Electrónica de Comunicaciones

Electrónica de Comunicaciones

CONTENIDO RESUMIDO:

1- Introducción.

2- Osciladores.

3- Mezcladores.

4- Lazos enganchados en fase (PLL).

5- Amplificadores de pequeña señal para RF.

6- Filtros pasa-banda basados en resonadores piezoeléctricos.

7- Amplificadores de potencia para RF.

8- Demoduladores de amplitud (AM, DSB, SSB y ASK).

9- Demoduladores de ángulo (FM, FSK y PM).

10- Moduladores de amplitud (AM, DSB, SSB y ASK).

11- Moduladores de ángulo (PM, FM, FSK y PSK).

12- Tipos y estructuras de receptores de RF.

13- Tipos y estructuras de transmisores de RF.

14- Transceptores para radiocomunicaciones. ATE-UO EC TX 00

13- Tipos y estructuras de transmisores de RF

Cualidades de un transmisor:• Estabilidad de frecuencia.

• Pureza espectral de la señal de salida.

• Potencia (requiere definiciones específicas en función del tipo

de modulación).

• Rendimiento del transmisor.

• Fidelidad de la modulación.

• Margen dinámico.ATE-UO EC TX 01

Línea de transmisiónInformación

Red de adaptación de impedancias

Modulador y amplificador

de RF

Amplificador de banda base

Antena

Oscilador

Estructuras de transmisores

• Dependen esencialmente del tipo de modulación.

• Dependen también de la frecuencia de emisión, ya que también ésta está relacionada con aquella.

Estructuras de transmisores de AM (I)

Modulación a nivel de potencia

ATE-UO EC TX 02

Modulador de potencia

Oscilador

Amplificador de señal de banda base

InformaciónAntena

Amplificador de potencia de banda base

Amplificador de señal de RF

Clase C/D

Amplificadores no lineales Alto rendimiento

Estructuras de transmisores de AM (II)

ATE-UO EC TX 03

• Frecuencia fija

Oscilador

Banda base

Información

Antena

RF

Banda base

Modulador

fXtal

fXtal

Clase C/D

Clase C/D

• Frecuencia variable, con conversión de frecuencia

Oscilador a Xtal

Banda base

Información

Antena

RF

Banda base

Modulador

Oscilador de frecuencia variable

fV fXtal + fV

fXtal

fXtal + fV

Clase C/D

Clase C/D

Estructuras de transmisores de AM (III)

ATE-UO EC TX 04

• Frecuencia variable, con PLL

fXtal·NP·NF1/NF2

Banda base

Información

Antena

RF

Banda base

Modulador

fXtal·NP·NF1/NF2

PLL

NP

F+F

NF1

NF2

Sintonía digital

C

fXtal

Clase C/D

Clase C/D

Estructuras de transmisores de ASK

ATE-UO EC TX 05

El oscilador puede ser como en cualquiera de los casos anteriores. Se muestra con PLL:

fXtal·NP·NF1/NF2

Banda base

Información

Antena

RF

Modulador

fXtal·NP·NF1/NF2

PLL

NP

F+F

NF1

NF2

Sintonía digital

C

fXtal

Clase C/D

Clase C/D

Estructuras de transmisores de DSB y SSB

ATE-UO EC TX 06

• Modulación a nivel de señal.

• Los amplificadores de potencia de RF deben ser lineales.

Oscilador

Banda base

Información

Antena

Clase A/B

RF

Oscilador

Banda base

Información

fXtal

fXtal

Antena

Clase A/B

RF

• Transmisor de DSB a frecuencia fija

Estructuras de transmisores de DSB (I)

Estructuras de transmisores de DSB (II)

ATE-UO EC TX 07

• Transmisor de DSB a frecuencia variable con PLL

Banda base

Información

Antena

Clase A/B

RF

PLL

NP

F+F

NF1

NF2

Sintonía digital

C

fXtal

fXtal·NP·NF1/NF2

fXtal·NP·NF1/NF2

Estructuras de transmisores de DSB (III)

ATE-UO EC TX 08

• Transmisor de DSB a frecuencia variable con conversión de frecuencia

Antena

Oscilador Xtal

Banda base

Información

fXtal

Clase A/B

RF

Oscilador de frecuencia variable

fV fXtal + fV

fXtal + fV

Clase A/B

RF

Banda base

Información

Antena

Clase A/B

RFOscilador

a Xtal

Oscilador de frecuencia variable

fV fXtal + fV

fXtal RF

fXtal + fV

Clase A/B

Estructuras de transmisores de SSB (I)

Oscilador a Xtal

Banda base

Información

Antena

Clase A/B

RF

Filtro a cristal

fXtal

fXtal

• Con filtro a cristal: la modulación debe realizarse a frecuencia fija

• Con mezclador I/Q

/2+/-

/2

OsciladorBanda

base

Información

Antena

Clase A/B

RF

ATE-UO EC TX 09

Estructuras de transmisores de SSB (II)

ATE-UO EC TX 10

Frecuencia variableAntena

Clase A/B

RF

Oscilador de frecuencia variable

fV fXtal + fV

fXtal + fV

Clase A/B

RF

Oscilador a Xtal

Banda base

Información

fXtal

Filtro a cristal

• Con filtro a cristal

Antena

Clase A/B

RF

Oscilador de frecuencia variable

fV fXtal + fV

fXtal + fV

Clase A/B

RFInf. /2

+/-

/2

OsciladorBanda

base

• Con mezclador I/Q

fXtal

fXtal1 + fXtal2·NP·NF1/NF2

PLL

NP

F+F

NF1

NF2

Sintonía digital

C

fXtal2

fXtal2·NP·NF1/NF2

Antena

Clase A/B

RF

Clase A/B

RF

Oscilador a Xtal

Banda base

Información

fXtal1

Filtro a cristal

Estructuras de transmisores de SSB (III)

• Con filtro a cristal y frecuencia variable generada con PLL

ATE-UO EC TX 11

Ejemplo de transmisor de SSB

ATE-UO EC TX 12

Ejemplo 1: Transmisor de radioaficionado de la banda de 20 m (HF, modulación en USB):

fRF_min = 14 MHz, fRF_max = 14,35 MHz, fIF = 9 MHz, fIF = 2,5 kHz (usando

filtro a cristal de 8 polos), fosc_min ≈ 5 MHz y fosc_max ≈ 5,35 MHz

Antena

Clase A/B

RF

Clase A/B

RF

Filtro a cristal

B F

8,99873 MHz

5,00127 - 5,35127 MHz

9 MHz20 - 2520 Hz

Señal de voz

14 - 14,35 MHz

9,00125 MHz8,99875

8,99873 MHz

Estructuras de transmisores de modulaciones digitales tipo PSK y QAM (I)

ATE-UO EC TX 13

• Modulación a nivel de señal.

• Los amplificadores de potencia de RF deben ser lineales.

• La modulación debe realizarse a frecuencia fija.

Oscilador a Xtal

Informacióndigital

fXtal

Antena

Clase A/B

RF

fXtalAcondicionador

digital

Reloj

• Transmisor BPSK

/2+

/2

Oscilador Antena

Clase A/B

RF

Informacióndigital

fXtal

Acondicionador digital

Reloj

fXtalI

Q

• Transmisor QPSK (4QAM)

Estructuras de transmisores de modulaciones digitales tipo PSK y QAM (II)

ATE-UO EC TX 14

• Transmisor QPSK (4QAM) a frecuencia variable

/2+

/2

OsciladorInformacióndigital

fXtal1

Acond. digital

Reloj

I

Q

fXtal1 + fXtal2·NP·NF1/NF2

PLL

NP

F+F

NF1

NF2

Sintonía digital

C

fXtal2

fXtal2·NP·NF1/NF2

Antena

Clase A/B

RF

Estructuras de transmisores de FM y FSK (I)

ATE-UO EC TX 15

• Modulación a nivel de señal.

• Como no hay información en la amplitud, los amplificadores de potencia de RF no tienen que ser lineales.

• La modulación no es necesario que se realice a frecuencia de portadora fija.

• La frecuencia de la portadora en el modulador no es necesario que coincida con la de transmisión.

• Existen muchos tipos posibles de estructura, en función de que:

• Que la frecuencia del modulador coincida con la de transmisión o sea distinta.

• Que la frecuencia de transmisión sea variable o fija.

• Que la frecuencia del modulador sea variable o fija.

• Que las modificaciones de frecuencia se hagan por conversión (mezcla), multiplicación o con PLLs.

Estructuras de transmisores de FM y FSK (II)

ATE-UO EC TX 16

• Frecuencia constante de portadora en el modulador e igual a la de transmisión

Banda base

Información

Antena

Clase C

RF

fXtal

fXtal

• Frecuencia constante de portadora en el modulador, pero distinta a la de transmisión

Multiplicador de frecuencia

¡¡Ojo!!: la desviación de frecuencia se multiplica por lo mismo que la frecuencia

Información

Antena

Banda base

Clase C

RF

N1·N2·fXtal

x N1 x N2

fXtal

Estructuras de transmisores de FM y FSK (III)

ATE-UO EC TX 17

• Frecuencia constante de portadora en el modulador, distinta a la de transmisión. Frecuencia de transmisión variable por mezcla

La desviación de frecuencia no cambia al cambiar la sintonía

Banda base

Información

Antena

Clase C

RFfXtal

Oscilador de frecuencia variable

fV

fXtal + fV fXtal + fV

Banda base

Información

Antena

Clase C

RFfXtal1

fXtal1 + fXtal2·NP·NF1/NF2

PLL

NP

F+F

NF1

NF2

Sintonía digital

C

fXtal2

fXtal2·NP·NF1/NF2

Estructuras de transmisores de FM y FSK (IV)

ATE-UO EC TX 18

• Frecuencia constante de portadora en el modulador, distinta de la de transmisión. Frecuencia de transmisión variable con PLL

La desviación de frecuencia no cambia al cambiar la sintonía

Estructuras de transmisores de FM y FSK (V)

ATE-UO EC TX 19

• Frecuencia variable de portadora en el modulador, coincidente con la de transmisión. VCO estabilizado con PLL

¡¡Ojo!! la desviación de frecuencia cambia al cambiar la sintonía

Antena

Clase C

RF

PLL

NP

F+F

NF1

NF2

Sintonía digital

C

fXtal

fXtal·NP·NF1/NF2

Banda base

Información+

Estructuras de transmisores de PM

ATE-UO EC TX 20

Son semejantes a los de FM, pero con moduladores de PM

Clase C

RF

Banda base

Información

fXtal1 + fXtal2·NP·NF1/NF2

PLL

NP

F+F

NF1

NF2

Sintonía digital

C

fXtal2

fXtal2·NP·NF1/NF2

fXtal1

Ejemplo: Frecuencia constante de portadora en el modulador, distinta de la de transmisión. Frecuencia de transmisión variable con PLL.

Ejemplo de transmisor de FM (I)

ATE-UO EC TX 21

Realización práctica con un circuito integrado MC2833 (I)

Ejemplo de transmisor de FM (II)Realización práctica con un circuito integrado MC2833 (II)

ATE-UO EC TX 22

Banda base

Información

Antena

Clase C

RF

fXtal

fXtal

Banda base

Información

Antena

Clase C

RF

fXtalBanda

base

Información

Antena

Clase C

RF

fXtal

fXtal

Información

Antena

Banda base

Clase C

RF

N1·N2·fXtal

x N1 x N2

fXtalInformación

Antena

Banda base

Clase C

RF

N1·N2·fXtal

x N1 x N2

Información

Antena

Banda base

Clase C

RF

N1·N2·fXtal

x N1 x N2

Antena

Banda base

Clase C

RF

N1·N2·fXtal

x N1 x N2

Banda base

Clase C

RF

N1·N2·fXtal

x N1x N1x N1 x N2x N2

fXtal

Tipos de estructura posibles

Subsistemas de control en transmisores

• El control automático de nivel (ALC o CAN). • El control automático de ganancia de audio.• El medidor de ondas estacionarias.

ALC y control automático de ganancia de audio

Actúan como los AGC de los receptores, para garantizar el funcionamiento lineal de los amplificadores de potencia de RF (en el caso del ALC) y de audio. También se encargan de que no se produzcan sobremodulaciones. La elección de sus constantes de tiempo puede llegar a ser compleja.

ATE-UO EC TX 23

RF

Antena

Clase A/B

RF

Clase A/Baudio

Filtro a cristal

Clase A

ALCAGC