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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.
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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
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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
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Demodulación de AM con detector de pico (I)
+
-vdp
RvpAM
+
C
D
vpAM
ATE-UO EC dem 03
vdp
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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
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+
-
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
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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
+
-
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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
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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
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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
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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
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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
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• 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
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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
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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
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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)
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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)]
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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)
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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)
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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
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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
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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
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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
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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
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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