Electrónica de Comunicaciones ATE-UO EC dem 00 CONTENIDO RESUMIDO: 1- Introducción. 2-...
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Electrónica de Comunicaciones
ATE-UO EC dem 00
CONTENIDO RESUMIDO:
1- Introducción.
2- Osciladores.
3- Mezcladores y su uso en modulación y demodulación.
4- Filtros pasa-banda basados en resonadores piezoeléctricos.
5- Amplificadores de pequeña señal para RF.
6- Amplificadores de potencia para RF.
7- Moduladores.
8- Demoduladores.
9- Tipos y estructuras de receptores de RF.
10- Tipos y estructuras de transmisores de RF.
11- Transceptores para radiocomunicaciones.
ATE-UO EC dem 01
8- Demoduladores
Idea fundamental:
Obtener la forma de onda de la moduladora (información) de la portadora modulada, normalmente convertida a una frecuencia intermedia. Ejemplo en el caso de una modulación de AM
Información (moduladora)
Amplificador de FI (o de RF) Demodulador
Amplificador de banda base
Portadora modulada
Demodulación de AM, DSB y SSB con mezcladores
ATE-UO EC dem 02
Véanse las transparencias - desde: ATE-UO EC mez 60 - hasta: ATE-UO EC mez 80
Demodulación de AM con detector de pico (I)
+
-vdp
RvpAM
+
C
D
vpAM
ATE-UO EC dem 03
vdp
Demodulación de AM con detector de pico (II)
vpAM
ATE-UO EC dem 04
vpAM
vdp
+
-vdp
RvpAM
+
C
D
Detector de pico
+
-
C2
Amplificador de banda base
R2
vpAM
C1
R1
Filtro pasa altos
+
-vdpsc
vdpsc
+
-
vdp
Filtro pasa altos
+
-vdpsc
Detector de pico+ Vcc
GD
S
1:n
RC
D
C1
R1
Amplificador de FI (o de RF)
LmCR
Demodulación de AM con detector de pico (III)
Realización práctica de un detector de pico de media onda
vpAM vdp
vdpsc
vpAM
+
-
ATE-UO EC dem 05
Demodulación de AM con detector de pico (VI)
Realización práctica de un detector de pico de onda completa
ATE-UO EC dem 06
vdp
vpAM
vpAMvdpsc
+
-vdpsc
+
-
vdp
Filtro pasa altos
Detector de pico
+ Vcc
GD
S
1:n
RC
D1
C1
R1
Amplificador de FI
(o de RF)
LmCR
vpAM
+
-
D2
vpAM
+
-
Demodulación de ASK
ATE-UO EC dem 07
• Con detector de pico
• Con detector coherente+
-vdp
R+
C
D
vpASK
Mezclador
vo(pt)
= 0º
vf
vmez
PLL
vpASK
vo(pt)
vpASK
vmez
vf
Demodulación de radiotelegrafía al oído
ATE-UO EC dem 08
Con detector coherente o detector de batido
O p
pero O p
Mezclador vf
vmez
vpASK
vo(Ot)vo(ot)
vpASK
vmez
vf
Demodulación de QAM con detector coherente I/Q
ATE-UO EC dem 09
vf1
vpQAM
/2
vf2
vmez1
vo(pt)Recuperada de la portadora
vmez2
vpQAM
vo(pt)
vo(pt-/2)
vmez1
vmez2
I 00 0 01 1
vf1
000 0 11Q
vf2
ATE-UO EC dem 10
Demoduladores de ángulo
Idea fundamental:
Obtener la forma de onda de la moduladora (información) de la portadora modulada en ángulo, normalmente convertida a una frecuencia intermedia
Información (moduladora)
Amplificador de FI (o de RF) Demodulador
Amplificador de banda base
Portadora modulada
ATE-UO EC dem 11
Tipos de modulaciones analógicas de ángulo
PM
Moduladora
FMEcuaciones:
Moduladora: xm(mt) xm(mt) 1)
Portadora: vp(pt) = VP·cospt
Modulada FM: vpFM(mt, pt) = VP·cos[pt + p·∫ xm(mt)·dt]
t
-
Comparación entre FM y PM
Modulada PM: vpPM(mt, pt) = VP·cos[pt + p·xm(mt)]
Si llamamos fp = p/(2) y fm_max, fp_max y p_max a los máximos valores de
fm = m/(2), fp = p/(2) y p, respectivamente, se cumple:
BFM 2(fp_max + fm_max)
BPM 2(p_max·fm_max + fm_max)
• FM de banda ancha (radiodifusión): fp_max = 75 kHz fm_max = 15 kHz B 180 kHz
• FM de banda estrecha (comunicaciones de voz): fp_max = 5 kHz fm_max = 3 kHz B
16 kHz
• Discriminadores
• Detector de cuadratura
• Demoduladores con PLLs
ATE-UO EC dem 12
Tipos de demoduladores de FM
Esquema general de un discriminadores
Portadora modulada
Limitador
f
vve
vs
Convertidor f/v (derivador)
Detector de pico
Moduladora
Muy populares en el pasado. Hoy en desuso
ATE-UO EC dem 13
Ejemplos de circuitos limitadores
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3
0
0,5
1
1,5
4vd/VT
iC2/(iO)
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3
0
0,5
1
1,5
4vd/VT
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3
0
0,5
1
1,5
0
0,5
1
1,5
4vd/VT
iC2/(iO)iC2/(iO)
+ VCC
vsQ1
iC2
R
+
-
- VCC
Q2
iO
+
-vd
+ VCC
vsQ1
iC2
R
+
-
- VCC
Q2
iO
+
-vd
Etapa diferencial
+ VCCve
vs
+ VCC+ VCCve
vs
3 etapas con margen dinámico muy pequeño
Con diodos
+/-=
+/-=
ve vs
+/-=
+/-=
+/-=
ve vs
• Son necesarios en los discriminadores y en los detectores de cuadratura
ATE-UO EC dem 14
Ejemplos de convertidores frecuencia/tensión para discriminadores. Con un circuito resonante
R+
ve L
R
Cvs
+
-
+
-vdFMR’C’
D
Simple
Poco simétrico
Difícil de ajustarfo
1,4·fo0,6·fo
0
vs/ve0,5
fFI
Q=5
vdFM=vs1
ATE-UO EC dem 15
Otros discriminadores
Más simétrico
Muy difícil de ajustar
0
vs1/ve
-vs2/ve
vsFM/ve
fFIvdFM=vs1- vs2
Discriminador con dos circuitos resonantes
Otros discriminadores:
• El discriminador de Foster-Seely
• El discriminador de relación
Un único circuito resonante
Limitador inherente (en el de relación)
Desplazados por el detector de cuadratura (sin ajustes)
ATE-UO EC dem 16
El detector de cuadratura (I)
Principio de funcionamiento (I)
vpFM = VP·cos[pt + p·∫ xm(mt)·dt]
t
-
Mezclador vf
vmez
Retardo tr
vpFM
vpFM’
vpFM’ = VP·k1·cos[p(t - tr)+ p·∫ xm(mt)·dt]
t-tr
-
vmez = VP2·k2·k1·cos[2pt - ptr + p·∫ xm(mt)·dt + p·∫ xm(mt)·dt] +
VP2·k2·k1·cos[ptr + p·∫ xm(mt)·dt]
t
-
t-tr
- t
t-tr
vf = VP2·k2·k1·cos[ptr + p·∫ xm(mt)·dt]
t
t-tr Como xm(mt) no cambia apreciablemente en tr segundos, queda:
vf = VP2·k2·k1·cos[ptr + p·tr·xm(mt)]
Y como la red de retardo se calcula para que valga 90º a p, queda:
vf = VP2·k2·k1·cos[/2 + p·tr·xm(mt)] = -VP
2·k2·k1·sen[p·tr·xm(mt)]
ATE-UO EC dem 17
El detector de cuadratura (II)Mezclador vf
vmez
Retardo tr
vpFM
vpFM’ Como se cumple que:
p·tr /2, xm(mt) 1 y p << 2p,
entonces:
p·tr·xm(mt) = ·xm(mt)·p/(2p) << 1,
y, por tanto:
vf
vpFM
vf = -VP2·k2·k1·sen[p·tr·xm(mt)] -VP
2·k2·k1·p·tr·xm(mt)
vf = -VP2·k2·k1·sen[p·tr·xm(mt)]
vpFM’
vmez
¡Ojo! vf depende también de Vp2
Hay que usar limitador
vf
tr
Limitador
ve
vsvpFM
Principio de funcionamiento (II)
0
10,7 MHz10,5 10,9
vf/k2·VP2
Cs=C/20
ATE-UO EC dem 18
El detector de cuadratura (III)Mezclador vf
vmez
Retardo tr
vpFM
vpFM’
+
-
vdFMR
LC
Cs
+
-
vdFM’
¿Cómo se genera el retardo?
Calculamos la transferencia de la red:
vdFM’/vdFM = LCss2/[1 + Ls/R + L(C + Cs)s2]
Q = 1510
5
vmez = VP·cos(t)·2k2·vdFM’/vdFM· VP·cos[t – arg(vdFM’/vdFM)]
vf = k2·VP2vdFM’/vdFMcos[arg(vdFM’/vdFM)]
Efectuamos un análisis senoidal permanente (s = j). Sólo es válido sim << p:
vdFM’/vdFM = -LCs2/[1 - L(C + Cs)2 + jL/R. Por tanto:
Se define Q = R/(Lp)
ATE-UO EC dem 19
Demodulador de FM con PLL
V = k()Salida
Entrada
vpFM vosc
Vcont_osc
vcont_osc
vdFM
Principio de funcionamiento
Condición de diseño: el PLL debe ser suficientemente rápido para
seguir las variaciones de frecuencia
frecuencia de corte del PLL >> frecuencia máxima de la moduladora
corte PLL >> m max
Frecuencia de corte alta
ATE-UO EC dem 20
Demodulador de PM con PLL
vdPM
Principio de funcionamiento
Condición de diseño: el PLL debe ser suficientemente lento para que su
salida sea insensible a las variaciones de frecuencia
frecuencia de corte del PLL << frecuencia mínima de la moduladora
corte PLL << m min
V = k()Salida
Entrada
vpPM vosc
v
Frecuencia de corte alta
Frecuencia de corte muy baja
Demodulación de FSK
ATE-UO EC dem 21
• Con detector no coherente
• Con detector coherente
• Con discriminador (Foster Seely o relación)
• Detector con batería de filtros
vpFSK
vf1
vf2
+vdFSK
vd1
-vd2
Detector con dos filtros
No lo vamos a estudiar en esta signatura
Demodulación de BPSK
Bucle elevador al cuadrado. El mismo esquema que para demodulación de DSB con recuperación de la portadora
ATE-UO EC dem 22
vmez
vpBPSK Mezclador
vo(pt)
= 0º
vfvmez
PLLx2 2
recuperación de la portadora
vs
vs
Ejemplo de antiguo esquema de amplificador de FI con demoduladores de AM y FM
Discriminador de relación
Detector de envolvente
ATE-UO EC dem 23
Ejemplo de esquema de amplificador de FI y de BF de sonido para TV con CI TDA8190
Detector de FM de cuadratura
Limitador
ATE-UO EC dem 24