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Sena Regional Quindio – Tecnologia en Electrónica - Electrónica III

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INFORME TRANSMISOR DE TELEVISION Andrés Elías Mendoza, Andrés Leonardo Díaz, Laura Cristina Rodriguez

I.

INTRODUCCION

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n este informe se pretende dar una fundamentación teórica de la transmisión y recepción de señales de Televisión, sus diferentes formas de transmisión, las respectivas modulaciones de las señales de audio y video que la compone, sus estándares y los espectros radioeléctricos que la componen. En este documento se hará especial énfasis a la transmisión de televisión análoga terrestre.

II. TRANSMISIÓN DE SEÑALES DE TELEVISIÓN

MARGEN DE FRECUENCIA NOMENCLATURA 3 - 30KHz 30 - 300KHz 300 - 3000KHz 3 - 30 MHz 30 - 300 MHz 300 - 3000 MHz 3 - 30 GHz 30 - 300 GHz

VLF (muy baja frecuencia) LF (baja frecuencia) MF (media frecuencia) HF (alta frecuencia) VHF (muy alta frecuencia) UHF (ultra alta frecuencia) SHF (súper alta frecuencia) EHF (extra alta frecuencia)

Las bandas correspondientes a radiodifusión y TV son las siguientes.

Básicamente existen varias formas de transmitir una señal de video, pero para este informe, nos centraremos en la transmisión por aire, estas señales de video, las cuales se transmiten por medio de ondas electromagnéticas pueden ser: Emisiones de TV terrestres: La señal llega al usuario procedente de un emisor o de un repetidor terrestre.

Las frecuencias correspondientes a la televisión comercial son:

Emisiones de TV satélite: La señal llega al usuario procedente de un satélite artificial.

- TV Terrestre Utiliza las Bandas IV y V de UHF (canal 21 a 69).

Aunque existen estas formas de transmisión por aire, obviamente para nuestro caso, no se cuenta ni con los conocimientos, ni con los recursos para realizar una transmisión por satélite, por lo que se implementara el diseño básico de un transmisor de tv.

- TV Satélite Utiliza parte de la banda SHF (10,95 GHz-12,5 GHz) - TV Cable CATV utiliza la banda de frecuencia comprendida entre 5 MHz y 862MHz. Mas claramente para los canales de VHF de televisión, se tienen las siguientes frecuencias

III. ESPECTRO RADIOELÉCTRICO El espectro radioeléctrico es el conjunto de frecuencias comprendidas entre 3Khz y 3.000 GHz, este está dividido en diferentes bandas.

a) Canales bajos: Canal 2 - ocupando de 54 a 60 MHz Canal 3 - ocupando de 60 a 66 MHz Canal 4 - ocupando de 66 a 72 MHz Canal 5 - ocupando de 76 a 82 MHz Canal 6 - ocupando de 82 a 88 MHz


Sena Regional Quindio – Tecnologia en Electrónica - Electrónica III Entre el canal 4 y el 5 quedan libres 4MHz usados en otras aplicaciones.

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Modulación VSB: Se tiene el siguiente diagrama de bloques, en el cual se puede ver como las señales son moduladas para posteriormente ser enviadas a través de una antena:

b) Canales altos: Canal 7 - ocupando de 174 a 180 MHz Canal 8 - ocupando de 180 a 186 MHz Canal 9 - ocupando de 186 a 192 MHz Canal 10 - ocupando de 192 a 198 MHz Canal 11 - ocupando de 198 a 204 MHz Canal 12 - ocupando de 204 a 210 MHz Canal 13 - ocupando de 210 a 216 MHz Como puede observarse se tiene un ancho de banda de 6MHz para cada canal de televisión, en donde las señales de audio y video deben ser enviadas: Fig. 2 – Diagrama de bloques de un transmisor de tv

Ahora, el modulador de video en AM se puede simular en el simulink de matlab utilizando el siguiente diagrama:

Fig. 3 – Modulador VSB en Simulink

Fig.1 – Ubicación de la Portadora de sonido e imagen

En donde se puede ver el espectro de la señal de video en banda base:

Como se ve en la figura 1, la señal de audio y video tienen una diferencia de 4,5MHz entre la frecuencia de sus señales portadoras, también se ve que la señal de video posee la mayor parte de información en la banda lateral superior de su espectro, lo cual indica que al momento de ser modulada, se suprimió su banda inferior.

IV. MODULACIÓN DE LAS SEÑALES Para la transmisión de las señales de audio y video es necesario que las dos señales por independiente sean moduladas, para esto la señal de audio es modulada en FM y la señal de video en AM pero ya que una modulación simple de AM duplica en ancho de banda y solo se dispone de 6MHz, es necesario que se haga una modulación en AM con banda lateral vestigial, en la cual se suprime una banda del espectro de la señal de video para que su ancho de banda después de la modulación sea igual a su ancho de banda en banda base, lo cual sería algo como lo siguiente:

Fig. 4 – Señal en Banda Base

Y el espectro de la señal modulada en VSB:


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Fig. 6 – Modulador FM

Del cual se obtiene la siguiente figura, en la cual se puede apreciar como la frecuencia de la señal portadora varía dependiendo de la amplitud de la señal mensaje.

Fig. 5 – Señal modulada en VSB

Por último, se puede apreciar en la figura anterior que cuando la señal portadora es modulada con la señal mensaje, la señal resultante posee la frecuencia de la portadora y duplica su ancho de banda, pero gracias a un simple filtro pasa altas, la banda inferior de la señal es suprimida.

Modulación FM: El modelo básico de un modulador FM consiste en una señal mensaje o moduladora cualquiera descrita por: ( )

(

)

Fig. 7 – Señal modulada en FM

Ya con el modulador de video y el modulador de audio, simplemente se tiene que adecuar las frecuencias de las señales portadoras a la frecuencia destinada a algún canal de tv, para luego utilizar un mezclador para unir las dos señales moduladas, resultando así en una señal cuya envolvente depende de la señal de video y cuya frecuencia depende de la señal de audio.

Y una señal portadora descrita por: ( )

( ))

(

Por último se amplifica la señal para luego ser transmitida:

En donde: ( )

∫ ( )

Según esto la señal modulada seria, la señal portadora más un desfase en su frecuencia, el cual estaría determinado por la misma señal mensaje. Afortunadamente el simulink de matlab posee por defecto un bloque de modulación FM, el cual simplifica enormemente el trabajo que se debe realizar para la simulación del modulador, entonces así, se tiene el siguiente diagrama: Fig. 8 – Transmisor de TV

Con el modelo anterior del transmisor, se obtiene la siguiente salida:


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tensión en el punto de conexión entre ambos supere un cierto valor, la base de Q2 quedará a un nivel positivo entrando en saturación, de esta forma baja la tensión de su colector (pin 1) y bloquea la corriente de base de Q1 que deja de conducir. En esta situación el LED2 está iluminado y el LED1 está apagado. El proceso se repetirá, pero en este caso es C2 quien comienza a cargarse a través de R4. Para cambiar las frecuencias de oscilación basta con cambiar los valores de R3 y R4 o C1 y C2 en el siguiente circuito. Y con el cual se obtiene la siguiente señal: Fig. 9 – Salida del Transmisor de tv

V. SIMULACIÓN ELÉCTRICA DE TRES CIRCUITOS DEL TRANSMISOR

Hasta este punto, todo ha sido muy bonito, las cosas dan como deberían dar, y la teoría funciona a la perfección, pero desafortunadamente las cosas no son tan fáciles cuando se trata de pasar de la teoría a la práctica. Para las simulaciones eléctricas se escogieron los siguientes circuitos o partes del transmisor:   

Amplificador. Modulador FM. Oscilador.

Oscilador: Para la simulación del oscilador se opto por el siguiente diseño:

Fig. 11 – Salida del oscilador

Modulador FM: El circuito modulador de Fm basado en Pll diseñado para una frecuencia de entrada Fo=100khz y desviación máxima de frecuencia =75Khz para una señal de entrada Vmod =+- 12v con una frecuencia de 1Khz, se obtiene a la salida una señal modulada FM, se pueden variar la forma de la señal modulador a y las amplitudes y analizar las señales moduladas correspondientes.

El circuito modulador FM con PLL implementado en proteus es el siguiente:

Fig. 10 - Oscilador

El cual funciona así: Los transistores Q1 y Q2 están configurados para trabajar en corte y saturación, es decir, como si fuera un interruptor electrónico. Si nos fijamos en el esquema, la polarización de un transistor controla la del otro, por lo que conducirán de manera alternativa. Como el estado inicial del circuito es impredecible y dependerá de las variaciones en las características de los componentes, supongamos que el condensador C1 se carga a través de la resistencia R3, de tal manera que cuando la

Fig. 12 - Modulador de FM usando PLL

La salida modulada con respecto a la entrada es la siguiente:


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Fig.15 - Señal de entrada y salida del amplificador

Fig. 13 - Salida modulada (señal azul) con respecto a la entrada senoidal (señal amarilla)

Amplificador: una parte muy importante para la transmisión de una señal mediante un canal de transmisión cualquiera, es la amplificación, ya que los canales o medios de transmisión por los cuales viaja la señal tienen todo tipo de ruidos e interferencias que pueden deteriorar la señal hasta el punto en que en el transmisor no se detecte o se detecte pero el mensaje contenga errores, para evitar todos estos inconvenientes la señal antes de ser transmitida, se amplifica, para que tenga una potencia mayor que la potencia del ruido del medio y pueda recorrer una distancia decente sin sufrir muchos errores.

Como puede observarse el amplificador funciona bastante bien a la frecuencia asignada (60MHz), aunque presenta una inversión o un desfase de 180º en la señal de salida, que puede corregirse en la etapa de recepción.

VI. CONCLUSIONES 

Cuando se va a construir un transmisor de tv se debe de tener muy presente que la potencia de este no sea lo suficientemente fuerte como para interferir con las demás señales que si pagan por tener su lugar en el espectro, puesto que se tendrían problemas con las autoridades.

Gracias a la amplificación se puede tener una mayor distancia de cobertura de una señal, claro como todo tiene un precio, esto significa un mayor gasto de energía.

La utilización de osciladores hace que la modulación de una señal se pueda realizar sin necesidad de quipos caros como los generadores de señales.

Con este laboratorio se logró alcanzar el objetivo de comprender, analizar y simular un sistema de trasmisión de televisión.

Para la amplificación de la señal, se decidió utilizar un modelo de amplificador transistorizado:

VII. REFERENCIAS

Fig. 14 - Amplificador Transistorizado Para alta frecuencia

El circuito se monto y simulo en Pspice obteniendo en la resistencia de carga la siguiente señal:

[1] Jaiber Evelio Cardona, Wilmer Diego Jimenez, Alexander Vera Tasama “Electrónica Aplicada a Comunicaciones”, pág. 46-51. [2] H.L. Krauss, “Estado Solido en Ingeniería de Radiocomunicaciones”, pág. 381-386. [3] Dorf, “Circuitos Electtricos”, pag 196-209.

[4] http://www.clubse.com.ar/promos/50-arcodificacion/nota/sistemadetransmision.htm Televisión - La transmisión de TV

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Informe transmision de Tv