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Transmisor FM Transmisor de Frecuencia Modulada. Transmisor FM Introducción.

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Presentación del tema: "Transmisor FM Transmisor de Frecuencia Modulada. Transmisor FM Introducción."— Transcripción de la presentación:

1 Transmisor FM Transmisor de Frecuencia Modulada

2 Transmisor FM Introducción

3 Transmisor FM RADIODIFUSION El proceso por el cual nuestra voz o cualquier fuente sonora se convierte en ondas electromagnéticas y viaja por toda la ciudad, acabando en el receptor de radio que tenemos en casa. Aprender los diferentes aparatos que intervienen en ese proceso

4 Transmisor FM MARCONI, ¿PADRE DE LA RADIODIFUSIÓN? -Desde los tambores, pasando por los espejos, los correos... llegando hasta la telegrafía. Ésta, por medio de un cable, transmitía impulsos eléctricos que, codificados y decodificados con el celebérrimo código Morse, era capaz de hacer llegar mensajes a largas distancias y de manera inmediata -Nikola Tesla (1893 construyó el primer radiotransmisor) -Branley (inventó el Cohesor en 1891) -Lodge ( perfeccionó la sintonización de las ondas en 1894) -Popov (inventó la antena de recepción en 1895 y 1896 presentó un sistema completo de recepción-emisión de los mensajes telegráficos consiguiendo así de transmitir el primer mensaje telegráfico entre dos edificios de la Universidad de San-Petersburgo situados a distancia de 250 metros)

5 Transmisor FM DEFINICIONES IMPORTANTES EN RADIODIFUSIÓN - ONDA es una perturbación que avanza o que se propaga en un medio material o incluso en el vacío (ejemplo clásico de esto son las ondas que produce tirar una piedra a un estanque). - ONDAS SONORAS (que utilizan el aire como medio de propagación y van a una velocidad aproximada de 300 metros por segundo) tienen la virtud de estimular el oído humano y generar la sensación sonora. - Ondas percibidas por el oído humano comprendida entre los 20 y los Hz (Hertzios). - Silbatos para perros que al tener una frecuencia superior a Hz. - Oímos mejor (distinguimos más) las frecuencias medias, luego las bajas y por último las agudas o altas.

6 Transmisor FM ESPECTRO DE FRECUENCIAS

7 Transmisor FM En RADIODIFUSIÓN, y en particular para Frecuencia Modulada, se utiliza un rango concreto de las Frecuencias Muy Altas (VHF Very High Frecuency). Ese rango utilizado es de Hz hasta Hz. La señal de radio frecuencia (RF) que es transmitida por la antena y que llega a nuestro receptor se llama PORTADORA. Cuando sólo está emitiendo el excitador (no ponemos música), se le denomina PORTADORA ESTACIONARIA. Cuando mandamos información (música) obtenemos la PORTADORA MODULADA.

8 Transmisor FM Frecuencia Modulada

9 Transmisor FM MODULACIÓN La modulación se produce en un circuito llamado MODULADOR. Uno de los métodos de modulación que se utilizan es: la onda senoidal varía al ritmo de frecuencia de audio, y se superpone a la portadora de RF para transmitir la información. Existe MODULACIÓN DE AMPLITUD (AM), en la que se varía la amplitud de la portadora y MODULACIÓN DE FRECUENCIA (FM), que varía la frecuencia de la portadora. El excitador crea una portadora modulada en frecuencia (el oscilador crea una portadora que se une a la audiofrecuencia), se envía a la antena, y ésta, crea un campo magnético y otro campo electrostático a su alrededor, que radian la energía a la atmósfera, donde existen diferentes partículas que tienen carga, y por reflexión, reenvían las ondas radioeléctricas, y así llega a nuestro receptor que por un proceso inverso convierte la radiofrecuencia en frecuencia audible para el ser humano.

10 Transmisor FM Señal Moduladora (Datos)Señal Portadora Señal Modulada

11 Transmisor FM Los sistemas FM requieren mayor anchura de banda y se demuestra que la relación señal/ruido de la señal transmitida aumenta, es decir, aumenta la calidad de la señal. La frecuencia de portadora de un transmisor de FM se denomina FRECUENCIA CENTRAL O DE REPOSO. Cuando es aplicada una señal moduladora, la magnitud de la Variación de frecuencia por encima o por debajo de la frecuencia de reposo se denomina DESVIACIÓN DE FRECUENCIA. La variación total entre los valores mínimo y máximo de frecuencia se llama EXCURSIÓN U OSCILACIÓN DE PORTADORA.

12 Transmisor FM

13 PARTES DE UN TRANSMISOR Emisor Un excitador de frecuencia modulada, b á sicamente hace lo siguiente: crea una se ñ al portadora continua que, con las variaciones de audio provenientes del compresor, que a su vez provienen de la mesa de mezclas, forman una portadora modulada en frecuencia que manda hacia la antena y esta hacia la atm ó sfera.

14 Transmisor FM Funcionamiento Del Transmisor FM

15 Transmisor FM Micr ó fono Amplificador Mezclador Oscilador 2 Antena Modulador FM Oscilador 1 Amplificador DIAGRAMA DE BLOQUES El micr ó fono es el dispositivo encargado de transformar la potencia de la voz (ondas de presi ó n) en una se ñ al el é ctrica. La voz humana tiene tonos entre 300Hz y 5KHz, y por tanto la se ñ al el é ctrica a la salida del micr ó fono ocupa un ancho de banda desde 300Hz a 5KHz. La primera etapa de amplificaci ó n es la encargada de amplificar la se ñ al para poder atacar las etapas siguientes. La se ñ al proveniente del micr ó fono es una se ñ al con poca potencia que necesita ser amplificada antes de entrar en el modulador. La se ñ al a la salida de la etapa amplificadora ocupa el mismo rango de frecuencias ya que en esta etapa no se produce translaci ó n frecuencial. La se ñ al se desea transmitir con modulaci ó n FM, es decir, modulada en frecuencia. Para ello hace falta introducir la se ñ al en una etapa de modulaci ó n junto con un tono proveniente del Oscilador 1. La se ñ al proveniente de micr ó fono act ú a como moduladora y la se ñ al del Oscilador 1 ser á la portadora. El espectro de frecuencias de la se ñ al a la salida de la etapa de modulaci ó n se encuentra centrado a la frecuencia de la portadora (Oscilador 1) y ocupa en torno a esta frecuencia un ancho de aproximadamente 5KHz. El bloque posterior al modulador, el mezclador, tiene como objetivo elevar la frecuencia de la se ñ al transmitida hasta un valor libre donde podamos transmitir. El espectro frecuencial est á regulado por las Administraciones P ú blicas que conceden licencias de utilizaci ó n. As í, de 88MHz hasta los 108MHz se reserva para las emisoras de radio con modulaci ó n FM, en torno a los 900MHz se encuentran los canales de telefon í a m ó vil GSM, a 1575MHz el GPS, etc. El espectro de frecuencia de la se ñ al a la salida del Mezclador es el mismo que a la salida del modulador pero trasladado un valor igual que la frecuencia del Oscilador 2. En la figura se muestra de forma esquem á tica el espectro de frecuencia a la salida de la etapa de modulaci ó n, el espectro del Oscilador 2 y de la salida del Mezclador. A trav é s de la frecuencia de la se ñ al del Oscilador 2 se puede seleccionar en qu é canal se desea transmitir dentro del rango entre 88MHz y 108MHz que se tiene reservado. El amplificador de salida permite dotar a la se ñ al de potencia suficiente para cubrir el rango de alcance que se desea. Para aumentar el rango de alcance de un transmisor de FM habr á que conseguir aumentar la potencia con la que se emite, es decir, aumentar la ganancia del amplificador a la salida. Acoplador de antena, circuito que provee un medio de transferir la m á xima energ í a desde el amplificador final hasta la antena. La antena es el elemento que transforma las se ñ ales el é ctricas que se encuentran contenidas en el interior del circuito en ondas electromagn é ticos que viajan por el aire. Este dispositivo radia la informaci ó n al exterior.

16 Transmisor FM El bloque posterior al modulador, el mezclador, tiene como objetivo elevar la frecuencia de la se ñ al transmitida hasta un valor libre donde podamos transmitir. El espectro frecuencial est á regulado por las Administraciones P ú blicas que conceden licencias de utilizaci ó n. As í, de 88MHz hasta los 108MHz se reserva para las emisoras de radio con modulaci ó n FM, en torno a los 900MHz se encuentran los canales de telefon í a m ó vil GSM, a 1575MHz el GPS, etc. El espectro de frecuencia de la se ñ al a la salida del Mezclador es el mismo que a la salida del modulador pero trasladado un valor igual que la frecuencia del Oscilador 2. En la figura se muestra de forma esquem á tica el espectro de frecuencia a la salida de la etapa de modulaci ó n, el espectro del Oscilador 2 y de la salida del Mezclador. A trav é s de la frecuencia de la se ñ al del Oscilador 2 se puede seleccionar en qu é canal se desea transmitir dentro del rango entre 88MHz y 108MHz que se tiene reservado. El amplificador de salida permite dotar a la se ñ al de potencia suficiente para cubrir el rango de alcance que se desea. Para aumentar el rango de alcance de un transmisor de FM habr á que conseguir aumentar la potencia con la que se emite, es decir, aumentar la ganancia del amplificador a la salida. Acoplador de antena, circuito que provee un medio de transferir la m á xima energ í a desde el amplificador final hasta la antena. La antena es el elemento que transforma las se ñ ales el é ctricas que se encuentran contenidas en el interior del circuito en ondas electromagn é ticos que viajan por el aire. Este dispositivo radia la informaci ó n al exterior.

17 Transmisor FM 300Hz5KHz F_osc1 5KHz f P F_osc1F_osc2 + F_osc1 5KHz f P F_osc2 El espectro de frecuencia de la se ñ al a la salida del Mezclador es el mismo que a la salida del modulador pero trasladado un valor igual que la frecuencia del Oscilador 2. En la figura se muestra de forma esquem á tica el espectro de frecuencia a la salida de la etapa de modulaci ó n, el espectro del Oscilador 2 y de la salida del Mezclador. La figura ilustra el espectro de frecuencia de las se ñ ales a la salida del micr ó fono, a la salida de la primera etapa de amplificaci ó n y a la salida de la etapa de modulaci ó n.

18 Transmisor FM Circuito Transmisor FM

19 Transmisor FM Micr ó fono y acondicionador de se ñ al Amplificador de se ñ al Modulador, mezclador y amplificador de salida Micr ó fono Antena L1 C5 + R5 R4 + C3 C2 C4 P1 R2 R3 R1 C1 C6 R6 C7 TR1 TR2 ESQUEMA CIRCUITAL

20 Transmisor FM La desviación máxima permitida es de ± 75 kHz Se provee 25 kHz de bandas de seguridad (guard band) que ayuda a minimizar las interferencias con estaciones adyacentes Se requiere que la portadora tenga una estabilidad de ± 2 kHz. Hay que recordar que un número infinito de frecuencias laterales son generadas durante la modulación, pero sus amplitudes disminuyen gradualmente mientras se alejan de la portadora.

21 Transmisor FM Moduladores y Transmisores FM Directos

22 Transmisor FM MODULADORES DIRECTOS La FM directa es la modulaci ó n angular en la cual la frecuencia de la portadora var í a (es desviada) directamente por la se ñ al modulante. Con la FM directa, la desviaci ó n de frecuencia instant á nea es directamente proporcional a la amplitud de la se ñ al modulante. La figura 6-14 muestra un diagrama esquem á tico para un generador de FM simple (aunque altamente impr á ctico) y directo. El circuito tanque (L y Cm) es la secci ó n para determinar la frecuencia para un oscilador LC est á ndar. El capacitor del micr ó fono es un transductor que convierte la energ í a ac ú stica a energ í a mec á nica, la cual se usa para variar la distancia, entre las placas de Cm y, consecuentemente, cambiar su capacitancia. Conforme Cm var í a, la frecuencia de resonancia var í a. Por lo tanto, la frecuencia de salida del oscilador var í a directamente con la fuente de sonido externa. Esta es la FM directa porque la frecuencia del oscilador se cambia directamente por la se ñ al modulante y la magnitud del cambio de frecuencia es proporcional a la amplitud del voltaje de la se ñ al modulante.

23 Transmisor FM MODULADOR DE DIODO VARACTOR

24 Transmisor FM MODULADOR DE REACTANCIA

25 Transmisor FM MODULADOR DE CIRCUITO INTEGRADO LINEAL

26 Transmisor FM TRANSMISORES DIRECTOS Los generadores directos de FM producen una forma de onda de salida en la que la desviación de frecuencia es directamente proporcional a la señal moduladora. En consecuencia, el oscilador de la portadora se debe desviar en forma directa. Así, para los sistemas de FM de índice intermedio y alto, el oscilador no puede ser de cristal, porque la frecuencia a la que oscila el cristal no se puede variar mucho. Esto afecta la estabilidad de los transmisores directos. Esto se resuelve con el uso de un control automático de frecuencia (AFC)

27 Transmisor FM TRANSMISORES DIRECTO DE CROSBY

28 Transmisor FM CIRCUITO AFC

29 Transmisor FM Transmisor de FM directa de circuito de fase cerrada

30 Transmisor FM Moduladores y Transmisores FM Indirectos

31 Transmisor FM Moduladores de FM indirectos

32 Transmisor FM Transmisores de FM indirectos Producen una forma de onda de salida La desviación de fase es directamente proporcional a la señal modulante. Por lo tanto, el oscilador de la portadora puede ser un cristal, ya que el oscilador, por sí mismo, no es el modulador. Como resultado, nos da la estabilidad de los osciladores con transmisores de FM indirectos

33 Transmisor FM Transmisor FM indirecto de Armstrong

34 Transmisor FM Transmisor FM Estereo

35 Transmisor FM FM Estéreo FM = Frecuencia Modulada Método para el procesamiento de señales de audio Señal limpia y de alta fidelidad

36 Transmisor FM Cuando se graba en estéreo, esto resulta sencillo de reproducir, no así cuando se trata de transmitir estas señales, en vista de que se necesita transmitir por separado ambas, mismas que se procesan en el receptor para luego escucharlas tal y como se originaron. Después de varios diseños e intentos, se llegó a la perfección del sistema "MULTIPLEX ESTEREO DE FM", el cual fue aprobado por la FCC, y mediante el cual se puede transmitir el sonido en estéreo en una sola onda portadora en frecuencia modulada. Una de las ventajas del multiplexado estéreo de FM es que la reproducción del sonido es tan buena en los receptores estereofónicos como en los de FM normal, estos lo reproducen como una señal monofónica de FM.

37 Transmisor FM SEÑAL MULTIPLEX DE FM ESTEREO Esto se inicia con las señales de audio que producen los micrófonos, o sea izquierdo y derecho, las cuales se aplican a un circuito que se conoce como "Matríz", con lo cual se generan 2 nuevas señales. La señal L - R se usa para modular en amplitud una sub - portadora de 38 Khz, la cual produce como consecuencia bandas laterales de frecuencias superiores e inferiores a los 38 Khz; esto permite que después de la modulación se pueda suprimir la frecuencia sub - portadora central de 38 Khz con el fin de ahorrar espacio en la onda portadora principal. Estas siendo de audiofrecuencia tienen un ancho de banda limitado, ya que abarca de 0 á 15 Khz. Las frecuencias superiores a 15 Khz se eliminan con la ayuda de filtros. Por lo mismo, la señal que se transfiere a la portadora de Fm tiene un ancho de banda de únicamente 15 Khz.

38 Transmisor FM Gráfico de las señales de frecuencia modulada

39 Transmisor FM PROCESO DEMODULADOR: Para seguir con el ahorro de espacio en la banda de transmisión, la portadora piloto tiene únicamente 19 Khz. De esta forma cabe en una parte del espectro de frecuencias de la señal total, en un punto que no hay ninguna señal de audio. En el receptor se duplicará la frecuencia de la portadora piloto para obtener la señal de sincronización de 38 Khz. La portadora piloto también sirve para activar en el receptor un circuito que indica que la transmisión se lleva a cabo en estéreo, el cual se visualiza normalmente por un LED.


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