UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

El Superheterodino Sistemas de Comunicaciones I

KEVIN NELSON QUIÑONEZ MERCADO

20/05/2011

INGENIERIA ELECTRONICA 4T1-EO

Este documento describe el principio de funcionamiento básico del receptor universal El Superheterodino. Además detalla los antecedentes que dieron paso a este invento que revoluciono las comunicaciones inalámbricas.

Antecedentes

Desde los primeros días de la radio, los aspectos principales "sensibilidad y

selectividad" han sido de primordial importancia. Al principio del siglo 20 cuando los

cohesores y los transmisores a chispa estaban en uso, la falta de sensibilidad de los

receptores, limitó el rango en que las transmisiones podían ser detectadas.

Para eliminar o disminuir estos problemas, el rendimiento del receptor debía

incrementarse en forma importante. Esto resultó en la invención del superheterodino.

El nombre se deriva de las palabras superónicas (más allá del rango audible), y

heterodino por el hecho que dos señales son mezcladas simultáneamente.

El concepto básico fue inventado durante la Primera Guerra Mundial, y si bien

básicamente siguen los mismos lineamientos que entonces, los receptores actuales

tienen un rendimiento mucho mayor

La idea de Armstrong

Cuando las fuerzas americanas llegaron a Europa para unirse a las otras tropas en la

guerra contra Alemania, se encontraron que los receptores que tenían no eran aptos

para el trabajo en alta frecuencia que se requería.

Edwin Armstrong pasó algún tiempo investigando el problema y arribó a una solución

similar a la propuesta por Levy. Sin embargo, él propuso que el receptor debería tener

una frecuencia intermedia de frecuencia fija en lugar de una con frecuencia variable.

Una de las principales

ventajas de este criterio, en

esa época, era que superaba

la pobre performance de las

válvulas en las frecuencias

altas. Mediante el empleo de

una FI de baja frecuencia, el

nivel requerido de ganancia

podía ser conseguido sin los

problemas de inestabilidad

que se presentaban en las

frecuencias más altas. Armstrong estableció que las señales recibidas junto con su

modulación podían ser convertidas a una frecuencia más baja en donde podían ser

amplificadas y luego rectificadas de la manera normal.

Armstrong patentó su idea el 30 de Diciembre de 1918 e incluyó en ellas la posibilidad

de varias conversiones. Fue patentada seis meses después que lo hiciera Schottky en

Alemania. Sin embargo, Armstrong había construido y probado un superheterodino de

ocho válvulas. Sus funciones eran: un primer detector o mezclador, un oscilador

heterodino, tres etapa de amplificación en FI, un segundo detector y dos etapas de

amplificación de baja frecuencia. Schottky no había ni construido ni probado su idea de

modo que generalmente de le acredita a Armstrong la invención del superheterodino.

PRINCIPIO DEL SUPERHETERODINO

El principio del superheterodino involucra el uso de un oscilador local para convertir a

la señal que está siendo recibida en una frecuencia fija más baja, un amplificador de

frecuencia intermedia y un filtro. La sintonía se efectúa mediante el cambio de la

frecuencia del oscilador local de modo que señales que se encuentren a diferentes

frecuencias sean capaces de pasar por el filtro

Todas las frecuencias de todos los sistemas que utilizan las ondas de radio para

transportar información llegan a las antenas de nuestros receptores. El amplificador de

RF (radiofrecuencia) inicial se encarga de “seleccionar” sólo una porción que pueda

interesarnos. Por ejemplo: en un receptor de FM, dejará pasar la porción comprendida

entre los 80Mhz y los 110Mhz para luego permitir que escuchemos con comodidad la

banda de 88Mhz – 108Mhz. Para el caso de la banda de AM, dejará ingresar la banda

que se extiende entre los 500Khz y los 1800Khz. para que podamos recibir las

emisiones entre 550 y 1750Khz. Así, el amplificador de RF nos “pre-selecciona” lo

que deseamos escuchar, rechazando todo lo demás que esté ahí afuera sobre

nuestra antena.

El oscilador local es un circuito interno del receptor que se puede operar desde un

control manual o desde un control sintetizado (PLL) y está encargado de generar una

frecuencia que sea capaz de “mezclarse” con las que nos ha dejado pasar el

amplificador de RF. Una frecuencia única generada por el oscilador local generará

múltiples frecuencias a la salida del mezclador.

La ventaja de esta técnica es que un filtro de buen rendimiento se puede diseñar para

una frecuencia fija. El diseño de un filtro de frecuencia variable es mucho más difícil y

de rendimiento menor.

¿Qué logramos con este tipo de receptores? Por sobre todas las cosas: selectividad.

No podemos dejar de mencionar una notable mejoría en sensibilidad, pero la mejor de

las características que se logra es la selectividad.

Cuando el canal de frecuencia intermedia está bien calibrado y ajustado a una única

banda o frecuencia pasante se logra la selectividad deseada, se posibilita el rechazo a

frecuencias que no coinciden con el canal de paso (ecuaciones en color rojo) y se

obtiene como resultado una única frecuencia para procesar y extraer de ella la

información útil que deseamos recuperar, información que fue incorporada a la

portadora. Todos los demás resultados de la mezcla serán rechazados y

eliminados por el canal de frecuencia intermedia.

En etapas posteriores, la señal recuperada interpretada, decodificada o demodulada.

Esto significa que se utilizan circuitos específicos para obtener la señal original

enviada desde el transmisor. Finalmente la información útil es mostrada en imagen,

amplificada en audio, traducida a datos, etc. Sin duda alguna, estamos ante el

desarrollo de una idea magnífica y de un principio de funcionamiento que no ha podido

ser superado en casi 100 años.

Ventajas del sistema

La mayor parte del trayecto de la señal de radio ha de ser sensible solo a una estrecha

gama de frecuencias. Solamente la parte anterior a la etapa conversora (la

comprendida entre la antena y el mezclador) necesita ser sensible a una gama amplia

de frecuencias.

Como ejemplo, en un receptor de AM podría necesitar ser eficiente en una gama de 1

a 30 MHz, mientras que el resto del receptor solo necesitaría una respuesta correcta a

la FI, esto es a 460 o 470 KHz. según los casos.

Otra ventaja es que se evitan los acoplamientos indebidos entre pasos por

capacidades parásitas generadas por cables y pistas de circuito impreso, al usar una

frecuencia constante.