En esta clase estudiaremos un método de medición o de extracción de señales conocido como demodulación homodina.

Esta técnica, que es la base de funcionamiento de un tipo de equipo de medición llamado amplificador tipo Lock-In, también es implementada en una infinidad de sistemas de adquisición en los que uno necesita extraer una señal en un contexto ruidoso. Puede hacerse implementarse de manera digital o analógica, en un microprocesador, en una FPGA (field-programmable gate arrays), en un DSP (digital signal processor), mediante PLLs (lasos de control de fase), componente electrónicos discretos, conversores ADC-DAC, etc. En esta clase aprenderemos sobre sus propiedades básicas analizando por software señales sintéticas.

Actividades:

Demodulación de señales ruidosas. En este ejercicio sección, las señales simuladas corresponden a una señal que es modulada y es medida en un contexto ruidoso. Su objetivo es demodular las mediciones para obtener las señales eliminando el ruido. La frecuencia de sampleo y de modulación se encuentra en el encabezado de cada archivo.

En los archivos ‘ejxx_medición.txt’ tienen datos de mediciones simuladas de señales y ruido.

Principios de de-modulación homodina. Entrenamiento.

• 1. Per saltum. En todos los casos, la señal empieza en un valor y cambia a otro. La diferencia entre las mediciones es que fueron hechas con distinta frecuencia de modulación, el nivel de ruido o el tiempo total de la medición.
• 1.1 Bajo ruido, baja frecuencia. Demodular la señal. ¿Qué valor inicial y final toma la señal? Discutir los efectos de elección de distintos tiempos de integración.- ¿Qué pasa en los primeros momentos temporales? Estudiar el espectro de Fourier de la señal. Describir cualitativamente qué se ve. La forma del ruido y su relación con la amplitud de la modulación.
• 1.2 Alto ruido, baja frecuencia. Demodular la señal. Discutir si es posible o no demodular la señal y por qué. Ayuda: comparar el espectro con el del punto anterior.
• 1.3 Alto ruido, alta frecuencia. Demodular la señal. Discutir por qué al incrementar la frecuencia es posible recuperar la señal, aún con alto ruido.
• 1.4 Alto ruido, alta frecuencia. Tiempo de medición más largo. Demodular la señal. Comparar los resultados que se pueden obtener con respecto al punto anterior.
• 2. Aleatorato. En estos ejercicios la señal varía continuamente. Demodular la señal.Discutan la elección del tiempo de integración. ¿Cómo pueden asegurarse de que no están sobre o sub filtrando? Discutir cualitativamente la relación entre la señal demodulada y la envolvente de la medición en cada caso.

Ejercicios para presentar. Uno por grupo. Según orden de grupo en cada comisión.

• 3.  Saltinbanqui. Señales que cambian de a pasos.
• 3.1 En este caso, la señal cambia 4 veces, determinen los valores que toma en cada momento. Ayuda: atención a la fase. De-modular la señal. Determinar las cuadraturas y/o su módulo y fase en cada sección.
• 3.2 Descubran el mensaje oculto. Pista: la información está organizada en paquetes de 5 bits.

• 4. La escondida. Esquivando el ruido.
• 4.1 La señal que quieren medir esta inmersa en ruido con componentes muy específicas. Se la ha modulado a distintas frecuencias. De-modulen las señales para cada caso y analicen con qué frecuencia de modulación recomendarían trabajar.
• 4.2 Vuelvan a los datos de la práctica de modulo de Young dinámico y determinen las constantes de decaimiento para cada uno de los modos.

• 5. Video killed the radio star. Frecuencia modulada.
• 5.1 En este caso, la señal que quieren medir, está codificada como la fase de una frecuencia portadora. Demodulen la señal y decodifiquen la señal enviada. Discutan qué pasa con las cuadraturas de la modulación.
• 5.2 Discutan la separación de las frecuencias de radio utilizadas para radiotransmisión publica. Comparen la separación de frecuencia entre canales con el ancho de banda que se necesita para audio. Extra: qué pasa con las frecuencias y canales utilizadas para redes WiFi?.

Distribución de actividades por grupo: