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Electrónica de comunicacionesPlan 2010
Manuel Sierra PérezManuel Sierra Castañer
José L. Fernández JambrinaBelén Galocha Iragüen
Javier Gismero MenoyoJosé Ignacio Alonso Montes
Carlos Gustavo Moreno Pérez
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 2
Presentación de la asignatura
Contexto en el plan 2010ProgramaDesarrollo de las clasesLaboratoriosEjercicios de curso por InternetBibliografíaTutorías y horas de consultaExamen final
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 3
Mostrar la estructura real de los subsistemas de RF en sistemas de comunicaciones.
Estudiar las limitaciones de los subsistemas actuales y su especificación.
Buscar la configuración electrónica más adecuada a cada una de las funciones de un sistema.
Diseñar subsistemas de aplicación real con componentes de mercado.
Objetivos de la asignatura
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 4
Electrónica de Comunicaciones en el plan de estudios
-Teoría de la Comunicación 95000021-Sist. de Transmisión
95000030
-Tratamiento digital de señales 95000028
- Radiación y propagación
95000035
Análisis y Diseñode Circuitos 95000029
-Electrónica e Instrumentación Básicas 95000014-Electrónica
Analógica 95000020
Electrónicade Comunicaciones
95000037
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 5
Sistemas deComunicaciones
Por Radio
En banda base
Sobre portadora
Por Línea
Sistemas de RF en comunicaciones
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 6
Sistemas de Comunicaciones
Transmisor Canal ReceptorFuente Presen-tación
Distorsión
Ruido
Interferencias
Distorsión
RuidoOscilador
Oscilador
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 7
Transmisor AnalógicoTransmisor Digital
Transmisor
Técnicas digitales o analógicas
Fuente
Reloj
Codificado
Fuente
Fuente
Codificado
Codificado
Mul
tiple
xado
Modulación IF/RF Amp
Osc. Osc.
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 8
Receptor Analógico Receptor DigitalReceptor
Técnicas digitales o analógicas
Reloj
Decodificado
Recepción
Decodificado
Decodificado
Mul
tiple
xado
DemodulaciónRF/IFAmp
Osc. Osc.
Recepción
Recepción
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 9
Frecuencias
Circuitos IntegradosDigitales(DSP)
Circuitos Integrados Analógicos (RFIC)
Circuitos de ComponentesDiscretos
10 a 100MHz
2 a 20GHz
MicroondasMilimétricasUHF
VHFHFOnda Corta
Onda Media
1kHz
1THz
Óptica
CircuitosÓpticos
Circuitos conLíneas deTransmisión
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 10
Partes del Programa
Subsistemas de Comunicaciones
Componentes de RF
Procesos de Señal
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 11
Fuente de señal Modulador Amp. Amp.
Tema 1. Introducción a los sistemas RF (3t)
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 12
Fuente de señal Modulador Amp. Amp.
Tema 2. Procesos de distorsión mezcla y ruido (3t+3p)
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 13
Fuente de señal Modulador Amp. Amp.
Tema 3. Modulación/demodulación lineal (4t+2p)
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 14
Fuente de señal Modulador Amp. Amp.
Tema 4. Osciladores de RF, Lazos enganchados en fase (PLL), Sintetizadores y modulación de frecuencia y fase (6t+4p)
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 15
Fuente de señal Modulador Amp. Amp.
Tema 5. Amplificadores de RF y filtros de RF (3t+1p)
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 16
Fuente de señal Modulador Amp. Amp.
Tema 6. Transmisores y Receptores de RF (4t+2p)
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 17
Distribución del tiempo de clase
Por temas – Introducción 3h– Distorsión y ruido 6h– Moduladores lineales 6h– Osciladores, PLL, sintetizadores,moduladores y demoduladores de frecuencia 10h– Amplificadores y filtros 4h– Transmisores y Receptores 6h– Actividades complementarias de seguimiento 4hTotal 35h
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Distribución del tiempo de clase
A las 35 horas de clase se sumarán otras cuatro dedicadas a la realización de actividades complementarias de seguimiento
Las clases se distribuirán a razón de tres horas semanales durante 13 semanas
Electrónica de Comunicaciones Introducción 18
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 19
Prácticas de laboratorio
Prácticas de laboratorio– Práctica 1 Analizador de Espectros– Práctica 2 Modulaciones lineales– Práctica 3 PLLs y Sintetizadores de
Frecuencia– Práctica 4 Transceptor heterodino
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ELECTRÓNICA DE COMUNICACIONES. LABORATORIO. Curso 2017-18
• 4 PRÁCTICAS (1 h. Introducción teórica + ≈ 3 h. laboratorio). OBLIGATORIAS
• 10* TURNOS (máx.). Formación de turnos en Moodle. Se avisará con antelación al periodo de elección de turno.• Puestos de 2 alumnos. Los puestos deberán estar asignados antes del 1 de MARZO (pasar por A306-L).• Evaluación:
1. Realización Prácticas y Entrega memorias: 25 % Nota Final Asignatura
• Los guiones de las prácticas (necesarios para la realización de las mismas) estarán disponibles en www.gmr.ssr.upm.es/www2/ECOM. En la misma página se puede acceder al calendario de prácticas para los distintos turnos así como a documentación adicional.• A los alumnos repetidores que YA HAYAN SUPERADO las prácticas, se les mantiene la evaluación continua de las mismas. No es necesario que repitan las prácticas por lo que NO deben elegir turno. (Listado aparecerá en Moodle, al abrirse el periodo de elección de turno).
• Coordinador del laboratorio: Javier Gismero ([email protected]). C420
http://www.gmr.ssr.upm.es/www2/ECOMmailto:[email protected]
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 21
Ejercicios personalizados I. Plantearemos cuatro ejercicios personalizados de análisis o
diseño. Los ejercicios serán similares pero diferentes y con datos
diferentes para cada alumno. Hay que realizar esos ejercicios a través del portal educativo de
la asignatura: www.gr.ssr.upm.es/ecom
Cada ejercicio tiene su plazo de presentación. Se puede consultar en cada momento la calificación por
apartados. Pueden modificarse o corregirse cuantas veces se desee hasta
el final del plazo. En el momento que se termine el plazo, se cerrará el ejercicio y
se pasará la calificación a listas.
http://www.gr.ssr.upm.es/ecom
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 22
Ejercicios personalizados II.
La calificación de los ejercicios supondrá un 14% de la nota final del curso en la convocatoria ordinaria.
Las calificaciones de los ejercicios de curso no se aplican en la convocatoria extraordinario ni se guardan para años sucesivos.
Al finalizar cada ejercicio llamaremos a algunos alumnos al despacho para que, en una prueba oral, expliquen cómo han hecho el ejercicio.
Nos reservamos la opción a modificar la calificación en función de la prueba oral.
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 23
Ejercicios Personalizados III.
Tema del ejercicio Apertura Cierre *
1 Distorsión y Ruido 22-Feb 2-Mar
2 Modulación y demodulación lineal. 16-Marzo 23-Marzo
3 Sintetizadores de frecuencia y Modulación y demodulación angular.
13-Abril 20-Abril
4 Transmisores y receptores de RF. 11-Mayo 18-Mayo
•El plazo termina a las 24h del día de cierre.•Son fechas orientativas
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Pruebas complementarias de seguimiento
Se trata de exámenes a realizar en clase, y que serán diferentes en cada aula.– Cada alumno lo hará en su grupo.– Consistirán en preguntas o problemas cortos
El alcance de cada examen será:– 1o: Temas 1 y 2– 2o: Tema 3– 3o: Tema 4– 4o: Tema 5
El conjunto supone el 8% de nota final curso en la convocatoria ordinaria
Electrónica de Comunicaciones Introducción 24
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 25
Examen final ordinario (continua)
Convocado para el día: 4 de junio de 2018 Ejercicio de teoría (40%)
– Tipo test. 20/25 cuestiones con 4 respuestas a elegir una. – Tiempo estimado 30min.– No se permite consulta de libros o apuntes.
Ejercicios prácticos (60%)– Ejercicios de análisis o diseño.– Tiempo estimado 1h:30m– Se permite la consulta del libro editado para la asignatura, libros
editados por el Departamento de Publicaciones en años anteriores o fotocopias de los mismos.
– No se permite la consulta de ejercicios, apuntes o de otros tipos de documentos.
Se exige una puntuación mínima de un 30% aprobar la asignatura
El conjunto supone un 53% por ciento de la nota final,
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 26
Examen final ordinario (no continua)
Convocado para el día: 2 de junio de 2017 Ejercicio de teoría (40%)
– Tipo test. 20/25 cuestiones con 4 respuestas a elegir una. – Tiempo estimado 30min.– No se permite consulta de libros o apuntes.
Ejercicios prácticos (60%)– Ejercicios de análisis o diseño.– Tiempo estimado 1h:30m– Se permite la consulta del libro editado para la asignatura, libros
editados por el Departamento de Publicaciones en años anteriores o fotocopias de los mismos.
– No se permite la consulta de ejercicios, apuntes o de otros tipos de documentos.
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Advertencia
Las infracciones de normas de examen, intercambio de documentación entre alumnos, suplantación, etc., supondrán la apertura de expediente disciplinario.
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Resumen de calificación
Evaluación continua
Examen final
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( )
}
100%:final Nota
25%oLaboratori6.25% 4 :Prácticas
75%Teoría
53% 3Examen60% :Problemas
40% :Test
8%2%4 :oseguimient Pruebas
14%5%.34 : WebEjercicios
⇒
==×
=
×≥⇒
××
=×
=×
}100%:final Nota
25% oLaboratori25% 4 Prácticas
75% finalExamen 60% Problemas
40% Test⇒
×⇒×
×⇒
××
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 29
Calificación final del curso
IMPORTANTE:
– Es necesario realizar todas las prácticas
– Calificación mínima del examen final para aprobar: 3p sobre 10p
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 30
Renuncia a evaluación continua
Se puede renunciar a evaluación continua por petición oficial antes del 1 de marzo de 2017
Fecha de examen 4 de junio de 2018
Teoría (40 %)– Tipo test. 20/25 cuestiones con 4 respuestas a elegir una. – Tiempo estimado: 30min.– No se permite consulta de libros o apuntes.
2 Ejercicios prácticos (60%)– Ejercicios de análisis o diseño.– Tiempo estimado 1:30h. – Se permite la consulta del libro editado para la asignatura.– No se permite la consulta de ejercicios, apuntes o de otros tipos de
documentos.
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Avisos
La calificación final en la convocatoria extraordinaria está basada sólo en el examen, no valorándose los ejercicios de curso.
La calificación del laboratorio está condicionada a la realización de todas las prácticas.
El examen de la convocatoria extraordinaria se regirá por las mismas normas que el de la ordinaria con renuncia a continua.
Electrónica de Comunicaciones Introducción 31
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 32
Información
Tablón de anuncios– No...
Páginas web– Pagina de teoría http://www.gr.ssr.upm.es/ecom– Página del laboratorio www.gmr.ssr.upm.es/www2/ECOM/
Moodle de UPM
http://www.gr.ssr.upm.es/ecomhttp://www.gr.ssr.upm.es/ecomhttp://www.gr.ssr.upm.es/
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 33
Bibliografía
M. Sierra-Pérez, B. Galocha, J.L. Fernandez y M. Sierra Castañer“Electrónica de Comunicaciones” Editorial Prentice Hall. 2003.
H.C. Krauss, C.W. Bostian, F.H. Raab. “Estado Sólido en Ingeniería de Radiocomunicaciones”. Ed. Limusa. 1984
R. Best. “Phase Locked Loops” Ed. Wiley. 1976 Miller. “Basic Electronic Communication” Prentice Hall Wolaver. “Phase Loop Circuit Design” Ed. Prentice Hall. Erst. “Receiving System Design” Ed. Prentice Hall. 1992. S.A. Maas. “Microwave Mixers” Artech House 1993. F.M. Gardner “ Phaselock Techniques” Ed. Wiley 1979.
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Equivalencia de temasTítulo del tema Temario LibroIntroducción a los sistemas RF 1 1Procesos de distorsión y ruido 2 2Procesos de mezcla 2 6Modulación/ demodulación lineal 3 9Osciladores de RF 4,1 3Lazos enganchados en fase (PLL) 4,2 4Sintetizadores 4,3 5Modulación y demodulación de fase y frecuencia 4,4 10Amplificadores de RF 5,1 7Filtros de RF 5,2 8Receptores 6,1 12Transmisores 6,2 11
Electrónica de Comunicaciones Introducción 34
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Electrónica de Comunicaciones Introducción 35
Horas de Clase y de Consulta
Grupo Grupo 31.2 Grupo 32 Grupo 33/34 Grupo 35 Laboratorio
Aula B3 B4 B10 B2 A306-LHorario Mierc. 9-11
Viern. 12-13Martes 10-11Mierc. 11-13
Martes 10-12Jueves 10-11
Martes 18-19Mierc 15-17
Según grupos
Profesor J. L. Fernández Jambrina
Manuel Sierra Pérez/Manuel Sierra Castañer
J. L. Fernández Jambrina
Belén Galocha Iragüen
Javier GismeroMenoyo/José Ignacio Alonso Montes/Carlos Gustavo Moreno Pérez
Despacho C-419 C-418/C410 C-419 C-410 C429/C422/C407
Tutoría
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Profesorado y consultas
Electrónica de Comunicaciones Introducción 36
Profesor Despacho Correo electrónico
Manuel Sierra Pérez C-418 [email protected]
Manuel Sierra Castañer C-410 [email protected]
José Luis Fernández Jambrina C-419 [email protected]
Belén Galocha Iragüen C-410 [email protected]
Javier Gismero Menoyo C-420 [email protected]
José Ignacio Alonso Montes C-422 [email protected]
Carlos Gustavo Moreno Pérez C-407 [email protected]
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Esquemas de transmisión
Electrónica de Comunicaciones Introducción 37
Fuente de señalFuente de señal ModuladorModulador
Sintetizadorde
frecuencia
Sintetizadorde
frecuencia
Amplificador Filtropaso
banda
Filtropaso
bandaAntenaAntena
Funciones Básicas
•Generación de la señal
•Síntesis de portadora
•Modulación
•Amplificación
•Filtrado
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Señal de banda base.
Valor medio o componente continua 〈x(t)〉 Potencia media Pb=〈x2(t)〉 Valor eficaz xef=Pb1/2 Nivel máximo o de pico de la señal |x|máx=1. Función de distribución estadística. F(x)
t
x(t)
Electrónica de Comunicaciones
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Señal de banda base.
Distribución espectral de potencia. S(f) Banda ocupada por la señal en banda base. W Frecuencia máxima de la banda base fmax
fmin
f
X(f)
0
fmax
Fuente de señalFuente de señal ModuladorModulador
Sintetizadorde
frecuencia
Sintetizadorde
frecuencia
Amplificador Filtropaso
banda
Filtropaso
bandaAntenaAntena
Banda BaseWElectrónica de Comunicaciones
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40
Generador de portadora.
Oscilador de frecuencia portadora Capacidad de salto en frecuencia Estabilidad
f0
f
0
Fuente de señalFuente de señal ModuladorModulador
Sintetizadorde
frecuencia
Sintetizadorde
frecuencia
Amplificador Filtropaso
banda
Filtropaso
bandaAntenaAntena
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Modulación
Genera la señal modulada sobre la portadora
Modulación de la amplitud Modulación de la fase f0
f
0
Fuente de señalFuente de señal ModuladorModulador
Sintetizadorde
frecuencia
Sintetizadorde
frecuencia
Amplificador Filtropaso
banda
Filtropaso
bandaAntenaAntena
BRF
𝑣𝑣 𝑡𝑡 = 𝐴𝐴 𝑡𝑡 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐(𝜔𝜔0𝑡𝑡 + 𝜙𝜙(𝑡𝑡))
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Transmisor homodino con modulación a bajo nivel
MOD
x(t)•Genera la señal modulada en baja potencia sobre la portadora final.
•Amplifica de forma lineal (AM…)
•Amplifica de forma no lineal (FM…)
•Filtra armónicos y espurios de modulación.
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8Transmisor homodino con modulación a nivel alto
x(t)
MOD
MODULADOR
•Genera y amplifica la portadora.
•Genera y amplifica la señal de modulación.
•Modula en alto nivel en un modulador de alto rendimiento.
•Filtra armónicos y espurios de modulación.Introducción 43Electrónica de Comunicaciones
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Transmisor Heterodino
MOD
X(t)
f1
f2
f1+f2
•Genera la señal modulada en baja potencia sobre una frecuencia intermedia.
•Traslada la señal a la frecuencia de emisión en un conversor.
•Amplifica la señal hasta la potencia de emisión
•Filtra armónicos y espurios de modulación y conversión.Introducción 44Electrónica de Comunicaciones
MOD
X(t)
f
1
f
2
f
1
+f
2
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DemoduladorAmplificadorFiltropasobanda
Filtro
RFAntenaAntena de señal
Amplificador
Banda base
Esquema básico del receptor
Funciones de un receptor•Amplificar la señal hasta el nivel de entrada al demodulador
•Eliminar interferencias y ruido que llegan al sistema receptor
•Demodular la portadora para obtener la señal de banda base
Electrónica de Comunicaciones
Demodulador
Amplificador
Filtro
paso
banda
Filtro
RF
Antena
Antena
de señal
Amplificador
Banda base
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Criterios de calidad
Selectividad:– Capacidad de eliminar señales potencialmente
interferentes. (filtrado, intermodulación,…) Sensibilidad:
– Nivel mínimo de señal que es capaz de detectar con la calidad deseada. (ruido, ganancia,..)
Fidelidad:– Capacidad de recibir y demodular la señal sin
distorsión. (distorsión lineal y no lineal, señales espurias, demodulación, etc.)
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Receptor Homodino
DEMDEM
Ventajas
•Sencillez
•Bajo costo
Inconvenientes
•Difícil filtrado en RF si fp/B>100
•Alta ganancia en los amplificadores de RF con posibilidad de oscilación.
Amplificación Filtrado Demodulación Nivel BB Filtrado BB
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Receptor homodino: Bandas
RF
fs
Filtro de rechazo de banda imagen
Interferencias y ruido
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Electrónica de Comunicaciones49
DEMDEM
Ventajas
•El filtrado se hace sobre una frecuencia más baja.
•Se amplifica en dos etapas de diferente frecuencia.
Inconvenientes
•Es más complejo y caro.
•Hay que eliminar la banda imagen.
AmplificaciónFiltrado
Demodulación
Conversión de frecuencia
Amplificación
Receptor Superheterodino
DEM
DEM
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Bandas espurias y banda imagen
RF
f0 fs fs+f0fs-f0
FIBanda Imagen
2f0-fs
Filtro de rechazo de banda imagen
OL
fImagen=fs±2fFI
B< BRF
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Demodulación
IF
FIFiltro deFrecuencia Intermedia
fImagen=fs±2fFI
BFI= Bmodulación
Filtro de Banda base
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EjemploConsideremos un receptor de AM sintonizable en la banda de 600 a 1200 kHz, para el que se ha elegido una frecuencia intermedia de 450 kHz. Determine la frecuencia del oscilador y la correspondiente banda imagen.
DET.DET.
f0=600 a 1200kHz
BRF=100kHz BIF=20kHz
fI=450kHz
fOL
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Receptor de banda estrecha
Electrónica de Comunicaciones Introducción 53
DET.DET.
Consideremos un receptor de BPSK que recibe una sonda de espacio profundo en 3GHz con una banda de trabajo de 100Hz. Establecer una frecuencia intermedia y definir los filtros del receptor.
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Receptor de un equipo de medida
Electrónica de Comunicaciones Introducción 54
DET.DET.
Consideremos un receptor de un analizador de espectros que debe funcionar entre 10MHz y 20 GHz. Establecer una o más frecuencias intermedias y definir los filtros del receptor.
Electrónica de comunicaciones�Plan 2010Presentación de la asignaturaObjetivos de la asignaturaElectrónica de Comunicaciones en el plan de estudiosSistemas de RF en comunicacionesSistemas de ComunicacionesTécnicas digitales o analógicasTécnicas digitales o analógicasFrecuenciasPartes del ProgramaTema 1. �Introducción a los sistemas RF (3t)Tema 2. Procesos de distorsión mezcla y ruido (3t+3p)Tema 3. Modulación/demodulación lineal (4t+2p)Tema 4. Osciladores de RF, Lazos enganchados en fase (PLL), Sintetizadores y modulación de frecuencia y fase (6t+4p)Tema 5. Amplificadores de RF y filtros de RF (3t+1p)Tema 6. Transmisores y Receptores de RF (4t+2p)Distribución del tiempo de claseDistribución del tiempo de clasePrácticas de laboratorioNúmero de diapositiva 20Ejercicios personalizados I.Ejercicios personalizados II.Ejercicios Personalizados III.Pruebas complementarias de seguimientoExamen final ordinario (continua)Examen final ordinario (no continua)AdvertenciaResumen de calificación Calificación final del cursoRenuncia a evaluación continuaAvisosInformaciónBibliografíaEquivalencia de temasHoras de Clase y de ConsultaProfesorado y consultasEsquemas de transmisiónSeñal de banda base.Señal de banda base.Generador de portadora.ModulaciónTransmisor homodino con modulación a bajo nivelTransmisor homodino con modulación a nivel altoTransmisor HeterodinoEsquema básico del receptorCriterios de calidadReceptor HomodinoReceptor homodino: BandasReceptor SuperheterodinoBandas espurias y banda imagenDemodulaciónEjemploReceptor de banda estrechaReceptor de un equipo de medida
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