RECEPTOR SUPERHETERODINO AMCervantes Livon, Jimmy

CARRERA PROFESIONAL DE ING.ELECTRONCA Telecomunicaciones I

I. INTRODUCCION

En electrónica, la idea fundamental para crear un receptor es que el mismo debe recibir las ondas electromagnéticas de radio, convertirlas en corriente eléctrica y luego separar la información de otras componentes (portadora, ruido, otras emisiones, etc.). Ahora bien, dentro de los tipos de receptores que podemos encontrar, tenemos el Receptor Superheterodino, en el cual la idea básica es desplazar la estación deseada a una frecuencia más baja. Este desplazamiento a otra frecuencia más baja se realiza con un mezclador. Desplazado el espectro que interesa a esta nueva frecuencia (llamada frecuencia intermedia, en adelante FI) se pasa por un amplificador fijo sintonizado a esta frecuencia de forma que solo deje pasar la estación deseada.

II. ASPECTOS GENERALES

El receptor superheterodino es conocido también como receptor latido. Contiene un oscilador de frecuencia de batida local en cual produce una señal de radio ajustada para estar cerca en frecuencia a la señal que se recibe en la entrada. Cuando las dos señales se mezclan se crea una frecuencia “latido” equiválete a la diferencia entre las dos frecuencias. Mediante el ajuste de frecuencias del oscilador local correctamente, la frecuencia de batido está en el rango de audio, y se puede oír como un tono en los auriculares del receptor cada vez que la señal del transmisor está presente.

III. TEORIA

RECEPTOR SUPERHETERODINO AM:

Es un receptor de ondas de radio, que utiliza un proceso de mezcla de frecuencia o heterodinación para convertir

La señal recibida en una frecuencia intermedia fija, que puede ser más convenientemente elaborada (filtrada y amplificada) que la frecuencia de radio de la portadora original. Prácticamente todos los receptores modernos de radio y televisión utilizan el principio superheterodino. En pocas palabras es un equipo en el que todas las frecuencias recibidas se convierten a una frecuencia más baja antes de la detección.

III.1. CARACTERÍSTICAS:

En los receptores domésticos de AM (Amplitud Modulada), la frecuencia intermedia es de 455 o 470 kHz; en los receptores de Frecuencia modulada (FM), generalmente es de 10,7 MHz. Los receptores superheterodinos mezclan o heterodinan una frecuencia generada en

un oscilador local (Floc). De esta heterodinación resultan dos frecuencias: una superior (Fant + Floc) y otra inferior (Fant - Floc) a la frecuencia entrante

III.2. PARÁMETROS DE IMPORTANCIA EN UN

RECEPTOR SUPERHETERODINO :

a. Sensibilidad: Es el nivel de entrada requerido para producir una cierta potencia de audio. Mide la capacidad del receptor de recibir señales débiles y está determinada por la ganancia total del receptor.

b. Selectividad: Es la capacidad del receptor para separar estaciones adyacentes. Está determinada por el ancho de banda total del receptor. El ancho de banda del receptor depende de los anchos de banda de los tres circuitos sintonizados del receptor superheterodino: el amplificador de RF, el mezclador y la etapa de FI.

c. Relación señal a ruido: Es la relación entre la potencia de señal deseada a la salida y la potencia del ruido a la salida. Mide la pureza de la señal de salida del receptor. Para obtener una alta relación señal a ruido deben darse dos condiciones: la ganancia del receptor debe ser suficiente para producir la potencia de señal de salida adecuada y el ruido introducido por el propio receptor debe ser mínimo.

d. Fidelidad: Es la capacidad de reproducir la señal de información de forma precisa; o sea, cuanto se parece la señal de salida del receptor a la señal original. Depende principalmente de dos factores: el ancho de banda del receptor y la linealidad del detector y los amplificadores. Es la capacidad del receptor de no añadir distorsión a la señal de salida.

III.3. DIAGRAMA DE BLOQUES.

III.4. Amplificador RF:

El amplificador de RF tiene como función sintonizar de forma correcta la señal y amplificarla a fin de que al llegar al detector tenga una intensidad lo suficientemente fuerte. Si la señal se amplificara en la salida del detector sería insuficiente para lograr una buena reproducción de la señal de A.F., no significa que el amplificador de audio sea menos importante. Este aísla la señal que deseamos recibir del resto de las señales que llegan a la antena. Este filtro pasa bandas es

genérico, por lo que tiene poca selectividad en frecuencia.

El amplificador de RF no debe ser muy selectivo, ya que la distancia entre la frecuencia a seleccionar y su imagen es 2fI, de valor muy grande, No es necesario que el amplificador de RF sea muy selectivo (banda relativamente ancha). Y el amplificador de RF elimina las señales de f alejadas del orden de fI de la que se quiere seleccionar.

III.5. Amplificador FI:

El amplificador de frecuencia intermedia es un amplificador selectivo de radiofrecuencia, cuya finalidad es la de proporcionar una ganancia lo mayor posible para señales de una frecuencia determinada e invariable cualquiera que sea la señal sintonizada, y modulada en la misma forma en que lo está la señal recibida por antena.

La frecuencia portadora modulada tiene un ancho de banda de 9 kHz, por lo cual el amplificador de frecuencia intermedia ha de dejar pasar también las frecuencias correspondientes a dicho ancho de banda, ya que si no fuera así nos encontraríamos con una señal portadora amplificada sin contenido de información alguna.

Tipos de acoplamientos entre las etapas amplificadoras de frecuencia intermedia:

Acoplamiento con transformador. Acoplamiento con autotransformador. Acoplamiento en tensión. Acoplamiento con inductancia y capacidades. Acoplamiento con inductancia y resistencias El tipo de acoplamiento más utilizado es el

acoplamiento por autotransformador.

III.6. Mezclador FI:

El mezclador recorre el espectro en frecuencia de la señal filtrada, centrándolo alrededor de la “frecuencia

intermedia”. Para desplazar el espectro, el mezclador utiliza la componente de conversión ascendente o descendente, según convenga. El filtro de frecuencia intermedia aísla perfectamente la señal a demodular, ya que es un filtro de alta selectividad en frecuencia. El detector demodula la señal de frecuencia intermedia (es decir, recupera el espectro de la señal original) y el amplificador le da a la señal de salida la ganancia que necesita.

III.7. Detector envolvente:

Es un Circuito eléctrico que tiene como entrada una señal de alta frecuencia, y como salida la envolvente de la señal de entrada. El condensador en el circuito de la imagen almacena carga cuando la señal de entrada crece, y se descarga muy lentamente a través del resistor cuando ésta decrece. El diodo conectado en serie asegura que la corriente no circule en sentido contrario hacia la entrada del circuito.

La mayoría de los detectores de envolvente prácticos usan rectificación de media onda o de onda completa de la señal para convertir la entrada de AC de audio en la señal de DC de pulsos. Luego se usa filtrado para alisar el resultado final. Dicho filtrado rara vez es perfecta, y normalmente queda ripple en el seguidor de envolvente de salida, en particular con entradas de baja frecuencia, como por ejemplo notas de un bajo. Más filtrado brinda resultados más alisados, pero disminuye la respuesta del diseño, por lo que soluciones reales crean una solución de compromiso.

El objetivo el detector envolvente es regresar la señal de FI a la información de la fuente original. El detector se suele llamar detector de audio, o segundo detector en receptores de banda de emisión, porque las señales de información tienen frecuencia de audio. El detector puede ser tan sencillo como un solo diodo, o tan complejo como un PLL.

SIMULACION POR ETAP

III.8. CIRCUITO AMPLIFICADOR DE RF

FIG.1 AMPLIFICADOR DE RF

SALIDA DEL AMPLIFICADOR DE RF

FIG.2 SALIDA DEL AMPLIFICADOR DE RF

En este circuito simulado de la fig.1 está representado el amplificador de RF en esta básicamente generamos una señal con el generador de señales del simulador y esta nos reemplaza la antena que recensiona la señal generada por el emisor en este caso las emisoras de radio y en la fig.2 ya tenemos la señal obtenida tras el paso anticipado por el amplificador recuperando de alguna forma la forma y la información emitida.

III.9. CIRCUITO OSCILADOR

FIG.3 CIRCUITO OSCILADOR

SALIDA DEL OSCILADOR LOCAL

FIG.4 SALIDA DEL OSCILADOR LOCAL

En este circuito simulado de la fig.3 representamos este oscilador local nos producirá una señal de RF con un margen de frecuencia que va desde 98,7 hasta 118,7 MHz esta justo está a 10,7MHz por encima de la banda de FM que queremos recibir (88 a 108 MHz) y en la fig.4 es básicamente la señal emitida por el oscilador netamente puro.

III.10. CIRCUITO MEZCLADOR

FIG.5 MEZCLADOR

SALIDA DEL MEZCLADOR

FIG.6 SALIDA DEL MEZCLADOR

En la fig.5 está la parte del mezclador del receptor es la sección convertidor que como visto no es lineal que nos ayudó a convertir las radiofrecuencias en frecuencias intermedias para llegar al proceso de traslación de RF a RI, ya realizado nuestro proceso de heterodinado ya antes mencionado que como resultado obtuve la señal en RI graficada en la fig.6.

III.11. CIRCUITO AMPLIFICADOR DE FI

FIG.7 AMPLIFICADOR DE FI

SALIDA DEL AMPLIFICADOR DE FI

FIG.8 SALIDA DE AMPLIFICADOR DE FI

En la fig.7 es la etapa de amplificación FI básicamente nos ayudó o nos brindó en unción de pasabanda de FI que la llamamos frecuencia trayectoria de FI, tanto como nuestra frecuencia y ancho de banda de FI son constantes para lo cual esta etapa solo escoge su frecuencia deseada y sea menor que cualquier señal RF decepcionadas de las anteriores etapas, como vemos en la fig.8 obtenemos netamente señales FI de menor frecuencia comparada con las señales decepcionadas en anteriores etapas.

III.12. CIRCUITO DETECTOR DE ENVOLVENTE

FIG.9 DETECTOR DE ENVOLVENTE

SALIDA DEL DETECTOR DE ENVOLVENTE

FIG.10 SALIDA DEL DETECTOR DE ENVOLVENTE

En la fig.9 esta simulada el detector de envolvente en esta etapa el circuito es básico y ayuda a regresar las señales de FI a la información de la fuente original emitida por alguna emisora radial, ya en la fig.10 la señal obtenida es casi la señal definitiva para poder ser pasada por un amplificador de audio dependiendo del parlante a usar para poder escuchar la radio emisora.

IV. SIMULACUION COMPLETA

EN MATLAB

FIG.11 SISTEMA COMPLETO RECEPTOR SUPERHETERODINO AM

En la fig.11 está representada la simulación del receptor superheterodino AM usando el programa MATLAB ayudándonos mucho de ver el funcionamiento en cada etapa que veremos a continuación:

FIG.12 SISTEMA ENTRADA Y SALIDA AMPLIFICADOR RF

En la fig.12 está representada la simulación de la entrada y salida del amplificador RF observamos en la imagen que tenemos una frecuencia emitida de 18000 KHz de la antena entra entra al amplificador y se observa la señal en la imagen de color azul esta pasa por el amplificador RF y en la figura de color rojo tenemos solo centrado la frecuencia de la estación sintonizada.

FIG.13 SALIDA DE LA MULTIPLICACIÓN POR EL OSCILADOR LOCAL

En la fig.13 observamos como la señal ha sido multiplicada por el oscilador local observada en la gráfica de color rojo siendo esta trasladada a la frecuencia intermedia.

FIG.14 SALIDA DE LA DEL FILTRO IF

En la fig.14 observamos la señal que solo deja pasar el amplificador IF que esta elimina algunas señales de alta frecuencia y ancho de banda que son muy elevados y solo dejan pasar la frecuencia intermedia.

FIG.14 SALIDA DEL DETECTOR ENVOLVENTE O SINCRÓNICO

En la fig.14 observamos la salida directa solo pasa la señal de banda base observada en la gráfica color rojo.

FIG.15 SALIDA DEL FILTRO PASABAJAS

En la fig.15 observamos del filtro pasabaja está básicamente ya es la última etapa y vemos como se recupera la señal emitida inicialmente como observamos en la figura.

V. CONCLUSIÓN

Una vez realizado el estudio completo del receptor superheterodino, y luego de haber analizado los resultados obtenidos en las simulaciones de cada etapa, podemos concluir como se dijo en el análisis general que el Receptor Superheterodino presenta muchas ventajas con respecto a otros sistema de igual funcionamiento pero un poco más antiguos en cuanto a su desarrollo.

Este tipo de receptor es ampliamente utilizado en diversos equipos electrónicos en los que se requiere que la señal transmitida sea lo más semejante posible a la que se entra al sistema o circuito. De igual manera con este se busca que

a pesar de que se utilice un menor ancho de banda para transmitir las señales, se logre que para una amplia gama de frecuencias, el sistema funcione de la mejor manera, filtrando elementos parásitos que podrían modificar el funcionamiento de la señal.

Un receptor superheterodino es un receptor de onda de radio, donde se utiliza un proceso de mezcla de frecuencia o una heterodinación; ya nos permite invertir una señal recibida en una frecuencia intermedia fija, donde puedes ser más conveniente elaborar (filtro, amplificador), que la frecuencia de radio de la portadora original donde prácticamente todos los receptores modelos de radio y televisión utilizan el principio del superheterodino.

Donde la mayor ventajas del superheterodino, es donde la señal de radio es sensible no solo a la estrecha gama de frecuencia, sino solamente la parte interior de la etapa, ya que el superheterodino es un mezclador de señales y se genera varias fases o etapas. Un diagrama del superheterodino está compuesta por: Antena, Amplificador de RF, Mezclador, Oscilador Local, Filtro, Amplificador de FI, Demodulador, Amplificador de Bf, así es el comportamiento del superheterodino.

VI. REFERENCIA BIBLIOGRAFICA

Prezi.[ en linea ].Receptor Superheterodino AM y FM.[Fecha de consulta: 24 de julio 2015]. Disponible en: https://prezi.com/oefp-fclx633/receptor-superheterodino-am-y-fm/

Radio Electronica.[ en linea ].Como Modificar un Receptor de FM para oír la VHF.[Fecha de consulta: 24 de julio 2015]. Disponible en: http://www.radioelectronica.es/radioaficionados/120-como-modificar-un-receptor-de-fm-para-oir-la-vhf

Slideshare.Universidad de Santander.[ en linea ].Sistemas de Comunicación I: receptores AM. [Fecha de consulta: 24 de julio 2015].Disponible en:http://es.slideshare.net/MAMOGU/receptores-de-am-presentation