30/11/2011
Publicación grupo quinto •
•
•
Este receptor de radio, cuyas características se muestra en la Figura , es el más simple que se puede construir. El diodo detector (D‐1) estaba constituido por una pequeña piedra de galena sobre la que hacía contacto un fino hilo metálico al que se denominaba "barba de gato" o "bigote de gato" (catwhisker). Este componente es el antecesor inmediato de los diodos de germanio o silicio utilizados actualmente. El funcionamiento de este receptor es bastante simple. Las ondas electromagnéticas que alcanzan la antena generan en ésta, mediante el fenómeno de la inducción electromagnética, una fuerza electromotriz que hace recorrer una corriente por el devanado primario del transformador T‐1 y que se induce en el secundario, el cual tiene un condensador variable (CV) en paralelo.
30/11/2011
Publicación grupo quinto •
•
•
•
A causa del fenómeno de resonancia se produce un máximo de tensión para la frecuencia de resonancia del circuito paralelo formado por el devanado secundario y el condensador variable. Precisamente por el hecho de ser variable el condensador CV podemos variar la frecuencia de resonancia del conjunto, haciéndola coincidir con las de las distintas emisoras que en cada momento queramos recibir. El resto es sencillo, al estar las señales moduladas en amplitud el nivel de la onda portadora de alta frecuencia variará en función de la señal moduladora de baja frecuencia (voz, música, etc) que se transmite, con lo que a la salida del diodo D‐1 obtendremos una tensión que variará de la misma forma que la moduladora y por tanto reproducción de la baja frecuencia original, con lo que podremos oírla en los auriculares. La radio a galena recibe toda la energía necesaria para la demodulación de las propias ondas de radio, por lo cual no requiere de una fuente adicional de alimentación. Esto lleva, sin embargo, a una baja intensidad de la señal auditiva, ya que carece de amplificación.
30/11/2011
Ancho de banda y selectividad •
El ancho de banda para los circuitos en serie o en paralelo es la gama de frecuencias que se e encuentra entre las frecuencias de corte para las cuales las curvas de respuesta de I y Z son el 70% de los valores de los extremos.
30/11/2011
Curva de respuesta de la impedancia en un circuito paralelo
30/11/2011
Curva de respuesta de la corriente en un circuito serie
30/11/2011
Ancho de banda Se podría entender entonces que el ancho de banda es la diferencia entre f 2 y f 1 determinada por AB= f 2 – f 1 De manera ideal, la frecuencia resonante es la frecuencia central, a medio camino entre f 2 y f 1 por lo que si dichos elementos AB y f 2 ó f 1 se conocen f r , puede determinarse por: f r = f 2‐AB/2 f r =f 1‐AB/2 El ancho de banda de un circuito resonante determina la selectividad del circuito
30/11/2011
Selectividad Se define como la capacidad de respuesta de un circuito resonante a una determinada frecuencia, mientras discrimina las demás. A menor ancho de banda, mejor es la selectividad.
30/11/2011
Factor de calidad de circuitos resonantes El factor de calidad Q(valor numérico) es el coeficiente entre la potencia reactiva(inductancia o condensador) y la potencia resistiva, es decir el coeficiente entre la energía almacenada y la perdida, se constituye en un elemento importante en los circuitos resonantes serie o paralelo. Q=X L /R ó Q= X C /R también
Q=f r /AB
30/11/2011
Amplificador clase C •
•
•
En su funcionamiento, la corriente fluye durante menos de 180° del ciclo de la señal de ca, lo que implica que el circuito se polariza por debajo del umbral de corte, su resultado es una onda no sinusoidal, porque la corriente fluye a impulsos. Cuando impulsos de corriente cortos como éstos se utilizan para excitar un circuito resonante de alta Q, la tensión a través del circuito sintonizado es casi una onda sinusoidal perfecta. Para evitar el uso de grandes inductancias y condensadores en el circuito resonante, los amp de clase C funcionan sólo en radio frecuencias es decir encima de los 15kHz.
30/11/2011
Modulación de amplitud Describir los circuitos de comunicación que permiten una modulación de amplitud
30/11/2011
Modulación Se define como el proceso de superponer una señal de información de baja frecuencia(AF) sobre una señal portadora de frecuencia más alta(RF). La señal HF se denomina portadora y la señal LF se conoce como señal de información, al igual que moduladora o señal de audio.
30/11/2011
Necesidad de Modulación •
Relación frecuencia longitud de ondas
•
Tamaño de antenas
•
Modulación.
30/11/2011
Modulación de amplitud Sería el proceso mediante el cual, se varia proporcionalmente la amplitud de la portadora en dependencia de la amplitud de la moduladora.
30/11/2011
Generación de AM La modulación de amplitud se genera combinando las frecuencias de la señal de audio y la portadora mediante un dispositivo no lineal llamado modulador. Ejemplos de ello: •
•
Diodo (tiene zonas no lineales, pero poco práctico dado que no genera ganancia) transistores
30/11/2011
Tipos de modulación
Los moduladores más prácticos se diseñan en base a transistores, donde la señal de audio puede introducirse en cualquiera de las tres patillas del transistor, produciendo: Modulación de colector, modulación de base y Modulación de colector. • • •
30/11/2011
Modulación de colector La técnica de AM más utilizada es la modulación de colector.
La señal moduladora se aplica al colector en serie con la tensión de alimentación cc del colector (un amplificador RF de clase C, a menudo usa amplificación de alto nivel) La señal moduladora se inyecta en paralelo con el colector a través del transformador T1. La señal moduladora apoya y se opone alternativamente a la tensión de colector y la amplitud máxima de la señal puede aproximarse a Vcc.
30/11/2011
Modulación de colector La técnica de AM más utilizada es la modulación de colector.
La portadora RF se aplica a la base de Q1, que actúa como amplificador para la portadora, pero debido a la variación de la tensión del colector, la amplitud de salida variará al ritmo de la señal moduladora. Puesto que la señal de salida es una tensión ca, está alternativamente en fase y desfasada con Vcc, una tensión cc.
30/11/2011
Modulación de colector La técnica de AM más utilizada es la modulación de colector.
Cuando está en fase con Vcc, se aplica un elevado potencial positivo al colector, produciendo un aumento en la corriente de colector y una señal de salida más alta, el pico de la envolvente de modulación. Cuando está desfasada con Vcc,s e aplica un potencial positivo menor al colector, dando como resultado una corriente y una tensión de salida menores en el colector, el valle de la envolvente de modulación.
30/11/2011
Modulación de colector La técnica de AM más utilizada es la modulación de colector.
El transistor Q1 es un amplificador de clase C, por lo que en su salida sólo aparecerán impulsos de señal positivos. Para producir una forma de onda AM completa, estos impulsos se acoplan al circuito resonante formado por L4, C5 y C6
30/11/2011
Modulación de base Inyectando la señal moduladora en el circuito base del transistor, se reduce apreciablemente la cantidad de potencia moduladora respecto al circuito modulado por colector. La señal de información puede ser alimentada serie o en pararlelo. Para cualquier caso, se puede utilizar un RC o un acoplamiento por transformador.
30/11/2011
Modulador de emisor Al inyectar la señal moduladora en el circuito de emisor del transistor se producen unas características intermedias entre las de la modulación de base y las de colector, la portadora se aplica a nivel de un capacitor hasta la base del transistor. La señal moduladora se aplica al circuito de emisora través de T1, lo que también proporciona una buena adaptación de impedancias.
30/11/2011
Señal AM Utilizada para enviar un considerable cantidad e mensajes su proceso es siempre el mismo: •
Las audiofrecuencias se suporponen sobre una onda portadora de frecuencia mucho más alta.
30/11/2011
30/11/2011
Ancho de banda
30/11/2011
Factor de modulación •
•
La variación en la Señal AM comparada con la portadora sin modular se llama indistintamente factor de modulación, índice de modulación o porcentaje de modulación. El factor de modulación m mide hasta qué punto la corriente o tensión de la portadora resulta variada por la señal de audio. m
30/11/2011
nota Para que un circuito receptor, llamado desmodulador, recupere la mayor parte de la señal de información el transmisor debe tener un m alta. Por ello la modulación siempre se mantiene próxima al 100%, el valor máximo admisible
30/11/2011
Transmisores Am estándares •
•
•
•
En un transmisor típico, el oscilador de portadora va seguido por una serie de etapas amplificadoras y un amplificador de potencia final. La salida del APF alimenta la antena. La señal moduladora puede aplicarse a cualquiera de las etapas del amplificador RF, por lo que en general los transmisores AM se clasifican como de modulación de alto nivel o bajo nivel, en dependencia de la etapa donde se aplique la señal de información. En la modulación de alto nivel, la fase RF modulada está modulada por colector y su salida llega hasta la antena. En la modulación de bajo nivel, la fase RF modulada está modulada por colector, emisor o base y va seguida de un amplificador lineal que hace avanzar la señal amplificada hasta la antena
30/11/2011
Diagrama de bloques de un modulador de alto nivel
30/11/2011
Diagrama de bloques de un modulador de bajo nivel
30/11/2011
Receptores de AM •
El objetivo de cualquier sistema de comunicación es extraer la información de la señal transmitida, procesarla, amplificarla y reproducirla en una carga de manera intelegible.
30/11/2011
Espectro de frecuencia AM •
•
•
AM en radiodifusión abarca la gama de frecuencias desde 535 kHz hasta los 1605kHz. Consta de 106 canales Cada canal con un ancho de banda con capacidad de recibir señales de 10kHz.
Un receptor de Am por lo tano debe estar en capacidad de recibir en dichas frecuencias.
30/11/2011
Sensibilidad y selectividad •
•
Sensibilidad: es la capacidad que tiene un receptor para recibir y amplificar señales débiles, la cantidad de ganancia que tiene un receptor determina su sensibilidad. Definida en términos de amplitud de tensión de la señal que debe aplicarse a la entrada de un receptor para proporcionar una potencia de salida estándar, medida en los terminales de salida del receptor. Selectividad: la capacidad que tiene un receptor para seleccionar una señal, al tiempo que rechaza las demás frecuencias cercanas, la selectividad depende del ancho de banda y aumenta a medida que se reduce el ancho de banda.
30/11/2011
Desmodulación •
•
•
Es el proceso de separar la onda portadora de la información y amplificar la señal original hasta un nivel utilizable. Los circuitos empleados en este proceso dependen de la forma de modulación utilizada en la transmisión de la señal. Para señales AM, el circuito se denomina detector de envolvente o detector.
30/11/2011
Detector • •
Detector por diodo (A) Detector por transistores (B)
30/11/2011
Tipos de receptores de radio Se conocen mayoritariamente dos tipos que sobrevivieron al tiempo: •
•
El RFS receptor de radio frecuencia sintonizada. Superhet o receptor superheterodino
30/11/2011
RFS •
Utilizado actualmente solo como receptor de frecuencia fija en aplicaciones especiales •
•
Dado que si se usa un solo amplificador el ancho de banda es muy grande para rechazar todas las frecuencias excepto la deseada, normalmente se utilizan dos o más, sintonizados a la vez, esto reduce el ancho de banda hasta un punto en el que sólo pasa la frecuencia deseada al detector
En un receptor RFS, la selectividad viene determinada por el ancho de banda de los amplificadores que también amplifican la señal deseada, que aumentarían también la selectividad y sensibilidad.
30/11/2011
Frecuencia intermedia •
•
•
Se obtiene de la mezcla de la señal sintonizada en antena con una frecuencia variable generada localmente en el propio aparato mediante un oscilador local (OL) y que guarda con ella una diferencia constante. Esta diferencia entre las dos frecuencias es precisamente la frecuencia intermedia. En los receptores de radio convencionales el valor de la frecuencia intermedia es normalmente 455 ó 470 kHz, en los receptores de modulación de amplitud (AM) y de 10,7 MHz en los de modulación de frecuencia (FM), aunque en aparatos más sofisticados, los denominados de doble conversión, se utiliza un segundo valor de FI más pequeño. En los receptores de televisión del sistema PAL empleado en Alemania, España y otros países, la FI se selecciona a 38,9 MHz. La utilidad del empleo de una frecuencia intermedia radica en el hecho de que todos los circuitos sintonizados existentes a partir de la etapa en que se efectúa la mezcla, trabajan a una frecuencia fija (la de la FI) y por tanto son más fáciles de ajustar. De este modo se mejora la selectividad y se facilita el diseño de las etapas amplificadoras. Si no se empleara la frecuencia intermedia, sería preciso diseñar circuitos sintonizadores que tuvieran al mismo tiempo una gran selectividad y un gran rango de selección de frecuencias de actuación, algo difícil y caro de conseguir.
30/11/2011
Receptor superheterodino •
•
La antena recibe la señal AM en la gama de 535‐1605kHz y se acopla en una sección del circuito sintonizable de RF, que debe estar diseñado para sintonizar toda la banda de radiodifusión. El número de amplificadores RF viene determinado por el diseño y los requisitos del sistema
30/11/2011
Modulación de ángulo •
Modulación de FM directa
•
Modulación de FM indirecta.
30/11/2011
Modulación de FM directa
30/11/2011
Circuito simplificado para la generación de FM directa
30/11/2011
Análisis de desviación de FM
30/11/2011
Funciones de Bessel
30/11/2011
Diagrama de bloques de un receptor de FM
