Diseño de Circuitos Electrónicos para Comunicaciones

Cualidades de un receptor:
Sensibilidad: capacidad de recibir señales débiles. Se mide como tensión en la entrada necesaria para obtener una relación determinada entre señal y ruido a la salida.
Selectividad: capacidad de rechazar frecuencias indeseadas. Se mide como cociente de potencias de entrada de las señales de frecuencias indeseadas y de la deseada que generan la misma señal de salida.
Fidelidad: Capacidad de reproducir las señales de banda base para una distorsión especificada.
Margen dinámico: cociente entre niveles máximos y mínimos de potencia de entrada que garantizan funcionamiento correcto del receptor.
(Gp:) Antena
(Gp:) Información
(Gp:) Amplificación y filtrado en alta frecuencia
(Gp:) Demodulación
(Gp:) Amplificación en banda base

Tipos de receptores:
Homodino o de detección directa o de conversión directa.
Reflex.
Regenerativo o receptores a reacción.
Superregenerativo o receptores a superreacción.

Superheterodinos
(Gp:) De simple conversión.
De conversión múltiple.

(Gp:) Filtro de RF 1
(Gp:) Antena
(Gp:) Información
(Gp:) Etapa de RF 1
(Gp:) Demodulador
(Gp:) Amplificador de banda base
(Gp:) Filtro de RF n
(Gp:) Etapa de RF n

Receptor homodino (I)
Hay n etapas de RF, todas sintonizadas a la frecuencia a recibir.
(Gp:) Sólo interés histórico

Receptor homodino (II)
Presenta importantes limitaciones:
Muy desaconsejado si el margen de frecuencias a recibir es ancho, ya que hacen falta varios filtros de banda agudos y variables.
La selectividad obtenida varía en función de la frecuencia de recepción.
Posibilidad de oscilaciones por acoplamientos parásitos entre entrada y salida, al operar todas las etapas de RF a la misma frecuencia.
Sin embargo, es útil si:
La banda de recepción es relativamente estrecha.
El demodulador es del tipo detector coherente.

Receptor homodino (III)
Ejemplo: Receptor de SSB (I)
(Gp:) vf

(Gp:) 0
(Gp:) Swm
(Gp:) vf

vpUSB,
wpUSB = wp+ Swm
Se sintoniza wo = wp
(Gp:) vpUSB
(Gp:) wp
(Gp:) wp+Swm
(Gp:) 0

(Gp:) wO
(Gp:) 0

(Gp:) Filtro de banda base

(Gp:) El filtro de banda base fija la selectividad del receptor

Características de diseño:
Poca ganancia de RF (se evitan oscilaciones parásitas).
Alta ganancia en banda base (barato).

Receptor homodino (IV)
(Gp:) vpUSB1, wpUSB1

(Gp:) vpUSB2, wpUSB2

(Gp:) vf

Problema: dos señales de frecuencias cercanas.
(Gp:) wO
(Gp:) 0

(Gp:) wp1
(Gp:) vpUSB1
(Gp:) wp1+Swm1
(Gp:) 0

(Gp:) wp2
(Gp:) wp2+Swm2
(Gp:) vpUSB2

(Gp:) Filtro de banda base

(Gp:) 0
(Gp:) Swm1
(Gp:) vf
(Gp:) (wO-wp2-Swm2)

(Gp:) Señal no inteligible, que no se puede filtrar en la entrada de RF.

(Gp:) No se elimina la “banda imagen”

Receptor homodino (V)
(Gp:) Antena
(Gp:) Información
(Gp:) Amplificador de banda base
(Gp:) Filtro de banda base
(Gp:) Filtro de RF
(Gp:) Amplificador de RF
(Gp:) Detector coherente con mezclador I/Q
(Gp:) vo(wOt)
(Gp:) vf1
(Gp:) p/2
(Gp:) p/2
(Gp:) -/+
(Gp:) vf2
(Gp:) vf2’
(Gp:) Filtro de banda base

Solución: uso de un detector coherente con mezclador I/Q
(Gp:) 0
(Gp:) Swm1
(Gp:) vf

(Gp:) vpUSB1
(Gp:) wp1
(Gp:) wp1+Swm1
(Gp:) 0

(Gp:) wO

(Gp:) wp2
(Gp:) wp2+Swm2
(Gp:) vpUSB2

(Gp:) vpUSB1, wpUSB1

(Gp:) vpUSB2, wpUSB2

(Gp:) Filtro de banda base

Receptor superheterodino de simple conversión (I)
(Gp:) Antena
(Gp:) Información
(Gp:) Filtro de RF
(Gp:) Amplificador de RF
(Gp:) Mezclador
(Gp:) Filtro de IF
(Gp:) Amplificador de IF
(Gp:) Demodulador
(Gp:) Amplificador de BB

Es el tipo de receptor de uso general
(Gp:) Variable en función de la frecuencia a recibir

Idea fundamental: convertir todas las frecuencias a recibir a una constante llamada “Frecuencia Intermedia”. El mayor esfuerzo en filtrado y amplificación en alta frecuencia se hace a la frecuencia intermedia. La sintonía se lleva a cabo modificando la frecuencia del oscilador (oscilador local) y la del filtro de entrada (si el margen de frecuencias a recibir es amplio).

Receptor superheterodino de simple conversión (II)
(Gp:) ?Gfiltro IF? [dB]
(Gp:) 0
(Gp:) -20
(Gp:) -40
(Gp:) -60
(Gp:) 400
(Gp:) f [kHz]
(Gp:) 500

Ejemplo: Receptor de radiodifusión en OM (MF, modulación en AM).
fRF_min = 520 kHz y fRF_max = 1630 kHz.
fIF = 455 kHz y DfIF = 10 kHz (usando filtro cerámico).
Elecciones posibles de fosc:
fosc = fRF + fIF (mejor en este ejemplo).
fosc = fRF – fIF.
Cálculo de fosc_min = 975 kHz y fosc_max = 2085 kHz.

fosc = 975 – 2085 kHz
(Gp:) fIF = 455 kHz

fRF = 520 – 1630 kHz

Receptor superheterodino de simple conversión (III)
(Gp:) 455 kHz

(Gp:) 1630 kHz
(Gp:) 520 kHz
(Gp:) fRF

(Gp:) 455 kHz

(Gp:) fosc
(Gp:) 2085 kHz
(Gp:) 975 kHz

(Gp:) 0
(Gp:) f

(Gp:) Señal 1MHz

(Gp:) 1455 kHz

(Gp:) 0
(Gp:) f
(Gp:) Ejemplo: Sintonía de una emisora de AM en 1 MHz.

(Gp:) 1MHz

(Gp:) 455 kHz

(Gp:) Señal 455 kHz
(Gp:) 455 kHz

(Gp:) Señal 475 kHz
(Gp:) 455 kHz

Fuera de sintonía: con oscilador a 1475 kHz
El filtro de IF fija la selectividad
En sintonía: con oscilador a 1455 kHz