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

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

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

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

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

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

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

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

Con detector coherente o detector de batido Demodulación de radiotelegrafía al oído Con detector coherente o detector de batido Mezclador vf vmez vpASK vo(wOt) vpASK vo(wot) wO » wp pero wO ¹ wp vmez vf ATE-UO EC dem 08

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

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

Tipos de modulaciones analógicas de ángulo PM Moduladora FM Comparación entre FM y PM Ecuaciones: Moduladora: xm(wmt) (½xm(wmt) ½ £ 1) Portadora: vp(wpt) = VP·coswpt Modulada FM: vpFM(wmt, wpt) = VP·cos[wpt + Dwp·∫ xm(wmt)·dt] t -¥ 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

Convertidor f/v (derivador) 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 Portadora modulada Limitador f v ve vs Convertidor f/v (derivador) Detector de pico Moduladora ATE-UO EC dem 12

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

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

Otros discriminadores Discriminador con dos circuitos resonantes ½vsFM/ve½ ½vs1/ve½ fFI -½vs2/ve½ 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

El detector de cuadratura (I) Mezclador vf vmez Retardo tr vpFM vpFM’ Principio de funcionamiento (I) vpFM = VP·cos[wpt + Dwp·∫ xm(wmt)·dt] t -¥ vpFM’ = VP·k1·cos[wp(t - tr)+ Dwp·∫ xm(wmt)·dt] t-tr -¥ 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 -¥ t-tr vf = VP2·k2·k1·cos[wptr + Dwp·∫ xm(wmt)·dt] t t-tr 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 valga 90º a wp, 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

El detector de cuadratura (II) Mezclador vf vmez Retardo tr vpFM vpFM’ 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 y Dwp << 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 vpFM vpFM’ vf tr Limitador ve vs vpFM vmez vf ATE-UO EC dem 17

El detector de cuadratura (III) Mezclador vf vmez Retardo tr vpFM vpFM’ ¿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) + - vdFM R L C Cs vdFM’ 10,7 MHz 10,5 10,9 vf/k2·VP2 Cs=C/20 Q = 15 10 5 ATE-UO EC dem 18

Demodulador de FM con PLL Principio de funcionamiento vcont_osc vdFM V = k(DF) Salida Entrada vpFM vosc Vcont_osc 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

Demodulador de PM con PLL Principio de funcionamiento Frecuencia de corte alta vdPM V = k(DF) Salida Entrada vpPM vosc vDF 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

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

Demodulación de BPSK Bucle elevador al cuadrado. El mismo esquema que para demodulación de DSB con recuperación de la portadora vmez vpBPSK Mezclador vo(wpt) f = 0º vf vmez PLL x2 2 recuperación de la portadora vs vs ATE-UO EC dem 22

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

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