Electrónica de Comunicaciones
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Electrónica de Comunicaciones
CONTENIDO RESUMIDO:
1- Introducción.
2- Osciladores.
3- Mezcladores.
4- Lazos enganchados en fase (PLL).
5- Amplificadores de pequeña señal para RF.
6- Filtros pasa-banda basados en resonadores piezoeléctricos.
7- Amplificadores de potencia para RF.
8- Demoduladores de amplitud (AM, DSB, SSB y ASK).
9- Demoduladores de ángulo (FM, FSK y PM).
10- Moduladores de amplitud (AM, DSB, SSB y ASK).
11- Moduladores de ángulo (PM, FM, FSK y PSK).
12- Tipos y estructuras de receptores de RF.
13- Tipos y estructuras de transmisores de RF.
14- Transceptores para radiocomunicaciones. ATE-UO EC TX 00
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13- Tipos y estructuras de transmisores de RF
Cualidades de un transmisor:• Estabilidad de frecuencia.
• Pureza espectral de la señal de salida.
• Potencia (requiere definiciones específicas en función del tipo
de modulación).
• Rendimiento del transmisor.
• Fidelidad de la modulación.
• Margen dinámico.ATE-UO EC TX 01
Línea de transmisiónInformación
Red de adaptación de impedancias
Modulador y amplificador
de RF
Amplificador de banda base
Antena
Oscilador
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Estructuras de transmisores
• Dependen esencialmente del tipo de modulación.
• Dependen también de la frecuencia de emisión, ya que también ésta está relacionada con aquella.
Estructuras de transmisores de AM (I)
Modulación a nivel de potencia
ATE-UO EC TX 02
Modulador de potencia
Oscilador
Amplificador de señal de banda base
InformaciónAntena
Amplificador de potencia de banda base
Amplificador de señal de RF
Clase C/D
Amplificadores no lineales Alto rendimiento
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Estructuras de transmisores de AM (II)
ATE-UO EC TX 03
• Frecuencia fija
Oscilador
Banda base
Información
Antena
RF
Banda base
Modulador
fXtal
fXtal
Clase C/D
Clase C/D
• Frecuencia variable, con conversión de frecuencia
Oscilador a Xtal
Banda base
Información
Antena
RF
Banda base
Modulador
Oscilador de frecuencia variable
fV fXtal + fV
fXtal
fXtal + fV
Clase C/D
Clase C/D
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Estructuras de transmisores de AM (III)
ATE-UO EC TX 04
• Frecuencia variable, con PLL
fXtal·NP·NF1/NF2
Banda base
Información
Antena
RF
Banda base
Modulador
fXtal·NP·NF1/NF2
PLL
NP
F+F
NF1
NF2
Sintonía digital
C
fXtal
Clase C/D
Clase C/D
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Estructuras de transmisores de ASK
ATE-UO EC TX 05
El oscilador puede ser como en cualquiera de los casos anteriores. Se muestra con PLL:
fXtal·NP·NF1/NF2
Banda base
Información
Antena
RF
Modulador
fXtal·NP·NF1/NF2
PLL
NP
F+F
NF1
NF2
Sintonía digital
C
fXtal
Clase C/D
Clase C/D
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Estructuras de transmisores de DSB y SSB
ATE-UO EC TX 06
• Modulación a nivel de señal.
• Los amplificadores de potencia de RF deben ser lineales.
Oscilador
Banda base
Información
Antena
Clase A/B
RF
Oscilador
Banda base
Información
fXtal
fXtal
Antena
Clase A/B
RF
• Transmisor de DSB a frecuencia fija
Estructuras de transmisores de DSB (I)
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Estructuras de transmisores de DSB (II)
ATE-UO EC TX 07
• Transmisor de DSB a frecuencia variable con PLL
Banda base
Información
Antena
Clase A/B
RF
PLL
NP
F+F
NF1
NF2
Sintonía digital
C
fXtal
fXtal·NP·NF1/NF2
fXtal·NP·NF1/NF2
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Estructuras de transmisores de DSB (III)
ATE-UO EC TX 08
• Transmisor de DSB a frecuencia variable con conversión de frecuencia
Antena
Oscilador Xtal
Banda base
Información
fXtal
Clase A/B
RF
Oscilador de frecuencia variable
fV fXtal + fV
fXtal + fV
Clase A/B
RF
Banda base
Información
Antena
Clase A/B
RFOscilador
a Xtal
Oscilador de frecuencia variable
fV fXtal + fV
fXtal RF
fXtal + fV
Clase A/B
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Estructuras de transmisores de SSB (I)
Oscilador a Xtal
Banda base
Información
Antena
Clase A/B
RF
Filtro a cristal
fXtal
fXtal
• Con filtro a cristal: la modulación debe realizarse a frecuencia fija
• Con mezclador I/Q
/2+/-
/2
OsciladorBanda
base
Información
Antena
Clase A/B
RF
ATE-UO EC TX 09
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Estructuras de transmisores de SSB (II)
ATE-UO EC TX 10
Frecuencia variableAntena
Clase A/B
RF
Oscilador de frecuencia variable
fV fXtal + fV
fXtal + fV
Clase A/B
RF
Oscilador a Xtal
Banda base
Información
fXtal
Filtro a cristal
• Con filtro a cristal
Antena
Clase A/B
RF
Oscilador de frecuencia variable
fV fXtal + fV
fXtal + fV
Clase A/B
RFInf. /2
+/-
/2
OsciladorBanda
base
• Con mezclador I/Q
fXtal
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fXtal1 + fXtal2·NP·NF1/NF2
PLL
NP
F+F
NF1
NF2
Sintonía digital
C
fXtal2
fXtal2·NP·NF1/NF2
Antena
Clase A/B
RF
Clase A/B
RF
Oscilador a Xtal
Banda base
Información
fXtal1
Filtro a cristal
Estructuras de transmisores de SSB (III)
• Con filtro a cristal y frecuencia variable generada con PLL
ATE-UO EC TX 11
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Ejemplo de transmisor de SSB
ATE-UO EC TX 12
Ejemplo 1: Transmisor 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
Antena
Clase A/B
RF
Clase A/B
RF
Filtro a cristal
B F
8,99873 MHz
5,00127 - 5,35127 MHz
9 MHz20 - 2520 Hz
Señal de voz
14 - 14,35 MHz
9,00125 MHz8,99875
8,99873 MHz
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Estructuras de transmisores de modulaciones digitales tipo PSK y QAM (I)
ATE-UO EC TX 13
• Modulación a nivel de señal.
• Los amplificadores de potencia de RF deben ser lineales.
• La modulación debe realizarse a frecuencia fija.
Oscilador a Xtal
Informacióndigital
fXtal
Antena
Clase A/B
RF
fXtalAcondicionador
digital
Reloj
• Transmisor BPSK
/2+
/2
Oscilador Antena
Clase A/B
RF
Informacióndigital
fXtal
Acondicionador digital
Reloj
fXtalI
Q
• Transmisor QPSK (4QAM)
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Estructuras de transmisores de modulaciones digitales tipo PSK y QAM (II)
ATE-UO EC TX 14
• Transmisor QPSK (4QAM) a frecuencia variable
/2+
/2
OsciladorInformacióndigital
fXtal1
Acond. digital
Reloj
I
Q
fXtal1 + fXtal2·NP·NF1/NF2
PLL
NP
F+F
NF1
NF2
Sintonía digital
C
fXtal2
fXtal2·NP·NF1/NF2
Antena
Clase A/B
RF
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Estructuras de transmisores de FM y FSK (I)
ATE-UO EC TX 15
• Modulación a nivel de señal.
• Como no hay información en la amplitud, los amplificadores de potencia de RF no tienen que ser lineales.
• La modulación no es necesario que se realice a frecuencia de portadora fija.
• La frecuencia de la portadora en el modulador no es necesario que coincida con la de transmisión.
• Existen muchos tipos posibles de estructura, en función de que:
• Que la frecuencia del modulador coincida con la de transmisión o sea distinta.
• Que la frecuencia de transmisión sea variable o fija.
• Que la frecuencia del modulador sea variable o fija.
• Que las modificaciones de frecuencia se hagan por conversión (mezcla), multiplicación o con PLLs.
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Estructuras de transmisores de FM y FSK (II)
ATE-UO EC TX 16
• Frecuencia constante de portadora en el modulador e igual a la de transmisión
Banda base
Información
Antena
Clase C
RF
fXtal
fXtal
• Frecuencia constante de portadora en el modulador, pero distinta a la de transmisión
Multiplicador de frecuencia
¡¡Ojo!!: la desviación de frecuencia se multiplica por lo mismo que la frecuencia
Información
Antena
Banda base
Clase C
RF
N1·N2·fXtal
x N1 x N2
fXtal
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Estructuras de transmisores de FM y FSK (III)
ATE-UO EC TX 17
• Frecuencia constante de portadora en el modulador, distinta a la de transmisión. Frecuencia de transmisión variable por mezcla
La desviación de frecuencia no cambia al cambiar la sintonía
Banda base
Información
Antena
Clase C
RFfXtal
Oscilador de frecuencia variable
fV
fXtal + fV fXtal + fV
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Banda base
Información
Antena
Clase C
RFfXtal1
fXtal1 + fXtal2·NP·NF1/NF2
PLL
NP
F+F
NF1
NF2
Sintonía digital
C
fXtal2
fXtal2·NP·NF1/NF2
Estructuras de transmisores de FM y FSK (IV)
ATE-UO EC TX 18
• Frecuencia constante de portadora en el modulador, distinta de la de transmisión. Frecuencia de transmisión variable con PLL
La desviación de frecuencia no cambia al cambiar la sintonía
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Estructuras de transmisores de FM y FSK (V)
ATE-UO EC TX 19
• Frecuencia variable de portadora en el modulador, coincidente con la de transmisión. VCO estabilizado con PLL
¡¡Ojo!! la desviación de frecuencia cambia al cambiar la sintonía
Antena
Clase C
RF
PLL
NP
F+F
NF1
NF2
Sintonía digital
C
fXtal
fXtal·NP·NF1/NF2
Banda base
Información+
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Estructuras de transmisores de PM
ATE-UO EC TX 20
Son semejantes a los de FM, pero con moduladores de PM
Clase C
RF
Banda base
Información
fXtal1 + fXtal2·NP·NF1/NF2
PLL
NP
F+F
NF1
NF2
Sintonía digital
C
fXtal2
fXtal2·NP·NF1/NF2
fXtal1
Ejemplo: Frecuencia constante de portadora en el modulador, distinta de la de transmisión. Frecuencia de transmisión variable con PLL.
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Ejemplo de transmisor de FM (I)
ATE-UO EC TX 21
Realización práctica con un circuito integrado MC2833 (I)
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Ejemplo de transmisor de FM (II)Realización práctica con un circuito integrado MC2833 (II)
ATE-UO EC TX 22
Banda base
Información
Antena
Clase C
RF
fXtal
fXtal
Banda base
Información
Antena
Clase C
RF
fXtalBanda
base
Información
Antena
Clase C
RF
fXtal
fXtal
Información
Antena
Banda base
Clase C
RF
N1·N2·fXtal
x N1 x N2
fXtalInformación
Antena
Banda base
Clase C
RF
N1·N2·fXtal
x N1 x N2
Información
Antena
Banda base
Clase C
RF
N1·N2·fXtal
x N1 x N2
Antena
Banda base
Clase C
RF
N1·N2·fXtal
x N1 x N2
Banda base
Clase C
RF
N1·N2·fXtal
x N1x N1x N1 x N2x N2
fXtal
Tipos de estructura posibles
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Subsistemas de control en transmisores
• El control automático de nivel (ALC o CAN). • El control automático de ganancia de audio.• El medidor de ondas estacionarias.
ALC y control automático de ganancia de audio
Actúan como los AGC de los receptores, para garantizar el funcionamiento lineal de los amplificadores de potencia de RF (en el caso del ALC) y de audio. También se encargan de que no se produzcan sobremodulaciones. La elección de sus constantes de tiempo puede llegar a ser compleja.
ATE-UO EC TX 23
RF
Antena
Clase A/B
RF
Clase A/Baudio
Filtro a cristal
Clase A
ALCAGC