Electrónica de Comunicaciones

ATE-UO EC dem 00

CONTENIDO RESUMIDO:

1- Introducción.

2- Osciladores.

3- Mezcladores y su uso en modulación y demodulación.

4- Filtros pasa-banda basados en resonadores piezoeléctricos.

5- Amplificadores de pequeña señal para RF.

6- Amplificadores de potencia para RF.

7- Moduladores.

8- Demoduladores.

9- Tipos y estructuras de receptores de RF.

10- Tipos y estructuras de transmisores de RF.

11- Transceptores para radiocomunicaciones.

ATE-UO EC dem 01

8- Demoduladores

Idea fundamental:

Obtener la forma de onda de la moduladora (información) de la portadora modulada, normalmente convertida a una frecuencia intermedia. Ejemplo en el caso de una modulación de AM

Información (moduladora)

Amplificador de FI (o de RF) Demodulador

Amplificador de banda base

Portadora modulada

Demodulación de AM, DSB y SSB con mezcladores

ATE-UO EC dem 02

Véanse las transparencias - desde: ATE-UO EC mez 60 - hasta: ATE-UO EC mez 80

Demodulación de AM con detector de pico (I)

+

-vdp

RvpAM

+

C

D

vpAM

ATE-UO EC dem 03

vdp

Demodulación de AM con detector de pico (II)

vpAM

ATE-UO EC dem 04

vpAM

vdp

+

-vdp

RvpAM

+

C

D

Detector de pico

+

-

C2

Amplificador de banda base

R2

vpAM

C1

R1

Filtro pasa altos

+

-vdpsc

vdpsc

+

-

vdp

Filtro pasa altos

+

-vdpsc

Detector de pico+ Vcc

GD

S

1:n

RC

D

C1

R1

Amplificador de FI (o de RF)

LmCR

Demodulación de AM con detector de pico (III)

Realización práctica de un detector de pico de media onda

vpAM vdp

vdpsc

vpAM

+

-

ATE-UO EC dem 05

Demodulación de AM con detector de pico (VI)

Realización práctica de un detector de pico de onda completa

ATE-UO EC dem 06

vdp

vpAM

vpAMvdpsc

+

-vdpsc

+

-

vdp

Filtro pasa altos

Detector de pico

+ Vcc

GD

S

1:n

RC

D1

C1

R1

Amplificador de FI

(o de RF)

LmCR

vpAM

+

-

D2

vpAM

+

-

Demodulación de ASK

ATE-UO EC dem 07

• Con detector de pico

• Con detector coherente+

-vdp

R+

C

D

vpASK

Mezclador

vo(pt)

= 0º

vf

vmez

PLL

vpASK

vo(pt)

vpASK

vmez

vf

Demodulación de radiotelegrafía al oído

ATE-UO EC dem 08

Con detector coherente o detector de batido

O p

pero O p

Mezclador vf

vmez

vpASK

vo(Ot)vo(ot)

vpASK

vmez

vf

Demodulación de QAM con detector coherente I/Q

ATE-UO EC dem 09

vf1

vpQAM

/2

vf2

vmez1

vo(pt)Recuperada de la portadora

vmez2

vpQAM

vo(pt)

vo(pt-/2)

vmez1

vmez2

I 00 0 01 1

vf1

000 0 11Q

vf2

ATE-UO EC dem 10

Demoduladores de ángulo

Idea fundamental:

Obtener la forma de onda de la moduladora (información) de la portadora modulada en ángulo, normalmente convertida a una frecuencia intermedia

Información (moduladora)

Amplificador de FI (o de RF) Demodulador

Amplificador de banda base

Portadora modulada

ATE-UO EC dem 11

Tipos de modulaciones analógicas de ángulo

PM

Moduladora

FMEcuaciones:

Moduladora: xm(mt) xm(mt) 1)

Portadora: vp(pt) = VP·cospt

Modulada FM: vpFM(mt, pt) = VP·cos[pt + p·∫ xm(mt)·dt]

t

-

Comparación entre FM y PM

Modulada PM: vpPM(mt, pt) = VP·cos[pt + p·xm(mt)]

Si llamamos fp = p/(2) y fm_max, fp_max y p_max a los máximos valores de

fm = m/(2), fp = p/(2) y p, respectivamente, se cumple:

BFM 2(fp_max + fm_max)

BPM 2(p_max·fm_max + fm_max)

• FM de banda ancha (radiodifusión): fp_max = 75 kHz fm_max = 15 kHz B 180 kHz

• FM de banda estrecha (comunicaciones de voz): fp_max = 5 kHz fm_max = 3 kHz B

16 kHz

• Discriminadores

• Detector de cuadratura

• Demoduladores con PLLs

ATE-UO EC dem 12

Tipos de demoduladores de FM

Esquema general de un discriminadores

Portadora modulada

Limitador

f

vve

vs

Convertidor f/v (derivador)

Detector de pico

Moduladora

Muy populares en el pasado. Hoy en desuso

ATE-UO EC dem 13

Ejemplos de circuitos limitadores

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3

0

0,5

1

1,5

4vd/VT

iC2/(iO)

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3

0

0,5

1

1,5

4vd/VT

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3

0

0,5

1

1,5

0

0,5

1

1,5

4vd/VT

iC2/(iO)iC2/(iO)

+ VCC

vsQ1

iC2

R

+

-

- VCC

Q2

iO

+

-vd

+ VCC

vsQ1

iC2

R

+

-

- VCC

Q2

iO

+

-vd

Etapa diferencial

+ VCCve

vs

+ VCC+ VCCve

vs

3 etapas con margen dinámico muy pequeño

Con diodos

+/-=

+/-=

ve vs

+/-=

+/-=

+/-=

ve vs

• Son necesarios en los discriminadores y en los detectores de cuadratura

ATE-UO EC dem 14

Ejemplos de convertidores frecuencia/tensión para discriminadores. Con un circuito resonante

R+

ve L

R

Cvs

+

-

+

-vdFMR’C’

D

Simple

Poco simétrico

Difícil de ajustarfo

1,4·fo0,6·fo

0

vs/ve0,5

fFI

Q=5

vdFM=vs1

ATE-UO EC dem 15

Otros discriminadores

Más simétrico

Muy difícil de ajustar

0

vs1/ve

-vs2/ve

vsFM/ve

fFIvdFM=vs1- vs2

Discriminador con dos circuitos resonantes

Otros discriminadores:

• El discriminador de Foster-Seely

• El discriminador de relación

Un único circuito resonante

Limitador inherente (en el de relación)

Desplazados por el detector de cuadratura (sin ajustes)

ATE-UO EC dem 16

El detector de cuadratura (I)

Principio de funcionamiento (I)

vpFM = VP·cos[pt + p·∫ xm(mt)·dt]

t

-

Mezclador vf

vmez

Retardo tr

vpFM

vpFM’

vpFM’ = VP·k1·cos[p(t - tr)+ p·∫ xm(mt)·dt]

t-tr

-

vmez = VP2·k2·k1·cos[2pt - ptr + p·∫ xm(mt)·dt + p·∫ xm(mt)·dt] +

VP2·k2·k1·cos[ptr + p·∫ xm(mt)·dt]

t

-

t-tr

- t

t-tr

vf = VP2·k2·k1·cos[ptr + p·∫ xm(mt)·dt]

t

t-tr Como xm(mt) no cambia apreciablemente en tr segundos, queda:

vf = VP2·k2·k1·cos[ptr + p·tr·xm(mt)]

Y como la red de retardo se calcula para que valga 90º a p, queda:

vf = VP2·k2·k1·cos[/2 + p·tr·xm(mt)] = -VP

2·k2·k1·sen[p·tr·xm(mt)]

ATE-UO EC dem 17

El detector de cuadratura (II)Mezclador vf

vmez

Retardo tr

vpFM

vpFM’ Como se cumple que:

p·tr /2, xm(mt) 1 y p << 2p,

entonces:

p·tr·xm(mt) = ·xm(mt)·p/(2p) << 1,

y, por tanto:

vf

vpFM

vf = -VP2·k2·k1·sen[p·tr·xm(mt)] -VP

2·k2·k1·p·tr·xm(mt)

vf = -VP2·k2·k1·sen[p·tr·xm(mt)]

vpFM’

vmez

¡Ojo! vf depende también de Vp2

Hay que usar limitador

vf

tr

Limitador

ve

vsvpFM

Principio de funcionamiento (II)

0

10,7 MHz10,5 10,9

vf/k2·VP2

Cs=C/20

ATE-UO EC dem 18

El detector de cuadratura (III)Mezclador vf

vmez

Retardo tr

vpFM

vpFM’

+

-

vdFMR

LC

Cs

+

-

vdFM’

¿Cómo se genera el retardo?

Calculamos la transferencia de la red:

vdFM’/vdFM = LCss2/[1 + Ls/R + L(C + Cs)s2]

Q = 1510

5

vmez = VP·cos(t)·2k2·vdFM’/vdFM· VP·cos[t – arg(vdFM’/vdFM)]

vf = k2·VP2vdFM’/vdFMcos[arg(vdFM’/vdFM)]

Efectuamos un análisis senoidal permanente (s = j). Sólo es válido sim << p:

vdFM’/vdFM = -LCs2/[1 - L(C + Cs)2 + jL/R. Por tanto:

Se define Q = R/(Lp)

ATE-UO EC dem 19

Demodulador de FM con PLL

V = k()Salida

Entrada

vpFM vosc

Vcont_osc

vcont_osc

vdFM

Principio de funcionamiento

Condición de diseño: el PLL debe ser suficientemente rápido para

seguir las variaciones de frecuencia

frecuencia de corte del PLL >> frecuencia máxima de la moduladora

corte PLL >> m max

Frecuencia de corte alta

ATE-UO EC dem 20

Demodulador de PM con PLL

vdPM

Principio de funcionamiento

Condición de diseño: el PLL debe ser suficientemente lento para que su

salida sea insensible a las variaciones de frecuencia

frecuencia de corte del PLL << frecuencia mínima de la moduladora

corte PLL << m min

V = k()Salida

Entrada

vpPM vosc

v

Frecuencia de corte alta

Frecuencia de corte muy baja

Demodulación de FSK

ATE-UO EC dem 21

• Con detector no coherente

• Con detector coherente

• Con discriminador (Foster Seely o relación)

• Detector con batería de filtros

vpFSK

vf1

vf2

+vdFSK

vd1

-vd2

Detector con dos filtros

No lo vamos a estudiar en esta signatura

Demodulación de BPSK

Bucle elevador al cuadrado. El mismo esquema que para demodulación de DSB con recuperación de la portadora

ATE-UO EC dem 22

vmez

vpBPSK Mezclador

vo(pt)

= 0º

vfvmez

PLLx2 2

recuperación de la portadora

vs

vs

Ejemplo de antiguo esquema de amplificador de FI con demoduladores de AM y FM

Discriminador de relación

Detector de envolvente

ATE-UO EC dem 23

Ejemplo de esquema de amplificador de FI y de BF de sonido para TV con CI TDA8190

Detector de FM de cuadratura

Limitador

ATE-UO EC dem 24