Introducción

Es la forma más generalizada y responde a la corriente de canalización generada en las grandes plantas eléctricas del mundo. También responden a la misma forma, todas las corrientes destinadas a generar los campos electromagnéticos de las ondas de radio. La manera más práctica de entender la generación de esta onda es utilizar el “círculo trigonométrico“, o sea, un círculo centrado en un par de ejes cartesianos, con un radio que gira a velocidad constante con sentido contrario a las agujas del reloj, partiendo de la posición horizontal derecha, de manera que el ángulo que forma con la horizontal, partiendo de 0º pasa a 90º cuando está vertical, sigue a 180º cuando llega a horizontal a la izquierda , sigue con 270º cuando está nuevamente vertical pero hacia abajo, y termina en 360º cuando llega a la posición inicial, o sea horizontal a la derecha. El seno trigonométrico de estos ángulos que se va generando a medida que el radio de la circunferencia gira, viene representado por la altura del punto correspondiente al extremo del radio que forma el círculo, referida al eje horizontal. Esa altura comienza en 0 para el comienzo, o sea el ángulo de 0º, para ir aumentando hasta llegar al máximo, que se toma como valor unitario “1“ cuando el radio esté vertical, o sea con un ángulo de 90º. El radio sigue girando y la altura comenzará a disminuir, para llegar nuevamente a cero cuando el radio forme el ángulo de 180º, o sea esté nuevamente en posición horizontal. La señal senoidal es la más común de las señales de prueba. Para ella son válidas todas las definiciones como el desfase, el valor medio, el valor eficaz, amplitud pico y pico-pico. A esta señal se le puede atribuir una doble simetría: una respecto al eje tiempo, y otra respecto al punto medio de la onda (simetría impar). Ambos semiciclos son idénticos, variando solo en el signo. Esto provoca que su valor medio sea nulo. Si a una señal senoidal se la desfasa 90º en adelanto se obtiene una nueva señal denominada cosenoidal.

Desarrollo

1.- ¿Qué espera aprender en esta práctica?

Lograr comprender los conceptos básicos relacionados con el laboratorio de Fundamentos de Sistemas de Comunicación, para tener un buen conocimiento sobre cómo se debe de manipular el material con el que se trabaja, así como identificar e interpretar los diferentes datos que se van a obtener a lo largo de la práctica, para llegar a conclusiones válidas.

2.-Describa el material utilizado

Generador de funciones

Osciloscopio

Multímetro digital

Analizador de espectros

Cables Banana-Banana

Cables Caimán-Banana

Cables BNC-Caimán

3.-Dibuje y explique el diagrama de conexiones utilizado

La salida del Generador de espectros será conectado a la entrada “A” del Osciloscopio, a su vez tendrá que ir conectado con el multímetro y el analizador de espectros en la entrada “V” y en la “A” respectivamente.

El diagrama se anexa al final de la práctica ( Figura 1).

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4.-Genere una señal senoidal de 1KHz a 10 Vpp, obsérvela en el osciloscopio. Dibuje el oscilograma con sus características y anote el valor del voltaje del multímetro.

Se anexa al final de la práctica (Figura 2).

5.-Explique a qué se debe la diferencia entre una lectura de voltaje realizada con el osciloscopio y la realizada en un multímetro.

La diferencia de lectura aparece porque el osciloscopio da la lectura de voltaje pico-pico o voltaje pico, mientras que la lectura del multimetro es voltaje “Rms”, pero si se multiplica por raíz de dos el valor del voltaje “Rms” se obtendrá el voltaje pico.

6.- ¿Cómo se llama el cociente de voltaje de pico entre voltaje efectivo?

Se llama factor cresta.

7.- ¿Cuánto vale el cociente Vp/Vrms para una senoide?

Su valor es de √2

8.-Dibuje el espectro de la señal senoidal con sus características

Se anexa al final de la práctica (Figura 3).

9.- ¿Qué pasará con el espectro obtenido para la señal senoidal de 1 KHz, si la frecuencia de ésta se cambia a 2 KHz?

El espectro se movería hacia la derecha.

10.- ¿Investigue y anote el principio de superposición y cuál es su utilidad?

“Cuando dos ondas se combinan, la onda resultante es la suma algebraica de las ondas individuales”, y se utiliza cuando tenemos dos campos de deformaciones que se pueden combinar por superposición directa, y que el orden de aplicación no tiene ningún efecto sobre el estado final.

11.- ¿Cumple el espectro con el principio de superposición?

Sí, la demostración sería

12.- ¿Qué se entiende por frecuencias armónicas?

Las frecuencias de los armónicos son aquellas que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental (60 Hz) como son: 120, 180, 240, 300 y 360 ciclos/segundos. Se presentan en los sistemas eléctricos a una determinada frecuencia, además estas producen una distorsión en la onda fundamental por ello la frecuencia del sistema es la primera armónica.

13.- Es cierto que una senoide tiene armónicas? Demuéstrelo matemáticamente.

Si es cierto, supongamos que:

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Graficando sería:

14.- ¿Por qué aparecen armónicas de la senoide en el analizador de espectros?

El analizador de espectros se checan frecuencias que tienen una relación con voltajes y amplitud, en este mismo se observan los cambios que tienen y las diferentes variaciones que aparecen debido al ruido.

15.-Usando la escala vertical logarítmica del analizador de espectros observe las componentes armónicas de la onda senoidal de 1000Hz y consigne la gráfica.

Se anexa al final de la práctica (Figura 4).

16.- ¿Midiendo en decibeles la diferencia de nivel entre la fundamental y alguna de las armónicas, calcule el voltaje de tal armónica?

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DbinDarm

=20 log VinVarm

13.98−69,4

=20 log 3.54Varm

83.38=20 log (3.54 )−20 log (Varm )

20 log (Varm )=−72.39

Varm=2.39 x10−4

17.- Para la onda de 1 KHz, mida la diferencia de nivel entre señal y el ruido. Anótela en el reporte.

Siguiendo el mismo procedimiento que en la pregunta anterior pero en lugar de tomar una armónica tomamos el valor del voltaje del espectro del ruido tenemos que

ΔDbinΔDbruido

=20 log 3.54

1.24 x 10−4

Db=89.11

18.- ¿Qué son los decibeles?

Unidad relativa de una señal, tal como la potencia, voltaje, etc. Los logaritmos son muy usados debido a que la señal en decibeles (dB) puede ser fácilmente sumada o restada y también por la razón de que el oído humano responde naturalmente a niveles de señal en una forma aproximadamente logarítmica.

19.- ¿Qué son los Nepers?

Es una unidad de medida relativa que se utiliza frecuentemente en el campo de la telecomunicación, para expresar relaciones entre voltajes o intensidades. La diferencia fundamental entre ambas unidades (dB y neper) es que mientras el decibelio está basado en el logaritmo decimal de la relación de magnitudes, el neperio lo está en el logaritmo natural o neperiano de la citada relación, viniendo el número de nepers determinado por la fórmula:

Np=ln x1x2

=X1−x2

donde x1 y x2 son los valores relacionados

yln el logaritmo natural.

20.- ¿Qué son los dBm?

Es el valor en dB de una señal respecto a un factor de potencia de referencia de 1mW [milivatio].

G’= 10 log (x[mw]/1[mw]) [dBm]

21.- ¿Qué son los dBr?

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Potencia de referencia de 1W (vatio) matemáticamente expresada por la expresión

dBr= 20 log V + 10 log (600/Z)+ factor de escala

22.- ¿Cómo se expresa el voltaje en dB?

A’= 20 log (x[v]/1[v]) dBv

23.- Mencione las razones de la importancia del análisis frecuencial de señales en los sistemas de comunicación.

Principalmente porque todos los sistemas digitales funcionan en base a estas señales y si no sabemos su funcionamiento no podemos manipularlas para nuestros determinados objetivos

También es importante señalar la importancia del concepto ruido y la influencia que tiene en los sistemas de comunicaciones

Otra razón es para poder llevar a cabo la transferencia de información que es lo que hacen todos los medios de comunicación actuales tales como televisores, telefonía radiodifusoras y muchos más medios de comunicación.

24.-Conclusiones de la práctica

La práctica se conforma de diferentes partes, las cuales fueron aumentando su dificultad, y en mi caso ayudo a lograr entender el manejo de los diferentes equipos del laboratorio, aunque aún existen funciones que no logro manipular de buena manera de los equipos, el objetivo inicial de la práctica de lograr identificar las características de una onda senoidal y tener acercamiento al equipo sí se cumplió, pero serán necesarias más prácticas para poder mejorar y agilizar el modo en el que se trabaja con ellos.

Respecto a los cálculos y diferentes fórmulas me ayudo a buscar información que me será de ayuda para el laboratorio en las próximas sesiones y para la teoría, y así relacionar lo práctico con lo teórico y asociarlo a la vida cotidiana y sus aplicaciones.

Fuentes de información:

https://hellsingge.files.wordpress.com/2014/08/sistemas-de-comunicaciones-electronicas-tomasi-4ta-edicic3b3n.pdf

http://www.ecured.cu/index.php/Onda_senoidal

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