Electrónica de Comunicaciones

1. 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

2. Antena Amplificador de banda base Modulador y amplificador de RF Línea de transmisión Información Red de adaptación de impedancias Oscilador 13- Tipos y estructuras de transmisores de RF • Cualidades de un transmisor: • Estabilidad de frecuencia. • Pureza espectralde 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

3. Amplificador de señal de banda base Amplificador de potencia de banda base Antena Información Oscilador Modulador de potencia Amplificador de señal de RF Amplificadores no lineales Þ Alto rendimiento Clase C/D 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

4. Antena Banda base Banda base Modulador fXtal • Frecuencia fija Información fXtal Clase C/D Clase C/D RF Oscilador • Frecuencia variable, con conversión de frecuencia Banda base Antena Banda base Modulador Información Oscilador a Xtal Clase C/D fXtal + fV fXtal Clase C/D RF fV fXtal + fV Oscilador de frecuencia variable Estructuras de transmisores de AM (II) ATE-UO EC TX 03

5. Banda base Antena Banda base Modulador Información fXtal·NP·NF1/NF2 mC Clase C/D Sintonía digital fXtal·NP·NF1/NF2 RF Clase C/D  NF1 NP DF+F  NF2 fXtal PLL Estructuras de transmisores de AM (III) • Frecuencia variable, con PLL ATE-UO EC TX 04

6. Banda base Antena Modulador Información mC fXtal·NP·NF1/NF2 Sintonía digital Clase C/D fXtal·NP·NF1/NF2 Clase C/D RF  NF1 NP DF+F  NF2 fXtal PLL Estructuras de transmisores de ASK El oscilador puede ser como en cualquiera de los casos anteriores. Se muestra con PLL: ATE-UO EC TX 05

7. Antena Banda base Clase A/B Información RF Oscilador • Transmisor de DSB a frecuencia fija Antena Banda base fXtal Clase A/B Información RF fXtal Oscilador Estructuras de transmisores de DSB y SSB • Modulación a nivel de señal. • Los amplificadores de potencia de RF deben ser lineales. Estructuras de transmisores de DSB (I) ATE-UO EC TX 06

8. Antena Banda base fXtal·NP·NF1/NF2 Clase A/B Información RF mC fXtal·NP·NF1/NF2 Sintonía digital  NF1 NP DF+F  NF2 fXtal PLL Estructuras de transmisores de DSB (II) • Transmisor de DSB a frecuencia variable con PLL ATE-UO EC TX 07

9. Antena Antena fXtal + fV Banda base fXtal + fV Banda base Clase A/B Clase A/B Clase A/B Información Información Clase A/B RF RF RF Oscilador a Xtal fXtal Oscilador Xtal fXtal RF fV fXtal + fV Oscilador de frecuencia variable fV fXtal + fV Oscilador de frecuencia variable Estructuras de transmisores de DSB (III) • Transmisor de DSB a frecuencia variable con conversión de frecuencia ATE-UO EC TX 08

10. Con filtro a cristal: la modulación debe realizarse a frecuencia fija Filtro a cristal Antena Banda base fXtal Clase A/B Información RF +/- fXtal Oscilador a Xtal p/2 p/2 • Con mezclador I/Q Antena Banda base Oscilador Clase A/B Información RF Estructuras de transmisores de SSB (I) ATE-UO EC TX 09

11. Con filtro a cristal Antena fXtal + fV Oscilador +/- Banda base Clase A/B Inf. RF fV fXtal + fV p/2 p/2 Oscilador de frecuencia variable Antena Filtro a cristal • Con mezclador I/Q fXtal + fV Banda base Clase A/B Clase A/B Clase A/B Información RF RF RF fV fXtal + fV fXtal fXtal Oscilador a Xtal Oscilador de frecuencia variable Estructuras de transmisores de SSB (II) Frecuencia variable ATE-UO EC TX 10

12. Antena fXtal1 + fXtal2·NP·NF1/NF2 Filtro a cristal Banda base Clase A/B mC Información RF fXtal1 fXtal2·NP·NF1/NF2 Oscilador a Xtal Sintonía digital  NF1 Clase A/B RF NP DF+F  NF2 fXtal2 PLL Estructuras de transmisores de SSB (III) • Con filtro a cristal y frecuencia variable generada con PLL ATE-UO EC TX 11

13. 8,99875 9,00125 MHz 9 MHz 14 - 14,35 MHz 20 - 2520 Hz Antena Filtro a cristal Clase A/B Clase A/B B F RF RF Señal de voz 8,99873 MHz 5,00127 - 5,35127 MHz 8,99873 MHz Ejemplo de transmisor de SSB 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, DfIF = 2,5 kHz (usando filtro a cristal de 8 polos), fosc_min ≈ 5 MHz y fosc_max ≈ 5,35 MHz ATE-UO EC TX 12

14. Transmisor BPSK Antena fXtal Acondicionador digital Acondicionador digital Clase A/B p/2 p/2 Información digital • Transmisor QPSK (4QAM) RF Antena Oscilador fXtal Información digital Reloj Oscilador a Xtal I Clase A/B + fXtal fXtal Q RF Reloj Estructuras de transmisores de modulaciones digitales tipo PSK y QAM (I) • Modulación a nivel de señal. • Los amplificadores de potencia de RF deben ser lineales. • La modulación debe realizarse a frecuencia fija. ATE-UO EC TX 13

15. Antena fXtal1 + fXtal2·NP·NF1/NF2 Información digital Oscilador I mC + Q fXtal1 Acond. digital fXtal2·NP·NF1/NF2 p/2 p/2 Sintonía digital  NF1 Reloj Clase A/B RF NP DF+F  NF2 fXtal2 PLL Estructuras de transmisores de modulaciones digitales tipo PSK y QAM (II) • Transmisor QPSK (4QAM) a frecuencia variable ATE-UO EC TX 14

16. Estructuras de transmisores de FM y FSK (I) • 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. ATE-UO EC TX 15

17. Antena Banda base fXtal Clase C fXtal RF Información x N1 x N2 Antena N1·N2·fXtal Banda base Información Clase C fXtal RF Multiplicador de frecuencia Estructuras de transmisores de FM y FSK (II) • Frecuencia constante de portadora en el modulador e igual a la de transmisión • Frecuencia constante de portadora en el modulador, pero distinta a la de transmisión ¡¡Ojo!!: la desviación de frecuencia se multiplica por lo mismo que la frecuencia ATE-UO EC TX 16

18. Antena fXtal + fV fXtal + fV Banda base Clase C RF Información fXtal fV Oscilador de frecuencia variable Estructuras de transmisores de FM y FSK (III) • 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 ATE-UO EC TX 17

19. fXtal1 + fXtal2·NP·NF1/NF2 Antena Banda base Clase C RF Información fXtal1 fXtal2·NP·NF1/NF2 mC Sintonía digital  NF1 NP DF+F  NF2 fXtal2 PLL Estructuras de transmisores de FM y FSK (IV) • 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 ATE-UO EC TX 18

20. Antena fXtal·NP·NF1/NF2 Clase C mC Banda base RF + Sintonía digital Información  NF1 NP DF+F  NF2 fXtal PLL Estructuras de transmisores de FM y FSK (V) • 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 ATE-UO EC TX 19

21. fXtal1 + fXtal2·NP·NF1/NF2 Clase C mC RF fXtal1 Banda base fXtal2·NP·NF1/NF2 Información Sintonía digital  NF1 NP DF+F  NF2 fXtal2 PLL Estructuras de transmisores de PM Son semejantes a los de FM, pero con moduladores de PM Ejemplo: Frecuencia constante de portadora en el modulador, distinta de la de transmisión. Frecuencia de transmisión variable con PLL. ATE-UO EC TX 20

22. Ejemplo de transmisor de FM (I) Realización práctica con un circuito integrado MC2833 (I) ATE-UO EC TX 21

23. Tipos de estructura posibles Ejemplo de transmisor de FM (II) Realización práctica con un circuito integrado MC2833 (II) ATE-UO EC TX 22

24. Antena Filtro a cristal RF Clase A/B Clase A/B Clase A audio RF ALC AGC 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