S.E.P. S.E.I.T. D.G.I.T.

CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACION Y DESARROLLO TECNOLOGICO

. 1

TRANSMISION DE VIDEO POR FIBRA OPTICA MEDIANTE MODULACION

DE SUBPORTADORA CENTRO DE iNi-O%ACION

C E N i D E T I T E s I 8

P A R A O B T E N E R E L G R A D O D E

h4 A ESTRO EN CIENCIAS EN INGENIERIA ELECTRONICA

P R E S E N T A i JOAQUIN SAUL DELGADO FLORES

CUERNAVACA, MOR, SEPTIEMBRE D E 1990

Cuernavaca, Mor., 9 de agosto de 1990.

S i n o t ro p a r t i c u l a r ,

- I f

DR. JUAN MANUEL RICARO CASTILLO DIRECTOR DEL CENIDET P R E S E N T E

quedamos de usted.

AT'N I N G . RAUL HERNANDEZ E. , Coordinador de Electrónica

C.C.P. consecutivo interesado

lacn P ~ O N O A C D N PALMRA $/N ICECAP )b 371 A P 4 - 2 2 4

u

1 Of. NO. 613-9/31215

P r e s e n t e

Cuernavaca, Mor., I Lgosto 9 de 1990.

"P

PROLONGACION PALMRA (CECAP m.571 A . P ~ - P ,

' PAiiálRq MCUELOS C R T U S : 12-76-13 y 14

i / N

! 431 m-37

TOOO CARIfiQ

A MIS "os. FAMILIARES Y AMIGOS.

AGRADEZCO

I AL CONSEJO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA

cc b N A c Y n

POR EL APOYO BRINDADO

AL INSTITUTO DE INVESTIGACIONES ELECTRICAS a 1 0

AL DEPARTAKNT~ DE COMUNICACIONES DEL IIE

i Y ESPECIALMENTE & M.C. JOAWIN H. RODRIc.wEz R

PARA LA REALIZACION DE ESTE TRABAJO

I SISiEMfS DE TRANSHISION y VIDEO POa FIERA WTICA.

1. o 1.1

1.2

1.3

1 .4

In t roducc ión

Transmisi6n d e vide& importancia y ap l i cac ione r .

AnAlisis en 18 s e l d c i 6 n d e l a t é c n i c 8 de modulaci6n.

Esquema genera l de un slstema d e t ransmís l6n d e

v i d w por f ibra 6 p t i c a .

GbJotlvus y r r t r u c t k r a general de l a tesis.

1

I 1

I CAPInilo I II

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

ANALISIS DE TECNICAS DE MODULACIODJ ANALCGICAS DE PuLsos.

I NTRCWCU ON. I Modulaci6n por f r d u e n c i r de pulsos .

Modulación por an& d e pulsos .

üodui8ci6n por poe lc ión d e pulsos . I

Comparación de l a s t é c n i c a s analcígicas d e pulsos.

Conceptual ización del sistema de t ransmis ión u t i l i z a n d o modulación por duración de pulsos C M W > . I

I

1

a

3

7

o

11

12

10

20

24

2-0

I DISEñO Y CODJsIRuCCIcb( DEL SuBSIsrEMA TRANSWSCR CON MCWLACION POR

DLRACION DE PULSDS. I 2e 3. O In t roducc i6n

I

I

I '

3.1 Dstc r ipc ibn func io& I y diagrama a bloquez.

3.2 Diseño d e los subs is temat . I

I

I

3.2.1 Acondicionardiorito y f i l t r a d o d e la señal d e

I v i doo.

3.2.1. i. Respuesta on f r e c u e n c i a .

I I

I I I

I

3.2.2 Acondicionamiento d e l a Señal d e aud io Y

modul ador FM

3.2.2.1 Caractoristicar de1 VCO u t i l i z a d o .

3.2.3 i bzc lador d e a u d i o y video.

3.2.4

3.2.6

Modulador ?or durac ión d e pulsos.

Transmi sor I 6pti CO.

3.2.5.1 Proceso d e emisibn dol LED

y ca{acteristicas d e l LED u t i l i z a d o .

3.2. €3.2 Urcui to d e e x c i t a c i 6 n d e l LED.

3.2.8.3 Diseño

3.3 Lista d e component 1 s I I

dol c i rcui to e x c i t a d o r .

u t i 1 i z a d o s

2€¿

30

30.

32

33

35

36

38

40

40

43

44

45

POR CUF?ACiW E€ PULSCS! I

I

I

47

48

48

49

90

62

4.1 b s c r i p c i b n func iona l I y diagrama a bloques.

4.2 Diseño d e los subbistemas.

4.2.1 Receptor 6ptico.

I

I

4.2.1.1 Caracteristicas del fotodiodo u t i l i z a d o . 4.2.1.2 E t a p a I d e preampl i f icac i6n .

4 . 2 . 2 Control au tomát ico do ganancia .

4.2 .3 Demadulador PO

4.2.3.1 Diseño d r

4.2.4 Trampa d e audi

4.2. 4.1 Diseño d e

4.2.5 Amplificador 1

4.2.6 Dmmodulador de

4.2.7 Trampa d e vid=

4.2.7.1 Respuestr

d e vide1

4 .S .8 Amplificador : para video.

4.2.8.1 Diseño d e

4 . 3 I n t e g r a c i ó n d e l rece

4.4 Lista d e componentes

INiEüRACION Y EVALUACION

5. O In t roducc ión .

5.1 Tipo d e f ibra óp t i ca

5.2 Respuesta en f r ecue r

5 .3 Linea l idad .

5. 3.1 Intermodulaci¿

5.4 Relación seña l a r u i

5.5 Sens ib i l i dad .

5.7 Rango dinámico

9.0 Variaciones con l a t

lurnci6n d e pulsos .

' i l t ro .

trampa de audio.

l a señal d e FM.

U.

,n f r ecuenc i a d e l a trampa

cop1 ami e n t o d e i mpdanc i a

imp1 i f i cndor.

:i 1 i z a d o s

conector u t i l i z a d o s .

a.

1 umi nanci a a cromi n a n d a.

pe ra tu ra .

y cuan t i t a t i -S

a f r ecuenc i a .

,rapo d e campo

ial do audio.

63

B5

67

70

71

73

7!3

75

78

78

80

80

82

83

89

88

scuencia.

1.0 NTR-C-.

purd~r marcarse loo finale. de loo año* 70'0 cotno *I inicio

de la aplicación de Ir ,tocnologla de la fibra óptica a loo

oiotemao de transmioión. de video para mejorar la. caracterfoticio

de loo oiotemao de cable coaxial y microondao en algunas de suo

aplicacionu con equipos movileo O fijo..

L o o cablo coaxialpo se han utilizado tradicionalmente para

transmioión de video a corta. diqtanciao y loo onlaces por

microondr para oalvai diotanciss mayores. Loo enlaceo por cable

coaxial dependiendo de su diimetro. cubren diotanciao doode loo

centenares de metro. hasta uno. 2 Km.

I

Pur cumplir los requisitos de ausencia de interfwenciao en

la d i a l de video, lo6 cables coaxiales, por lo general oe

recubron con un apantallamiento eepecial, que loo hace voluminoso.

paudoo y difkilao de manejar, con la. consocuenteo desventaja.

en las inotaiacionee móvilr. La temperatura y la h u d a d puden

afectar a loo parámetroo de transmisión del cable, lo que exige I

ciertos ajuoteo; en algunos cam. hey que hrcw tomes de tierra

e.pecialo para protogar' da lo6 rayo. al personal y a loo oquipoo.

I

1

i ,

I 1

I

, I I

I

I

I

G, el de lo* enlaces por microondas se requiere de Ifnea

I

I

de a t r e el transmisor y e1 receptor. se dobe e l d r una

banda adsuada de frecuencias para evitar así interferencia. I

mutuas con otros .erviciAs. si ae tienen que tranmitir varios I de banda requerido aumenta I

considermblemente. A d d s ciertas eondicionea topográficas I

dwfavorables pueden dificultar la transmisión [I 1

se pueden resolver loa problemas antes mencionadoa, debido a au I

completa inmunidad a interferenciaa eIwAromagn6ticas [ l l I

Con fibras ópticas monomodo se puede adembe alcanzar I

distancias muy grandes (en el orden de 1 0 0 Km), debido a sus bajas I

perdidas y al hecho que ae utiliza un lasw como fuente óptica I

cana~es en paralelo. el ancho 1

I

I

Con un aistema de transmisión de video por fibra. 6pticas I

I

I bajo peso. gran flrxibilidad, perfrcto aislrmionto rlóctrico Y

I

I

I I

Cabe mencionar que los conceptos básicos de la tecnología de ' I

para inyectar mayor potencia en la fibra.

fibra óptica no se detallan en eate trabajo ya que - conaidera I

que esta ea una t-nologfa madura y dichos conceptos ae encuentran I I

f8cilmonte acceeibles en un buen número de libroa e~ecial izados 1

en el tema de loa cuales algunos se listan en las refersncias al I

final de la tesis. Da la misma forma se tratan los conceptos de I 1

í tranamiaidn de video.

1.1 TRANSMSlON DE V E O : TENDENCkS, -TANCIA Y APLICACIONES. ,

I Las redes de diatribucción por fibra óptica estan empezando a I

i I

2

I I

I w r explotadas debido al advenimiento de los servicios de banda

ancha, principalmente para transmisión de d a l e s de televisión Y l I

otro tipo de señales de imagen en movimiento (vidateldfono, I

por fibra óptica resulta 8er la apropiada pero no siempre ia I

m*. conveniente, debido al alto co*to y complejidad de 108 I

i vidooconforencias, otc.,). La transmisión digital de estas SOñalO* I

I

I I

convertidores a utilizar.

Además para enlac- de corta distancia, I* transmisión I

moduladores analógicos, siendo a d de gran relevancia la I

transmimión do señalos do video por fikia óptica medianto I

., I i

Los equipos de video tienen una onorme gama de aplicacionea I I

en compañias productoras de televisión y an organizacionm I

I estudios, enlace entre estudio y transmisor y enlace entre antmn i

y centro de distribución, sistemas de vigilancia en entornos I

normales y hostiiea. enlaces de teleconferencia etc.

i analógica será preferida por la simplicidad y bajo costo de lo* I

I

modulación analógica.

industrial- y educativas, entre las que se destacan enlaces entre I

I

i i ANALISIS DE L A SELECCtON DE LA TECNICA DE MODULA-.

Existen varias alternativas que pueden utilizarse para la I I

1 2

transmisión de d a l o de banda ancha vía fibras ópticas entre 1 I

las qua se encuentran: La modulación por pulsoa codificados (PCM),

analógica de pulsos. En la figura 1.1 se muestra la familia de I

I I modulación en banda' base, modulación exponencial y modulación I

I

I

I

técnicas de modulación.

I I

3

. .. ,

I

I I

I

12.1 MOWLA- DIGITAL (w). E. el &todo m6s utilizado actualmente para transmitir I

información vfa fibra óptica. tiene todas las ventajas asociadas I

con una transmisión de señalea digitales como, por ejemplo, una I

m o r wcoptibilidad al ruido. Sin e g o para transmitir señalo8 I

analógicrs de banda ancha con una alta linerlidad y una buena I

relación señal a ruido, se requieren muestreadorea muy rápidos y I

con un número regular de bits (8 o mas), a d por ejemplo, para 1

digitalizar señales de video, se habla de velocidad- de I

transmisión myores de 1 0 0 Mbitusog. para señales digitalizadat 1

I

I

I

i

I

1

I

I

I i

.~ I

eon 8 bits. y .su realización ffsica requieio io8 subsistemas

I I i i i I

I i i j

I

I I I i ! i I i

I i I

I

i I

FIGURA 1.1 ETODOS DE W L A C I O N

4 I

a8ociado8 con lo8 equipos PCM, tales como : Miltiplexor con

multicanaliración por división de tiempo (Mix TMH), codificadore8

etc. io cual hace a ode .irtema de costo elevado, donde:

AM

FM

PM

E8 Im modulmción om amplitud.

E8 la modulación en frecuencia.

E8 la modulación on fa-.

hEP

M P

I\Ipp

E8 la modulación por duración de pul80s.

E8 la modulación por frecuoncia de pul80s.

E8 la modulación por posición de pulroo.

SWFM E8 la modulación on frecuencia de onda cuadrada.

ADCNH-M E8 la modulación delta-sigma aslncrona N

1 2 2 M0WLAcK)N EN BANDA BASE.

S u n principalea caracterlsticae son: técnica de modulación

simple conaintente en modificar directamente la intensidad de luz

de un diodo emisor de luz (LED) o láeer, el ancho de banda de lo8

Circuit08 de procesamiento de s&al 08 reducido y 8u codo es

bajo.

La problematic8 técnica con8i6te en mantenof extremadamente

bajo8 los niveles de didorsión en mmplitud y fase. mediante

circuitos que compensa la no linealidad de las fuente8 ópticas.

as1 como de los demás elementos del tranemisor. Lo anterior tiene

como consecuencia que su ajuste inicial es complicado y su

de8empaño e6 altamente dependiente de la estabilidad de 6US

componentes con la temperature y el envejecimiento I231

1 2 3 MODULACiON EXPONWUAL (FM. PM).

Su principal cuactuistioa os la buena relaaión eoiial O

ruido tróricunente mayor quo Ir da las tbcnicas directas. Pero, a

toeta de un gran incrrmuito en el ancho de banda requerido. para

tranunitir un canel de banda base que tiene un ancho de banda

muy inforior. Este método de modulrción consiate en cambiar la

freeuancia o la free de una portadora senoidal y 08 muy unsible

las no linealidade8 del fototransmisor, -to afecta el desempeño

del sistema al eufrir dietoraidn de amplitud y su efecto en la

modulación de fa- o frrouoncia, lo hace i n d o b l a como mitodo

p u r transmitir video [2,3)

12.4 MOWLACION ANALOGICA DE WLSOS.

La modulación andógiC8 de puleom ee origina cuando 80 hacen

variar algunas de las caractdsticas del puteo con le señal

mensaje. Un pulso viene caracterizado por tres cantidades;

amplitud, ancho y posición, por lo que existen varios formatos de

modulación entre los que se encuentran: Modulación por duracidn de

pulsos (MW), modulación por frecuencia de pulsos (WP) y

modulación por posición de pulsos (WP) .

Las principales ventajas con que cuenta este método de

modulación son las siguientea: ev i tan loe problemae que mvolucran

la no linealidad de las fuenteé dpticrs. ya que tienen Ir vantaja

de utilizar una portadora cuadrada y la relrción señal a ruido e8

teóricamente mayor que la de los sistemas de banda base [4)

Adomáa cuentan con algunas buena. caractaleticas de tranemisión

t a l r como: Minima potencia dettectable, d x i m potencia alimentada

a la fibra y ciwto grado de oimplicidad y debido a que la

tranmioión eo por pulso. el t i w o de vida de loo diopo~itivo~

optic00 oo larga.

De lo antwior oe deoprende como eoncluoi6n que eo

convonienta utilirar técnica. analbgicao do pulooo, on alguno de

.U0 formato. do modulacibn, como el mitodo de modulaci6n a

utilizar en el deoarrollo do eota teoio.

la POR FBRA

ESQUEMA GENERAL DE TRANSMSW DE -0 COkiPUESTO

La tianomisión por fibra bptica do video compuesto.

figura 1 2 conota do do. parteo una de un tranunioor el cual está

compueoto por; un modulador de frecuencia modulada (M). un

mezclador. un modulador de la señal de video compueoto, y un

trmmioor bptico, y la otra parte por un receptor que est4

compueoto por; un receptor bptico. un demodulador de la oeñal de

video compuesto: una trampa de audio, una trampa de video y un

demodulador de FM.

La funcibn de cada bloque n d-ribo brevemente a

cont inuacibn:

El modulador da FM tranoporta la d a 1 de audio a una

frecuencia portadora mayor qua el ancho de banda de la señal de

video pars aol evitar interferencias antre ellas.

La funcibn del merclador da d a l e o eo la de multiplexar la

oeñal de video con la o&al de audio modulada en frecuencia, pera

7

formar una 8 0 h d i a l de vid- compue*to.

El modulador, como w nombre lo indica, modula la 806d

compuesta, en el formato do d-do (FM. PM. O cualquiw

modulación por puleo8).

El tran.mi*or óptico es el encargado .de convertir la saña1

elietrica a una *&al dptica para a d podwla tran8mitir por la

fibra óptica.

El recoptor bptico, al contrario del tranuniwr, convierte la

señal óptica alimentada por la fibra en una *añal eléctrica, para

recuperar la d a 1 de intore. posteriormente.

I I

r I O U R I l l . B ESQUEMI) QENERIlL DE U N TRIlNS(l IB0R DE V I D E O POR F I B R A OPTICIl

8

El damodulador es del mismo tipo con relación al modulador va a del tranunisor según el formato de yodulacibn tranunitido y

ser6 el encargado de recuperar la A a I de video CompuOSto.

La trampa de audio es un filtro paso bajas. que solo

deja pasar la señal de video, rechazando la *&al de audio. siendo

de esta forma como se recupera la señal de video.

La tramp. de video al contrario del anterior es un filtro

modulada paso altas cuya función es dejar pasar la d i a l de audio

en frecuencia y rechazar la señal de video.

Por Oltimo el d-dulador de FM eo el encargado de rwupwar

la señal de audio.

1.4 OBJETIVOS Y ESTRUCTURA GENERAL DE LA TESIS.

En el prs ran te t rabajo de tesis, el propbsito eo desarrollar

y evaluar un sistema transmisor-receptor analógico para transmitir

señales de video compueeto a travón de fibra bptica. El deearrollo

de este sidema se baau6 en las técnicas de modulación por

pulsos.

Este trabajo de tesis se presenta en seis capítulos de la

siguiente manera: El capitulo I presenta una introducción general

al tema de transmisión de video.

En el copftulo I1 sa realiza un anilinin do la* técnicas de

modulación anológica de pulsos (WP, M3p. y Iupp). sa realiza una

conparacibn de las m i m a s y se justifica, selecciona y define la

técnica a emplear en este denwrollo.

El capftulo 111 presenta el diseño y construcción del

O

- . . . ..- . . ..

- -

oubaistema tranemisor. procediemdo en un inicio a dewribir en

forma general el wbsiatema, para p o ~ t e r i o r m t e deacribir el

m&li.is y d i d o de cada uno de .U8 bloquee.

En rI capítulo I V , do la mi- forma como con el transmimi.

dereribo primero el arb.i8tm receptor completo pera d-uh

procddsi a realizar el análish y d i d í o de cada uno de

bloquoe.

En el capltulo V H evalua 01 funcionamiento del d 8 t m

tianemisor-roceptor on be80 prueba. hechas on laboratorio, tanto

de la tranunisi6n de la d i a l de video como de audio.

Finalmntr, en 01 capltulo VI 8e darán 1.8 conclu8iones del

trahjo de teais, r o l como las recomendaciones que 8e ofreem m

lo roferentr al diseño y a.pecto8 funcionalw quo 80 derivan de

esta teeis.

10

2.0 NTROWCCKIN.

Laa técnica. analógicao de pu1.o. eattin bamdaa en la

modulación de corriente de la fuente bptica por una portadora

elQctrica intermedia. Eeta portadora puede M modulada por la

-Ral de información en frecuencia, duración, o en posición de

pulsoe.

Lae principalea coneiderscionee que w deben hacer para 01

dieeño de un 8istonm de ode tipo a h :

-Fidelidad del eiettemi eepscificada en términos de la

relación d a 1 a ruido y didoreión de la señal.

-Ancho de banda de tranami8ión requerida.

-Eapaciamiento aceptable entre equipoe terminalea o

repetidoras intermedios.

-&O.

Compk jidmd . -Disponibilidad do componente..

El ueo exclusivo de aetas eapecificacionea asume que loe

11

componant~ oath disponibles, IO cual permite ~e cualwim

,,iat- d i d a d o y conatruido. k f o r t u n a d a m t e éste no es

el cam, cuando el aid- d e s d o requime un ancho de

necaoWio brida unplio y diatanciao gr6Wde8, por 10 W e P u d e O W

aolocionar primero; dioponibilidad, presentación, codo, fiicil

inotalación y operación. Una aproximción oimilar p u d e aer

adoptada .n aplicacioneo de corta dirtancia y ancho de banda . angooto. Entoncoa oo comb que 01 didador del aidema encuantro

noooaario conaidwar la adocción do pooiblu componenteo en

conjunción con loo roquwimiontoo Moicor drl 6idoma.

2.1 SISTEMAS CON MODULAClON POR FRECUENclA DE PULSO.

En .oto método rl parímetro modulado por la aeñal de

información eo el número do pulaoo trmanitidoo por unidad do

t i w o , entonceo podamom decir que 01 número de pul.oo

tranomitidoo por unidad de tiempo eo proporcional al voltaje de la

señal de información. h4áo precioamente una onda W conoide de un

PUl.0 Por cada ooc¡lac¡ón completa de una onda FM.

21.1 MOWJLADOR.

La figura 2.1 mueotra el diagram a bloqueo del modulador

por ñacuancia de PUlmS, 01 cual conai*te de un oacilador

controlado por voltaje, un circuito multivibrador monoeatable y

un transmisor óptico.

€1 oscilador controlado por voltaje (VCO) produce une

portadora frecuencia central Fo, la cual sere modulada en

frecuencia de onda cuadrada, (-1 por la &al de informeion,

para que posteriormente eata aeñal sea convertida en pul80~

angoatos de duración conatante, por el multivikador monoestable

produeiondo la *&al modulada on frecuencia de pulmoa (WP).

7

HULI I U IBRADOR OSCILküOR - HOnOE8fABLE $E%_oE) COnlROLllDO l"FoR"AC'o" POR UOLIAJE

I

r

4 OPTIC0

P I O U R A DfAaRAMA A BLOQUES D E L MODULADOR POR PRECUENCIA D E P U L S O S

I t I

FIGURA 22 FORMAS DE ONDA DEL AiK)(3ULAWR WP.

Podriormente, asta d a 1 será modulada en intensidad por el

tranmimr óptico el cual convierte la d a 1 eléctrica en cieñal

óptica para w transmieión por fibra óptica. La figura 22 muektra

la grafica de la generación de la señal WP.

2.12 DEMúWLAwR

El d-dulador conda de un receptor óptico un detector de

nivel y un filtro pa- baja., como .e muestra en la figura 23.

El receptor óptico consta de un fotodiodo que convierte la

luz incidente de la fibra dptica en una pequeña d a 1 eléctrica,

a d 4 6 de una o do. etapa. do anplificación, asf como de un

filtro.

4 RECEPTOR H DETECTOR FILTRO D E orricn OITICO DE IIUEL Pnso-BnJos IIFORH~CIOI

U U

I I O U R A a.3 DEMODULADOR PARAMODULACION POR I R E - C U E N C I A D E P U L S O S

El detector de umbral regenera 10s pulooa tramanitido., los

cualea conticaren la información de inter&., d e detector de

umbral ee un comparador do nivel, el cual esnoitivo PI

cruzamiento n-ativo o podtivo con el nivel de conparación,

regenerando con esto ia aeñal WP, poEtarior-te eota d a 1 06

14

d-dulada por un filtro paso-bajos 01 cual p r o d i a la edal

WP, recuperando la ~06a l de información de inter- 151 La vuiacibn de la .alida del filtro paso-bajo6 esti dada por

(2.1)

la ocuaci6n 2.1

AV*V(FsMT 1 \

Dondo:

AV

V Es la amplitud do los pulsos a la entrada del filtro.

Fs Es la frecuencia de los pula08 de la d a 1 sin

Es la variación a la salida dol filtro paso-bajos

modular 0 igual al inverso del período VT.

Es la duracibn de los pulsos. T

2.13 CONPONENTES CRlTiCOS. (SLSTEMA M=P)

Como se puede ob6ervar el obtener una 6&al modulada en

frecusncia de pulsos es relativamente fácil. Los problemas

eomiensan cuando se quieren manejar sistemas de banda ancha. Esto

se debe a la dificultad do diwonw de un oscilador controlado

por voltaje que sea capaz de variar linealmente sus

caracterkticss de voltajafrocusncia con señales do banda ancha,

Por lo que puede decir- que el VCO es el componente critico

para este tipo do sistemas.

is

22 SISTEMAS W MODULA= POR WRA- DE PULSOS

En este formato do modulacibn la duracibn del pulso e*

proporcional al valor instantineo do la &al moduladora ea d o h ,

a myor amplitud mayor eer i la duración del puleo y viceversa.

221 MODULA-

El circuito modulador por duracibn do pulsos coneieto

baeicamonto de un generador do onda triangular, de un comparador

de nivel y de un tranwniror óptico. El diagrama a bloquee de oats

circuito muestra en la figura 2.4.

F I Q U R A a.4 DIAORAMA A BLOQUES D E L MODULADOR POR DURACION D E P U L S O S .

Para demostrar la acción de un modulador de ancho de pulso se

e l ige un comparador no inversor. Donde Ei ee una onda portadora

triangular que *e mantendrá constante en amplitud y frecuencia.

. . . .

(Fs) siendo por lo tanto el períod también constante. Ei 80

rplica a la entrada positiva y tiene un valor pico Eip. Vref

aplica a la entrada negativa y ahora se considora que 08 la

sofial do información. Suponga- que Vref. ea pod ivo e igual

a EipR. acorn BO muestra en la figura 2.5a. Vo exibirá un ciclo

do trabajo do 375% q ú n la ocuación 22. Si la d a l de

información Vref. se reduce a cero voltr. Vo tendra un ciclo de'

trabajo del SOX figura 2%. Por rlltimo, ai Vref ea negátivo e

igurl a EipR, 01 ciclo de trabajo ru-ta a 82.5% según figura

2sC.

I I 1 1

FIGURA 25 FORMAS DE ONDA DEL MOWLADOR POR DURACDN DE PULSOS

17

El ciclo de trabajo. O de una &al de pul- repetitivo, 80

define como la razón de tiempo encendido o alto (d) del pulso, al

pwfodo T do la A a I 17)

t i empo a l t o (22a 1 D-(- k160 T

Mediante un ooncillo análisis gmmotrico de la figura 2ba

pueda deduoirse que:

Ei p - V r r f R 3 xloo -' SELp

Donde Eip > V d

En la figura 25 80 mu-tra que el. ciclo de trabajo D, y en

con~ecuencia la duración del pulso d, son proporcional^ a la eeñal

de datos V-f. La duración del pulso puede encontrarse por la

expresión.

d - D T (23)

Una vez que se obtiene la señal modulada en duración de p ~ l a ~ s

el trmm¡eor óptico convierte la señal elbctrica en óptica

completando con d o el aidema m.

222 DEIJIODULAWR.

El circuito demodulador consiete de un receptor óptico, un

diagruna a bloqueo detector da umbral y un filtro paeokjoe. El

de este circuito ee muestra en la figura 2.6.

Como se mencionó anterior-te el receptor óptico hace la

conversión de la d a 1 óptica en 4 a l el&trica amplificrndola y

trcualizandola y una v u quo 80 tiono .eta eafial. 01 dottrctor do

umbral reconstruye 108 puleoe modulado* en duración de pulso*,

p u a e« prod iado. por el filtro pr.o-bajo* obtmiendoeo as1 la

*&al do información. Donde Ir variaei6n AV de la ralida del

filtro pa.o-bajoe oat. dado por la ecuación 2.4. [SI.

S E ~ L o p m n ’

AV-v F a ad

Dondo

V

Fs

ad

EO la altura de los pulsos a la entrada del filtro.

Es la frecuencia de la señal sin modular.

Es la variación de le duración del pulso.

. . - 2

1 w S E h L DE F I L l R O DEIECIOR DE WIUEL

RECEPTOR OPlICO

(2.4)

I nso-anJna IWFORIInC!O~

FIOURA a.6 DIAORAMA A BLOQUES D E L DEMODULADOR MDP

a

I I I

. - . . . . . - . .

22.3 ~ ~ " E N T E S CRITICO~. (SISTEM4 MDP)

En 01 oidema (hGP) ou limitación principal 00 realitu un

ganwador de onda triangular o diente do mierra lo ouf ic ientmte

lineal y roaliru un comparador de tmoión rápido con reepuwta en

frecuencia plana.

23 STEMAS CON MOWLACON POR POSICION DE PULSOS.

Una .&al MJP coneiote de puleos portadoreo de informción

orpaciado. deeigualmante, cuya pooición varia con r w e c t o a la de

WE pulso. de referacia, oegdn loo valoran inot6ntaneoe que tenga

la ooñal moduladora. Ad. cuando dicha d a 1 moduledora tiene un

valor cero. loo puloos oe generan en loo m i m e instantee en que

lo harían oi no estuvieran modulado*. Cuando la d i 1 moduladora

tiene un valor poeitivo, loo pul*oo BO gonwan en forma d s rápida

y cuando el valor ee negativo. ea generan Me despacio 141.

.

2.3.1 MOWJLADOR

El modulador por poeición de pulaoa puede lograríe a partir

de un modulador por duración de pulme, con la adición de un

multivibrador monoeotable. El diagrama a bloquea de eote sistema

se mueetra en la figura 2.7.

Como íe explicd en el punto 22.1 la modulación por duración

de pulsoe eo obtians de un generador de onda triangular, y de un

comparador de nivel no invereor.

Con un multivibrador monoastable trabajando en el flanco de

bajada se obtienen pulaos de duración conetsnte deop1azando.e de

20

- . . . - - . . . .

--

loa instantea de referencia dependiendo de la duracion de 106

pulsos M3p. obteniendoae ad pulaos WP. La figura 2.8 ilustra las

formas de onda de esta aeñal.

irounn a.7 DxnoRnma n BLOOUES DEL HODULADOR Pon POSICION DE PULBOB

t

FIGURA 28 CONVERSION DE SEAAL mm~ A w.

i

. .. - --

Posteriormsnte la eeñal W P es convertida en señal óptica

por el trannnieor óptico igual como se mencionó an el ccipftulo

anterior. En Este sistema, a diferencia del fornmto WP, 01 f ndh

de modulación no puede exceder la unidad.

232 DEMOWLAWR

El demodulador para un sistema (WP) consta de un receptor

óptico. un detector de umka1. un multivikador monoestable. un

multivibrador bieetable. un recupwador de reloj y un filtro

paso-bajos. El diagrama a bloquea de oste sistema so ilustra en la

figura 29.

f I Q U R A 8 .9 DIAQRAMA A BLOQUES D E L DEMODULdDOR MPP .I

La parte del racsptor óptico y el detector de umbral es la

mi- que para los sistemas anteriores cuya finalidad es recuperar

y ruonstruir los pulsos transmitidos en esta ocasión moduladoa

an poeici6n de pulroe. Una v a que se tiene esta &al, por una

parte M envia a un multivibrador monoestable con 01 propdsito

de retardar la señal y por otra parte se envia a un &tema

recuporador de reloj, el cual va a dar como rewltado un tren de

pulms -aciado* regularmente. .n otras palabra. la frecuencia

de la portadora .in modular. De oda manera la ealida del

multivikador biemtable va a proporcionar un tram de puleo. con

duraei6n variable, lo. cuale. ampesarín con la llogada del tren de

pulmo. o.paeiado. regularmonto (reloj), y terminarán cuando loa

pulooa WP que d e n del multivikador monoestable arriven,

con eeto lo que M tiene a la r l i d a del multivibrador bieetable

e* en realidad la *eñaI modulada en duracibn de pulaoo.

" t

t . .

FIGURA 2.10 FORMAS DE ONDA. EL DEMOWLADOR M3P.

I t

FIGURA 2.10 FORMAS DE ONDA EL DEMOWLADOR M3P.

n

Una vez que eo tiene esta señal M3p .ci puede obtener la

señal de informacibn promdimdo la e d a l por medio de un filtro

paso-bajos como se hizo anteriormente para una d o l de -te miamo

tipo.

La figura 2.10 ilustra la convwsibn de la s 4 a l Npp a W.

2.33 co"ENTES CRlTlCOS (SISTEMA -1.

Esto sistema requiere sincronisacibn del transmisor con el

receptor, lo que hace que sea un sietema mao complejo que los

anterior-, ya que se requiere recuperar la señal de reloj lo cual

no os soncillo para esto caw, uno do los métodos con el que eo

podria recuperar el reloj seria a tiavbs de un filtro paoobmnda

de banda muy angosta y de orden alto centrado a la frecuencia de

portadora, lo cual corresponde a una frecuencia do 1 M z . un

filtro con eatas características, es diffcil de construir 161

2.4 -ARACON DE LOS SISTEMAS ANALoolcoS DE PULSOS

En IP figura 2.11 eo ilustra da la comparacibn de las

tácnicas kPP, íWP y W . De esta figura eo puede obmrvar que

con la M)p se obtiene una relacibn señal a ruido m o r que la de

108 otros sidemss, esto eo debe a que em ode siatama parte de

la anergfa transmitida no lleva informacibn ya que la informacibn

va contenida solo donde terminan los pulsoa: por otro lado el

sistema )Jpp tiene una relacion d o l a ruido (SNR) mayor que el

sistema WP

El grado de complejidad para la realizacibn del sistema de

24

trrnmisidn queda definido de la mulare +t ien ta : el de mayor

grado de complejidad eo el WP y el mas oimple el W. El obtema M=P neceoita un ancho do banda mayor que e¡ de

WP y ol da W dobido a quo transmite puleoo do duraoibn muy

angoeta, y con un Indite de modulación mayor a la unidad, lo que

incrwmnta ou dewiacibn de freeurncia. Por otra parte el siotama

WP require un ancho do banda mayor que el hCP. ya que tar&¡&

tranamiote pulso. do duracibn muy angooto.. aunque w Indica de

modulacidn nunca drbs rebaoar la unidad. El o i s t m ea el qua

requiere menor ancho de banda de lor tres oietemas [SI La

figura 2.11 ilustra la relación entia la SNR (razón d i a l a ruido)

y la ~ensitividad del receptor. Eota gráfica eo raproducida de la

referencia [5J.

CNR (a). 70

65

60 55

50

45 40 35

30 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10

caisitividad del m=eptor @md.

FIGURA 2.11 SNR (dB1 CONTRA POTENclA OPfCA PRoAkDlo PARA m, M=P Y m.

so puede concluir tambián que en los eietemne W y MFP.

exiate un tompromiao entre el ancho de banda y la potmcia óptico

transmitida, ya que entre d e angosto eo hace el pule0 eo tiene en

conrecumcia una mayor eficiencia en cuanto a potencia transmitida

pero, t d i á n un incremento en el ancho de banda.

D. ode análieia eo doaprondo que la técnica PFM no ee

trctiblo do roalimr. debido a la dificultad do eontu con VCO e

quo roapondan Ifnoelmonte para el ancho de banda 'a utilizar. (42

Mh). por otro lado, el formato WP ea el m i a complejo, eeto eo

d b a la dificultad do log iu recuperar la eincronla, lo que lo

hac. un método diffcil de conotruir. a d d o para lograr Npp ao

debe obtaner antoe AR3e. Por lo anterior. ae concluye que la

técnica de modulación que eo utilizar6 ea la de h43P ya que se

cuenta con loa elementos báeicoe para w r#li+ación y cumple con

lo. raquieitoe de relacibn ooñel a ruido y linealidad.

25 CONCEPTUALEACDN DEL SSTEMA DE T R A N S " UTUZANDO MoDuLAm POR DuRAcK)N DE PULSOS.

El aiettsme para tranemieión de video y audio eeta conetituido

por lo. wbsietemae trmmiaor y receptor. como eo iluatra en la

figura 2.12. El trenemisor d o h aor capaz de recibir lee aoñalea

elóctricae de audio y video, convertirlae en una eeñal de luz y

tranemitirlaa por medio de fibra óptica, por w parte, el receptor

dsbs recibir por medio de le fibra óptica una eeñal de luz en w

entrada y entregar a w ealida la roconetruccibn de lae señalee

eléctricas de audio y video.

FIOURA P . I P SISTEMA DE TRANSMÍSION DE VIDEO Y AUDIO POR F I B R A OPTICA

El diseño y construcción de o d e sistema debe cumplir con las

siguiontes especificacionee:

ESPECFlCAClONES ELECTRICAS

bnpedancia de ontreda y salida para audio coon tnpedancia de entrada y salida para video

Nivel de d i a l de audio

Nivel de aeihl de vid-

Ancho de banda de audio

Ancho de banda de video

Relación señal a ruido de video

Relación señal a ruido de audio

Voltaje de alimentación

75 o

1 VPP

1 VPP

20 KM.

42 Mitr

40 dü.

50 dü.

2 5 y 32 Vcd.

ESPECFCACDNES OPTICAS:

Fibra óptica multimodo con Indice

( W A 2 5 p m

Longitud de onda

Elemento fotoemisor

Elomonto fotodetector:

htervalo dinámico:

Sensibilidad:

Potencia óptica trurwnitida:

Distancia do c o h u r a :

de refración gradual

850 nm.

LED (FEDO86KlWA)

pin (BPX-66)

7 dB

-28 d h .

-20 d h .

2 km.

ESPECFCACIONES DE NORMATNDAD: (NTSC)

Distorsión por ganancia diferencial: 5%

Distorsión por fa- difuencid: 4"

ESPECFCACIONES MECANEAS:

Conector tipo SMA (Subminiatura tipo. A).

3.0 NTROWCCKN. , En este capítulo se prasenta: una ! deacripcidn funcional a

nivel bloques del subsistema transmisor. el ;diseño de loa modulos

que lo componen, el diagrama esquemático completo y la lista + partes que lo integran. ?

3.1 DESCRPCION FUNClONAL Y MAGRAMA A BLOQUES DEL TRP DE AUDlO Y VDEO.

de

El tranamisor de audio y video se compone de los siguientes

subsistemas; acondicionamiento de señal y filtrado de video,

acondicionamiento de s e a l de audio Y modulación FM, masclador.

modulador por duración de pulsos y un transmisor dptico. La figura

3.1 ilustra el diagrama a bloques del transmioor de audio y video,

donde se puede observar que dichas señalea se combinan en el

modulo mezclador formando lo que se conoce con el nombre de video

compuesto esto utilizando el concepto de multicanalización por

división de frecuencia (FM), el video compuesto se procesa en el

2e

modulador NDP y su salida se utiliza para controlar el transmisor

. , ACOID IClONAHIEHlO

DE SERAL Y FILTRADO DE VIDEO

+ HEZCLADOR -+ VIDEO

2 ~ L

óptico.

La función de cada aibaistema y su diseño se describen a

continuación:

F.O HODULADOR TRANSHISOR

HDP OPTIC0 L I

ACONDICI OHAnlEnTO DE S E h L DE AUDIO

AUDIO

FIOURA 3 . 1 DIAORAWA A BLOOUES D E UN SISTEMA TRANS- MISOR DE SENALES D E A U D I O Y UIDEO

32.1 ACONDICIONAMTO Y F L T R A W DE L A SEñAL DE V E O .

El objetivo de este subsistema es garantizar una impedancia

de entrada de acuerdo a la especificación dada en (25) y limitar

el ancho de banda de la señal para evitar interferencias con la

señal de audio.

El circuito de la figura 32 es un filtro activo de paso

bajo de uso común de segundo orden con una freceuncia de corte 42

W z . el cual esta acoplado a través de una impedancia de entrada

de 75 s i a la señal de entrada (video), el circuito de

- . - . . . , . , .. . I I

-. - - .

icoplamiento lo forme le rod RlCl -to para que cumpla con el

satándaid de la EiA RS250-B V l El filtrado se hace a travóo del circuito formado por R3C3 y

R e , el amplificador operacional se utiliza como un amplificador

de ganancia unitaria.

El resiator RS ea

de corriente continua.

igual a 2R3 y *e incluye pera la deaviación

.. u

F W R A 32 ACONDIUONAIiAMTO DE SEñAL Y FLTRADO DE VDEO.

DlSEñO DEL FLTRO.

Fc14.5 hlhz.

R3-Relb kn.

C3-CX-7

R5-2R+2(1%)=3 kn.

O .707 c3- c4- 2RFc - 52.5 pf

31

321.1 RESPUESTA EN FRECUENCIA DEL FLTRO DE ENTRADA PARA SEñAL

o. 49

480

1125

.-o 4200 Qooo. 18000

45000

DE -0.

Se conatruyó un filtro pasa bajo6 de acuerdo al dissño

modrado, realirandoee la prueba de respuesta en frecuencia y lo6

reaultadoa obtenido. 80 mueatran en la tabla 3.1 y la figura 33.

, .

-2 1

1 . -8

1 -23

o. w -41

O. 71'7 -92

. .

. . 0.22 . . . -138.

' . o. OB -1 401

o. 01.2 -1 70

TABLA 3.1 RESPUESTA EN FRECUENCW DEL FLTRO DE ENTRADA DE V E O .

Frecuenc ia Ganancia Angulo de f aae (KHz 1 (Qradoa)

Da la gráfica y de la tabla de la respuesta en frecuencia de

del filtro de entrada de video ee puede obaervar que dicho filtro

tiene un ancho de banda de 42 hMs.

\

32

1.888

0.800 c H g 0.600

o 0.488

0.288

0.000

f

I I I I 8 I I I

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 FRECUENCIA ( i l k ) .

FÑURA 33 GRAFCA DE LA RESPUESTA EN FRECUENCIA DEL FLTRO DE VDEQ

322 ACONDICDNANENTO DE L A SEñAi DE AUWO Y MODULADOR FM.

La función de este subsistema ea garantizar una impedancia de

entrada de acuerdo a la especificacidn dada em (25) as1 como

modular en frecuencia a la -"al de audio para realizar el

multiplexaje FMH y con asto evitar interferencias con la meail *de

video.

El modulador de FM consiato de un oacilador controlado por

tensión cuya frecuencia ea controlada por la d í a 1 de audio

acoplada a través del circuito R2C2.

La figura 3.4 muestra las conexiones del VCQ para BU función

como modulador da FM., i s1 como 01 acondicionamiento de esta señal

33

a la impedancia de 600 f~

El circuito integrado utilizado es el 74LS124 el cual

contiene dos VCOr independientes. La salida de frecuencia del VCO

es establecida por un componente externo, ya sea un capacitor o un

cristal entre la0 terminales CX1 y CX2 en combinación con dos

entradas sensitivas a la tensión (intervalo de frecuencia (RNG)

y control de frecuencia (FC)), vistos en la figura 3.4 Las cuales

pueden ser utilizadas para variar la frecuencia de salida. En este

trabajo se utilizó. la combinación de la terminal de intervalo de

frecuencia a tierra y la terminal de control de frecuencia como la

entrada de la señal de audio 181 para así modular la frecuencia

subportadora. ajustada en una frecuencia central como se mencionó

anter iorment e.

FWjURA 3.4 ACONDCDNAMNTO DE SEñAL DE AUDD Y MODULADOR DE FM.

El cálculo de la frecuencia central de salida deseada IFo),

sin señal de control (audio). puede ser aproximada por la

34

oiguiente ecuación [SI

Donde

CIXt Eo el capacitor d o m o neceeario para

proporcionar la frecuencia deseada. Para Fo-6B hMz t e n m e que

G n t reoulta:

i ~ i o - ~ - 14.7 pf Fo Cont - 322.1 CARACTERSIEAS DEL VCO UTLCZADO.

Para la contrucción de este modulo 'ae eeleccionó el circuito

integrdo 74LSl24 por las siguientes caracteríoticaa:

1) Frecumcir de ulida e ú n el componente externo:

2) Cristal para operación de alta estabilidad y frecuencia fija

3) Capacitor para operación de frecuencia variable o fija.

4) Frecuencia msixima tipica 20 W .

5) Potencia de disipación típica 525 mW.

6 ) Eepectro de frecuencia 1 Hz. a 20 M.

L i e tnrrctarhticas l ineah de voltaje-frecuencia permiten

modular en frecuencia este VCO hada 200 Khr, lo cual permite su

utilizacidn para este aplicación.

-- . - . . .. . ,

'F -- - , . .. -. - I

..-

323 MEZCADOR DE AUDIO Y V E O .

El objetivo del mezclador w formar con las dos &ales

(video y audio modulado en mii) una d a 4 . 1 e n banda base (señal

d e video compuesto) ocupando bandas de frecuencias adyacentw y

wpuadas. La &al es entonces t r anmi t ida como una sola señal

analógica d e mayor ancho3 d e banda. k

Para la mezcla de las señales se utiliza un wqu- de

un amplificador en colector común.

FIGURA 35 MEZCLADOR DE SERALES.

El utilizado se m e o t r a en I s figura 3s y coneiste

d e un amplificador de ganancia que 80 aproxima a la unidad, el

cual cuma las doe señales en la base del transiator utilizado, la

señal de video llega directamante a trav6s de un capacitor de

- -- - - ...

acoplamiento, mientras que la &al de audio pasa a travée de un

capacitor de acoplamiento y de una roeistencia que atenúa la

señal.

La o o ñ d compuesta se toma en el mioor witre un divisor do

teneión formado por do6 resietenciae de valor 1 0 0 0 n y 120 D

reapectivunente. ooto con al fin de atenuar la oeñal compueota

reoultanto y a d tener una d a 1 menor que la señal triangular

con la que 00 va a comparar pera w modulación. El factor de

atenuaeidn oo el oiguiento:

120 - 0.1072 -t+ lo00

El eeipectro de la señal rewltante se mueetra en la figura

3.6.

A

I

\ I 3.58 Miiz. 6. 1.25 MHz. 4

Miiz . FrecUlncia

hninancia ChanFnancia Audio

F W R A 36 ESPECTRO RESULTANTE DE LA S R A L COMWESTA DE VDEO.

37

32.4 MODULADOR POR WRACKIN DE PULSOS.

El subsistema modulador por duración de pulsos es el

encargado de modular una wbpor tadora cuadrada c o n la señal

compuesta de video, obteniendo as1 la señal modulada por duración

d e pulsos.

El modulador por duración de pulsos eo obt iene básicamente

con un generador de onda triangular y un comparador de nivel, la

modulación M%J se obtiene como se explicó en el inciso 22, cuando

se compara I i señal moduladora con una señat triangular.

El generador de o n d a triangular esta formado por un

oocilador controlado por tonoidn y por una r e d de intogiacibn. .

FIGURA 3.7 MOWLADOR POR WRACDN DE PULSOS.

El VCO utilizado em el mi- que se emplea como modulador de FM, con la única diferencia que este es más veloz ya que

per tenece la familia Schot tky y t i ene un e spec t ro de frecuencia

de*de 1 Hz hasta S!5 W z . Para -te eaeo el VCO aenera una

frecuencia por tadora fija, emgleando un cristal para mayor

Wtabilidad y aterrizando las entradas de control y intervalo de

fiMuencia como EO muestra en la figura 3.7

Una vez que se tiene ,la &al portadora a la frecuencia

central fijada por el cristal (15 MI, n generá una &al

triangular. la cual se realiza con una red paoiva (integrador)

formada por R11 C11. El tiempo requerido para +e el capacitor C

se cargo y proporcione una &al tipo rampa, lo determina la

constante de tiempo T donde T-RC.

\

Haciendo T- t - lBo para que la señal sea lo mas triangular

posible, se calcula C para una R-820 n. t- lAbxlO6 - 88.60 nseg.

Q t 4 - 80 pf.

El

es el

comparador que se utilizó para realizar la M3P figura 3.7

.mW, el cud tiene m1i-n de tendón TTL. complementaria

de muy alta velocidad y entrada diferencial. Tlpicamente el

retardo varla oolo 3 no. para variaciones de sokomanejo de S m V a

SQO m V .

Caracterlsticrs.

-Alta velocidad (20 no máxima).

-Salida complementaria TTL.

-bnpedaneia de entrada alta.

-Baja velocidad de variación con variación de sokmanejo

-Capacidad de oootenimiento do circuitos de aalidr do 4

-Tansi¿n de sobrepaso de entrada bajo.

325 TRANMsoROPTK=o.

El transmisor óptico es un subeisterna neceaario para lograr

la excitación de la fuente óp t ica (LED o Laser). realizando con

e a t 0 la convwsión de d a l e s eléctricas en señales ópticas.

325.1 PROCESO DE EMSlON DEL LED Y CARACTERISTCAS DEL LED

UTLIZADO.

La función principal del transmisor electroóptico es

convertir una forma de onda eléctrica a una f o r m de onda óptica

iddntica, con una alta resolución.

El proceso básico de generación de la luz de una unión

semiconductora es la siguiente:

La naturaleza aleatoria del proceso de emisión eepontanea,

donde la luz se emite por transiciones de un gran n ú m o de átomos

da como reeultado radiación incoherente. Este p r o c o w e n los

semiconductor08 es el mecanismo básico para la generación' de luz

en 108 LED#. 1131 La banda de conducción del m i c o n d u c t o r . la cual e a t a

normalmente vacia, se puebla de elect rones inyectados al

establecerse una corriente de polarización di recta a t r a v h de la

unión. La luz es generada cuando esos elect rones se recombinan con

los huecos e n la banda de valencia para emitir un fot6n.

Las fuentes ópticas producen radiación sobre un rango da

longitudes de onda. E s t e intervalo es llamado ancho de línea o

ancho eepectral . Un ancho de línea pequeño da como resultado una

fuen t e más coherente .

40

- - ---

La convareión ontre ancho ospectrd (a) 'en longitudea do

ondm y ancho de banda (aF) en frecuencia está dada por [131

AF AA F . A - -- (3.1)

donde:

F Es la frecuencia central.

A

aF Es el intervalo de frecuencias radiadas.

E* la longitud de onda central.

Potaicia de sdida

. 780 800 820 840 860

h q i t u d de cnda (d.

FIGURA 3.8 ESPECTRO DE RADIAClON DEL LED.

La figura 3.8 muestra la distribución de potencia radiada y

normalizada con respecto a la longitud de onda para un LED

41

representativo (13 1 Eat0 distribución *e denomina comunmente

espectro. Para 01 eqmctro del LED mostrado e n la figura 3.8 la

longitud de onda centra l es de 820 nm. El ancho de l h e s .d toma

normalmente que es el ancho de lo6 puntos de frecuencia media:

~ = 3 O n m (De 8OSnm a 835nm). El ancho de banda fracciona1 es:

30/820-0.037 6 3.7%.

Lo. principales rec(uerimientos de lo. emisores para siatemas

con fibras óptica. son las 8iguientes.

-Tamaño y configuracibn compatibles con fibras bpticas.

-De& seguir exactamente la nnñal eléctr ica de entrada.

-Debe emitir luz em las longitud- de onda donde las fibras

ópticas tengan pocas pérdidas.

-De& aer capaz de mantener la salida de potencia bptica

cona tan te en c u a l q h r condicibn de apwación.

-E6 esencial que sea comparativmnonte barato y confi8ble

para competir con las técnicas de transmisibn

convencionales.

El LED utilizado es el F E W S K I W A de Fujitau el cual ea un

diodo emisor de luz de alta directividad y alta confiabilidad,

está construido de una heterounión de AlGaAs y una lente esferica

de záfiro de 5 0 0 p m incrustado. su pequeña región de emi.ión est4

localizada e n el plano focal del l en te de záfiro. con lo que se

realiza la emisión de alta dirsctividad los datos de fabricante

son mostrados en el Apendice A.

Para una corriente inyectada de 60 mA se t i ene una potencia

acoplada d e -2OdBtn [2,9X y para esta corriente equivale una caida 1

42

de tensión en el LED de 1.7 volts.

3252 CRCUílO DE EXCTTACKñ-4 DEL iED.

Para esto trabajo 80 utiliza la configuración circuito

excitador con transistor simple cuyo funcionamiento 08 el

siguiente 191

FIGURA 3.9 TRANSNISOR OPTICO.

Le compuerta invwsora cumple con entregar a la baso del

transistor un nivel alto y bajo siempre dentro de un intervalo de

valores, la resistencia ~ L S 08 Ja que limita la corriente del LED

además de fijar el punto de carga del transistor, por último el

transistor es el elemento conmutador del circuito el cual se

maneja en lor estados de corte y satur~ción.

43

3.253 -0 DEL CRCUrO am-. Para el circuito de la figuar 3.9 tenemos que:

Vcc-Vr-Var 1 2 - 1 . 7 - 0 . 3 - 1 - 166n I C - ' 6 0 x 1 0 a Ro -

donde I, §O p a r a el transistor u t i I i zado (2NS109)

v i -.r 4.5-0.7 BO - 3200 0 - ( 6ox10-a Rb - (

Los valorea comerciales para RC y R b fuerbn de: 180 n y 3.3 Kn respectivamente.

33 NTEORACCION DEL TRANSAIIsOR.

Dospubs de diseñar y probar cada uno de los modulos por

separado em integró el w h i s t m a transm¡sor,al cual m e le

realizaron algunos ajuetee para la opwacidn del subsistema y n e

comprobó a d su desempeño funcional. El diagrama esquemhtico del

subsistema transmisor se muestre en la figura 3.10 y la lista de

componentes en la tabla 32.

44

TABLA 32 LISTA DE CONPONENTES UTUZADOS EN EL SUBSISTEMA TRANCMCOR

MODOS:

Ds-FED088KmA. (LED FOTOEMSOR OPTCOB

TRANSLSTORES:

Qi-2N2222. Qz-2N5109,

CRCUITOS NTEQRADOS:

UI- LF3-N U+- 74LS124 U4- LM36ON us- 74Lso4N.

RESISTENCIAS :

RI= 75 n RZ=BOO n R4= 1.5 Kál R¶=3 KO R7= 1 0 0 Kn R e = l S O n RIO= 9.0 KO R 1 * = 5 . 8 K í l R19= leo n R:4=1 Kn

CAPACTTORES:

Us- 7-124

45

- : : ..

4.0 NTRODUCC1ON

En este capitulo ae proaentea: una descripción funcional a

nivel bloqubs del subsistema receptor, el diseño de los modulos

que lo componen, el diagrama esquemático completo y la lista de

partes que lo integran.

4.1 DESCRPCON FUNCK)NAL Y MAGRAM4 A BLOQUES DEL RECEPTOR

DE AUDIO Y V E O :

El receptor de audio y video esta compuesto de los siguientes

subsistemas: Un receptor óptico, un control automatico de ganancia

un d-dulador NDP, una trampa de video, una trampa de audio, un

amplificador y acoplamiento de impedancia de video, un

amplificador de FM y un demodulador de FM. La función de cada

subsiótema y m~ diseño 80 describen a continuación.

El receptor óptico realiza la conversión de Is señal óptica

en una m-el eléctrica y e1 control automático da ganancia

matiene ou nivel de señal constante. la cual es procasada en el

47

d-dulador W que recupaa la --al de video compuesto y p u r la

separación de las d a l e s se utilizan trampa. de audio y video las

cuales permiten procesar en forma independiente la m-ai de FM y

la s&al de video respectivamente. A la salida del demodulador de

FM se recupera la señal de audio, al nivel de $&al r-erido de

acuerdo a eopecificación (2.5) y el amplificador de salida de

video proporciona el acoplamiento de impeduicias y el nivel de

sd5al requerido para vid- segun la especificación dada en 25.

F.O RECEPIOR - O P I I C O

I

t AiiPLIFICADOR Y n c o P L n n I E w I o M I N P . DE UIDEO DE l U D I O

I

F I O U R A 4.1 RECEPTOR POR F I B R A O P T I C A D E S E N A L E B DE A U D I O Y U I D E O .

4 2 MSEñO DE LOS SUBSSTEMAS DEL RECEPTOR.

42.1 RECEPTOR OPTICO.

La función de rste subsistem es la conversión de la e&al

óptica recibida en una aefial eléctrica amplificada.

El receptor óptico incluye tres etapas bllsicas que son:

detección. amplificación y decisión.

-En detección se convierte la señal óptica a eléctrica.

48

'--- -----

-La etapa de amplificación eo donde la d a 1 recibida es

incrementada para podw mejorar la d a 1 y ai1 tener una etapa de

docisibn mas confiabk.

-La etapa de decisión Ós en la que se diferencian loo niveles

altos y bajos de la señal óptica a d d s de adecuaroe on este eaeo

a nivel- TTL.

42.1.1 DETECTORES OPTlCOS Y CARACTERSTCAS DEL FOTODlODO

UTLQADO.

Los detectores para sistemas por fibra óptica están bamdos

en el efecto foto-eléctrico: la luz incidente, considerada como

pequeños paquetes de energla o fotones, eleva le enwgla de un

determinado material, hasta un nivel en el cual &too pueden

producir una corriente elúetrica impulmda por un campo el6ctrico.

El fotodiodo utilizado en estoe siotomas eo el fotodiodo

eomiconductor de silicio. debido a .us roducidao dimensiones y .u

buena rospuesta en 01 Intervalo de longitudes de onda utilizadas

actualmente.

El fotodiodo a utilizar es un fotodetector pin BP-XW, ya que

cumple con los requorimiontoo actual-.

El BPX-65 ea un fotodetector de oilicio de alta calidad y alta

velocidad, al cual 8. fabricado en grandes cantidades y ofrece una

excelente relación de funcionamiento a codo. Su respuesta a altas

frecuencias, sermitividad y bajo costo. lo hacen convenionte para

aplicaciones que incluyen a la+ fibras ópticas.

El intervalo de longitud de onda recomendado a utilizar es

48

entre 400nm a 1000nm, las dimension06 del elemento activo son de

1 mm', temperatura de operación de 56 C a 128 C, coeficiente de

temperatura de 02% por C, respuesta en frecuencia hasta 100

"z. (Apendice A).

O

42.12 ETAPA DE PREAWLFICAclokI.

La configuración a utilizar se denomine fotoconductiva [16k

de donde la fotocorriente produce un voltaje a través de una

resistencia de carga (RL) que está en paralelo con la resistencia

dinhimica del fotodiodo ( R d ) .

Como en la polarización inversa Rd ea uistrnciai(mrnta

constante. se pueden utilizar valores de RL grandes, conevando

la linealidad entre la potencia incidente y el voltaje de salida,

el esquema del circuito se ilustra en la figura 42.

El circuito integrado que 60 .slecionó para el diseño del

pro-amplificador fu6 el Lh4733 debido a que au relación

FIGURA 4 2 DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL RECEPTOR OPTICO.

so

ganancia-ancho de banda cumplen con los roquerimiento8 de diseño y

a d d s , por la diqronibilidad del circuito integrado.

La resistencia R16 tiene como única función limitar la

corriente que pueda pasar por el detector óptico. El capacitor C18

eo un corto circuito entre la terminales de la resistencia. cuando

el circuito es analizado en corriente alterna.

CALCULOS :

Para el BPX-65, oolo es necesario calcular la rama de

acoplamiento del pin al amplificador de video, la cual ea obtenida

a partir del ancho de banda necesario, dado para este circuito

por :

Donde:

BW15 “r, R i e l 0 Kn y Ci~0.012 pf y deopejando para Ras

se tiene:

La ganancia típica del W 3 3 para la configuracidn utilizada

es de 400. Si en esta primera etapa el nivel de amplificación es

muy alto, las contribuciones de ruido de lar &tapas subsecuentes

se pueden considerar deapreciables.

422 CONTROL AUTOMATIC0 DE GANANCIA (CAQ).

La función del CAG es mantener un nivel de Señnl constante

relntivammte independiente de los vuincioneo en intensidad de

Juz recibida, de las daqradationeo de loa componentea del enlnce

y de Ins diferentes condieion- de acoplamiento entre los

diapositivos dpticos para que reoulte en un valor aceptable de

el intervalo dinámico. La figura 4.3 ilustra el circuito utilizado

corm CAG.

FlGURA 4.3 CONTRCK AUTOMATIC0 DE GANANCLA.

El CAG recibe una señal da pulooo loo cual- eon promediados,

conviertiandole en una señal de corriente directa equivalente al

promedio de la señal de entrada. Esto sa realiza con un acoplrdor

de impedancias Ccolactor comun), un ractificador de media onda con

filtrado RC y dos emplificadoraa de ganancia unitaria, el último

con un divisor de tenaidn que fija un nivel de cd .

--

42.3 DEMOWLAWR POR DURAClON DE PULSOS.

La función de este subsistema es recuperar la señal de video

compuesta de la señal modulada por duración de pulsos.

Para la demodulaeion bDP se utiliza un filtro pam b i o s

pasivo de quinto ordén con el fin de eliminar por completo la

portadora modulada en duración de pulsos.

Se utiliza un filtro paeivo debido a que loa filtro* activos

a la frecuencia de corte a utilizar (7 M-lr), no responden

confiablemente 1101

42.3.1 DaEñO DEL FLTRO.

Se quiere un filtro paaa bajas que tenga un punto de 3dB en

7 hihz y al menos 45d6 de atenuación en 15 Nhz.

Se normaliza el requisito del filtro mediante el calculo As

donde:

Fa Fc As - (42).

F. lSXlO6 - 2.14 - F C 7 x 1 O” Am -

Fc = Frecuencia de corte de 3dB.

F a = Frecuencia de corte de wpresión de banda.

Utilizando las curvas normalizadas [io1 se tiene que un

filtro Chebyshev de quinto orden y O.ldB de rizo, que cumple con

las especificacionre. El filtro paso-bajos eon a s corrwondientes

valores normalizados [io] se muestran en la figura 4.4.

1.5599 1.5559 I 9

w.

P -€=

F W R A 4.4 ELTRO PASA BAJOS DE Sto ORDEN NORMALIZADO

Se calcula el factor de cambio de escala (FSF). para

desplazar la reupueota del filtro, a la frecuencia deseada.

cambiando con -to los valores de L,CP. 1101

FSF-2(fl Fo-2(fl )7x1O6 -439822Q7.1

Para tener valores prácticos las R y L se multiplican por 2

y los capacitorw se dividen entre 2, lo cual no cambia su

respuesta. Si tomamos la impedancia de entrada R-680 D, tenemos

RL = R(Z) = Bso D

Lt - L a - [Z(L)$FSF - 24.05 pH.

Cia - Cso -C/I(FSFK] - 43.5 pF.

CZP - Cs/IíFSFK] = T4.93 pF.

El circuito resultante se muestre bn la figura 4.5

34

FIGURA 4.5 DEMOWLAClON kQP (FLTRO PASA BAJOS Sto OROEN)

42.4. TRAMJA DE AUDIO.

El objetivo de este subsistema es recuperar la d a 1 de audio

modulada en frecuencia de la señal de video compuasto.

Para obtener la señal de FM q u e con t i ene la información de

audio eo utiliza un filtro pasa altas de quinto orden con el fin

rechazar la señal de video. Se eeleciona el c o r t e d e l filtro e n

65 M\z pera que pueda pasar toda la información, portadora y

bandac laterales.

42.4.1 DISEñO DE iA T R A W A DE AUDIO.

Sa requiere un filtro paea-alta con mano8 de 3dB de atenuación

a 6.5 hihz y ma8 de 4OdB a 45 Mis.

1 1.8068 2.6914 1.8068 rym I rywI

I o

FIGURA 4.6 FLTRO PASA BAJOS DE Sto ORDEN NORMALIZADO.

Los filtros paso-altae se dieofitan diractamente a pu t i r de

los valoree de loa filtroe paso-bajas normaliradoa.

La obtmcidn del filtro paso-bajas normalizado se obtiene de

la mi- forma como se realizo en el punto 423. La figura 4.6

muestra el filtro paso-bajos normalizado el cual corresponde a un

fultro Chebyshev de quinto orden y 0.5 dB de rizo.

La traneformación de filtro paao-bajas a pasoaltas se

realiza cambiando los capacitores por bobinas y viceversa de donde

los valores correspondientes eo calculan de la siguiente forma.

1 L x pasa-bajar

C x pasa-altoz

1 L x paea-altor= cx p a s o - b o jar

Una vez que se realiza la transformacidn loo calculos para

las bobinas y capacitores M realizan de la misma forma como se

hizo en el inciso 42.3 de donde obtenemos el circuito pasa-altas

final que se muestra en la figura 47 con sue valores resultantee.

FIGURA 4.7 T R A W A DE AUDK)

------ - - . _

42.5 A R F I C A W R DE FM.

La funci6n de este subsist- ea amplificar I. d id de FM

ddido a que para demodular la señal de FM eo requiere obtener un

nivel do *05al de aproximadamente 300 mV, y como a la 4 i d a del

filtro pasa-altas ae obtuvo una señal de 30 mV esta deba de ser

amplificada. Para esto se eligió el amplificador operacional

LM359, debido a que su relacidn producto ganancia-ancho da banda

e* grande y por la dieponibilidad del mi-.

La figura 4.8 muestra el esquema de dicho amplificador

donde:

-La relacidn R 3 7 A 3 5 determinan la ganancia del amplificador

para eate caso de 10, por lo tanto R37=10R36.

1-75

1

1.1. T F I TCM s(y.

f T

FIGURA 4.8 AhiPLFICADOR DE FM.

-R39: Es calculada en baee a la bet [corriente da

operación programable) que cumpla las caracterlsticas para el

producto ganancia-ancho de banda deseado til].

-R38 Determina la corriente de entr8da requerida.

-C39 Compbnsa la respuesta no Ilneal a altas frecuencias.

438 Un valor grande de C38 permite una respuwta plana abajo

con C38 de 4 Hz y un capacitor de ceramica de 0.01 # en paralelo

mantiene preeieión en la ganancia de frecuencia alta.

DETECTOR DE CRUCES POR CERO

4.2.6 -LADOR DE FM. ,

El objetivo de este subsistema es recuperar la &al de audio

de la señal modulada en frecuencia.

Los demoduladoroa de FM incluyen normalmente fuertes

limitadores para eliminar cualquier fluctuacidn de amplitud que

podrla convertiree, erroneamente, en una salida detectada de FM.

Es obvio pu6s, que la informacidn de FM daba estar contenida en

loa puntos en los cuales la señal cruza el origen.

IULT I U IBRADOR FILTRO - IOWOESThBLE PAS& B A J M * 1

I I Q U R ü 4-9 DIAORAMA ü BLOQMES D E L DEMODULADOR D E F M

El método utilizado, para demodular la señal de FM se basa

an asta principio y consta de un detector de cruces por cero, un

multivibrador monoestable que da pulsos de duracidn constantes

equivalentes a ceda oscilación de FM eliminando los cruces por

cero deade el lado negativo y por un filtro paso-bajas por el cual

se pasa la secuencia de pulsos, este promedia la señal entregando

a EU salida la edal moduladora o de información, en ode cam

audio. La figura 4,s muestra el diagrama a bloques del

d-dulador de FM.

El detector de cruce8 por cero utilizado es un comparador de

tasidn (LMIIO). El circuito tiene una entrada diferacial y una

aalida sencilla. con saturacidn de nivelee de salida compatible

con prácticamente todos 10s tipos de lógica integrada. La figura

4.10 muestra el esquema del demodulador de FM utilizado.

F W R A 4.10 DEMODULADOR DE FM

La funcidn del multivibrador monoastable 08 proporcionar

pulsos de duracidn constantes por cada osciiacidn de FM. El tiempo

bhico del pulso 08 programado salecionando los valores de

resistencias y capecitancias externos mediante la8 curvas de

59

respuesta del multivibrador monomtable. Para obtener mejores

resultados la capacitancia externa se aterriza en lugar de ponerlo

a el pin 6, como también es factible.

Para un t i m o del ancho del pule0 deseado (Tw - 1 0 0 ns.) los

valoree para la R46 (roeistencia externa de eincroniración) y para

la C45 (capacitancia de sincronización externa 1, correeponden 181 a: R4655.S Kn. y C45-lSpf

El filtro paeo-bajos tiene la función de recuperar la señal

de audio, promediando los pulsos de duración constante que reciba.

El circuito utilizado ea un filtro activo de -undo orden

el filtrado se realiza a trav6s de la red RC, el amplificador

operacional se utiliza como amplificador de ganancia unitaria. El

resistor R46 se incluye para la dwviación de C.C.

42.6.1 DBEñO DEL FLTRO.

Fc-20 KHz

R 4 4 = R45 - IO KHz

c46 = c4s -7

R46 -a44 = 20 Kn.

O .707 2wc - Te0 pf c46 -

4.72

DE FM.

RESPUESTA EN FREWENClA DEL FLTRO DEL DEMODULADOR

El filtro se construyó de acuerdo al diseño anterior,

realizandose la prueba de respuesta en frecuencia y los resultados

O0

I

TABLA 4.1 RESPUESTA EN FRECUENCiA DEL FLTRO DEL DEMODULA- WR DE FM

Gananc i a

1

1

1.05

o. 99 O. 715 O. 24

O. 0-33 o. 015

F(KHz 1 Angulo de fase (Grados

-2 -8

-23

-41 -Q2

-1 30

-1 45 -1 70

o. O1 1

S

10

20

40

eo 200

1 . 0 0 0 6

0.800 - 4 u U z 0-688- (3

0.400 -

8.200 -

8.888 -I I 1 I I I 1 I I

I 1.200 ,

FÑURA 4.11 RESPUESTA EN FRECUENCiA DEL FLTRO DEL DEMOWLADOR DE FM

61

obtenidos se medran an la tabla 4.1 y en la figura 4.11.

Donde de estos resultados podemos obeervar que el ancho de

banda del filtro del dmdulador de FM - de 20 I0-k.

42.7 TRAWA DE -0.

El objetivo de eute uubsistama eu recuperar la señal de video

de la señal de video compuedo.

Para eliminar la señal de FM se utiliza un filtro activo

pauo-bajae de 3 orden, el cual solo deja pagar la señal de video

con lo que se logra la separación o dwmilticanalización de esta

señal, el corte de 3 dB del filtro ee de 42 W z .

El diseño del filtro se hace en base a un filtro normalizado

Butterworth [io& con lo que los ealculos 90 realizan siguiendo

Joe mi-. pasos que en el inciso (4231.

FlGURA 4.12 TRAMJA DE VDEO

Se requiere una atenuacidn de -3dB en 42 NIM. con una

atenuecibn de -4OdB en 6.8 W z .

. . . ' F a . ' A m - - 1.511

F c

El f i l tro, normilizado correapondiente a ' este ' valor ae

muestra en la figura 4.12 con sus respectivos valoroa, con loa

cualea ae pueden calcular 108 valores finalea de loa capacitore8

y re&tancia. (101

FSF-2 (Fc k28274334.

c51 c m - Z (FSF) - 32.8 pf

C54 - Z IFSF) - 4.77 pf

42.7.1 RESPUESTA EN FREC+JENCIA DE LA T W A DE V E O .

La trampa de video eo conetruyó de acuerdo al d i d o

mostrado, realirandoue la prueba de respueeta en frecuencia y loa

reaultados obtenidos se muestran an la table 42 y en I. figura

413. De donde podemos observar que el ancho de banda de la trampa

de video ea de 42 "I.

TABLA 4.1 RESPUESTA EN FRECUENClA DE LA TRAWA DE V E O .

c3ananci a Frecuencia I CKHz3 Angulo de f a s e

(Grados>

o. 1

9 1 O0

O. áiQQ

1.2

O. 71

o. 122

o. o22

4m 11.2s

2290

4200

9000

1 eo00

-29

-80 -1 35

-21 o

-226

1

1

1 O. 899

-2

-4

-B -1 2 -

1.Wf

0.88 - < u U

5 0.60- 5 0

0.40 -

0.28 -

0.00 - * @ 2 4 6 0 10 12 14 1 6 1 8 :

FRECUENCIA ( M r ) . I

F W R A 4.13 RESPUESTA EN FRECUENClA E LA TRAWA DE -0.

4 2 8 Ah@iFiCADOñ Y ACOPLAfENTO DE HPEDANCIAS PARA V E O .

La funcibn de -te mbsistoma es garantizar una impedancia

de salida y una amplitud de ia señal de video de acuerdo a lo

eapacificado en 25 La figura 4.14 iludir el circuito

amplificador de video, (id como el circuito utilizado para

acoplamiento de impedancia el m m p l i f icador operacional

utilizado ea el LM318 ya que cumple con el requisito del producto

ganacia ancho do banda y además ae tiene dieponible.

FIGURA 4.14 AWLIFCADOR Y ACOPLAMENTO DE hPEDANCi4S DE VIDEO.

42.8.1 DISEñO DEL ANPLFICADOR.

Se requiere un amplificador que a su ealida proporcione un

nivel de voltaje de 1 VpdVo), cuando an au entrada tiene un nivel

de 400 m V ( V b ) .

La ganancia de voltaje Av es entonces:

VO

Sa propone una reaistencia R52 - 3.3 kn y se calcula R53 para

obtmw el voltaje de salida deseado.

Rim-Av(R.kS25 Kn.

Para el acoplamiento de impedancia de la d a 1 de video se

utilizo un amplificador Puah-Pull clase 8, el cual consta

basicamento do 2 circuito. rn aimetría complementai¡a (en

configuracibn eeguidor de emiaor ). Este circuito proporciona una

impedancia de salida de 75 0. La figura 4.14 iluotra el diagrama

eaquem6tico de este circuito. Las p del los transistorea

utilizados (80125, 80126) son de 100.

4 3 NTEGRAClON DEL RECEPTOR

Deyruéa de diseñar y probar cada uno de tos moduloa por

separado se integró el sistema receptor, se reelizarón ajustes

para la operación del subsistema y se comprobo su desempeño

funcional. Su diagrama esquemático ab presenta em la figura 4.15 y

le liste de componentes en la table 4.3.

----I---

TABLA 4.3 LLSTA DE C-ENTES UTLQADOS EN EL SUBSlSTEMA RECEPTOR.

MODOS.

Dz-BPX65 (Foto detector pin>

Da-N4148.

LlrL4- l8.8pl-l

TRANSLSTORES:

Qs12N2222, Q4-8D135,

CRCUITOS NTEGRADOS:

USLMT33N UE=Ltvl359N Uiz=LF356N

RESISTENCAS: R i o = l O KO R i e = l 0 0 D R z z = 0 8 0 íi R z s = l 0 0 KO R + e = 3 . 3 KO R a i = l O KO R m = l KO R s 7 = 3 3 KD

R 4 a = 5 6 Kíi R 4 0 = 1 K O

R46=2O KO R49=1.5 KO R s z = 3 . 3 KO R 1 ; s = 3 . 3 KO R s s = 8 . 2 KO

R i 7 = 4 7 D R 2 0 = 2 . 7 KD R z a - 4 7 0 D R z a = 1 0 0 KD R w = l O KO R ~ z - 1 0 Kh R a s = l KO R s s = 5 . 0 KO R 4 1 = 2 . 7 KO R44=1O Kn R 4 7 = 6 0 0 O Rso=l.S KO R m = 8 . 2 KD R S 0 = 3 . 3 KO

07

Qs-BD136.

R i a = 2 i D Rzi568O O R Z 4 = 1 0 0 KD R z 7 2 KD R e o - 1 0 KO R s s = l O KO R a a - 3 . 3 KO R e 9 = 2 . 2 KO R4z- O R 4 s = l O KO R4e=l.S KO R s i = l . 5 KD R s 4 = B . O4 KO RS7=0. 04 KO

CAPACITORES: CiseO. O 1 2 pF C u = O . 0 1 2 pF C z r 4 . 012 pF cn=m PF Ceo-O. O1 2 pF Cso=0.012 pF cBb=13.5 pF C s o Z . 2 pF C 4 z 4 . O 1 2 #F c4lEla PF CiscO. 012 pF cmi=E2 PF C s 4 ~ 4 . 8 pF Cm14. 012 pF C m = O . O 1 2 #F

Uo=O. 012 #F CUPO. 012 pF C a = l O O p F B v

Cm=O.012 pF cn544 PF

C ñ 4 E l 3 . 5 pF Ca7=100 pF/25v clo.9.012 pF C 4 s 4 . 0 1 pF Cia=780 pF C 4 ~ 7 8 0 pF cmz=33 PF cms=o.012 pF -=O. O 1 2 #F

Czo=O.012 pF CzaPO. 012 pF C Z S 4 4 PF Czo=lO p F B v -=O. 012 pF Ces=l o PF C ~ s = 0 . 0 1 2 pF C4:=0.012 pF

C 4 7 4 . 0 1 2 pF

CsazO. 012 pF cM4.012 pF

C44=o. l pF

Cmo=l0 p m v

k = O . 012 #F

.--------

i m- ‘*Ti

5.0 NTRODUCCDN.

En el proaente capítulo se describen las pruebas y la

metodologla para evaluar el sistema transcoptor de video por fibra

óptica, así como los resultados de las miamas y la comparación de

dichos resultados con la eepecificación dada en (2.5).

Las pruebas para caracterizar el sistema son las siguientee:

Reepuesta en frecuencia de video, linealidad. intermodulación

luminancia a ciominancia, relación señal a ruido, sibil ida d. atenuación transmisor-receptor. intervalo dinámico, variaciones

con la temperatura, medicion- cualitativas y mediciones sobre e1

canal de audio tales como respuesta en frecuencia y relación eeñal

a ruido.

EQUPO DE PRUEBA Lam prueba. antaiiormente mencionadas fuarón realizadas con

el siguiente equipo.

a) Generador de señal Leader LCG 400.

b) Vectorscopio Tektronix NTSC 1420.

c ) Monitor de forma de onda Tektronix.

d ) Monitor de Tolovisidn Tektronix.

e) Atenuador ópt ico variable 19- 3M Photodyne hc.

f )

g )

h ) Osciloscopio Tektronix 2445.

i)

j)

k ) Dispositivo térmico (horno), HDP-334.

Medidor de potencia óptica 33XLA Photodyne he.

G o n u i d o r do funcionom 3312A l-hwlott Packard.

Analizador de espectros 8-38 hwlett Packard.

Fuente de poder 6235A Hewlett Packard.

5.1 TPO DE FBRA OPTiCA Y CONECTOR UTLIZADO.

La fibra ópt ica utilizada ea la multimodo de indica gradual

la cual t iene dimensiones de (50A25) p n (nuc)eo,revestimiento) de

condumex y siecor con conectoraa tipo SMA.

Este tipo de fibras se utilizan para distancia. de enlace

punto a punto grandes o donde el ancho de banda es crltico

(1 GHzkmiJ91

Lor conectores SMA (Subminiatura t ipo A ) cubren

aproximadamente el 80% del mercado de conectoree para fibras

multimodo, se ha convertido en un aatándard roepaldado por normas

militares (hL-1863A). El conector SMA. tiene un costo en t re 10 y

25 dolares (19881, es de fácil uso y la atenuación oscila entre

0.5 y 2 dB, dependiendo de la versión. La f&rula* de un conector

SMA e s completamente mat4lica y la hay en dos versiones tipo 905 y

t ipo 906. El tipo 905 es el diseño original y tiene una respuesta

adecuada en empalmen terminales, pero sus cualidades resultan

bajas en donde se requiere acoplamiento en t re conectores. Pensando

f 71

. . , .

. .

en

en su parte los problemas del 905 en cuestión da alineación.

artas 'últimms aplicacionea, eo diseño 01 tipo 906 'we soluciona . .

F W R A 5.1 CRCUITOS TRANSMSOR Y RECEPTOR CONSTRUWS.

+Pari- pririeipal dol CoMetor dptico quo contiene on IU intrrior la fibra Óptica ayudando a ou aiimsión.

72

---- --

S.1 RESPUESTA EN FRECUENClA DEL CANAL DE -O.

Esta prueba consiste en medir las variacionee da amplitud que de frecuencias. presenta el sistema tranemimr receptor al cambio

dentro de la banda útil de video.

La medici6n de dicha respuesta se efactua de acuerdo con el

esquema que se muestra en la figura 52.

623511

FIOURA 5 . 8 ESaUEMA UTILIZADO PARA LA MEDICION DE LA RE8PUESTA 5N FRECUENCIA

La medición consiste en aplicar a la entrada da video con el

generador de funciones una señal senoidal de amplitud constante de

1 Vpp y variando la frecuencia de acuerdo a los pasos que se

muestran en la tabla 5.1. obteniendose asl a la salida de video

del receptor loa valorea correopondientes de amplitud para ceda

diferente frecuencia aplicada, los resultados se muestran en la

siguiente tabla, a d como en la grdfica de la figura 53.

73

TABLA 5.1 RESPUESTA EN FRECUENCIA DE LA SEñAL DE VDEO

FRECUENC I A AbPLITUD RELATIVA 1 1 Hz 10 Hz 100 Hz 1 KHz 10 KHz

900 KHz 1 MHZ 2 MHZ 3 MHZ 3.5 MHZ 3.7 MHZ 4 MHZ 4.2 MHZ

l oo Knz

O. 71 1 1 1 1 1 1 o. Q2 o. e4 o. 77 O. 72 O. 707 o. 89 o. e5

1.10

1.88

0.90

-I I- 0.80 n -I

< '& 0.70

0.60

0.50

0.40 0.00 1.00 2.88 3.00 4.88 5.00 6.

FRECUENCIA ( HHt) . t0

FIGURA 5.3 RESPUESTA EN FRECUENClA DE L A SEñAL DE -0.

74

El ancho de banda es la frecuencia para la cual la amplitud

relativa decrece en 3 dB y es como puede observarme en la figura

5.3 este es -or a 4 2 Mcbr, lo cual implica que el sistema esta

ligeramonte limítado en banda ya que tiene un ancho de banda de

3.7.Mcbr y no de 4 2 Mcbr como lo eepecifican las normas de la El4

(Electronic hdustries Amsociation ), esta diferencia ea debida a

quo el comparador utilizado no e* lo suficientemente rápido lo que

hace que 01 indico de modulación disminuya y este a mu v u limita

el ancho do banda del sistema. esto solo tiene pequeño* efectos

sobre la setíal de crominancia sin afectar la señal de luminancia.

5 2 PRUEBA DE LNEALDAD EN EL CANAL DE VDEO.

52.1 NTfERMODULACDN LUNNANClA A CROAMANCIA.

Le intermodulacibn luminancia a crominancia es la causada por

la cercania de sus frecuencias. Esta comprende tanto la ganancia

diferencial y la fase diferencial les cualaa estan definidas 1121 como:

Ganancia diferencial: es la diferencia en ganancia entre los

niyelw máximo y mlnimo de la señal de baja frecuencia

(luminancia) en la cual es sobrepuesta la señal de baja amplitud y

alta frecuencia (crominancia). Es expresada en porcentaje de la

máxima ganancia.

Fase diferencial: es la diferencia de corrimiento de fase

entre los niveles máximo y mlnimo de la señal de baja frrcuencia.

en la cual es sobrepuesta la señal de baja amplitud y alta

frecuencia. Es expresada como el mdtximo cambio de fase entre amboo

75

niveles.

En televisión en color, la distorsibn en fase p u d e c a u r r un

cambio en el t inte o matiz entre las partes obecurms y brillantes

de la imagen.

La medici6n se realiza utilizando el esquema mostrado en la

figura 5.4 con e1 generador NTSC en modo “escalera con

eubportadora de color”.

Utilizando el vectorecopio en modo “ganancia diferencial ”

se mide la ganancia diferencial obteniendose un valor del 5%. Con

el veetorscopio en modo “fase diferencial” se mide la fase

diferencial obteniendoee un valor de 3O. Cabe mencionar que dada

la pequehz de los valores de ganancia y fase diferencial; eorla

. GENERADOR DE

S E ~ A L * TRAIISnISoR - // b RECEPTOR - LEADER L C O 488 F.O

L 6

D E ONDA TEKTROWIX

t

OSC ILOSCOP 10 TEXiROHIX 2445 U

TEKTROHIX NTSC í420

TEKTROWIX

PIOURA 5.4 MEDICION DE LA INTERMODULACION LUMI- NANCIA a CROMINANCIA.

76

unldrdts IRE n ._____.___.__....__.____I_______..____._-- I .

I I I

I . I I I . I 'I

' 'I I . ' ' I . '.I. I I ' I . '

I I I ' . I I . . I I . I . . . I ~I .I I

I 1 I I I . I .,

I I . 1 . I I I - - ' I ' I I I 1 1 .

Subportadora dt tsoaltrr pushbutton putdt str urda pur rnotndrr I r subwrtadorr

r

. I . ... . . W'ns tltm d@.r lzo"- : . , I I .'; ~ . . ._ ._ ,_______._

A .4 ' . . . .

. . . . . , . .

I I I ' I . . .

r , ' .

. I , ' , ' I I I I ,' ' , I I , L I

a . . ' I . . . .

I 4 18 . , ' ' I 8 I1 I* .II I1 . . I t . . I ns tu t t i s . .

. .

32 * * i n s t ~ n t n ourckristicor":lH i q r , iinri ~ w r l z o n t r ~ ) o 63 ps

un " i n s t a n k ourottristlco":i.986rr o i p r o x i n r d ~ r n k 2 ~ 1

FIGURA 5 5 SEñAL "ESCALERA CON SUBPORTADORA DE COLOR" a) DESCRPClON DE LA SEñAL. b) VETA EN EL OSCLOSCOPD. c ) VETA EN EL VECTORSCWD.

dificil medirlo8 directamente em un o~~i loecopio si se desea una

buena precisión, eete raoultado obtenido en bueno ya quo cumple

con la eapecificación dada en 2.5.

sa PRUEBA DE LA RELACON SERAL A RUDO EN EL CANAL DE V E O .

La relación *&al a ruido es la proporción entre el nivel de

total de la potencia de la señal luminancia y el nivel de ruido

rme medido. El ruido referido debe w predominanate ruido

tbrmico 121, pero en realidad un factor que eeta afectando en

gran medida la relación señal a ruido es el ruido producido por la

señal portadora, -to oa debe a la cercania de esta con las

sañale8 de informaci6n.

Para realizar la medición se utilizd e1 eequema que 80

muestra en la figura 5.6. para ello el eistema debe eer operado en

nivele. fijos de amplitud de entrada y d i d a y terminando en una

impedancia da carga condante.

QEHERADOR DE

TEKtRONIX 2445 FUIICIOIIES 33izn HEULETT PACHARD

FUENTE DE PODER 623SA

n n i w m o n DE ESPLCTROS üS53B HEULETT PACHARD

F I a U R A 5 - 6 ESQUEMA UTILIZADO PARA L A MEDICIONDE LA RELACION S E Ü A L a RUIDO

78

La medición consiste en aplicar a la entrada del tranmisor

una señal senoidal de 1 Vpp realizando la medición de la relación

señal a ruido con el analizador de espectrom para una frecuencia

que cubra la banda de la meñal de video.

El resultado de la medición de la relación saña1 a ruido fuó

de 42 d&.

5.4 SENSFTNDAD.

La mensitividad es la mínima potencia dptica efectiva

necesaria para preservar la relación señal a ruido empecificada.

Con el mismo esquema utilizado para la rnedicidn de la

relación eeiial a ruido, se dimminuye la potencia dptica umndo el

ATENUADOR OPTIC0 FUNCIONES 33izn HEULETT PncxnnD PHOTODYNE INC.

FUENTE DE PODER 633s~ U HEULETT PncHnnD

nnwzmon DE ESPECTROS 8SS3B HEULETT PACHARD

- HEDIDOR DE PO-

TENCIA OPTICA TEHTRONIX a 4 1 3 3 m PHOIODYWE

F I O U R I I 5.7 EaauEwa U T I L I B ~ D O Pnnn Ln MEDICION DE La SENSITIUIDAD

79

atenuador óptico variable hasta que am conswve la relación señal

a ruido y se mide entonces la potencia 6ptica con un multlmetro

6ptico calibrado. La figura 5.7 muestra el esquema utilizado para

*eta medición.

La rensibilidad medida es -29 dBm.

5.5 NTERVALO DNAMCO DE LA SEñAL DE VDEO.

La potencia emitida en la fibra por el tranmioor ea de

-2OdIbn, de modo que el intervalo dinámico es de 9 d&n.

Con referencia a la dietancia máxima del enlace, utilizando

fibra óptica multimodal operando en la zona de 850nm de longitud

de onda, con atenuación de 3 düAím, se pueden tener enlacer de

hasta 2%. resatvando 3dB para raparacibn de cable, conectoree y

dagredacidn de componentea.

5.7 VARIACIONES DEL SETEMA CON L A TEhRERATURA.

Lao mediciones de las variacioneo del equipo con la

temperatura se realizan con el fin de comprobar el rango de

temperatura a la que trabaja el siotsma de tranunirión sin

degradacion de 011s perámetros de transmisión.

5.7.1 PROCEDMZNTO

Para las mediciones se utilizo el esquema mostrado an la

figura 5.8, el transmisor, el receptor, asl como el conjunto

transmisor-receptor fuerón introducidos en un dispositivo térmico

a diferentes tempaaturas, 20, 30, 40 y 45OC.

El vistema oporo sin degridacionem en un imbiantr odre 20°

y 40°C presentando solo muy pequeña. dagradaciones para 45 C. la

tabla 5 2 y la gráfica de Ir figura 5.Q muestran el comportamiento

del mistema con la temperatura.

O

THYPERATURA <ORADOS>

20°C 3OoC 4OoC 4s0 c

F I O U R A 5-8 MEDICION DE LI)S UIRIACIONSS DEL SISTEMA DE TRANSMIBION CON L A TEMPERATURA

Srnldm

42 dü 42 dB 4 1 . 8 dü 4 1 . 1 dB

60.00 7 1

40.00 - m 30.00-

5 v> 28.00 -

10.88 -

- I 7 I3 Y u o

I I 0.00 ! I I I

15.0020.0025.0030.00 35.0040.00 45.0050.00 TEPlPERATURA *C

F W R A 5.9 VARlAClONES DEL SISTEMA CON LA TEWERATURA. w

5.9 EDICIONES CUALVATIVAS Y CUANTITATIVAS

Las mediciones cualitativas se efectúan con obaervación

visual directa en el monitor de televisión y las cuantitativas se

efectuan en el vectorscopio donde se pueden medir la pocisión

vectorial de los diferentes colorea. E s t r o mediciones así como las

de inteimodulacidn luminancia a comonancia. se realisarón en

“MVISION ” en el departamento de mantenimiento e instalaciones

de red nacional.

5.9.1 DlSTORSlON EN BAJA FRECUENCIA.

La distorsión en baja frecuencia proporciona manchas en la

pantalla cuando se aplica una señal de “ventana”.

Esta señal es generada electrónicamente, la cual consiste de

un rectangulo 1 0 0 % blanco que abarca la mitad tanto del ancho como

de la altura de la pantalla, teniendo también un fondo negro.

La señal de ventana provee 1 0 0 % de pico blanco lo cual

permite fáciles ajustes an el nivel de la señal. Además la señal

de ventana tiene un cuidadoso control del tiempo de rizo para

bordes verticales con armonicos que estsn en la pasa banda de

video de 42 W z .

5.9.1.1 PROCEGMENTO.

Con el mismo eswema utilizado para la medición de la

linealidad se mide la distorsión en baja frecuencia, se observó

que esta es despreciable cuando se pone el generador en modo

‘‘ventana”. Figura 5.10.

83

TIENPO DE RIZO +-- 158 nr.

.,. . . . . , . .

. . . .

. . . . UNIDADES .:.

. : I

. .. ’IRE .. . .

INSTLNTEC

b) C )

FIGURA 5.10 GENERADOR EN MODO “VENTANA” a ) DESCRPCW DE L A SEñAL. b ) VETA EN EL OSClLOSCOPlO c) VETA EN EL MONITOR DECOLORES.

84

cis2

. . . . . .

. .

MsToRsloN DE TEwo DE c m : Cuando existe di.tor*ión an tiempo ‘da campo ’ y ae aplica ma

d a 1 de. ‘ ‘vontut~” en combinacibn con vude o uul exiote

obscurdmianto ontre la puta superior o inferior de la ímmgd.

. . . . . . . . .

1.

. . . . . . . . . .

, . . . . . . . . . .

. .

. . , ~. . . . . . . , . . . . .

Con . . .,el’. , mi&&. . ‘-.m.-; . . .utilizado medición’ de linealidad .. .~

m e rediza & a ~ d ¡ e i b n . Con’.eI gsmeador an modo “ventana” y . . . . . . . . .

verde ’ . o ’ U d ’ 80

dompiiciable.:’ figura; 6.11

O b V O cl?o .la . .. . . . . . ~. . .

, , . .

.. :

di8tor8ibn an t i m o de cunpo es

a) b)

FIGURA 8.11 GENERADOR EN MODO “VENTANA” Y VER= O AZUL. a) VISTA EN EL OSCLOSCopK). b) VETA EN EL MONITOR DE T.V.

5.9.3 CALDAD DE COLOR.

La medición de la calidad de color se realiza con el

pioposito de comprobar que la reproducción de los colores es la

adecuada para esto cada color debe permanecer an .u vector

correspondiente con variaciones de amplitud y fase lo más pequeño

posible. 3 unidades RE y 3 O respectivamente (una unidad RE es la

centesima parte del intervalo de luminancia entre el borrado y el

blanco de referencia)

5.9.3.1 PROCEDMNTO.

Esta medición se realizo con el mimno esquema utilizado para

la medición de la linealidad. con el siguiente procedimiento.

La calidad de color se observó con el generador en modo

“campos de color”, comparando la entrada y la salida del sistema

en los colorea rojo, verde y azul. Se observó buena reprodución

de autos colores en el monitor a colores.

Observando la salida del receptor an el vectorscopio en modo

“vectorial” se tuvo que el vector correspondiente a cada

color permanece casi en su misma posición cuando se mide la

entrada y deapues la salida. Figura 5.13.

Además, con el generador en barras de color, se obrerva que

la constelación correspondiente que va de los colores blanco,

amarrillo, hasta el negro permanece substancialmante invariable,

esto se observó tanto en el monitor de colores como en el

vectorscopio. Figura 5.14.

La pantalle del vectorscopio es calibrado en unidades RE

a)

b)

C )

FtGURA 5.13 CAWOS DE COLORES VETOS EN EL VECTORSCOPD. a) ROJO, b)VERDE y c)AZUL.

87

UNIDADES IRE

69

S6

i

I I I I I I I I I

-

- - 1

48

36 NIUEL DE LuniNamcIfi - za En UNIDRDES IRE

1s

- 7.S

F W R A 5.14 DESCRPClON DE LA S A L DE BARRAS DE COLOR.

I I I I I I I I I e-- - - -

88

-

y angulo de fase. Los cuadros pequeños indican una tolerancia de

- 2.5 unidades RE y + 2.5 en angulo de fase.

a)

FIGURA 5.15 BARRAS DE COLOR. a) VISTA EN EL VECTORSCOPIO. b) VETA EN EL OSCLOSCOPIO.

89

6.9 UDDlClONES SOBRE EL CANAL DE AUDIO.

FRECUENC I A ( H t ) . A R I T U D ( v o l t s ) . 1 0 o. 8

20 O. 72

1 O0 1

1 O00 1

5000 1.1

1 O000 1

1 5 0 0 0 1

20000 O. 7 1

30000 o. 4 50000 O. 04

1 0 0 0 0 0 o. 002

-

6.91 RESPUESTA EN FRECUENCW DEL CANAL DE AUDIO.

Mediante el mismo esquema utilizado para la medición de la

respuesta en frecuencia de la señal de video se midi6 la respuesta

en frecuencia de la señal de audio.

Utilizando el generador senoidal. cuya salida de 1 volt pico

a pico, se introduce una señal a la entrada de audio del

transmisor y se observa la salida de audio del receptor en el

osciloscopio. So varla la frecuencia y se mide aquella para la

cual la señal disminuye a 3dB da su valor máximo.

So obtuvo un ancho de banda de 20 kHz. La tabla 5.3 muestra

la relacidn de respuesta en frecuencia de la señal de audio.

TABLA 5.3 RESPUESTA EN FRECUENCIA DEL CANAL DE AUDIO.

90

El pico do remonancia que se obeerva an la figura 5.16 ee

debe a la respuesta no lineal de algunos de los dispositivos

electrónicos utilizados. cabe mencionar que este pico no afecta en

la definición de la señal de audio.

S t-

2 <

1.28

1 .OO

0.80

0.68

0.40

0.20

0.88 0 10 20 30 40 60 68 70 00 90 1 0 0 110

FRECUENCIA ( KHz) . 5.16 RESPUESTA EN FRECUENCIA DEL CANAL DE AUDIO.

5.92 RELACION SEñAL A RUDO.

En la banda de frecuencias anterior y de la misma forma que

se midio para la señal de video se midio

para audio resultando ser de W B m .

5.10 COMPARACON DE RESULTADOS.

La tabla 5.4 muestra una comparac

a relación señal a ruido

Sn entre los resultados

obtenidos en la caracterización del equipo de transmisión con los

01

I result ados esperados.

En conclusidn podamos decir que en forma grneral el equipo

cumple con las especificacionea requeridas como se muestra en la

tabla 5.4 , esto con excepción de el ancho de banda de video el

cual resulto ser menor (3.7 W z ) , al que especifican las normas de

la EIA (42 M ) , esto se debe a que el comparador limita la banda

de frecuencias utilizada como anteriormente se menciono, lo cual

no afecta en forma significativa al sistema, el efecto ea sobre la

señal de crominancia y es de el orden de 15 unidad- RE. por

otra parte podsmor decir que el rango de temperatura elegido es

confiable ya que los equipos de fibra dptica actuales operan a

temperatura controlada de 30° C lo que implica que dificilmente se

trabajara el equipo a eo C.

TñBLü S . 4 COMPARICION DE RESULTñDOS OBTENIDOS CON LOS RESULTüDOS ESPECIFICADOS -

92

a1 coNcwcIm En este capitulo sa preaentan las conclusiones ,de caractar

general que definen los logras más importantes de este trabajo de

tesis, conclusiones con respecto a logros en cada una de las

etapas del desarrollo y las perspectivas que este trabajo tiene en

el futuro:

-En el capítulo I se realizó un análisis para diferentes

esquemas de modulación y Be concluyó que las alternativas más

viables a utilizar, son las referentes a las técnicas de

modulación análogica de pulsos.

-En el capítulo I se seleccionó la técnica de modulación por

duración de pulsos, por ser la más factible de integrar.

-En los capitulos I y N se diseñó y construyó

experimentalmente un sistema de transmisidn de video y audio

por fibra óptica mediante modulecidn por duración de puleos.

En el capitulo V se realizó la caracterisaci6n del

transceptor en el laboratorio y se observó en forma directa

93

. .

sobre el monitor de televisión, una buena reproducción tanto

de la imagen de video como de la señal de audio, cuando éstas

fueron transmitidas por el mistema desarrollado.

Se analizaron los resultados de Iao prudms y se realizó una

comparación con las especificaciones dadas en (25) . De esta

comparación (tabla 53) se obtuvo que todos 108 parámetros

a excepción del ancho de banda de video, cumplen con lo

especificado: entre -tos se puede mencionar tanto a la

relación d a 1 a ruido de video como d r audio, así como a la

potencia óptica de transmisión, linealidad. distor*ión.

rango din&nico y sensibilidad, de lo que ea deaprende que el

sistema tiene un buen funcionamiento.

En general se obtuvo un equipo con características de calidad

aceptable parr la transmisión de corta distancia ( W m ) . así

como lo confirman las mediciones realizadas tanto an forma

cualitativa como cuantitativamente y que están documentadas

en el capítulo V.

Con el esquema de modulación por duración de pulsos se evitó

el utilizar compensación en el sistema desarrollado, debido a

que este formato de modulacidn evita las no linealidades

inherentes a la fuente óptica.

Tambidn. la transmiaión de video modulada por duración de

94

pulsos permitió la utilización de circui t r la electrónica

de baja complejidad, as1 como componentes optoelectrónicos

convencionalea de bajo costo.

Todos los componentes utilizados en la realización de este

sistema estan disponibles comercialmente en México a

excepción de los componentes optoelectrónicos.

62 TRABAJO FUTURO Y ESPECTATNAS

-El desarrollo de este trabajo deja el campo abierto para una

extan+ión de esta tesis, para lo cual - deber6 intentar el

desarrollo tecnotógico de algunas de las alternat ¡vas

anteriormente mencionadas, entre las que figuran: la

modulecidn da una subportadora de FM con la señal de video,

la modulación de un tren de pulsos en posición o frecuencia

por la señal de video, con el fin de mejorar la calidad y

alcance del sistema.

Por otra parte, se podrla incursionar en la transmisi6n

digital de la señal de video. Asl como también tandri qua ser

conaiderado el utilizar componentea optoelectrónicoa talaa

como el diodo laser. el fotodiodo da avalancha y la fibra

óptica monomodal para ampliar la distancia de tranemisidn.

La tendencia actual en telecomunicaciones es hacia el

dewrol lo de sistemas de transmisión con anchos de banda

cada vez mayores como lo son los sitemas de redes de área

local (LAN’s). redes de área ancha (WAN’S) y redes digitslee

de aarvicios integrados (ISDN). En esta última tecnologia se

integran servicios de voz, datos y video lo que repercute de

manara transcendente en el dieeño de sistemas de transmisión

de video por fibra óptica.

TECHNICAL DATA SHEET

The BPX66 io a high speed, hiah qualily 6llicon pholDdeleclpr which is manulaclured in large quqnlily and pll@rq an excellenl price.lo~perlptman@ ralig. lis high lrequency response. sensitivity and IQw P S I whe Ih@ BPX65 suilable lor appiicalions including Iiber oplr wminunlcaiions, Shall @riders. compiler lighl pens. and Iaqer in$lrymenlalion.

The pholcdeledol mnsisls 01 o lmma aclive eiemenl mounied in a hermetically Sealed TO-18 equivalen1 package. The calhode is connecte<l la Ihe case. allhough a special isoiaied version, lhe BPX65R. is availablF upw request. This device however ulilizes a Ihree-lead Tí310 package. unlike Ihe Iwo- lead version shown in lhe diagram.

This device is available in a qwiai pachage lw Iiber'oplic applications (me AX65R2F), wilh M epoxy Epvering (the X65-EB). or even in chip Iorm. Cenironic can also wpply the chip in a special wslomMesloneq package and miinulacture Ihe device Io MIL SPEC.

ABSOLUTE WAIIIMCiY RATlNQS

Storage Temperaiuie Operalag Tempeiaiuie Temrmialure CoeHicieni

-55% u, *125*c -50% 10 tlM% 0.w. DeI 'C

Aclive Element Dimensions t m m i imm Remmmendsd Wavelength Range High Fmqüency Response Field 01 View 74%

4üünm lo lüüünm up Io 100 MHz

ELECTRO-OPTICAL SPECIFICATIONS* MIN. TYPICAL MAX. UNITS Peak Sensilivily 1 I I 850 I nm

€-O Division 1829-8 DeHavllland Dr. e Newbury Park, California 91320-1702 - (805) 409-5902 e FAX: (805) 499-7i70

DESCRIPTION The FEDMN)KIWA and FEDOBeKlWD are AlQaAs double heterosttuctuto llght emlttlng dlades designed for urn In the iwel etea hetwnk and data lihk systems in the O 8 prn wavelength reglon. WA package: A small TO-18 type herrnetlc packego with I flat Kovar g1.M

wlndow WD package: A mall TO-I8 type hermatlc package with a built-In len, In

the cap Both WA and WD type LEDs haw a spherlcal lens on the emlttlng area of the chip.

FEATURES 0 High optlcel output power.

Excellent llnearity of output power 0 Long llfa end hlgh reliablllty

APPLICATIONS Loal area network end data link systems

10 mW for FEDOBBKIWA

ABSOLUTE MAXIMUM RATINQS IT* 0 250CI Pmmeter

Stwag8 Tanproture Opaatlng Cate Tanpastuie

-___ FomardTmant Rrvmw Voltage

VYA

Cymbal Condition IUtlnp( Unit Tata -60 la 1160 'C 70, -40 to +W 'C 1P cw t80 mA Vn - 2 V

WtJ 1

R

31

LIGHT EMITTING OlODES

Launched Power into Fiber: Tri i Conditions: T, = 25'C. IF = t W m k

WA The fiber h mnhanlcallv ednteted wlth respect to the outslds diameter 01 the pbckaps. Actual caupld power values may vary due to madimkal dlgnment pianduta andfor tmptadb/iib6t tolerbnm.

W b The fiber I i mechankallv adluited In IX-Y.2) dlrectlons to abtalii the maxlmum Power launched Into the fiber. Actual mupied porn vslun may vary due to tnechanlcal dlgnmmt ptocntutM ündlot taptadelhbr taler. once.

I I I

M I C 4

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C E N I D E T I