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Electrónica de Comunicaciones

Electrónica de Comunicaciones. 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.

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Electrónica de Comunicaciones

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Presentation Transcript

  1. Electrónica de Comunicaciones 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. ATE-UO EC dem 00

  2. Amplificador de FI (o de RF) Amplificador de banda base Demodulador Portadora modulada Información (moduladora) 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 ATE-UO EC dem 01

  3. Demodulación de AM, DSB y SSB con mezcladores Véanselas transparencias - desde: ATE-UO EC mez 60 - hasta: ATE-UO EC mez 80 ATE-UO EC dem 02

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

  5. D C1 vdpsc R2 + C2 vpAM R vdp C R1 vpAM Amplificador de banda base Detector de pico Filtro pasa altos vpAM vdp - - - vdpsc + + + vpAM Demodulación de AM con detector de pico (II) ATE-UO EC dem 04

  6. + Vcc C1 D vdpsc R vdp vpAM C R1 CR Lm 1:n vpAM vdp vdpsc D - - - G S + + + Amplificador de FI (o de RF) Demodulación de AM con detector de pico (III) Realización práctica de un detector de pico de media onda Filtro pasa altos Detector de pico ATE-UO EC dem 05

  7. Detector de pico C1 + Vcc D1 R C R1 vdpsc vdp vpAM vpAM CR Filtro pasa altos Lm 1:n D2 - - - - D vdp G vdpsc ½vpAM½ S + + + + Amplificador de FI (o de RF) vpAM Demodulación de AM con detector de pico (VI) Realización práctica de un detector de pico de onda completa ATE-UO EC dem 06

  8. vo(wpt) + D R vdp C vpASK Mezclador vpASK vf vmez - vmez vpASK vo(wpt) f = 0º PLL + vf Demodulación de ASK • Con detector de pico • Con detector coherente ATE-UO EC dem 07

  9. Mezclador vf vmez vo(wot) vpASK vo(wOt) vpASK vmez vf Demodulación de radiotelegrafía al oído Con detector coherente o detector de batido wO»wp perowO¹wp ATE-UO EC dem 08

  10. vpQAM vf1 vmez1 0 1 0 1 0 0 vo(wpt) vpQAM vo(wpt) Q 1 0 0 0 1 0 Recuperada de la portadora vo(wpt-p/2) vmez2 p/2 vf2 vmez1 vf1 I vmez2 vf2 Demodulación de QAM con detector coherente I/Q ATE-UO EC dem 09

  11. Amplificador de FI (o de RF) Amplificador de banda base Demodulador Portadora modulada Información (moduladora) 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 ATE-UO EC dem 10

  12. Moduladora FM PM Modulada FM:vpFM(wmt, wpt) = VP·cos[wpt + Dwp·∫ xm(wmt)·dt] t -¥ Tipos de modulaciones analógicas de ángulo Comparación entre FM y PM Ecuaciones: Moduladora: xm(wmt) (½xm(wmt) ½ £ 1) Portadora: vp(wpt) = VP·coswpt Modulada PM:vpPM(wmt, wpt) = VP·cos[wpt + Dfp·xm(wmt)] • Si llamamos fp = wp/(2p) y fm_max, Dfp_max y Dfp_max a los máximos valores de fm = wm/(2p), Dfp = Dwp/(2p) y Dfp, respectivamente, se cumple: • DBFM» 2(Dfp_max + fm_max) • DBPM» 2(Dfp_max·fm_max + fm_max) • FM de banda ancha (radiodifusión):Dfp_max = 75 kHz fm_max = 15 kHz DB » 180 kHz • FM de banda estrecha (comunicaciones de voz):Dfp_max = 5 kHz fm_max = 3 kHz DB » 16 kHz ATE-UO EC dem 11

  13. v f Portadora modulada vs Moduladora ve Convertidor f/v (derivador) Detector de pico Limitador Tipos de demoduladores de FM Muy populares en el pasado. Hoy en desuso Þ • Discriminadores • Detector de cuadratura • Demoduladores con PLLs Esquema general de un discriminadores ATE-UO EC dem 12

  14. Con diodos Etapa diferencial 3 etapas con margen dinámico muy pequeño Ejemplos de circuitos limitadores • Son necesarios en los discriminadores y en los detectores de cuadratura ATE-UO EC dem 13

  15. + R D vs + R - vdFM C’ R’ C ve L ½vs/ve½ 0,5 - Q=5 + 0 1,4·fo 0,6·fo fo fFI Ejemplos de convertidores frecuencia/tensión para discriminadores. Con un circuito resonante vdFM=½ vs1½ • Simple • Poco simétrico • Difícil de ajustar ATE-UO EC dem 14

  16. ½vsFM/ve½ ½vs1/ve½ 0 -½vs2/ve½ fFI Otros discriminadores vdFM=½vs1½- ½vs2½ • Más simétrico • Muy difícil de ajustar 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) ATE-UO EC dem 15

  17. El detector de cuadratura (I) Mezclador vf vpFM’ vmez vpFM vpFM= VP·cos[wpt + Dwp·∫ xm(wmt)·dt] t-tr t vmez = VP2·k2·k1·cos[2wpt - wptr + Dwp·∫ xm(wmt)·dt + Dwp·∫ xm(wmt)·dt] + VP2·k2·k1·cos[wptr + Dwp·∫ xm(wmt)·dt] t-tr t -¥ -¥ t vpFM’ = VP·k1·cos[wp(t - tr)+ Dwp·∫ xm(wmt)·dt] -¥ -¥ t-tr t vf = VP2·k2·k1·cos[wptr + Dwp·∫ xm(wmt)·dt] t-tr Retardo tr Principio de funcionamiento (I) Como xm(wmt) no cambia apreciablemente en tr segundos, queda: vf = VP2·k2·k1·cos[wptr + Dwp·tr·xm(wmt)] Y como la red de retardo se calcula para que valga90ºawp, queda: vf = VP2·k2·k1·cos[p/2 + Dwp·tr·xm(wmt)] = -VP2·k2·k1·sen[Dwp·tr·xm(wmt)] ATE-UO EC dem 16

  18. El detector de cuadratura (II) vpFM Mezclador vpFM vf vf vmez vpFM’ Limitador tr vs ve vpFM vpFM’ Retardo tr vmez vf Principio de funcionamiento (II) vf = -VP2·k2·k1·sen[Dwp·tr·xm(wmt)] Como se cumple que: wp·tr» p/2,½xm(wmt)½ £ 1 yDwp << 2wp, entonces: Dwp·tr·xm(wmt) = p·xm(wmt)·Dwp/(2wp) << 1, y, por tanto: vf = -VP2·k2·k1·sen[Dwp·tr·xm(wmt)] » -VP2·k2·k1·Dwp·tr·xm(wmt) ¡Ojo! vf depende también de Vp2 Þ Hay que usar limitador ATE-UO EC dem 17

  19. vpFM Mezclador Q = 15 vf 10 vmez 0 5 vpFM’ + Cs 10,7 MHz 10,5 10,9 + vdFM R vdFM’ C L - - vf/k2·VP2 Cs=C/20 Retardo tr El detector de cuadratura (III) ¿Cómo se genera el retardo? Calculamos la transferencia de la red: vdFM’/vdFM= LCss2/[1 + Ls/R + L(C + Cs)s2] Efectuamos un análisis senoidal permanente (s = jw). Sólo es válido si wm << wp: vdFM’/vdFM= -LCsw2/[1 - L(C + Cs)w2 + jLw/R.Por tanto: vmez=VP·cos(wt)·2k2·½vdFM’/vdFM½· VP·cos[wt – arg(vdFM’/vdFM)] Þ vf=k2·VP2½vdFM’/vdFM½cos[arg(vdFM’/vdFM)] Se define Q = R/(Lwp) ATE-UO EC dem 18

  20. vcont_osc V = k(DF) vpFM vosc Entrada Vcont_osc Salida vdFM Demodulador de FM con PLL Principio de funcionamiento Frecuencia de corte alta Condición de diseño: el PLL debe ser suficientemente rápido para seguir las variaciones de frecuencia Þ frecuencia de corte del PLL >> frecuencia máxima de la moduladora wcorte PLL >> wm max ATE-UO EC dem 19

  21. V = k(DF) vDF vpPM vosc Entrada Salida vdPM Demodulador de PM con PLL Principio de funcionamiento Frecuencia de corte alta Frecuencia de corte muy baja Condición de diseño: el PLL debe ser suficientemente lento para que su salida sea insensible a las variaciones de frecuencia Þ frecuencia de corte del PLL << frecuencia mínima de la moduladora wcorte PLL << wm min ATE-UO EC dem 20

  22. vf1 Detector con dos filtros vf2 vd1 vpFSK + vdFSK - vd2 Demodulación de FSK • Con discriminador (Foster Seely o relación) • Detector con batería de filtros • Con detector no coherente • Con detector coherente Þ No lo vamos a estudiar en esta signatura ATE-UO EC dem 21

  23. vmez vpBPSK Mezclador vf vs vmez recuperación de la portadora vs vo(wpt) f = 0º 2 x2 PLL 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

  24. Discriminador de relación Detector de envolvente Ejemplo de antiguo esquema de amplificador de FI con demoduladores de AM y FM ATE-UO EC dem 23

  25. Limitador Detector de FM de cuadratura Ejemplo de esquema de amplificador de FI y de BF de sonido para TV con CI TDA8190 ATE-UO EC dem 24

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