al canal inalámbrico.

7.4 Trabajo Computacional

Dentro del trabajo realizado por medio de herramientas computacionales se pueden

mencionar dos tareas que se desarrollaron a lo largo del proyecto, la primera de ellas corresponde al uso del software Eagle 6.2.0 para el diseño de circuitos esquemáticos y circuitos impresos (PCB), con el fin de lograr la posterior implementación de dichos dispositivos en físico; es importante mencionar que para obtener más información acerca del proceso de implementación de los dispositivos transmisor y receptor, el cual es muy similar al realizado dentro del proyecto Comunicación Inalámbrica De Audio Digital Para Instrumentos Musicales [1], se puede revisar la sección 7.2, en donde se menciona el proceso del uso de Eagle para el diseño de los dispositivos y de que como se realizó el proceso del montaje y ensamble de los componentes superficiales utilizados en ambas tarjetas.

Por medio de la herramienta Eagle 6.2.0 se pueden igualmente visualizar todas las conexiones realizadas para interconectar los tres módulos y los demás componentes de montaje superficial dentro de ambos diseños, lo que permite que en un proceso posterior se pueda realizar el diseño del circuito impreso (layout) de cada una de las tarjetas, con los cuales se llevó a cabo la fabricación de los mismos en el laboratorio de circuitos impresos de la Universidad de Los Andes y cabe aclarar que según los parámetros y normas que éste mismo tiene para dicha fabricación.

Al no contar con una herramienta computacional específica para la realización de las simulaciones correspondientes a los módulos AIC3103, CC8520 y CC2590, no se puede corroborar su funcionamiento previamente a su implementación física, esto se debe a que en el mercado actual no existen los modelos de simulación computacional de dichos componentes, y es por esta razón que la única forma provisional de establecer el correcto funcionamiento del éstos es mediante el uso algunos circuitos impresos sobre los cuales se montan cada uno de los módulos por separado para probarlos uno a uno.

La segunda herramienta computacional utilizada fue el PurePath Wireless Configurator

(PPWC) , que como ya se había mencionado permite realizar la programación y configuración de los parámetros necesarios para la transmisión del audio digital, mediante la programación y configuración del CC8520, quien se encarga de controlar y habilitar a los demás componentes dentro del sistema, que son el códec AIC3101 y el extensor de rango CC2590, adicionalmente se puede configurar el CC8520 para que se encargue de algunas otras características de la



comunicación inalámbrica como conectividad entre dispositivos, ajuste de la frecuencia de transmisión y latencia de los datos transmitidos.

8 VALIDACIÓN DEL TRABAJO

8.1 Metodología de prueba

En esta parte de proyecto es prudente mencionar que se presentaron algunos

inconvenientes en cuanto a el proceso de verificación y validación del correcto y adecuado funcionamiento de los dispositivos fabricados, esto se pudo deber a dos factores estrechamente ligados a la implementación en físico de las tarjetas, el primero de ellos es que después de llevar a cabo un exhaustiva revisión de los PCB´s fabricados se encontraron algunos defectos de fabricación, que no eran claramente evidentes durante la etapa de diseño mediante Eagle 6.2.0, como alguno true-holes o perforaciones que no estaban haciendo la continuidad adecuada entre la capa top y bottom de las tarjetas, adicionalmente en la tarjeta receptora se encontró un pad o camino de tierra que estaba haciendo continuidad con la línea de polarización del componente AIC3101, lo que pudo ocasionar que dicho modulo quedara inservible o un funcionamiento inadecuado. El segundo factor se deriva del anteriormente descrito, debido a que como se encontró dicho defecto de fabricación esto pudo ocasionar que algunos otros componentes de montaje superficial se vieran afectado y por ende el funcionamiento de las tarjetas no fuese el adecuad.

Fue por esta razón que se entró precisamente en una etapa en la cual se realizaron algunas mediciones y pruebas a cada uno de los módulos por independiente, como al comprobar sus voltajes de polarización que es algo primordial, adicionalmente se compararon las señales que se encuentran dentro de la interconexiones de los módulos AIC3101, CC8520 y CC2590, las cuales son las que comprueban si el sistema está realizando la tarea de digitalización, codificación y comunicación RF de la señal de audio entre ambos dispositivos de forma satisfactoria. Igualmente, las pruebas básicas de funcionamiento como el uso de una batería de 9v y una fuente de alimentación, como forma de energizar las tarjetas funciono adecuadamente ya que las tarjetas encendían sin problemas; luego el proceso de reconocimiento, programación y configuración del CC8520 como unidad de control DSP del sistema se pudo realizar adecuadamente, ya que, el elemento de programación CC Debugger reconoce el módulo CC8520 por medio del Pure Path Wireless Confgurator, lo que permite que éste se pueda programar y configurar satisfactoriamente. El inconveniente al momento de comprobar el funcionamiento de las tarjetas se presentó al momento de realizar el emparejamiento de las dos tarjetas para establecer el canal de comunicación inalámbrica, ya que las tarjetas parecían lograr sincronía, lo cual se podía verificar por medio de un LED (LED 4) indicador de conexión en ambas tarjetas que parpadeaban síncronamente, pero nunca lograban cambiar su patrón de parpadeo hasta ambos quedasen encendidos permanentemente.



Ahora bien, como era necesario establecer el origen de la posible falla del funcionamiento parcial de los dispositivos, se establecieron o se realizaron algunas pruebas que ya se mencionaron anteriormente para comprobar las principales características eléctricas y de comunicación de las tarjetas, dichas pruebas se presentarán de forma más detalla en al siguiente sección.

8.2 Validación de los resultados del trabajo

Como ya se mencionó en la sección anterior como una forma de lograr establecer la fuente de posibles errores dentro del mal funcionamiento de los dispositivos, se realizaron las siguientes pruebas:

Medición de Voltajes de Polarización de los componentes de la etapa de potencia y de los componentes de la etapa de tratamiento de la señal de audio, y de esta forma lograr compáralos con los valores teóricos que se encuentran dentro de las hojas de datos de cada uno de ellos. A continuación, se presentan dos tablas en las cuales se presentan de forma condensada los resultados de las mediciones descritas anteriormente y que fueron realizadas para cada una de las tarjetas (Transmisora y Receptora).

TARJETA RECEPTORA Medición 1 (V) Medición 2 (V) Medición 3 (V)

Regulador 5V (REG104-5)

Voltaje Salida 4.89 5.01 4.98 Voltaje Entrada 6.0 6.0 6.0

Regulador 3.3v (CC8520)




Regulador 3.3v (AIC3101)




Tabla 2. Mediciones obtenidas para los voltajes de polarización de los componentes de la tarjeta receptora.

TARJETA TRANSMISORA Medición 1 (V) Medición 2 (V) Medición 3 (V)

Regulador 5V (REG104-5)










Tabla 3. Mediciones obtenidas para los voltajes de polarización de los componentes de la tarjeta transmisora.



Cabe mencionar que las mediciones se realizaron en tres días diferentes consecutivos tanto para la tarjeta transmisora como para la tarjeta receptora, con el fin de evaluar la repetibilidad de las mediciones tomadas, adicionalmente las mediciones se realizaron con una fuente de alimentación dual fijada en 9.0 V, con la idea de comprobar que específicamente los reguladores de voltaje estuviesen arrojando los valores de regulados adecuados, ya que de esto depende la polarización de cada uno de los módulos AIC3101, CC8520 y el CC2590. Con los datos consíganos en las tablas anteriores se puedo observar que los regulados funcionaban de forma adecuada y que la polarización de las tarjetas era la indicada y se encontraba dentro de los rangos de operación que cada dispositivo tiene en su hoja de datos.

La siguiente prueba que se realizó fue la medición de las señales que se encuentran entre los tres módulos AIC3101, CC8520 y CC2590, con el objetivo de comprobar que la codificación/decodificación, sincronización entre el códec y el SoC fueron las señales adecuadas con el fin de establecer la comunicación inalámbrica. Adicionalmente, se midió la señal de comunicación entre el System OnChip (CC8520) y el extensor de rango (CC2590) para comprobar que los estuviesen interactuando. Para dichas mediciones se realizó la comparación con respecto a los prototipos anteriores en donde aplique dicha comparación.

Las imágenes que se mostraran a continuación (figura 8-1) corresponden a las señales de sincronización que deben estar presentes incluso si el dispositivo se encuentra en modo ALONE o esperando otro dispositivo para el emparejamiento, por esta razón son señales de suma importancia ya que son necesarias para establecer sincronía entre el modulo codificador y SoC (en ambas tarjetas son similares), durante el proceso de digitalización de la señal de audio; es pertinente mencionar que es posible que una de la posibles fallas del funcionamiento de los dispositivos (más específicamente en el dispositivo receptor fabricado), este relacionada con la generación de dichas señales por parte del módulo codificador, ya que, después de realizar algunas pruebas con los equipos del laboratorio se encontró que unos los caminos que polarizan a dicho integrado, posiblemente por un problema de fabricación que por cuestiones de disponibilidad de los equipos de fabricación del LFCI y por el corto tiempo con se contaba luego de encontrar el error fue imposible de corregir durante el presente proyecto, presentaba continuidad con el plano de tierra, con lo cual aunque el dispositivo encendía y el modulo codificador lograba funcionar pero no de forma adecuada y esto se vio reflejado en que una de las señales de sincronización fue imposible de medir (Véase Sección 7.3).



Figura 8-1. Señales de Sincronización entre AIC3101 y CC8520 en la Tarjeta Transmisora. a) Señal de

sincronía BCLK. b) Señal de sincronía MCLK. c) Señal de sincronía WCLK.

La señal que como se mencionó anteriormente no fue posible medir, ya que posiblemente, el códec (AIC 3101) de la tarjeta receptora no funcionaba correctamente en el dispositivo receptor, fue la Señal WLCK, que corresponde a la palabra de datos serial de audio, lo cual es una falla que claramente entorpece el funcionamiento de dicho dispositivo y por tanto fue imposible que los dispositivos (Transmisor y Receptor) funcionasen de forma adecuada y síncrona.

Las señales que se observaban en la figura 8-1 corresponden al dispositivo transmisor

fabricado durante el desarrollo del presente proyecto, dichas señales se compararon con las mismas señales tomadas y medidas a partir del funcionamiento de los prototipos anteriores, las cuales se presentan en la figura 8-2 para comparar los resultados obtenidos de las mediciones realizadas sobre el dispositivo transmisor. Después de observar y analizar las mediciones obtenidas de ambos prototipos presentada en estas seis gráficas, se pudo comprobar que el dispositivo transmisor fabricado es posible que funcionara de forma satisfactoria y que cumpliese con la función de digitalizar el audio adecuadamente, ya que, al comparar tanto la forma de la señales como la amplitud de voltaje y la frecuencia de cada una de ellas, se pudo evidenciar que son muy similares y por tal motivo es razonable pensar que dicha tarjeta transmisora funciona correctamente.



Figura 8-2. Señales de Sincronización entre AIC3101 y CC8520 en la Tarjeta Transmisora. a) Señal de

sincronía BCLK. b) Señal de sincronía MCLK. c) Señal de sincronía WCLK.

Finalmente, se realizó la medición de la señales de comunicación entre el Soc (CC8520) y el

extensor de rango (CC2590), y aunque el equipo utilizado para dicha medición (osciloscopio) no fuese el adecuado para realizar esta medición, se pudo obtener señales que de algún modo indican que el dispositivo transmisor se encuentra emitiendo, por medio de un tren de pulsos el cual igualmente se encontraba presente en los prototipos anteriores, e igualmente indican que el dispositivo receptor se encuentra esperando la señal emitida por el transmisor. Para la realización adecuada de esta medición sería necesario el uso de los servicios de la cámara anecóica debido a que la frecuencia de funcionamiento de ambos dispositivos se encuentra ubicada en la banda UHF de radiofrecuencia a 2.4 GHz, que se podría medir con el analizador de espectros o VNA.

Dichos resultados de la mediciones anteriormente descritas se presentan en las figura 8-3 a continuación,



a) b)

Figura 8-3. a) Señales de comunicación entre CC8520 y CC2590 en la Tarjeta Transmisora. b) Señales de comunicación entre CC8520 y CC2590 en la Tarjeta Receptora.

8.3 Evaluación del plan de trabajo

Debido a los inconvenientes con respecto al funcionamiento de los dispositivos fabricados, se puede decir que no se tuvo la oportunidad, tanto por esas fallas como por cuestiones de tiempo, de corroborar algunos aspectos del funcionamiento de los dispositivos para establecer si se cumplía o no con todos los requerimientos propuestos; igualmente es importante notar y mencionar que en la mayor parte de los objetivos propuestos para el presente proyecto se alcanzó el 100% del trabajo y de las tareas planteadas para cada uno de ellos. Es evidente que después de los resultados mostrados y de las posibles fuentes de error encontradas, dos de los objetivos propuestos se queden sin ser completamente evaluado y trabajados, y aunque en ciertas etapas del proyecto hubo situaciones que estuvieron ajenas a mi responsabilidad sobre el desarrollo del mismo y se debieron a circunstancias fortuitas, creo que es posible haber completado en su totalidad el desarrollo del proyecto de haber contado con un poco más de tiempo, por esta razón considero que de ser posible los problemas que se presentaron con respecto al proceso de desarrollo del proyecto se pueden incluir como parte del estudio de un próximo trabajo a solucionar.

9 DISCUSIÓN Durante el inicio y el desarrollo posterior del presente proyecto de grado se encontraron

algunas dificultades, que afectaron de cierto modo el seguimiento a cabalidad del plan de trabajo establecido al inicio del mismo, y por tal razón es posible que ya al haber finalizado el desarrollo del proyecto ciertos objetivos iniciales no se lograr concretar y completar en su totalidad.

En la etapa inicial del proyecto se plantearon tres objetivos que mostrarían en primer lugar un trabajo de diseño e implementación previos realizados por medio de un proyecto de grado anterior de la universidad, además por medio de los cuales se realizó un proceso de investigación, recopilación y síntesis de información que dio como resultado la comprensión e identificación de los conceptos teóricos e históricos que forman la base para el entendimiento de cómo surgió y de cuál es el funcionamiento básico de una comunicación inalámbrica,



adicionalmente se realizó un estudio del estado del arte en que se encuentran actualmente las comunicaciones inalámbricas y como han cambiado durante los últimos dos años las aplicaciones de este tipo de comunicaciones. Dentro de esta etapa del proyecto no se encontraron muchas dificultades en la búsqueda y consecución de información referente a los tópicos relacionados con las comunicaciones inalámbricas, ya que, aunque sus aplicaciones más destacadas son más o menos recientes, su desarrollo ya abarca casi un siglo de experimentos y avances.

Siguiendo con el desarrollo del proyecto y los objetivos planteados, se realizaron las pruebas de cámara anecóica con la finalidad de evaluar el desempeño de los dispositivos transmisor y receptor que se fabricaron como prototipos para solucionar la problemática planteada. Para cumplir con dicho objetivo se plantearon dos tipos de pruebas a realizar: la primera de ellas caracterizar las antenas que usaban los dispositivos y la segunda la evaluación del funcionamiento de los dispositivos al estar operando y generando la comunicación RF. Durante esta etapa del proceso de desarrollo del proyecto se sufrieron algunos contratiempos debido a: (1) la inexperiencia en cuanto al protocolo que se debía seguir para la aprobación de una solicitud de uso de los servicios de la cámara anecóica y (2) la demora que se presentó en dos ocasiones distintas para que el proceso de solicitud de aprobación del uso de la cámara fuese lo más pronto posible, lo cual derivó en un atraso o desviación del plan de trabajo de aproximadamente 3 semanas, lo cual fue bastante tiempo y causo demoras para continuar con las demás tareas del proyecto, pero igualmente se logró hacer uso de la cámara anecóica y de este modo se presentaron los resultados de las pruebas realizadas en una sección anterior, y que se considera que de forma satisfactoria se obtuvieron las mediciones esperadas.

En la tercera etapa del proyecto, ya conociendo el funcionamiento de los prototipos anteriores, habiendo seleccionado ya a Texas Instruments como el fabricante idóneo que proveería los módulos de codificación/decodificación (AIC3101), de comunicación por radiofrecuencia (CC8520) y de extensión del rango de operación (CC2590), se procedió a iniciar el proceso de diseño e implementación de los circuitos esquemáticos e impresos (PCB), mediante la herramienta computacional Eagle 6.2.0; en este periodo del proyecto la primera dificultad que se encontró que al no contar con una herramienta de simulación para dichos dispositivos no se tenían las librerías con las cuales se debía iniciar el diseño de los circuitos esquemáticos de ambas tarjetas, por esta razón se tuvo un pequeño retraso de una semana adicional; el siguiente problema que se presentó durante esta etapa fue en la parte final de la fabricación y el ensamble de los componentes de montaje superficial de ambas tarjetas, ya que, al ser un proceso dispendioso de realizar y en algunos muy difícil de realizar a mano, se requirieron los servicio una empresa externa (Microensamble SAS) que se especializa en ensamble de dichos componentes, y aquí se presentó un retraso adicional debido a que dicha empresa se demoró un poca más de lo previsto en la realización de dicho ensamble por la demanda de este tipo de aplicaciones hacia las fechas en que se realizó este proceso. Adicionalmente, en Colombia aún existe cierta limitante en cuanto a la consecución de la mayor parte de los componentes de montaje superficial por lo cual esto aumenta un poco los costos de manufactura de este tipo de dispositivos.

Para la última etapa del proyecto se plantearon dos objetivos que tenían como finalidad entregar el prototipo funcional de los dispositivos transmisor y receptor, y una vez estuvieran dichos prototipos en correcta operación se realizarían pruebas nuevamente de cámara anecóica para evaluar nuevamente su desempeño funcional. Pero como ya se menciona en una sección anterior del presente documento (Secciones 8.2 y 8.3), se presentaron algunas dificultades que no permitieron el correcto desarrollo y culminación de esta etapa del proyecto, pero de igual manera se presentan algunas alternativas que dada la restricciones de



tiempo y presupuesto con las que se contaban, no fue posible llegar con certeza a corregir las posibles fallas encontradas en los dispositivos fabricados, pero son fallas que con detenimiento pueden ser corregidas y así de esta forma lograr fabricar los dispositivos adecuadamente.

10 CONCLUSIONES

Es importante mencionar que por medio del proceso de investigación realizado para este proyecto, se deja una base de partida en cuanto a conocimiento y aplicaciones que pueden generar posible nuevas aplicaciones en el futuro mediante el uso de las comunicaciones inalámbricas.

Se realizó igualmente un trabajo consciente y dedicado en las etapa de diseño e implementación de los nuevos prototipos con la finalidad de entregarlos como base de un posible trabajo futuro con este tipo de aplicaciones en la transmisión de audio digital, pero por razones ajenas al correcto desarrollo del proyecto se presentaron dificultades que algunas se resolvieron y otras quedarán pendientes para el desarrollo de un proyecto futuro.

Teniendo como precedente los prototipos fabricados en el proyecto Comunicación Inalámbrica De Audio Digital Para Instrumentos Musicales [1] y su evaluación de funcionalidad, se puede tener certeza que los prototipos fabricados durante el presente proyecto pueden cumplir las características funcionales propuestas, al realizar los correctivos necesarios de las fallas detectadas.

Al tener poca experiencia en la manipulación y uso de componentes de montaje superficial, puede que se haya diseñado un prototipo de dimensiones mayores a los ya previamente fabricados, lo cual para un prototipo posterior dicho tamaño se puede reducir al ya tener una base clara acerca de las dimensiones de los componentes que se usaron para la implementación los dispositivos, y así se logrará una reducción de tamaño del prototipo.

Las pruebas realizadas por medio del uso de la cámara anecóica son un gran avance para lograr dispositivos más robustos y que cumplan de mejor forma con su papel como solución presentada ante la problemática detectada.

Por último, es importante mencionar que aunque en la parte final del proyecto los resultado no fueron los esperados, no se debe descartar el trabajo realizado ya que constituye una fuente de información valiosa, para evitar que las dificultades que se presentaron fueron en su mayoría fortuitas y que hacen de cierto modo parte del proceso de ingeniería que se hace para desarrollar algún tipo de dispositivo o producto.

11 AGRADECIMIENTOS

A mi familia por la paciencia, la comprensión, su apoyo incondicional y el ejemplo que han sido para mí, a mis amigos por su ánimo y su apoyo, a mis amigos y futuros colegas Daniel R. Jiménez por la proposición para realizar el proyecto y Javier Rozo por



su ayuda con las dificultades del proyecto. A la Universidad por su excelente nivel educativo y por brindar las instalaciones necesarias para ello.

12 REFERENCIAS

[1] Jiménez Pinilla. Daniel Ricardo, “Comunicación Inalámbrica De Audio Digital Para

Instrumentos Musicales”, Tesis de Pregrado, Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Facultad de Ingeniería, Universidad de Los Andes, Diciembre de 2010.

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[3] “Redes Inalámbricas – 3. Modulación Digital en Sistemas Inalámbricos”, Articulo Web, Disponible en: http://www.andragogy.org/_Cursos/Curso00219/Temario/pdf%20leccion%203/Leccion%203%20RI.pdf. (Visitado 26/09/2012)

[4] “Sistemas de Comunicaciones Electrónicas”, Libro Consulta. Tomasi, Wayne. Cuarta Edición, Editorial Prentice Hall, Pág. 669.

[5] “Capitulo 1 – Modulación Por Impulsos Codificados (MIC)”, Articulo Web, Formato PDF, Universidad del Cauca, Popayán – Colombia, Facultad de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones, Departamento de Telemática. Disponible en: ftp://jano.unicauca.edu.co/cursos/cx/Cx/mic.pdf. (Visitado 23/09/2012).

[6] “The I2C-Bus Specification”, Version 2.1, Enero de 2000, Número de Orden Documento: 9398 393 40011, Philips Semiconductors. Disponible en: http://www.cs.unc.edu/Research/stc/FAQs/Interfaces/I2C-BusSpec-V2.1.pdf. (Visitado 22/09/2012)

[7] “The I2S Bus Specification”, Febrero 1996, Philips Semiconductors. Disponible en: http://www.classic.nxp.com/acrobat_download2/various/I2SBUS.pdf. (Visitado 22/09/2012).

[8] Boulet, p. (2008 - 2009). Embedded System Design Challenges (Definition and Significance – System on Chip Today). Recuperado Septiembre 28 de 2012, http://www2.lifl.fr/west/courses/SoCdesign/problematique4.pdf.

[9] Inc., T. I. (2008, Septiembre). Texas Instruments. Recuperado Septiembre 28, 2010, de 2.4-GHz RF Front End (CC2590), 14-dBm output power, http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cc2590.pdf.

[10] Inc., T. I. (2012, Julio). Texas Instruments. Recuperado Septiembre 28, 2010, de 2.4 GHz RF SoC FOR WIRELESS DIGITAL AUDIO STREAMING, http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cc8520.pdf.



[11] Inc., T. I. (2012). Texas Instruments. Recuperado Septiembre 29, 2012, de CC85XXEM Reference Design - CC85XXEM-RD, http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/cc85xxem-rd.html.

[12] Inc., T. I. (2012). Texas Instruments. Recuperado Septiembre 29, 2012, de CC85XX-CC2590EM – (RD) Reference Design - CC85XXEM-RD, http://www.datasheetarchive.com/CC85XX-datasheet.html.

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[16] “Line6 – Live Sound: Wireless Guitar”, disponible en: http://line6.com/livesound#guitarwireless. (Visitado 26/09/2012)

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[20] ETSI – Harmonized Europuean Standard - ETSI EN 300 328 V1.8.1, Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters (ERM): Data transmission equipment operating in the 2,4 GHz ISM band and using wide band modulation techniques. ETSI (2012-04).

[21] ETSI – Harmonized Europuean Standard - ETSI EN 300 440-2 V1.1.1, Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters (ERM): Short range devices; Radio equipment to be used in the 1 GHz to 40 GHz frequency range; ETSI (2001-07).

[22] FCC CFR 47 parte 15, Part 15 - Radio Frequency Devices, Recuperado Octubre 10 de 2012, de http://sss-mag.com/pdf/part15-91905.pdf.

[23] ARIB. ARIB STD-T66 – Overview of ARIB Standard (ARIB STD-T66). Recuperado Octubre 10 de 2012, de http://www.arib.or.jp/english/html/overview/img/arib_std-t66_e.pdf.

[24] Inc., T. I. (s.f.). Texas Instruments. Recuperado Septiembre 20, 2012, de Antenna DK swra328 – DESIGN NOTE DN031, Richard Wallace, 2010-08-26 (Initial Release). Revisión SWRA328.



[25] Conectores Coaxiales – RADIOCOMUNICACIONES, Sección Conectores UHF, Recuperado Septiembre 20, 2012, de http://www.radcom.es/index.shtml?url=/catalog/accesorios/conectores/index.html.

[26] Meléndez Esquivel, M. (Junio 2001). Teoría de Antenas, Curso TI Virtual, Radio Club de Costa Rica, Recuperado Septiembre 14 de2012, de http://paratorpes.es/manuales/teoria_antenas.pdf.

13 ANEXOS

En la presente sección se incluyen los diagramas de los circuitos esquemáticos diseñados, al igual que las principales partes del proceso de fabricación de los circuitos impresos de los dispositivos transmisor y receptor. Adicionalmente, se presenta el protocolo de prueba diseñado para las pruebas de cámara anecóica.

DESARROLLO DE UN PROTOTIPO PRE-INDUSTRIAL DE COMUNICACIÓN PARA LA TRANSMISIÓN INALÁMBRICA DE AUDIO DIGITAL

PARA INSTRUMENTOS MUSICALES

(ANEXOS) 41

Anexo 1. Circuito Esquemático Tarjeta Transmisora.



(ANEXOS) 42

Anexo 2. a) Bottom Layer (Cara Inferior) Tarjeta Transmisora, b) Top Layer (Cara Superior) Tarjeta Transmisora.



(ANEXOS) 43

Anexo 3. a) Disposición de Componentes Tarjeta Transmisora, b) Vias y Pads Layers.



(ANEXOS) 44

Anexo 4. Circuito Esquemático Tarjeta Receptora.



(ANEXOS) 45

Anexo 5. a) Bottom Layer (Cara Inferior) Tarjeta Receptora, b) Top Layer (Cara Superior) Tarjeta Receptora.



(ANEXOS) 46

Anexo 6. a) Disposición de Componentes Tarjeta Receptora, b) Vias y Pads Layers Tarjeta Receptora.



(ANEXOS) 47

Protocolo Pruebas para la Caracterización de los dispositivos Transmisor y Receptor

Proyecto: DESARROLLO DE UN PROTOTIPO PRE-INDUSTRIAL DE COMUNICACIÓN PARA LA TRANSMISIÓN INALÁMBRICA DE AUDIO

DIGITAL PARA INSTRUMENTOS MUSICALES

En la presente prueba se desea medir la energía electromagnética radiada por dos dispositivos para la transmisión inalámbrica de audio

(Tarjeta Transmisora y Receptora). Dicha prueba se realizara usando el analizador de espectros y fuera de la cámara anecoica; con el

fin de realizar la prueba se presenta el siguiente protocolo.

1. Encender el Analizador de Espectros 20 minutos antes de iniciar la prueba.

2. Para la prueba se realizara el siguiente montaje experimental.



(ANEXOS) 48

Se ubicara la antena receptora y el dispositivo transmisor a una misma altura (1m) con una separación inicial de 3m.

3. Se instalara la antena del dispositivo transmisor y la antena receptora, como se muestra en la figura para el montaje experimental.

4. Ahora por medio de un cable (sma/sma) se conectara el analizador de espectros a la antena del dispositivo receptor (Tarjeta Rx).

5. Una vez conectado el analizador de espectros a la antena receptora, se procederá a ajustar los límites inferior y superior para el

rango de frecuencias dentro del cual se realizara la medición.

6. Antes de iniciar la prueba y encender los dispositivos, se obtendrá el nivel de ruido que hay en el ambiente.

7. Se encenderá la tarjeta transmisora para iniciar la emisión de la señal de audio, para que la antena receptora perciba dicha señal

(Distancia inicial 3m).

8. Por medio del analizador de espectros se medirá la emisión radiada por la tarjeta transmisora y que cantidad de ésta esta

recibiendo la antena receptora en la tarjeta receptora.

9. Se apagará el dispositivo transmisor y luego se cambiara la distancia de la medición a 4m, y repetirán los pasos 7 y 8

anteriormente enunciados.

desarrollo de un prototipo pre-industrial de …

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