PRINCIPIOS BASICOS DE FM INTRODUCCION MODULADORES

MODULADORES DE FRECUENCIA Un modulador de frecuencia es un circuito que produce variaciones en la frecuencia portadora según la variación de la señal moduladora. Dado que la portadora es generada por un circuito LC o un circuito oscilador a cristal, se requieren técnicas electrónicas para variar su frecuencia de oscilación. Un oscilador LC, fija su frecuencia con los valores de la inductancia “L” y la capacitancia “C” del circuito sintonizado, y por consiguiente la frecuencia puede modificarse haciendo variar su inductancia o su capacitancia. En cambio, si la portadora es producida por un oscilador a cristal, el cristal fija la frecuencia de trabajo, y solo puede modificarse si a este se conecta un capacitor externo, obteniendo inclusive cambios finos en la frecuencia. Con la tecnología actual, el control es posible mediante el uso de componentes cuyos cambios en la capacitancia respondan a los cambios de la señal moduladora, el dispositivo disponible en la industria actual es el varactor, también conocido como capacitor variable por voltaje, diodo de capacitancia variable o varicap. Este componente opera en polarización inversa.

EL DIODO VARACTOR Un diodo que se polariza en inversa tiene efectos capacitivos, en el, los materiales P y N se comportan como las dos placas de un capacitor, y la región de agotamiento como el dieléctrico. Con los portadores de corriente (electrones y huecos) neutralizados, el material funciona justamente como aislante. El espesor L de la región determina el espesor del dieléctrico, y por lo tanto define el valor de la capacitancia. Todos los diodos de unión, exhiben capacitancia cuando son sometidos a los efectos de la polarización inversa; sin embargo, los varactores se diseñan especialmente para optimizar esta característica, de tal manera que la variación de la capacitancia “C” sea tangible y preferentemente lineal. C = ε(L/A) Símbolo del varactor.

OPERACIÓN DEL VARACTOR

OPERACIÓN DEL VARACTOR

MODULADOR CON VARACTOR El problema principal en la mayoría de los osciladores LC es la inestabilidad de la frecuencia que generan. En l siguiente oscilador de portadora, muestra el concepto básico de un modulador de frecuencia con varactor.

MODULADOR DE FRECUENCIA CON OSCILADOR DE CRISTAL Es posible variar la frecuencia de un oscilador a cristal cambiando el valor de la capacitancia en serie o en paralelo con el cristal. La señal moduladora se aplica al diodo varactor D1 para ser sensada y generar los cambios de frecuencia del oscilador. Cabe destacar que una mínima desviación de frecuencia, sólo es posible obtener con los osciladores a cristal y rara vez estos cambios van más allá de unos cientos de hertz respecto al valor nominal del cristal.

Aun cuando la desviación en frecuencia es apenas de unos cientos de ciclos en los osciladores a cristal, la desviación total puede aumentarse con circuitos multiplicadores de frecuencia colocados después del oscilador de la portadora. Un circuito multiplicador de frecuencia es aquel cuya frecuencia de salida es múltiplo entero de la frecuencia de entrada, si se multiplica por 2 se llama doblador, si es por 3 triplicador, y así sucesivamente. En ocasiones, los multiplicadores de frecuencia suelen conectarse en cascada para generar la frecuencia deseada. Si una señal de FM se aplica a un multiplicador de frecuencia, este aumentará tanto la frecuencia portadora como el valor de la desviación.

OSCILADOR CONTROLADO POR VOLTAJE VCO. Un Oscilador controlado por voltage o VCO (Voltage-controlled oscillator) es un dispositivo electrónico que usa amplificación, realimentación y circuitos resonantes para dar a su salida una señal eléctrica de frecuencia proporcional a la tensión de entrada y para los osciladores a cristal controlados por voltaje se denominan VXO.. La señal de salida es de tipo senoidal, aunque en VCOs digitales la señal es cuadrada. Algunos VCO que se utilizan en FM, también se emplean en aplicaciones donde se requiere la conversión de voltaje a frecuencia. Cuando la entrada es de 0V, el VCO genera una frecuencia llamada frecuencia libre de oscilación y ante variaciones de la entrada, sube o baja la frecuencia de su salida en forma proporcional. En circuitos de comunicaciones de alta frecuencia, los VCO se utilizan con componentes discretos en circuitos con transistores y varactores. Sin embargo, hay diferentes tipos de VCO en baja frecuencia, inclusive en CI, que usan osciladores de tipo multivibrador cuya frecuencia puede controlarse dentro de un intervalo amplio mediante un voltaje de CA o CD.

OSCILADOR CONTROLADO POR VOLTAJE

MODULADOR DE REACTANCIA Otra forma de producir FM es mediante el uso de moduladores de reactancia. El arreglo es un circuito que usa un transistor amplificador para actuar como capacitor o inductor variable. Si este circuito se conecta a través del circuito sintonizado de un oscilador, la frecuencia puede variar al aplicar la señal moduladora al amplificador. Los circuitos moduladores de reactancia producen desviaciones de frecuencia en un intervalo muy amplio y son altamente lineales con distorsión mínima.