Contribución a la síntesis digital directa de señales de envolvente constante
- Autores: Carlos Bernal Ruiz
- Directores de la Tesis: Arturo Mediano Heredia (dir. tes.), Pilar Molina Gaudó (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2012
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Armando Roy Yarza (presid.), José M. Burdío (secret.), Oscar García Suárez (voc.), Javier Sebastián Zúñiga (voc.), Alberto Poveda López (voc.)
- Materias:
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- Resumen
En la última década la proliferación de los sistemas portátiles de interconexión personal en red ha llegado a límites prácticamente universales. Esta realidad social está soportada por el desarrollo de los procesos de integración microelectrónica, que han permitido la progresiva digitalización y miniaturización del conjunto transmisor-receptor.
Este avance lleva implícito una clara reducción de coste, ausencia de ajustes, capacidad de reprogramación, operación multi-modo y la eliminación de algunas de las limitaciones que imponía el procesamiento puramente analógico y no integrado de la señal. En definitiva, la integración de técnicas digitales en Electrónica de Comunicaciones permite abaratar, popularizan o reducir el tamaño de los dispositivos.
Una parte importante de un equipo de transmisión es el modulador. Es el bloque encargado de trasladar la información a transmitir a variaciones de las características principales de una señal en radiofrecuencia (RF). El patrón a seguir en la modificación de estas características se llama esquema de modulación. La mayor parte de los usuarios no son conscientes de que están empleando sistemas modulados con una gran complejidad para tareas cotidianas y que estos han evolucionado muy rápido en poco tiempo. Durante este periodo de popularización de los sistemas de comunicación, se ha evolucionado en los esquemas empleados desde lo puramente analógico hacia los sistemas digitales. Los sistemas digitales tienen mayor capacidad de transmisión de información, mejor calidad y permiten el intercambio de información en cualquier formato, por eso son actualmente más utilizados.
En este contexto, un claro campo de avance de la técnica en Electrónica de Comunicaciones es el estudio de la generación de señales moduladas mediante sistemas digitales de señales senoidales, las llamadas técnicas de síntesis digital directa. La síntesis digital directa puede ser aplicada a tonos modulados, manteniendo las capacidades de ajuste ágil y preciso de su amplitud, fase y frecuencia. Ambas técnicas digitales, de síntesis y modulación, se basan en mimetizar o intentar reconstruir señales moduladas puramente analógicas, y de tiempo continuo, mediante técnicas digitales, por tanto con cuantificación, y de tiempo discreto. Dichas técnicas serán en todo caso una aproximación lo más realista posible a la señal ideal.
Se abordan en esta tesis las técnicas de modulación digital directa aplicadas a las señales de envolvente constante.
En el primer capítulo se definen los parámetros de modulación desde el punto de vista del análisis de señal, se presentan las características más relevantes de un esquema de modulación y se clasifican los moduladores, atendiendo a su estructura, características y señal a sintetizar. No hay una clasificación completa y clara de los diferentes sistemas de modulación directa.
Es necesario establecerla para seleccionar adecuadamente los métodos orientados a la síntesis digital directa de señales de envolvente constante que se van a desarrollar en los capítulos siguientes.
En el segundo capítulo se analizan las técnicas de síntesis digital directa de señales no moduladas, o síntesis digital directa estática. Se expone el estado de la técnica en los núcleos de síntesis más utilizados. También se plantea una metodología de estudio y diseño de parámetros que influyen en la calidad de esta síntesis. Por último se propone, diseña y verifica un núcleo de síntesis para VHF, este núcleo es implementado en una estructura programable (FPGA). El diseño puede ser exportado a otras estructuras digitales reconfigurables, o incluso directamente a silicio.
En el tercer capítulo se estudia la aplicabilidad de la síntesis digital directa a modulaciones no lineales de envolvente constante. Se propone y verifica un sistema novedoso de modulación FM digital directa por doble acumulador. El sistema se basa en la interpolación óptima de la banda base, aplicándose a la radiodifusión en FM comercial, resuelve una demanda de la industria de la radiodifusión y demuestra prestaciones iguales o mejores que los actuales transmisores analógicos. Este capítulo cierra la síntesis digital directa de señales moduladas en frecuencia.
El cuarto capítulo aborda la síntesis digital directa de otras señales de envolvente constante (o cuasi-constante) y frecuencia fija. El objetivo es aprovechar la función interpoladora de un amplificador resonante, junto a las posibilidades del núcleo de síntesis propuesto en el capítulo 2. El concepto resultante es totalmente nuevo, elimina la necesidad de un bloque de conversión de fase a amplitud (PAC), consiguiendo una la modulación digital verdaderamente directa. Se obtienen de esta forma suficientes prestaciones para sintetizar otras modulaciones lineales de envolvente cuasi-constante por medios puramente digitales, como la QPSK. Con la adicción del amplificador resonante también se consigue la síntesis digital directa en potencia de la señal modulada.
En el quinto capítulo se extraen las principales conclusiones acerca de la aplicación de ambas técnicas de modulación digital directa y sus limitaciones, en los casos de modulaciones no-lineales y lineales para señales de envolvente constante. Se resumen además los objetivos alcanzados y aquellos que quedan como líneas de futuro.
