7/27/2019 El Transmisor Fm

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EL TRANSMISOR FM

INTRODUCCIN.

Desde sus inicios el hombre ha tenido la necesidad de comunicarse. Con el paso del tiempo dicha

necesidad se fue incrementando de manera considerable, a tal grado que la comunicacin a

distancia pas a formar parte de las necesidades fundamentales de los pueblos; sin embargo,

junto a la comunicacin a distancia surge la necesidad de mejorar los mtodos de comunicacin

empleados, para lo cual el tiempo de entrega de la informacin y la prdida de sta deban

reducirse en la mayor proporcin posible.

Actualmente existen un gran nmero de formas de comunicacin (oral, escrita, seas, imgenes,

etc.), sin embargo con la comunicacin electrnica, se logra que las seales elctricas se puedan

transmitir a distancias mucho mayores, a velocidades sumamente altas y con menores prdidas.

OBJETIVOS.

Elaborar un circuito transmisor Fm a partir del diagrama sencillo ya conocido, en

la demostracin en transmisin de una seal inalmbrica de sonido.

Analizar el funcionamiento del circuito transmisor al realizar pruebas.

Calibrar si es posible el rango mximo de alcance en la transmisin de seal.

COMUNICACIONES ELECTRNICAS.

Puede entenderse por comunicaciones electrnicas el proceso de transmisin, recepcin y

procesamiento de informacin con ayuda de circuitos electrnicos. Dicha comunicacin puede ser

de tres tipos: simplex (en una sola direccin), half-duplex (en ambas direcciones pero no al mismotiempo) o duplex (en ambas direcciones simultneamente). Dado que para el desarrollo del

proyecto no es necesario establecer comunicacin en ambas direcciones, en la figura 1 puede

observarse la estructura bsica del sistema implementado, el cual consiste de tres secciones

principales: un transmisor, un medio de transmisin y un receptor.

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MEDIO DE TRANSMISIN

El transmisor es el encargado de modificar la informacin original de tal manera que pueda ser

adecuada para su transmisin. El medio de transmisin es aquel por el que viaja la informacin del

transmisor al receptor, por lo que bien puede considerarse como una conexin entre ambos

elementos. Finalmente, el receptor cumple con la tarea de convertir a su forma original la

informacin recibida para posteriormente transferirla a su destino y donde ser procesada.

Dependiendo del tipo de informacin a transmitir, los sistemas de comunicaciones electrnicas

pueden ser clasificados en dos grupos: analgicos y digitales. En un sistema de comunicaciones

analgico, como el empleado en este proyecto, la energa electromagntica se transmite y recibe

como una seal que se encuentra variando continuamente. Por otro lado, cuando la energa

electromagntica se transmite y recibe como niveles discretos se dice que se trata de un sistema

digital.

Como se dijo anteriormente, para que la transmisin pueda llevarse a cabo resulta necesario

convertir la seal de informacin a una forma adecuada. Este es precisamente el objetivo

fundamental de la modulacin: convertir a energa electromagntica la informacin de

la fuente para que sta pueda propagarse a travs de los sistemas de comunicacin, sin

importar que sean analgicos o digitales. Dicha transformacin de la informacin se lleva a cabo

en el transmisor en un circuito conocido como modulador.

Figura 1: Diagrama a bloques simplificado de un sistema de comunicaciones en una sola direccin.

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Por lo tanto, la modulacin puede ser definida como: el proceso de modificar la informacin de

una fuente a una forma apropiada para su transmisin. Generalmente involucra traducir una seal

en banda base a una seal pasa banda a frecuencias muy altas comparadas con la frecuencia en

banda base. La seal pasa banda se llama seal modulada y la seal de informacin en banda base

se denomina seal moduladora. La modulacin se puede hacer variando la amplitud, fase o

frecuencia de una portadora de alta frecuencia de acuerdo con la amplitud de la seal de

informacin. La demodulacin es el proceso de extraer el mensaje en banda base de una

portadora de manera que pueda ser procesada e interpretada por el receptor

MODULACIN EN FRECUENCIA.

En los sistemas de comunicaciones analgicos, existen dos tipos de modulacin: en amplitud y

angular. Esta ltima, a su vez se divide en modulacin en frecuencia y modulacin en fase.

Dado que los otros tipos de modulacin no son importantes para el desarrollo del trabajo, esta

seccin nicamente se va a enfocar en la modulacin en frecuencia, aunque durante su desarrollo

podrn encontrarse aclaraciones de las diferencias entre cada caso.

En la modulacin en amplitud, la frecuencia de la portadora se mantiene constante mientras su

amplitud cambia de acuerdo con la amplitud de la seal modulante. En la modulacin en

frecuencia, la amplitud de la portadora se conserva constante, y su frecuencia cambia de

acuerdo con la amplitud de la seal modulante.

En el proceso de modulacin en frecuencia intervienen tres seales: seal portadora, seal de

modulacin y seal modulada. La portadora de RF es una seal de frecuencia relativamente alta

sobre la cual se acta; la seal de modulacin, tambin conocida como seal modulante,

corresponde a la informacin de la fuente y posee frecuencia relativamente baja; la

seal resultante de la modulacin se llama seal modulada.

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La figura 2. Muestra la modulacin en frecuencia de una portadora sinusoidal por una seal

modulante de frecuencia sencilla. En FM, la mxima desviacin de frecuencia (cambio en la

frecuencia de la portadora) ocurre durante los mximos puntos negativos y positivos de la seal

modulante, es decir, la desviacin de frecuencia es proporcional a la amplitud de la seal

modulante. De esta forma, puede observarse que conforme aumenta el valor de la seal

modulante, la seal modulada disminuye su frecuencia de manera proporcional; cuando la seal

modulante alcanza el valor mximo, la seal modulada tambin posee una frecuencia mnima. En

el caso contrario, a medida que disminuye la amplitud de la seal modulante, la frecuencia de la

onda modulada aumenta, hasta alcanzar la amplitud mnima de la seal modulante, y por

consiguiente hasta alcanzar la frecuencia mxima de la onda modulada.

Figura 2. Modulacin en frecuencia de una portadora de onda seno, por una seal de onda seno:

(a) portadora demodulada; (b) seal modulante; (c) onda de frecuencia modulada.

Existen varias ventajas para utilizar modulacin angular, ya sea en fase o frecuencia, en vez de

modulacin en amplitud; entre ellas se incluyen la reduccin de ruido, la fidelidad mejorada

del sistema y un uso ms eficiente de la potencia. Todo esto permite mejorar el rendimiento de las

comunicaciones de radio. Sin embargo, estas tcnicas de modulacin tambin presentan ciertas

desventajas importantes, entre las cuales se encuentran requerir un ancho de banda extendida

as como circuitos transmisores y receptores ms complejos.

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TRANSMISOR DE MODULACIN EN FRECUENCIA.

A continuacin se presenta el circuito transmisor a ser implementado para la etapa de

comunicacin del proyecto (figura 3). Como puede observarse, el transmisor nicamente se

encuentra integrado por resistencias, capacitores, dos transistores y un inductor, lo cual lo

convierte en un circuito con un diseo muy sencillo.

Figura 3: Circuito Transmisor de FM

Con respecto a los valores de los componentes que lo integran, cabe mencionar que a excepcin

del capacitor C4 y del inductor L1, todos poseen un valor fijo, es decir, no hace falta modificarlos

para que se adecuen a las necesidades del proyecto. Sin embargo, el capacitor C4 y el inductor L1,

forman lo que se conoce como circuito tanque, el cual no es ms que un oscilador. Por lo tanto, la

frecuencia de oscilacin del circuito tanque depende de los valores que se le asignen a dichos

componente. La importancia de dichos valores radica en que la frecuencia de oscilacin

corresponde a la frecuencia de transmisin.

La frecuencia de transmisin deseada se encuentra comprendida dentro del rango de los 88 a los

108 MHz, perteneciente a la banda de FM comercial. En este caso es necesario destacar, que para

poder transmitir dentro de este rango de frecuencias hace falta solicitar el permiso

correspondiente a la Comisin Federal de Telecomunicaciones (COFETEL). Sin embargo, como la

potencia de transmisin del circuito es muy pequea, sta no ocasiona interferencia alguna y por

lo tanto esto no ser necesario. Por otro lado, para evitar este problema se recomienda transmitir

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a frecuencias que se encuentren comprendidas dentro de los rangos asignados como banda civil o

radio aficionados; el ms usado para este tipo de comunicaciones corresponde a servicios

atribuidos a los aficionados y abarca de los 462.55625 MHz a los 467.71875 MHz.

RECEPTOR DE MODULACIN EN FRECUENCIA.

Como ya se explic anteriormente, al tener una modulacin en frecuencia, la seal de RF, presenta

una amplitud y fase constante, mientras que su frecuencia vara de forma proporcional a la

amplitud de la seal moduladora. La funcin primordial de un receptor de FM, es entonces, la de

demodular la seal de RF, es decir, convertir esas variaciones de frecuencia en variaciones de

amplitud. Por lo tanto, el propsito bsico del receptor se puede resumir de la siguiente manera:

captar la seal RF, amplificarla, filtrarla para eliminar seales no deseadas y recuperar la

informacin en banda base deseada.

Cuando la seal de RF es captada por la antena presenta una amplitud muy pequea, incluso en el

orden de micro volts. El receptor debe ser capaz de amplificarla a niveles de voltaje utilizables,

llegando hasta varios volts.

Es importante mencionar, que la antena no es capaz de discriminar la seal que es de inters del

resto de las seales que capta al mismo tiempo. Por lo tanto el receptor debe seleccionar la seal

de inters para despus amplificarla. Por tal motivo dos caractersticas muy importantes con las

que debe contar un buen receptor, es la sensibilidad y la selectividad. Otras caractersticas que

hacen a un buen receptor son la estabilidad y el rango dinmico.

El circuito receptor implementado dentro de la etapa de comunicacin del proyecto. Como

puede observarse, el diseo de un receptor resulta mucho ms complejo que el de untransmisor ya que debe cumplir con las caractersticas antes mencionadas. Esta es la razn

principal por la que se eligi usar el circuito integrado TDA7000.

En la figura tambin se puede observar que el circuito receptor se encuentra integrado casi

en su totalidad por capacitores, y nicamente posee 3 resistencias y 1 inductor, lo cual

facilita en gran medida su construccin.

El circuito TDA700 incluye todas las etapas de un receptor superheterodino.

Etapa de entrada de R.F.

Mezclador

Oscilador Local

Limitador / Amplificador de I.F.

Demodulador de Fase

Detector de Mute

Mute switch

Detector de FM

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Por otra parte, cuenta con las siguientes caractersticas:

Rango de voltaje de alimentacin (pin 5) VP 2,7 to 10 V

Corriente de alimentacin a un voltaje de entrada de 4.5 V, IP tpica de 8mA.

Rango de frecuencia de RF de entrada de 1.5 a 110 MHz.

Sensibilidad de -3 dB

En este caso el receptor implementado sufri algunas modificaciones con el fin de adaptarlo

completamente a nuestras necesidades. En primer lugar, la alimentacin del circuito se cambi de

4.5 V a 9 V, ya que a este voltaje el circuito presenta un mejor desempeo, dicha mejora puede

observarse en la seal de salida del circuito, ya que a este voltaje de alimentacin tanto la

amplitud como la frecuencia de la seal presentan menor variacin; adems, de esta forma tanto

el circuito transmisor como el receptor se encontraran trabajando al mismo voltaje. Debido al

cambio en la alimentacin del circuito es necesario cambiar tambin la resistencia de carga, por lo

tanto la resistencia de 22 K conectada al pin 2 del integrado, se sustituy por una resistencia de

47 K, ya que as se encuentra especificado en la hoja tcnica del integrado. Cabe mencionar que

si no se cambia esta resistencia el circuito an presentar un funcionamiento correcto, sin

embargo la seal de salida presentar una prdida de aproximadamente la mitad de su amplitud.

INFORMACION DE COMPONENTES UTILIZADOS.

MICROFONO.

Hay que observar la pieza correspondiente al micrfono la cual tiene una polarizacin positiva y

negativa.

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BOBINAS.

Una vez unidas las piezas a la placa nos dispondremos a hacer la bobina con el alambre, este

deber ser en espiral como se muestra en la figura. Considere hacerlo de la forma especificada

para tener una eficiencia en nuestra bobina, ya que de no ser as no obtendremos transmitir.

Aqu un ejemplo de cmo realizarlo.

Una vez concluido el montaje pusimos a

prueba su alcance, para lo siguiente

utilizamos un radio casero posicionando

el selector en recepcin FM y buscamos

hasta encontrar la seal de nuestro

transmisor.

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RESULTADOS Y CONCLUSIONES:

Logramos transmitir una seal de audio de forma inalmbrica en las primeras pruebas a poco ms

de 50m pero observamos que al modificar las espiras de la bobina logrbamos un mayor alcance

pero en ocasiones perdamos totalmente la transmisin o se modificaba la frecuencia a la hora de

captar la seal en nuestro radio de prueba. El funcionamiento del circuito transmisor fue un xito,

aunque esto solo es el principio porque existen diversos circuitos aun ms complejos de los que

fuera interesante analizar. Como conclusin solo diramos que la prctica aun cuando no tuvo un

desarrollo tan profundo con clculos y dems, se puede aprender mucho con solo observar para

tomar nuestros los deseos de realizar lo inimaginable.

BIBLIOGRAFIA.

http://www.e-radiocontrol.com.ar/?Circuitos_de_Radiocontrol:Circuitos_Osciladores

http://www.e-radiocontrol.com.ar/phpbb/viewtopic.php?t=62

http://www.solred.com.ar/lu6etj/tecnicos/inductores/inductores.htm

http://www.e-radiocontrol.com.ar/?Historia_del_R%2FC

http://www.whatcircuits.com/lc-resonance-frequency-calculator/

http://www.forosdeelectronica.com/proyectos/transmisor-fm.htm