Radioelectrnica I1.- GeneralidadesProfesor MSc. Ing. Jos Angel Amador FundoraDepartamento de Telecomunicaciones y Telemtica Facultad de Ingeniera Elctrica CUJAE, La Habana, Cuba

SumarioPresentacin de la asignatura Definicin de Radiocomunicacin (Telecomunicacin) Definicin de Onda Radioelctrica Objetivos de un radioreceptor y un radiotransmisor Modulador Emisin y Radiacin Clasificacin de los transmisores de radio Parmetros de un radiotransmisor

Bibliografa- Reglamento de Radiocomunicaciones UIT-T - Emisiones Radioelctricas Norma Cubana 61/23, 1985 - The ARRL Handbook for the Radio Amateur 63 Edicin, 1986, American Radio Relay League. - RECOMENDACIN UIT-R V.431-7

Textos de la asignatura

- Communications Receivers: Principles and Design Ulrich L. Rohde, Jerry C. Whitaker, T.T.N Bucher - Estado Slido en Ingeniera de Radiocomunicaciones, H. Krauss, F. Raab, C. Bostian

Temas

- Generalidades - Osciladores y Estabilidad de Frecuencia - Sintetizadores (PLL) - Sintetizador Digital Directo (DDS) - Amplificadores de pequea seal. - Estabilidad (en amplificadores) - Diseo de amplificadores de seal dbil

Temas

- Amplificadores de seal dbil - Amplificadores de Potencia - Redes de acoplamiento - Amplificadores de alta eficiencia - Modulacin de amplitud - Transmisores de AM - Transmisores de FM

DefinicionesRadiocomunicacin: Telecomunicacin mediante ondas radioelctricas Telecomunicacin: Cualquier transmisin, emisin o recepcin de signos, seales, escritos, imgenes y sonidos u otra informacin mediante hilo, radio, luz, u otros sistemas radioelectrnicos. Onda radioelctrica: Es una onda electromagntica cuya frecuencia se encuentra por debajo de 3000 GHz (3 THz), que es un lmite arbitrario, y que se propaga por el espacio sin gua artificial (pueden presentarse guias de onda naturales, o ductos). Tambien se conoce como onda de radio u onda hertziana.

DefinicionesRECOMENDACIN UIT-R V.431-7 NOMENCLATURA DE LAS BANDAS DE FRECUENCIAS Y DE LAS LONGITUDES DE ONDA EMPLEADAS EN TELECOMUNICACIONES (1953-1956-1959-1963-1966-1974-1978-1982-1986-1993-2000) ReLa Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, Considerando a) que los mritos de Heinrich Hertz (1857-1897) en el campo de la investigacin de los fenmenos fundamentales de las ondas radioelctricas se han reconocido universalmente, como se ha podio comprobar con motivo del centenario de su nacimiento y que la Comisin Electrotcnica Internacional (CEI) adopt ya el hertz (smbolo: Hz) en 1937 para designar la unidad de frecuencia (vase especialmente la Publicacin 27);

Definicionesb) que la nomenclatura de esta Recomendacin debe ser lo ms sinptica posible y la designacin de las bandas de frecuencias lo ms concisa posible, recomienda 1 que en las Publicaciones de la UIT, para denominar la unidad de frecuencia se utilice el hertz (Hz) de conformidad con la Recomendacin UIT-R V.430 sobre la utilizacin del sistema internacional de unidades (SI); 2 que las administraciones utilicen siempre la nomenclatura de las bandas de frecuencias y de las longitudes de onda incluidas en el Cuadro 1 y sus Notas 1 y 2, que tienen en cuenta el nmero S2.1 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR) salvo cuando ello pueda dar lugar inevitablemente a dificultades muy importantes.

DefinicionesCUADRO 1 Nmero de la banda 3 4 5 6 7 Smbolos (en ingls) ULF VLF LF MF HF Gama de frecuencias 300 - 3000 Hz 3 30 kHz 30 300 kHz 300 - 3000 kHz 3 30 MHz Subdivisin mtrica Ondas hecto kilomtricas Ondas miriamtricas Ondas kilomtricas Ondas hectomtricas Ondas decamtricas Abreviaturas mtricas B. hkm B.Mam B. km B. hm B. dam

DefinicionesNmero de la banda 8 9 10 11 12 Smbolos (en ingls) VHF UHF SHF EHF Gama de frecuencias 30 300 MHz 300 3000 MHz 3 30 GHz 30 - 300 GHz 300 - 3000 GHz Subdivisin mtrica Ondas mtricas Ondas decimtricas Ondas centimtricas Ondas milimtricas Ondas deci milimtricas Abreviaturas mtricas B. m B. dm B. cm B. mm B. dmm

-

DefinicionesNmero de la banda 13 14 15 Smbolos (en ingls) Gama de frecuencias 3 30 THz 30 300 THz 300 3000 THz Subdivisin mtrica Ondas centi milimtricas Ondas micro mtricas Ondas deci micromtricas Abreviaturas mtricas B. cmm B.

-

m

B. d m

DefinicionesNOTA 1 La banda N se extiende de 0,3 x 10N a 3 x 10N Hz. NOTA 2 Smbolos: Hz: hertz k: kilo, M: mega, G: giga, T: tera : micro, m: mili, c: centi, d: deci da: deca, h: hecto, Ma: miria. NOTA 3 Esta nomenclatura, utilizada para la designacin de frecuencias en el campo de las telecomunicaciones, puede ser ampliada a las gamas que se citan a continuacin, de conformidad con la proposicin de la Unin Radiocientfica Internacional (URSI) (vase el Cuadro 2).

DefinicionesCUADRO 2 Nmero de la banda -1 0 1 2 Smbolos (en ingls) ELF ELF ELF ELF Gama de frecuencias 0.03 0.3 Hz 0.3 3 Hz 3 30 Hz 30 300 Hz Subdivisin mtrica Ondas gigamtricas Ondas hecto megamtricas Ondas deca megamtricas Ondas megamtricas Abreviaturas mtricas B. Gm B. hMm B. daMm B. Mm

Definiciones

NOTA 4 En la mayora de los pases las gamas de frecuencias utilizadas para la radiodifusin sonora con modulacin de frecuencia y para la televisin designan mediante nmeros se romanos, de I a V. Sin embargo, estas gamas no se reservan nicamente para el servicio de radiodifusin. Las gamas de frecuencias se indican en el Cuadro 3.

DefinicionesCUADRO 3

DefinicionesNOTA 5 Ciertas bandas de frecuencias se designan a veces mediante smbolos literales distintos de los smbolos y abreviaturas recomendados en los Cuadros 1 y 2. Estos smbolos son letras maysculas, acompaadas a veces de un ndice (generalmente una letra minscula). No existe actualmente una correspondencia normalizada entre las letras y las bandas de frecuencias, pues la misma letra puede designar varias bandas distintas. Se desaconseja utilizar estos smbolos en las publicaciones de la UIT. Sin embargo, si se usa ese smbolo literal, conviene precisar, la primera vez que se emplee en un texto dado, los lmites de la banda de frecuencias correspondiente, o al menos una frecuencia de la banda, si bastara con esta indicacin. En el Cuadro 4 se incluyen, a ttulo informativo, las designaciones ms corrientes utilizadas por algunos autores, principalmente en el campo del radar y de las radiocomunicaciones espaciales.

DefinicionesCUADRO 4

DefinicionesPrefijos empleados en telecomunicaciones

Definiciones

DefinicionesObjetivos de un radiotransmisor y un radiorreceptor:

(no incluye a los sistemas de radiacin)

Son funciones de un radiotransmisor: - Generar la portadora de RF mediante un oscilador o un sintetizador - Amplificar en potencia esta seal - Modular esta onda portadora

DefinicionesUn modulador es un circuito o dispositivo en el cual la portadora y la seal moduladora se combinan para producir una portadora modulada, o aquel que procesa la seal moduladora y la presenta al circuito donde ser modulada. La modulacin puede o no ocurrir en el modulador, dependiendo de como este trmino se aplique en la prctica. Un ejemplo de esto ltimo es el modulador de un transmisor de AM.

Definiciones

Espectro Tiempo a) Portadora sin modular b) Portadora modulada en amplitud al 20%

Definicionesa) Portadora sin modular

b) Seal moduladora

c) Portadora modulada en frecuencia

DefinicionesSon funciones de un radioreceptor: - Seleccionar (sintonizar) una determinada seal - Amplificarla convenientemente (generalmente es una seal debil) - Detectarla para recuperar la informacin

DefinicionesRadiacin: Es el flujo de energa en forma de ondas radioelctricas proveniente de cualquier fuente.

Emisin: Se denomina as si es proveniente de un transmisor de radio.

DefinicionesClasificacin de los radiotransmisores:Segun la banda de frecuencias. a) Segn el tipo de emisin, tipo de modulacin, y naturaleza de la informacin. b) Segn su aplicacin: radiodifusin, radiocomunicacin, radiolocalizacin, radionavegacin, telemetra, radiocontrol, interferencia, etc.

DefinicionesParmetros de un radiotransmisor: 1.- Frecuencia o banda de frecuencias. 2.- Estabilidad de frecuencia. 3.- Clase de emisin. 4.- Potencia de salida: - De poca potencia (< 1 kW). - Potencia media (1 kW 10 kW). - Alta potencia (10 a 1000 kW) - Muy alta potencia (> 1000 kW) 1 GHz), donde se pueden obtener elevadas ganancias de antena (20 dB o ms, hasta unos 50 dB) las potencias utilizadas son mucho menores, entre 1 watt y 1 kW.

DefinicionesAs, las redes WLAN estn reguladas a una PIRE de +36 dBm (4 W), los enlaces fijos de microondas emplean entre 1 y 5 watts con ganancia de antena entre 30 y 40 dB, los transmisores satlitales de TV entre 10 W en banda C y 250 W en banda Ku (resultado de un compromiso entre consumo energtico y dimensiones y peso de las antenas), y entre 300 W y 1 kW para las estaciones terrenas, con ganancia de antena del orden de los 40 dB.

DefinicionesLa potencia de salida de un radiotransmisor puede expresarse de dos formas: - Como la potencia promedio de la portadora ( o potencia RMS de la misma) - Como potencia de cresta de la envolvente (PEP o peak envelope power) Se define como la potencia calculada con la amplitud mxima instantnea de la envolvente y promediada en un solo ciclo de RF.

Definiciones

Definiciones

Por ejemplo , si decimos que un transmisor de AM (o de FM) es de 10 kW, lo que se especifica es la Pc (potencia de la portadora). Si se trata de un transmisor con portadora suprimida (BLU, DBL, BLI, etc), lo que se especifica es la potencia de cresta de la envolvente.

Definicionesa)Seal modulada en amplitud al 100%

b)Seal bitonal en un Tx de BLU a plena potencia

DefinicionesAncho de banda necesario: Para una determinada clase de emisin, es el ancho de banda de frecuencias suficiente para asegurar la transmisin de la informacin con la calidad requerida, bajo condiciones especificadas, o a una velocidad dada con una determinada tasa de errores (BER, bit error ratio). Distorsiones: De la seal moduladora. Pueden ser lineales, y no lineales.

Espectro - TV NTSC-M

DefinicionesEficiencia: Se puede presentar al radiotransmisor como un convertidor de energa de corriente directa en energa de RF controlado por la informacin a transmitir.

La diferencia entre la potencia de entrada y la de salida de RF se disipa en forma de calor

Definiciones

Ventajas de aumentar la eficiencia: a) Para una misma potencia de salida, el ms eficiente consume menos. b) El sistema de enfriamiento es ms sencillo. c) Aumenta la confiabilidad d) Disminuyen, por tanto, los costos totales.

DefinicionesEmisiones no deseadas:

Emisin fuera de banda: Emisin en una o varias frecuencias situadas inmediatamente fuera de la anchura de banda necesaria, resultante del proceso de modulacin, excluyendo a las emisiones no esenciales.

DefinicionesEmisin no esencial (en ingls, spurious): Emisin en una o varias frecuencias situadas fuera de la anchura de banda necesaria, cuyo nivel puede reducirse sin influir en la transmisin de la informacin correspondiente. Estas emisiones pueden aparecer en cualquier frecuencia. Se diferencian de las primeras en el mecanismo de generacin, que es diferente: - Productos de intermodulacin. - Armnicas. - Oscilaciones Parsitas. - Productos de mezcla insuficientemente atenuados.

DefinicionesConsumo de la fuente de alimentacin: Se expresa en watts [ W ] en volt-amperes [ VA ] Clase de emisin: Se representa mediante cinco smbolos con caracteres alfanumricos, lo que permite conocer las caracterstocas de la seal radioelctrica emitida. Las caractersticas de una emisin radioelctrica se dividen en esenciales y adicionales. Las caractersticas esenciales se representarn con los tres primeros smbolos.

Definiciones- Primer smbolo Tipo de modulacin de la portadora principal. - Segundo smbolo Naturaleza de la seal o seales que modulan a la portadora principal. Las caractersticas adicionales sern utilizadas para describir de forma completa una emisin determinada. - Cuarto smbolo Detalles de la seal. - Quinto smbolo Naturaleza del multiplex.

DefinicionesPRIMER SIMBOLOEmisin de portadora sin modular Emisin en la que la portadora principal se modula en amplitud (incluye casos con subportadoras moduladas en ngulo) Doble banda lateral Banda lateral nica, 100% de portadora Banda lateral nica, portadora reducida o con nivel variable Banda lateral nica con portadora suprimida Bandas laterales independientes Banda lateral vestigial N

A H R J B C

Definiciones

PRIMER SIMBOLOEmisin en la que la portadora se modula en ngulo Modulacin de frecuencia Modulacin de fase Emisin en la que la portadora principal se modula en amplitud y ngulo simultaneamente o en una secuencia preestablecida

F G D

DefinicionesPRIMER SIMBOLOEmisin de pulsos Secuencia de pulsos sin modular Modulados en amplitud Modulados en ancho o duracin Modulados en posicin o fase En los que la portadora se modula en ngulo durante el perodo del pulso Combinacin de lo anterior o producida por otros medios P K L M Q V

DefinicionesPRIMER SIMBOLOCasos no descritos anteriormente, en los que la emisin consiste de una portadora principal modulada, simultneamente o en una secuencia preestablecida, en una combinacin de dos o ms de los siguientes modos: Amplitud, ngulo, pulso W Casos no descritos anteriormente X

DefinicionesSEGUNDO SIMBOLOSin seal moduladora Un solo canal con informacin cuantificada o digital sin subportadoras Un solo canal con informacin cuantificada o digital con una subportadora Un solo canal con informacin analgica Dos o ms canales con informacin cuantificada o digital Dos o ms canales con informacin analgica Sistema compuesto con uno o mas canales con informacin digital, junto con otro o ms canales con informacin analgica Casos no descritos

0 1 2 3 7 8 9 X

DefinicionesTERCER SIMBOLONo se transmite informacin Telegrafa para recepcin auditiva Telegrafa para recepcin automtica Facsmil Transmisin de datos, telemetra y telecomando Telefona (y radiodifusin) Televisin (video) Combinaciones de lo anterior Casos no descritos anteriormente N A B C D E F W X

DefinicionesCUARTO SIMBOLOCdigo con dos condiciones con elementos de nmero o duracin diferente. Cdigo con dos condiciones con elementos del mismo nmero y duracin sin correccin de errores. Cdigo con dos condiciones con elementos del mismo nmero y duracin con correccin de errores Cdigo con cuatro condiciones en el cual cada condicin representa un elemento (de uno o ms bits) Cdigo con mltiples condiciones en el que cada condicin o combinacin de condiciones representa un caracter Radiodifusin de alta calidad (monofnica) Radiodifusin de alta calidad (estereofnica o cuadrafnica)

A B C D F G H

DefinicionesCUARTO SIMBOLOSonido de calidad comercial (excluyendo a K y L) Sonido de calidad comercial que emplea inversin de frecuencias o divisin en bandas Sonido de calidad comercial con seales separadas moduladas en frecuencia para controlar el nivel de la seal demodulada Monocromtico Color Combinaciones de lo anterior Casos no descritos

J K L M N W X

DefinicionesQINTO SIMBOLOSin multiplexar Multiplex por divisin en cdigo Multiplex por divisin en frecuencia Multiplex por divisin en tiempo Combinacin de multiplex por divisin en frecuencia y multiplex por divisin en tiempo Otros tipos de multiplex

N C F T W X

Definiciones

Definiciones

Para caracterizar completamente a una emisin radioelctrica, es necesario aadir, inmediatamente antes de los smbolos anteriormente sealados, un nmero indicativo de la anchura de banda necesaria. El nmero indicativo estar formado por cuatro caracteres: tres cifras y una letra. La letra ocupar el lugar de la coma decimal, representando la unidad de medida la anchura de banda necesaria.

Definiciones

Cuando la anchura de banda necesaria tiene ms de tres cifras, se aproximar el valor de la misma terminndola en cero o en uno, segn sea por defecto ( 5). El nmero indicativo no podr comenzar por cero ni por K, M o G. Las letras utilizadas son H para el hertz, (Hz), K para el kilohertz (kHz), M para el megahertz (MHz) y G para el GHz (GHz).

Definiciones

Entre 0,001 y 999 Hz Entre 1,00 y 999 kHz Entre 1,00 y 999 MHz Entre 1,00 y 999 GHz

Hz kHz MHz GHz

DefinicionesEjemplos:

8K00A3EGN 180KF3EGN 13M1 3M70 2K89

8 kHz, radiodifusin AM mono 180 kHz, radiodifusin FM, mono 13,1 MHz 3,702 MHz 2,885 kHz

Definiciones

A1A

Definiciones

A1A

Definiciones

G1DBN

G1DDN

G1DFN

G1DFN

Definiciones

170HF1B

Definiciones

WWV / WWVH 15 MHz

3K0A3E

Trabajo Independiente

Expresar la potencia PEP en funcin de la Pc para una seal modulada en amplitud por un tono con un ndice de modulacin m. Hgalo tambien para una seal modulada en frecuencia.

Trabajo IndependienteSolucin: Para AM con modulacin de tono la amplitud mxima es: Amax= (1 + m) Ac, donde Ac es la amplitud de la portadora2 A2 (1 + m) 2 A c 2 max PEP = = = (1 + m) Pc 4 Pc 2R 2R

2 Ac pues Pc = 2R

PEP = (1 + m) Pc2

Para FM la amplitud no vara, y PEP = Pc

FIN