electrónica de comunicaciones ate-uo ec rx 00 contenido resumido: 1- introducción. 2- osciladores....

Electrónica de Comunicaciones

ATE-UO EC RX 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.

9- Tipos y estructuras de receptores de RF

Cualidades de un receptor:• Sensibilidad: capacidad de recibir señales débiles. Se mide como tensión en la entrada necesaria para obtener una relación determinada entre señal y ruido a la salida

• Selectividad: capacidad de rechazar frecuencias indeseadas. Se mide como cociente de potencias de entrada de las señales de frecuencias indeseadas y de la deseada que generan la misma señal de salida

• Fidelidad: Capacidad de reproducir las señales de banda base para una distorsión especificada

• Margen dinámico: cociente entre niveles máximos y mínimos de potencia de entrada que garantizan funcionamiento correcto del receptor

ATE-UO EC RX 01

Antena Información

Amplificación y filtrado en alta

frecuenciaDemodulación

Amplificación en banda base

Tipos de receptores:• Homodino o de detección directa o de conversión directa • Reflex • Regenerativo o receptores a reacción• Superregenerativo o receptores a superreacción

• Superheterodinos• De simple conversión

• De conversión múltiple

ATE-UO EC RX 02

Filtro de RF 1

Antena

Información

Etapa de RF 1

Demodulador

Amplificador de banda base

Filtro de RF n

Etapa de RF n

Receptor homodino (I)Hay n etapas de RF, todas sintonizadas a la frecuencia a recibir

Receptor homodino (II) Presenta importantes problemas en receptores de frecuencia variable

f≈ [21/n– 1]1/2·fo/Q = [21/n– 1]1/2·2fo2L /R

Antena

Demodulador

Filtro 1Etapa 1 Filtro 2 Etapa 1 Filtro n Etapa n

Variable en función de la frecuencia a recibir

Cálculo del número de etapas en función de la frecuencia a recibir y del ancho de banda deseado (véanse las diapositivas ATE-UO EC amp señ

63):

Ejemplo (suponiendo que las bobinas son ideales, que no es realista):

Receptor de MF 0,5 - 1,6 MHz, con fO = 20 kHz y Q = 25 @ 0,5 MHz

Si n = 1 y fO ≈ 20 kHz @ 500 kHz fO ≈ 200 kHz @ 1,6 MHz

Si n = 3 y fO ≈ 10 kHz @ 500 kHz fO ≈ 100 kHz @ 1,6 MHzATE-UO EC RX 03

Receptor homodino (III)

Resumen de las limitaciones del receptor homodino:

• Necesidad de muchos filtros cuando fO >> fO (o de filtros muy

agudos)

• Muchos filtros variables si la frecuencia es variable

• Dificultad de mantenimiento del ancho de banda de recepción en el margen de frecuencias de recepción (selectividad variable en función de la frecuencia de recepción)

• Posibilidad de oscilaciones por acoplamientos parásitos entre entrada y salida, al operar todas las etapas de RF a la misma frecuencia

ATE-UO EC RX 04

Antena

Demodulador



Antena

Demodulador


AntenaAntena

Demodulador

Filtro 1Etapa 1 Filtro 2 Etapa 1 Filtro n Etapa nFiltro n Etapa n

Variable en función de la frecuencia a recibirVariable en función de la frecuencia a recibir

Antena

Información

vo(Ot)


Filtro de banda base

Filtro de RF

Amplificador de RF

Detector coherente

Receptor homodino (IV)Un receptor homodino es útil si:

• El demodulador es del tipo detector coherente

• La banda de recepción es relativamente estrecha

ATE-UO EC RX 05

O pASK

pero O pASK

Ejemplo: demodulación de radiotelegrafía al oído

vpASKpASK

vpASK

vmez

vf

vmez vf

Receptor homodino (V)

ATE-UO EC RX 06

Otro ejemplo: demodulación de SSB

Antena

Información

vo(Ot)



Filtro de RF

Amplificador de RF

Detector coherenteAntena

Información

vo(Ot)



Filtro de RF

Amplificador de RF

Detector coherenteAntenaAntena

Información

vo(Ot)



Filtro de RF

Amplificador de RF

Detector coherente

vf

0m

vf

vpUSB, pUSB = p+ m

Se sintoniza = p

vpUSB

p

p+m0

O

0


El filtro de banda base fija la selectividad del receptor

Receptor homodino (VI)

ATE-UO EC RX 07

vpUSB1

pUSB1

vpUSB2

pUSB2Antena

Información

vo(Ot)



Filtro de RF

Amplificador de RF

Detector coherenteAntena

Información

vo(Ot)



Filtro de RF

Amplificador de RF

Detector coherenteAntenaAntena

Información

vo(Ot)



Filtro de RF

Amplificador de RF

Detector coherente

vf

Problema: dos señales de frecuencias cercanas

O

0

p1

vpUSB1

p1+m10

p2

p2+m2

vpUSB2 Filtro de banda base

0m1

vf

(O-p2-m2)

Señal no inteligible, que no se puede filtrar en la entrada de RF.

No se elimina la “banda imagen”

Receptor homodino (VII)

Antena

Información



Filtro de RF

Amplificador de RF

Detector coherente con mezclador I/Q

vo(Ot)

vf1

/2

/2

-/+

vf2

vf2’


Solución: uso de un detector coherente con mezclador I/Q

0m1

vfvpUSB1

p1

p1+m10O

p2

p2+m2

vpUSB2

ATE-UO EC RX 08

vpUSB1

pUSB1

vpUSB2

pUSB2


Ejemplo de esquema real de receptor homodino para 7 MHz(obtenido del ARRL Handbook 2001)

Mezclador

Oscilador

Red de adaptación de 7MHz

Filtro pasa-bajos de BF

Amplificador de BF y filtro pasa-bajos


Amplificador de BF

ATE-UO EC RX 09

ATE-UO EC RX 10

Receptor reflex

Sólo tiene interés histórico

+

Filtro de RF

Antena

Etapa amplificadora mixta de RF y de BF

Demodulador

Amplificador de BF

+


Filtro pasa-altos de RF

BF

BF

BF RF

RF

RF

BF RF

+BF

RF+BF

ATE-UO EC RX 11

Receptor regenerativo o a reacción

También sólo tiene interés histórico

+

Filtro de RF

Antena

Etapa de RF

Demodulador (opcional)

Amplificador de BF

+

Filtro pasa-bajos de BF (opcional)

Control de realimentación (regeneración, reacción)

Realimentación positiva alta ganancia, alta selectividad

Demodulación con detector de pico realimentación positiva sin oscilación

Demodulación como detector coherente realimentación

positiva con oscilación

Ejemplo de esquema real de receptor regenerativo para HF(ejemplar de sep/oct. de 2000 de la revista QEX, escrito por Charles Kitchin)


Control de la realimentación

Realimentación y filtro de RF

ATE-UO EC RX 12

Amplificador de RF (previo)

Amplificador de RF realimentado

ATE-UO EC RX 13

Receptor superregenerativo o a superreacción

Tiene interés histórico y uso actual en productos de muy bajo coste:• Juguetes• Radiocontroles


+

Filtro de RF

Antena

Etapa de RF Amplificador de BF+

Control de realimentación

Bloqueo de oscilaciones (≈100kHz)

27 MHz

100 kHz

27 MHz

Señal de BF

Ejemplo de receptor superregenerativo para VHF(ejemplar de sep/oct. de 2000 de la revista QEX, escrito por Charles Kitchin)


Control de la realimentación

ATE-UO EC RX 14

Amplificador de RF realimentado

Realimentación y filtro de RF

Receptor superheterodino de simple conversión (I)

Antena

Información

Filtro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

Demodulador

Amplificador de BB

Es el tipo de receptor de uso general


Idea fundamental: convertir todas las frecuencias a recibir a una constante llamada “Frecuencia Intermedia”. El mayor esfuerzo en filtrado y amplificación en alta frecuencia se hace a la frecuencia intermedia. La sintonía se lleva a cabo modificando la frecuencia del oscilador (oscilador local) y del filtro.

ATE-UO EC RX 15

Antena

Información

Filtro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

Demodulador

Amplificador de BB

Antena

Información

AntenaAntena

Información

Filtro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

Demodulador

Amplificador de BB

Filtro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

Demodulador

Amplificador de BB

Variable en función de la frecuencia a recibirVariable en función de la frecuencia a recibir

Receptor superheterodino de simple conversión (II)

ATE-UO EC RX 16

Gfiltro IF [dB]0

-20

-40

-60400 f [kHz] 500

Ejemplo: Receptor de radiodifusión en OM (MF, modulación en

AM)

fRF_min = 520 kHz y fRF_max = 1630 kHz

fIF = 455 kHz y fIF = 10 kHz (usando filtro cerámico)

Elecciones posibles de fosc:

fosc = fRF + fIF (mejor en este ejemplo)

fosc = fRF - fIF

Cálculo fosc_min = 975 kHz y fosc_max = 2085 kHz

fosc = 975 - 2085 kHz

fIF = 455 kHzfRF = 520 - 1630 kHz

Receptor superheterodino de simple conversión (III)

ATE-UO EC RX 17

455 kHz1630 kHz520 kHz fRF

455 kHz fosc2085 kHz975 kHz

0 f

Señal 1MHz1455 kHz

0 f

Ejemplo: Sintonía de una emisora de AM en 1 MHz

1MHz455 kHz

Señal 455 kHz

455 kHz

Señal 475 kHz

455 kHzFuera de sintonía: con oscilador a 1475 kHz

El filtro de IF fija la selectividad

En sintonía: con oscilador a

1455 kHz

Receptor superheterodino de simple conversión (IV)

ATE-UO EC RX 18

Ventajas del receptor superheterodino:

• La mayoría de los filtros de alta frecuencia trabajan a frecuencia fija (a la frecuencia intermedia fIF)

• La selectividad la fija el filtro de frecuencia intermedia y es, por tanto, fija

• El cambio de frecuencia disminuye la posibilidad de oscilaciones por acoplamientos parásitos entre entrada y salida

Limitaciones del receptor superheterodino:

• Hay que cambiar simultáneamente la frecuencia del oscilador local y del filtro de RF

• Un nuevo problema: la influencia de la frecuencia imagen

Filtro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

Filtro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

Receptor superheterodino de simple conversión (V)

ATE-UO EC RX 19

fosc2085 kHz975 kHz

455 kHz1630 kHz520 kHz

fRF

455 kHz0 f

El problema de la frecuencia imagen en el ejemplo anterior, sintonizando de una emisora de AM en 1 MHz

1455 kHz

0 f

1MHz455 kHz Señal 1910 kHz

1910 kHz - 1455 kHz = 455 kHz455 kHz

La señal de 1910 kHz es también amplificada por la etapa de IF

455 kHz

1430 kHz 2540 kHz

Banda imagen

Receptor superheterodino de simple conversión (VI)

ATE-UO EC RX 20

fant

fosc

fIF

Generalización con mezclador

ideal: fIF = fant ± fosc,

siendo fant o bien fRF o bien fim

¡¡OJO!!:

El filtro de RF no suprime completamente la fim

Tres posibilidades de diseño:

1- Frecuencia intermedia diferencia, con el oscilador “por debajo”( fRF > fosc): fIF = fRF - foscfosc= fRF - fIF

2- Frecuencia intermedia diferencia, con el oscilador “por encima”( fRF < fosc): fIF = fosc - fRF fosc = fRF + fIF

3- Frecuencia intermedia suma (poco habitual): fIF = fRF + fosc fosc= fIF - fRF

Filtro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

Filtro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

Receptor superheterodino de simple conversión (VII)

ATE-UO EC RX 21

Caso 1: fosc= fRF - fIF

Las posibles frecuencias a recibir se obtienen sustituyendo este valor de fosc en la ecuación fIF = fant ± fosc y resolviéndola:

fIF = fant ± (fRF - fIF) ± fIF = fant ± (fRF - fIF)

fIF = fant + fRF - fIF fant = 2fIF - fRF

fIF = fant - fRF + fIF fant = fRF

- fIF = fant + fRF - fIF fant = - fRF

- fIF = fant - fRF + fIF fant = fRF - 2fIF

fant = fim = 2fIF – fRF

fant = fim = fRF - 2fIF

fant = fRF

fim =fRF - 2fIF

fosc

fIFFiltro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

Filtro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

No es fRF, luego es fim

Receptor superheterodino de simple conversión (VIII)

ATE-UO EC RX 22

Caso 2: fosc= fRF + fIF


fIF = fant ± (fRF + fIF) ± fIF = fant ± (fRF + fIF)

fIF = fant + fRF + fIF fant = - fRF

fIF = fant - fRF - fIF fant = 2fIF + fRF

- fIF = fant + fRF + fIF fant = - (2fIF + fRF)

- fIF = fant - fRF - fIF fant = fRF

fant = fim = 2fIF + fRF

fant = fRF

fim =2fIF + fRF

fosc

fIFFiltro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

Filtro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF


Receptor superheterodino de simple conversión (IX)

ATE-UO EC RX 23

Caso 3: fosc= fIF - fRF


fIF = fant ± (fIF - fRF) ± fIF = fant ± (fIF - fRF)

fIF = fant + fIF - fRF fant = fRF

fIF = fant - fIF + fRF fant = 2fIF - fRF

-fIF = fant + fRF - fIF fant = - fRF

- fIF = fant - fRF + fIF fant = fRF - 2fIF

fant = fim = 2fIF - fRF

fant = fRF

fim =2fIF-fRF

fosc

fIFFiltro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

Filtro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF


2fIF

Receptor superheterodino de simple conversión (X)

ATE-UO EC RX 24

fim_min Banda imagenfim_max

fosc_min

Margen del oscilador

fosc_max

f

Banda deseadafRF_min

fRF_max

fIF

fant = fRF

fim =fRF - 2fIF

Caso 1: fosc= fRF - fIF

fosc

fIFFiltro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

Filtro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

Receptor superheterodino de simple conversión (XI)

ATE-UO EC RX 25

Caso 2: fosc= fRF + fIF

fant = fRF

fim =2fIF + fRF

2fIF

fRF_min

f

Banda deseada

fRF_max

fosc_min

Margen del oscilador

fosc_max

Banda imagen

fim_min fim_max

fIF

fosc

fIFFiltro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

Filtro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

Receptor superheterodino de simple conversión (XII)

ATE-UO EC RX 26

Caso 3: fosc= fIF - fRF

fosc_min fosc_maxMargen del oscilador

f

fRF_min

Banda deseada

fRF_max

fIF

fim_minfim_max

Banda imagen

fant = fRF

fim =2fIF -fRF

=fIF +fosc

fosc_min

fim_min = fIF + fosc_min

fosc_min

fosc_min

fosc

fIFFiltro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

Filtro de RF

Amplificador de RF

Mezclador

Filtro de IF

Amplificador de IF

ATE-UO EC RX 27

Ejemplo de circuito integrado para receptor de radiodifusión en OM (MF, modulación en AM)

Receptor superheterodino de simple conversión (XIII)

Concepto de “rechazo a la frecuencia imagen”, IR, en receptores superheterodinos

ATE-UO EC RX 28

vfitro_RF(f) / vfitro_RF(fo)[dB]

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

0,5·fo fo 1,5·fo 2·fo 2,5·fo

fRF fim

IR

¿Cómo mejorar (aumentar) el IR?

Métodos para mejorar el rechazo a la frecuencia imagen en receptores superheterodinos

ATE-UO EC RX 29

• Usar estructura de mezcladores con rechazo de banda imagen (estructura I/Q)

• Usar un filtro de RF más agudo

• Separar más la frecuencia imagen

vo

/2

/2

-/+

vf2’

vs

Antena

Filtro de IF

Amplificador de IF

Mezcladores con rechazo de banda imagen (no los estudiaremos aquí)

Ejemplo de transceptor con receptor con rechazo de banda imagen por estructura I/Q

ATE-UO EC RX 30

Uso de un filtro de RF más agudo para mejorar el rechazo a la frecuencia imagen (I)

ATE-UO EC RX 31

IR’


-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

0,5fo fo 1,5fo 2fo 2,5fo

fimfRF

IR • Fácil de conseguir si fRF cambia

relativamente poco.

• Se pueden usar varios circuitos resonantes o “SAWs” (en UHF o VHF)

• En caso contrario, hay que usar condensadores variables de varias secciones o varios diodos varicap.

Al amplificador de RF

Osciladorlocal

Condensadorvariable de tres secciones Control del oscilador local

+ Vcc

G D

S

Al mezclador

Osciladorlocal

Control del oscilador local

Uso de un filtro de RF más agudo para mejorar el rechazo a la frecuencia imagen (II)

ATE-UO EC RX 32

G D

SOscilador

local

Control con diodos varicap

ATE-UO EC RX 33


-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

0,5fo fo 1,5fo 2fo 2,5fo

fimfRF fim’

IRIR’ ¿Cómo se puede aumentar la

diferencia entre fRF y fim?

Con una elección adecuada de fIF (en general, aumentándola)

Aumento de la diferencia entre fRF y fim para mejorar el rechazo a la frecuencia imagen (I)

Diseño Caso 1 (fosc= fRF - fIF): fim =fRF - 2fIF; con fRF > 2fIF fRF - fim =2fIF

crece con fIF

Diseño Caso 2 (fosc= fRF + fIF): fim =2fIF + fRF fim - fRF =2fIF crece con fIF

Diseño Caso 3 (fosc= fIF - fRF): fim =2fIF-fRF fim -fRF =2(fIF-fRF)

crece con fIF

ATE-UO EC RX 34

Problema: la selectividad del receptor está fijada por la del filtro de IF. Si aumenta fIF aumenta su ancho de banda (para igual Q) y, por tanto, disminuye la selectividad del receptor. Para solucionar este problema hay dos soluciones posibles:

• Usar filtros de más calidad (filtros a cristal en vez de cerámicos)

• Usar una estructura de conversión múltiple (doble o triple)

Aumento de la diferencia entre fRF y fim para mejorar el rechazo a la frecuencia imagen (II)

Ejemplo 1: Receptor de radiodifusión en OM (MF, modulación en AM)

fRF_min = 520 kHz, fRF_max = 1630 kHz, fIF = 455 kHz, fIF = 10 kHz

(usando filtro cerámico), fosc_min = 975 kHz y fosc_max = 2085 kHz

(Diseño “Caso2”)

Ejemplos de receptores de conversión simple reales y sus filtros de IF (I)

ATE-UO EC RX 35

Ejemplos de receptores de conversión simple reales y sus filtros de IF (II)

Ejemplo 2: Receptor de radiodifusión en FM (VHF, modulación en FM de

banda ancha)

fRF_min = 87,5 MHz, fRF_max = 108 MHz, fIF = 10,7 MHz, fIF = 250 kHz

(usando filtro cerámico), fosc_min = 98,2 MHz y fosc_max = 118,7 MHz

(Diseño “Caso2”)

AFC

Sintonía

RF IF

Demodulador de cuadratura

BFDEM

10,7 MHz

98,2 - 118,7 MHz

87,5 - 108 MHz,

Tecnología analógica

Para estabilizar la frecuencia del oscilador local

PLL

Np

F+F

50 kHz

NF1

NF2

ATE-UO EC RX 36

Ejemplos de receptores de conversión simple reales y sus filtros de IF (III)

Ejemplo 2 con tecnología digital (sintonía sintetizada con PLL)

98,2-118,7 MHz


RF IF BFDEM

10,7 MHz87,5 - 108 MHz,

Sintonía digital

C

ATE-UO EC RX 37

Ejemplos de receptores de conversión simple reales y sus filtros de IF (IV)

Ejemplo 3: Receptor de radioaficionado de la banda de 20 m (HF, modulación en USB):

fRF_min = 14 MHz, fRF_max = 14,35 MHz, fIF = 9 MHz, fIF = 2,5 kHz (usando filtro a

cristal de 8 polos), fosc_min ≈ 5 MHz y fosc_max ≈ 5,35 MHz (diseño “Caso1”)

AGC

Tecnología analógica

9 MHz14 - 14,35 MHz

5,00155 - 5,35155 MHz

RF IF BF

Sintonía

300 - 2800 Hz

8,99845 MHz

9,125 MHz8,99875

8,99845 MHz

Suficientemente estable, al ser bastante baja

Receptor superheterodino de doble conversión (I)

RF 1ªIF BF2ªIF

fosc1

fIF1fRF

fosc2

fIF2 < fIF1

Dos frecuencias intermedias:

• La primera frecuencia intermedia, fIF1, se elige relativamente alta para conseguir buen rechazo a la frecuencia imagen

• La segunda frecuencia intermedia, fIF2, se elige relativamente baja para obtener una buena selectividad

ATE-UO EC RX 38

La solución se puede generalizar a más conversiones

Receptor superheterodino de doble conversión (II)

RF 1ªIF BF2ªIF

fosc1_min

fosc1_max

fIF1fRF_min - fRF_max

fosc2

fIF2 < fIF1

Sintonía

• Mejor solución si el margen de variación de fRF es grande

• El oscilador de más alta frecuencia es el variable (posibles problemas de estabilidad térmica, solucionables con un PLL)

Posibilidades:

1ª. Primer oscilador variable y primera IF constante

ATE-UO EC RX 39

Receptor superheterodino de doble conversión (III)

RF 1ªIF BF2ªIF

fosc2_min - fosc2_max

fIF1-min - fIF1-max fRF_min - fRF_max

fosc1

fIF2 < fIF1

Sintonía

• El oscilador de más alta frecuencia es de frecuencia fija (mejor desde el punto de vista de la estabilidad térmica)

• Solución sólo adecuada si el margen de variación de fRF es

pequeño. En caso contrario, existen problemas con el ruido, debidos a la banda relativamente ancha de los amplificadores de RF y 1ª IF

2ª. Primer oscilador constante y primera IF variable

ATE-UO EC RX 40

Ejemplos de receptores de doble conversión reales (I)

Ejemplo 4: Receptor de radioaficionado de la banda de 2 m (VHF, modulación en FM de banda estrecha):

fRF_min = 144 MHz, fRF_max = 146 MHz, fIF1 = 10,7 MHz (filtro cerámico), fIF2 = 455

kHz (filtro cerámico), fIF2 = 15 kHz, fosc1_min = 154,7 MHz y fosc1_max = 156,7 MHz

(con PLL), fosc2 = 10,245 MHz (diseño “Caso 2”en la primera conversión y

“Caso 1”en la segunda conversión )

PLL

NpF+F

5 kHz

NF1

NF2

154,7-156,7 MHzDemodulador de cuadratura

RF IF BFDEM

10,7 MHz144 - 146 MHz

Sintonía digital

C

IF

10,245 MHz

455 kHz

ATE-UO EC RX 41

Ejemplos de receptores de doble conversión reales (II)

Ejemplo 5: Receptor de teléfono inalámbrico (VHF, modulación en FM de banda estrecha):

fRF = 49,7 MHz, fIF1 = 10,7 MHz (filtro cerámico), fIF2 = 455 kHz (filtro

cerámico), fIF2 = 15 kHz, fosc1 = 39 MHz, fosc2 = 10,245 MHz (diseño

“Caso 1”en ambas conversiones )

39 MHzDemodulador de cuadratura

RF IF BFDEM

10,7 MHz49,7 MHz

IF

10,245 MHz

455 kHz

ATE-UO EC RX 42

Ejemplo 5: realización práctica con un circuito integrado MC13135

Ejemplos de receptores de doble conversión reales (III)

ATE-UO EC RX 43

Criterios:• Evaluar los valores necesarios de selectividad y rechazo a frecuencia imagen. Teniendo en cuenta el coste, decidir la estructura de conversión y el tipo de filtro de IF a usar• Evitar que la frecuencia intermedia coincida con una de las posibles del oscilador local. En caso contrario y como el mezclador no es ideal, la señal del oscilador entrará en el amplificador de IF y provocará su saturación• Evitar que la frecuencia intermedia coincida con uno de los posibles armónicos de las posibles frecuencias del oscilador local. Las razones son las mismas que en el caso anterior• Evitar coincidencia entre una de las posibles frecuencias de RF y la frecuencia de IF. En caso contrario y en un diseño “Caso 1”, el oscilador llegaría a frecuencia 0. En un diseño “Caso 2” y como el mezclador no es ideal, las señales de mezcla y la de entrada pueden tener problemas de fase. Además podría haber oscilaciones parásitas por coincidencia de frecuencias entre entrada y salida• Intentar usar frecuencias normalizadas por los fabricantes de filtros piezoeléctricos

Elección de los valores de las frecuencias intermedias de un receptor superheterodino

ATE-UO EC RX 44

Comportamiento no ideal del mezclador y del oscilador

ATE-UO EC RX 45

Hasta aquí se ha supuesto que la salida del mezclador era ideal:

fIF = fant ± fosc. En estas condiciones, la única señal interferente es la frecuencia imagen

Sin embargo, los mezcladores no son ideales, generando a su salida:

fIF = m·fant ± n·fosc. Por tanto, la solución de esta ecuación da origen a más posibles señales que generan interferencias (espúreos)

Para evitar lo más posibles la generación de espúreos:

• La señal del oscilador local debe ser muy senoidal (pocos armónicos) y de la amplitud adecuada

• El mezclador debe ser lo más ideal posible (doblemente equilibrado)

• Se debe disminuir la ganancia del amplificador de RF cuando hay señales adyacentes fuertes concepto de modulación cruzada

Concepto de modulación cruzada

ATE-UO EC RX 46

Filtro de RF

RF

Filtro de IF

fIF = m·fant ± n·fosc

Una señal muy fuerte en un canal adyacente provoca un funcionamiento “no cuadrático” del mezclador, diseñado para trabajar correctamente con señales más débiles. Esto hace posible la

recepción de señales interferentes que verifican fIF = m·fant ± n·fosc. La

solución es bajar la ganancia de RF

fRF1 (deseada) fRF2 (indeseada y muy fuerte)

fRF4 (indeseada)

fRF3 (indeseada)

Sin fRF2 se procesa sólo fRF1 Con fRF2 se procesan fRF1, fRF3 y fRF4

AGC en un receptor de AM

Subsistemas de control en receptores

• El control automático de ganancia (AGC o CAG) • El silenciador o “squelch”

RF IF BF

AGC

AGCDisminuye la ganancia de las etapas en función de la amplitud de las señales. Es muy fácil de realizar en AM y difícil (pero necesario) en DSB y SSB. A veces no se usa en FM

Línea de AGC

ATE-UO EC RX 47

Se utiliza en receptores de transmisiones en VHF y UHF moduladas en FM. Silencia el amplificador de audio cuando no hay señal de RF para evitar el “soplido” o ruido de fondo, con objeto de evitar las molestias que causa y para ahorrar consumo

ATE-UO EC RX 48

RF IF


BFDEM

Squelch

El silenciador o “squelch”

Se detecta la presencia del “soplido” por filtrado “pasa altos” y detección de pico. Si existe soplido, se silencia el amplificador de baja frecuencia. Si existe señal de RF entonces no existe el soplido y, por tanto, no se silencia el amplificador de baja frecuencia. El filtro “pasa-altos” no debe dejar pasar las señales de la frecuencia de la moduladora

electrónica de comunicaciones ate-uo ec rx 00 contenido resumido: 1- introducción. 2- osciladores....

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