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C A P I T U L O V
DEMODULACIÓN
Los diferentes sistemas estudiados para la transmisión de informa-
ción tienen por objeto facilitar el avance de la señal Uevándolas a
rangos de RF, pero una vez llegada la señal al receptor se hacene
cesarlo llevar la información a su rango original de frecuencias pa
ra poder ser entendida. Si se trata de una información sonora debe
ser llevada al rango de audio y tratamientos similares deben reci -
bir las diferentes clases de información.
Este proceso arriba mencionado se efectúa en el equipo receptor y
recibe el nombre de demodulación o detección. El objeto que nos
proponemos en este capitulo es estudiar los procesos de detección
para los diferentes s i s t e m a s .
5.1 DETECCIÓN AM.
En el capitulo anterior se vio que una señal modulada en ampli
tud tiene una representación en el tiempo dada por la figura
4 . 1 . 2 a . La envolvente de la amplitud variable en el tiempo eo
rresponde a la señal modulante.
El proceso de demodulación en un sistema AM debe tratar en-
tonces de recuperar la envolvente para eon ella excitar el trans
ductor final.
Existen dos tipos de detectores AM: lineales y de ley cuadrá-
tica. A los primeros corresponden los circuitos cuya salida
guarda una relación lineal con la envolvente de la señal de la
entrada. En los circuitos correspondientes a los detectores de
ley cuadrática se obtiene una salida que conserva una relación
cuadrática con respecto a la entrada, señal que luego debe s e r
filtrada.
Iniciaremos el estudio de los detectores lineales, los cuales no
..vi.-:J
- 106 -
necesariamente deben tener elementos lineales como veremos a
continuación.
5.2 DETECTOR POR DIODO
El detector por diodo emplea precisamente la acción rectificado-
ra del diodo para rechazar la parte negativa de la señal eompues
ta y eon ella la envolvente inferior. Podemos estudiar el circuí^
to de la figxu:a 5.2.1a. El primario del transformador recibe la
Fig. 5-2.1
señal AM que es seleccionada por el secundario sintonizado pa-
ra luego ser rectificada por el circuito DR. El potencial R ten
drá lógicamente la misma forma de la corriente que circula por
el diodo. Nos ayudaremos de la característica de transferencia
del diodo mostrada en la figura 5 .2. Ib. La gráfica nos mues-
tra el valor medio de la señal de radio mostrada por la curva
a trazos; asi obtendríamos una detección de valor medio que si-
gue siendo proporcional a la señal modulante. De la teoria de
rectificación se puede calcular el valor promedio por la relación
- 107 -
'm
( R - n ^ Vp (I-Hmacoswnxt) 5.2.1 -
donde r^j es la resistencia pasante del diodo.
Existen circuitos usados para extraer la señal de radio y reeupe
rar la envolvente. Este circuito para detección de la envolvente
se muestra en la figura 5.2.2.a en el cual representamos el trans
formador por una fuente para simplificar el dibujo. Si se aplica
a la entrada, representada por la fuente, la señal mostrada enla
figura 5.2.2b. se obtiene que al polarizarse directamente el diodo
circula corriente a través de él y de la resistencia R y VQ tendrá
la forma mostrada en la figura 5.2.2c yendo de a hasta b en im
máximo; cuando la señal de entrada cae,el diodo no puede condu-
cir en sentido inverso y el capacitor tendrá que descargarse a tra
vés de R . De manera que el potencial VQ crece a vma rata rdcy
decrece a una rata RC.
a)
Fig. 5-2.2
- 108 •* :.^
Sí r^c es pequeña el condensador se cargará a la misma veloci
dad de la señal, su respuesta será inmediata pero si RC es m i ^
grande comparada con el período de la señal VQ no puede respon
der a las caídas de la señal de entrada. "~
Como consecuencia de las cargas rápidas y descargas lentas VQ
tendrá la forma indicada por el trazo grueso de la figura 5.2.2c;
no será exactamente la envolvente p e r o ea una buena apro-
ximación. El conaportamiento del circuito RC es el de un filtro
pasabajos. Se puede tomar por conclusión que Wp >> Wm y gene-
ralmente debe tomarse Wp "7 100 wm.
La tensión de salida del circuito de la figura 5.2.2a tiene una com
ponente continua que puede interferir con la polarización de la eta"
pa amplificadora siguiente. A menudo se emplea un acoplamiento
resistencia capacitancia para elimitar esta componente. El circuí
to en referencia se muestra en la figura 5.2.3. Las ir:.pedancias
para corriente alterna y para corriente continua son diferentes.
-W-
C,
He
:Ri ^«
Rg.5-2.3
Para analizar el circuito debe analizarse la gráfica de detección
del diodo y con este fin utilizaremos el circuito de la figura
5.2.2a, aplicando una portadora sin modular; se miden los valo-
res de VQ e ÍQ para diferentes valores de R y se traza la curva.
La gráfica se muestra en la figura 5.2.4. Luego se cambia el
valor pico de la portadora y se repite el proceso. Veamos aho-
ra la figura 5.2.3 y supóngase que c, es un corto para las fre-
cuencias de interés. La ecuación de la recta de carga para co-
rriente continua es
^o = -
R
y se muestra en la figura 5.2.4,
terna está dada por
5.2.2
La carga para corriente a l -
Fig. 5 - 2 . 4
R ac
R1R2
R1+R2
5.2.3
Se ha dibujado pasando por el punto de funcionamiento estático.
En este caso se obtiene el funcionamiento estático cuando la por
tadora está sin modular. Por ejemplo si la tensión pico es de
3 voltios el punto de trabajo es Q.
La recta de carga en corriente alterna se ha dibujado a trazos
en la figura 5 . 2 . 4 . El valor instantáneo se obtiene de la inter
sección de la recta de carga con las c u r v a s . Obsérvese que si
la tensión pico de la portadora eae por debajo de 1,4 v, la salí
da quedará limitada. Por tanto para que no resulte una distor-
sión excesiva, se limita el índice máximo de modulación. Así
pues el máximo índice de modulación que puede utilizarse sin
que se produzca limitación es
Rac
m Max Rdc
5.2.4
Si se quiere que se acerque al 100%, R^c — Rdc* P a r a conse -
, -^t-l
- lio -
guir esto en la figura 5.2.2a debe tenerse Ri.^> R2-
La impedaneia de entrada del circuito detector es importante,
pues generalmente le precede un circuito sintonizado. Deter -
minemos la impedaneia de entrada suponiendo que el diodo es
ideal. La tensión de salida tendrá entonces la forma de la en-
volvente de modulación. Cuando la señal está sin modular la
potencia de salida será
• / Po = V2 / R
donde Vp es la amplitud de la portadora. Si Ry>^ entonces
^o ~ ^p • Como los elementos son ideales la potencia de sali
da será la misma potencia de entrada y se tendrá
V" V^
P P
. -r . : . , : - R 2 R i •
' por tanto . ' "^
">. • .'-. " . Ri = R/2 5.2.5
Si se aplica modulación a la portadora, la resistencia efectiva
de entrada variará, pues la resistencia de carga para c a y pa
ra e e no son iguales. Si Ri">7R , tales resistencias serán
casi iguales. En general la resistencia efectiva de entrada pue
de calcularse igualando las potencias de entrada y de salida.
5.3 DETECTOR POR RESISTENCIA DE REJILLA
El detector por escape de rejUla actúa como un detector a dio-
do combinado con un triodo amplificador. Es conveniente eons_i
derar la detección y la amplificación como dos procesos separa
dos. En la figura 5.3.1a, la rejilla funciona como el ánodo del
diodo. Los valores de Cg y Rg deben elegirse de forma tal que
Cg se cargue durante los picos positivos de la señal de entrada
y se descargue en los pieos negativos. La constante de tiempo
Rg Cg debe ser grande con respecto al ciclo de RF y pequeña
respecto al cielo de AF.
Un análisis somero de las formas de onda que existen en el cir-
- 111 -
cuito del diodo (rejiUa) el que ofrece la figura 5.3.1b. La pri-
mera gráfica ilustra la forma de entrada, que es la misma que
aparece en la entrada del circuito sintonizado. La segunda grá
fica muestra la corriente ig debida íinieamente a la señal de RF
rectificada en ese circuito. La tercera gráfica muestra la for
ma de onda que se desarrolla sobre Cg. Es una señal de audio
formada de la misma manera que un circuito a diodo. Sin em-
bargo la señal de salida es la suma de las gráficas primera y
tercera.
Un análisis aproximado de las formas de onda que existen en el
circuito de placa del triodo es el mostrado en la parte e de la
figura 5 . 3 . 1 . La onda mostrada en la primera de estas gráfi-
cas es la corriente de placa y la mostrada en la segunda gráfi-
ca es el potencial anódico.
El capacitor c se descarga en los medios ciclos positivos del vol
taje de entrada de rejUla a través del circuito de eatiodo pre-
sentando un valor para la constante de tiempo de descarga igual
al producto de la resistencia efectiva del tubo electrónico por la
capacitancia c. Este valor es pequeño debido a la baja impedan
cia de la resistencia del tubo electrónico. El aumento de eorrien
te de placa proviene del capacitor más que de la fuente de polari
zación, evitando, entonces, todo posterior aumento de corriente
por medio del choque de RF y del resistor de carga Ri . Así
queda limitada toda variación en el voltaje de placa y del capaci-
tor.
El capacitor c se carga cuando aumenta la tensión de placa en
los medios ciclos negativos del voltaje de RF de entrada en la
rejilla. El camino de carga es el que comprende el capacitor,
el choque de RF, el resistor de carga y la fuente, en ese sen-
tido.
120V
a)
Pig. 5.3.1
- 112 - Z..Í--,.-
.;• - • •.^.!.í%
b) c)
Fig. 5-3.1
<»
- 113 -
El aumento de voltaje de placa está limitado por la corriente de
carga del capacitor que circula a través del choque RF y d e R L .
La disminución de la corriente anódica es aproximadamente igual
a la corriente de carga del capacitor. De tal suerte que la co-
rriente total a través del choque de RF y de R L permanece prá£
ticamente constante y las tensiones de placa y del capacitor que-
dan así controladas.
5.4 DETECTOR POR PLACA Y DETECTOR POR COLECTOR
El detector por placa aprovecha la curvatura de la característica;
corriente de placa,—tensión de rejüla del tubo electrónico. La re
jUla se polariza de modo que el punto de trabajo esté próximo al
punto de corte, donde la curvatura es más pronunciada.
En la figura 5.4.1a se muestra el circuito detector por placa. En
él la polarización de rejilla se da mediante el conjimto resistor e_a
pacitor RC. El circuito de resonancia selecciona la señal de inte
res y así habrá polarización ímicamente para dicha señal. En la
figura 5.4.b se muestra la función de transferencia del tubo elec-
trónico para explicar su operación. La polarización se ha escogí
do de manera que el punto de trabajo es P, de manera que al su-
perponer a la tensión continua de rejiUa la de la onda modulada .
Debido a la curvatura de la característica se obtendrá una eorrien
te de placa deformada con respecto a la onda original, puesto que
los semiciclos de un lado del eje de trabajo serán amplificados y
los del otro lado • , .. desaparecen por la cercanía del punto de cor
te para la corriente anódica.
La corriente de placa es de forma compleja. Están presentes,
por lo pronto, semiciclos de RF que se eliminan del circuito a -
nódico mediante un filtro, formado por im choque y un capaci -
tor que se conectan a la placa, puede verse en la gráfica. La
otra variación presente en el circuito de placa es el valor me -
dio de las semiondas de alta frecuencia aparece con linea puntea
da y que tiene la forma de onda de la envolvente de la portadora;
es decir se trata precisamente de la onda de audiofrecuencia que
se intenta detectar y que se encontrará como una tensión éntrelos
extremos de la resistencia de carga anódica, pudiendo por tanto
transferirse a la etapa siguiente.
La ventaja de este detector respecto al detector de rejilla en su
- 114 -
. . - ' . . - - ' . . • • - • • ' ' . ' ' ' ' - — ^ ^ :
..Z:,'!¡Zt^'-. •^•^^:•^:'r^•:':A•
. f , •.•! * , *S*"/íJ3^..>:í..,y-¿r'/
f-( ". . T'
t^-^.y&^y^^!:
• w n ^ v .
•Rt
a)
Fig. 5-4.1
mayor anaplifieación para señales de cierta amplitud, porque pa-
ra las débiles no se comporta bien debido a que la válvula t r a -
baja en la zona de la característica que tiene coeficiente de am-
plificación reducido. Además no toma corriente del circuito de
entrada y así se dispondrá de mayor selectividad.
En la figura 5.4.2 se muestra el circviito detector por colector
que es la versión a semiconductores del detector por placa su
análisis es simUar, debe tenerse en cuenta la nominación délos
diferentes parámetros y los valores típicos y máximos permisi-
bles.
Rg,S-4.2
- 115 -
5.5 DETECTOR REGENERATIVO
Si en un oscUador a rejUla sintonizada se reduce el grado de rea
limentación de modo que no llegue a oseüar se tendrá un amplilT
cador de RF. Si además de esto se inserta en el circuito de re^
jilla un eonjimto resistor-capacitor se obtendrá la detección por
rejilla. En la figura 5.5.1a se muestra im detector regenerativo
en el cual se produce la realimentación a través del bobinado L3
ya que Ll, L2 y L3 están acoplados magnéticamente.
Hf
=c¿
/V>'V-_
Fig.5-5.1
- 116 -
La señal realimentada debe aplicarse en fase con la señal de en
trada para que exista realimentación positiva. En la figura ~
5.5.1b se muestra la versión a semiconductores del detector re
generativo cuyo principio de funcionamiento es similar al de la"
versión a tubos.
En la figtira 5.5.le se muestra una variante de interés que con-
siste en hacer funcionar el circuito realimentado al borde de la
oscUación. La condición de oseUaeión debe producirse y anvüar
se a un ritmo más elevado que las señales de audio más altas ~
o sea de mayor frecuencia. El detector operado así se denomi-
na detector super-regenerativo.
Es necesario alimentar la válvula eon un regenerador no audible.
La realinentación es alta y provoca el comienzo de la oscUación,
aprovechándose la enorme sensibilidad en esa condición; de inme-
diato, el medio ciclo siguiente de la señal no audible interrumpe
las oscUaciones y así sucesivamente.
El tono de esa señal, lógicamente, ño se escucha por teléfono o
parlante. El detector funciona como el regenerativo pero conma
yor sensibilidad. Los circuitos LC mostrados en la figvira están
acoplados entre sí y resuenan a 20 KHZ, por ejemplo, conao per
tenecen a los circuitos de placa y de rejilla respectivamente la
misma válvula hace de oscUadora. Para la frecuencia de oscUa-
ción la inductancia L2 del tanque de rejilla tiene baja impedaneia
y no entorpece la oscUación. El capacitor Ci es el de sintonía
y al bobinado L2 esta acoplado el primario Li con la señal de en
trada. ~
5.6 DETECTORES PARA SISTEMAS DE PORTADORA SUPRIMIDA
Cuando se efectúa la transmisión por los sistemas de portadora
suprimida, es necesario reinsertar la portadora para poder efec
tuar la detección. Los casos posibles serán DSB/PS y SSB f
PS (DBL/PS y BLU/PS respectivamente). Para lograr este e-
feeto se requiere de un elemento de ley cuadrática al cual debe
aplicarse como señal de entrada la suma de la señal modulada
y la portadora; para lo cual se requiere de un oscUador local,
en el receptor, para producir la portadora.
Considérese un elemento de ley cuadrática, cuya ley de transfe-
rencia podemos simplificar por la relaeión
- 117 -
1 = a V 2 5.6.1
donde v representa un voltaje aplicado como señal de entrada e
i la corriente de salida.
Si se trata de una señal de doble banda lateral con portadora su
primida se tendrá ~
V - Vp eos Wpt + MaVp eos wpt eos wm* 5.6.2
para BLU/PS se tendrá
m^V-,
V = Vp eos Wpt + — 2 — ^ ^°® (^P "^ ^m)* 5.6.3
Combinadas las ecuaciones 5.6.1 y 5.6.2 se obtendrá
Vp^ n i ^ V ^ aVo ^ 2
i = a (—í—- + —z:—íl ) + —ÍL eos 2 w_,t + am^Vr, eos w ^ t
2 2 2 2
a m a Vr, amo Vo ^°^a Vr,
+ ^—íl eos (2wp + wm)t + f _ r eos (2wp- wm)t+ 1—£i eos 2wpt
2 2 4
am^ Vp am^ V^ ama Vp
+ ^—cos2wjnt+ —ii-eos 2(Wn + win)t + ^^ eos 2 (wp-Wm)t
4 8 8 *^
5.6.4
Las componentes de la señal resultante indicadas por los términos
de la ecuación 5.6.4 se muestra, sin cuidarnos de las amplitudes,
en la gráfica de la figura 5 . 6 . 1 . Nos interesa su distribución e s -
pectral; de allí podemos ver que las componentes con frecuencias
próximas y las superiores a fp pueden ser rechazadas por uso de
filtros. A la salida del filtro habrá entonces una señal de la forma
2 2
2 ama VD
1 = amaVp eos w ^ t + E ^ eos 2 wmt 5.6.5 *
' i , ' • T'llí..
- 118 - .rA- ••'-• •r.jt, 'r :'
-••^ ..V. / ' í '
- 4 - - . •• "«J ^ ; *'; 'J C ^
i_im
2t 2L
m
Rg.5-6.1
* . -... i ,
De la ecuación 5.6.5 se deduce facümente que eon esta detección
se obtiene una distorsión proporcionada por el primer armónico.
La amplitud de este primer armónico relativo a la fundamental se
rá ma/4, de tal manera que para reducir esta distorsión es nece
sario reducir el índice de modulación y esto se logra haciendo
Vm < Vp. Pero también se afectará la amplitud de la fimdamen-
tal.
Si se trata de un sistema BLU/PS debe combinarse las ecuaciones
5.6.1 y 5.6.3 para obtener fácilmente.
ama Vp
eos wm.t 5.6.6
luego de rechazar otras componentes por medio de filtros.
Otro método apropiado para obtener la detección de una señal
BLU/PS consiste en introducir la portadora y la señal modulada
a un modulador balanceado que entregará a su salida el produc-
to de las dos señales de entrada.
Si indicamos la salida por v(t) se tendrá
v(t)
maVp
que puede escribirse
eos Wpt eos (Wp + Wjji) t 5.6.7
maVn
v(t) = i— eos (2wp + Wm)t + eos wmt 5.6.8
- 119 -
y sometida a un sistema de fütros se puede reducir a
2
°iaVp
v(t) = ^-— eos Wmt
La principal difieviltad de la detección de las señales indicadas en
este ordinal consiste en que debe reconstruirse la portadora, esto
se puede lograr con un oscUador pero la señal debe coincidir en
frecuencia y en fase con la portadora que ha sido suprimida en el
transmisor.
Para obviar esta dificultad que introduce mayor distorsión en la se
nal detectada, se puede hacer una supresión parcial con el objeto
de que el residuo que queda pueda ser amplificado en el receptor
antes de efectuar la detección.
5.7 DETECTORES DE FRECUENCIA
Para un sistema de transmisión que usa una naodulaeión angular,
es necesario hacer primero una conversión de FM a AM para lue
go hacer la detección AM que generalmente se efectúa con un de-
tector de diodo. A continuación estudiaremos los diferentes detee
tores FM.
5.8 DETECTORES DE PENDIENTE
Como se menciona en el ordinal 5.7 es necesario convertir la se
nal FM en una señal AM para luego producir la detección eon un
circuito detector por diodo.
Para hacer la conversión de FM se puede tomar como primer so
lución los circuitos de pendiente mostrados en las figuras 5.8.le^<2
cuyas características de salida como función de la frecuencia se
muestran en las figuras 5.8.1b y 5.8.Id respectivamente. Sede-
be seleccionar los circuitos de tal manera que la frecuencia por-
tadora quede ubicada en una parte que presente una relación li-
neal como se muestra en las gráficas de las figuras 5.8.1b y
5.8.Id correspondientemente. De la gráfica d , por ejemplo ,
se puede ver que cuando la frecuencia aumenta y va a valores ma
- 120 -
•NAW-
^
U-:l
u;
a)
c)
d)
Fig. 5-8.1
» f
yores que fp aumenta la amplitud de Ta señal de salida y cuando
esta frecuencia decrece también lo hace la amplitud de la señal
de salida. De esta manera, evidentemente fácil, se obtiene una
señal AM que luego es detectada; el circuito completo se mues-
tra en la figura 5.8.2. La frecuencia de resonancia debeenton-
Fig. 5-8.2
- 121 -
ees seleccionarse tomando un valor diferente al de la frecuencia
portadora. Puede verse que el circuito dibujado a la derecha de
los puntos a y b es im detector de diodo.
Los circuitos aquí indicados están sometidos a fuertes limitacio-
nes ocasionadas por la no linealidad de la característica; son a-
proximaciones que se cumplen para pequeñas regiones de la ca-
racterística, resultando estos circuitos poco eficientes como de-
tectores. En la actualidad se trabaja fundamentalmente con cir-
cuitos diacriminadores de frecuencias.
5.9 CIRCUITO DISCRIMINADOR
El circuito discriminador de frecuencias mostrado en la figura
5.9.1a, está constituido por un transformador doblemente sinto-
nizado que presenta una caracteristica de amplitud contra fre -
cuencia con una meseta muy plana como se indica en la figura
5.9.1b. En el circuito de salida se toma en dos partes V2a y
V2]-,. La capacitancia C debe tener un valor alto con el objeto
de presentar una reactancia muy pequeña a la frecuencia porta-
dora, de manera que el potencial sobre el choque de radio-fre-
cuencias CRF es el mismo aplicado a la entrada, v i .
Si el acople del transformador es pobre
Il = Vi/ jwLi 5.9.1
Para la portadora que es la misma frecuencia de resonancia el
secundario se comporta como una impedaneia resistiva e igual a
R. Así se obtiene
V2a = JMVi / 2wC2Li R y
V2b = - J M V i / 2 w C 2 L i R
5.9.2
Las ecuaciones 5.9.2 se entienden mejor si se considera la ca-
pacitancia C2 compuesta por dos capacitancias 2C2 coneetadasen
serie. Se puede observar que los ángulos de fase de los poten-
ciales V2a difieren del ángulo de fase de Vi en 90°; uno adelan-
^
- 122 -
C
•i'
Ula
U"i
Uib
o)
U",JG
l^b
b>
1/1
1/
' »
"."^^i^í,-;
c)
' i O
e)
tado y el otro atrasado. Las tensiones Vsa y Vsb se obtienen
eon sumas fas órlales
V3a = Vi + V2a
Vsb = V¡ + vfb
5.9.3
5.9.4
El diagrama fasorial se indica en la figura 5 . 9 . l e . Si la fre-
cuencia de trabajo aumenta de manera que f > fp las amplitudes
^^ V2a y V2b se alterarán de manera apreciable debido a la ea-
- 123 -
racterística del transformador pero los ángulos de fase si son
sensibles a la frecuencia y el diagrama fasorial tomara la for-
ma indicada en la figura 5.9.le. La magnitud de V3a se ha r e -
ducido y la de Vsb a aumentado. De manera análoga cuando
f <fp se tendrá la situación indicada por el diagrama fasorial de
la figura 5.9.Id, en la eual la magnitud de V3a ha aumentado y
la correspondiente a V3b se ha disminuido. De manera que enel
circuito analizado la magnitud de las tensiones V3a y Vsb varia
con la frecuencia.
5.10 DISCRIMINADOR DE FOSTER-SEELY
Al discriminador ya estudiado se le puede conectar dos circuitos
detectores de diodo como se muestra en la figura 5.10.1a. Es-
te es el Uamado discriminador de Foster-Seely y ya tenemos un
detector de modulación angular.
Vi =r
-f
r^¿ I tt2 N^a ¿»R ^ C j V^Q
a) b)
Fig. 5-IO.t
Ya vimos que las amplitudes de VSa Y ^Sb varían con la fre-
cuencia de entrada. Por la acción de los detectores AM. las
tensiones V4a y V4b variarán obedeciendo a las variaciones de
los valores picos de Vsa y Vsb respectivamente. Los diodos
se han conectado de manera que la tensión de salida correspon
de a la diferencia entre las dos tensiones V4a y V4b asi:
Vo = (Vsamáx - Vafaniáx) 5.10.1
- 124 -
La tensión de salida indicada en la ecuación 5.10.1 variará con
la frecuencia de una manera aceptablemente lineal si se trabaja
dentro de la región plana de la característica de salida deltrana
formador. La característica VQ contra frecuencia se muestra en
la figura 5.10.1b con los valores correspondientes a la gráfica
de la figura 5.9.1b;eon el objeto de que los detectores no carguen
el circuito resonante debe seleccionarse resistencias R de alto va
Ior.
Si la amplitud de la señal de entrada de un discriminador varía,
la amplitud de la señal de salida también se alterará la ventaja
de esté sistema consiste en que son errores que se pueden co-
rregir y para esto se usa un circuito limitador previo a la etapa
de detección en el receptor. El circuito limitador es un ampli-
ficador operado para trabajar desde la región de saturación has-
ta la región de corte, manteniendo asi la amplitud constante.
5.11 DETECTOR DE RAZÓN .;., .
Con ligeras modificaciones sobre el discriminador de Foster-
Seely se obtiene mejoras apreclables en cuanto a lograr insen-
sibUidad a las variaciones de amplitud en la señal de entrada.
El circuito, que denominaremos detector de razón, se muestra
en la figura 5.11.1. Obsérvese que uno de los diodos D2 apa-
W
C
4f
•ef
^ C -
RFC
-1^
2L
•Rl T^3
^
Fig. 5-11.1
- 125 -
rece eon sus conexiones invertidas, permitiendo establecer
^5 = ^ 3 ^ ^ + ^ 3 ^ ^ ^ 5.11.1
Se tomará como salida Vp. Siendo las resistencias R2 iguales
se tendrá
Vo = V4a - V5/2
Vp = (V3a máx) - ^^Ba máx^) -f- (Vsb máx)
2
5.11.2
. (V3a máx) - (V3b máx) , hV.,... f P-i)
2 • 2-
V
Debe tomarse valores altos de resistencias para no afectar el cir
cuito resonante. La tensión V5 variará solo ligeramente eon los
cambios de frecuencia instantánea, pues los aumentos de (V3amáx)
son acompañados de disminuciones de (V3bmáx) y viceversa. C4
debe seleccionarse de valor nauy alto con el objeto de que la cons
tante R2 C4 sea mucho mayor que el más largo período involucra
do en la señal moduladora. Por tanto V5 tiene la tendencia a per
manecer constante cuando hay variaciones de frecuencia a causa
de la modulación. En consecuencia la suma de (V3a máx) y
(V3b máx) es fija. No obstante cuando la frecuencia cambia la
razón de las amplitudes variará. Para evidenciar esto llamemos p
la relación (Vsamáx) / (V3bmáx)* ^^ ^^ ecuación 5.11.1 ae ten-
drá
V5
(VSbmáx) = 5.11.3
P + 1
y de la ecuación 5.11.2
Vo = (Vsbmáx) ^ ^ 5.11.4
2
Combinando las ecuaciones 5.11.3 y 5.11.4 se obtendrá finalmente
- 126 -
VQ = - ^ J Í : — 5.11.4
Siendo p la única variable de la ecuación 5.11.5 de manera tal
que al umentar P decrece VQ. La salida viene a convertirse en
función únicamente de la relaeión P . Cuando se sdtera la am-
plitud de la señal modulada por interferencia de señales de rui-
do se alteran las dos eómponentes (V3amáx) y {V3bmáx) perma-
neciendo su razón casi constante; el sistema se inmuniza contra
tales interferencias.
BIBLIOGRAFÍA
1. CHIRLIAN, PAUL M. Análisis y diseño de circuitos electróni-
cos. Libros McGraw-Hill de México, México. Segunda E-
dieión 1970. Es un libro destinado al estudio de circuitos e-
leetrónicos que dedica su capítulo 13 a circuitos de modula -
ción y deniodulación.
2. MATIERO, R. Frecuencia Modulada, estéreo multiplex. Edi -
ciones Hache - Efe, Buenos Aires. 1976. Es una obra sen-
cilla, descriptiva de sistemas y circuitos empleados para
transmisión y recepción FM.
3. VILLAMIL, E. Banda Lateral Única. Ediciones Hache - Efe.
Buenos Aires. 1960. Esta es otra obra descriptiva, destina-
da al estudio de sistemas y circuitos empleados para trans -
misión y recepción BLV.
4. BUREAU OF NAVAL PERSONNEL DE LA U.S. NAVY. Curso
completo de electrónica. Editorial Glem Buenos Aires. 1970.
Es un libro que hace la mayor parte de los análisis sobre
circuitos a tubos. Tiene interés por la forma sencilla en la
cual explica sistemas y circuitos.

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  • 1. C A P I T U L O V DEMODULACIÓN Los diferentes sistemas estudiados para la transmisión de informa- ción tienen por objeto facilitar el avance de la señal Uevándolas a rangos de RF, pero una vez llegada la señal al receptor se hacene cesarlo llevar la información a su rango original de frecuencias pa ra poder ser entendida. Si se trata de una información sonora debe ser llevada al rango de audio y tratamientos similares deben reci - bir las diferentes clases de información. Este proceso arriba mencionado se efectúa en el equipo receptor y recibe el nombre de demodulación o detección. El objeto que nos proponemos en este capitulo es estudiar los procesos de detección para los diferentes s i s t e m a s . 5.1 DETECCIÓN AM. En el capitulo anterior se vio que una señal modulada en ampli tud tiene una representación en el tiempo dada por la figura 4 . 1 . 2 a . La envolvente de la amplitud variable en el tiempo eo rresponde a la señal modulante. El proceso de demodulación en un sistema AM debe tratar en- tonces de recuperar la envolvente para eon ella excitar el trans ductor final. Existen dos tipos de detectores AM: lineales y de ley cuadrá- tica. A los primeros corresponden los circuitos cuya salida guarda una relación lineal con la envolvente de la señal de la entrada. En los circuitos correspondientes a los detectores de ley cuadrática se obtiene una salida que conserva una relación cuadrática con respecto a la entrada, señal que luego debe s e r filtrada. Iniciaremos el estudio de los detectores lineales, los cuales no
  • 2. ..vi.-:J - 106 - necesariamente deben tener elementos lineales como veremos a continuación. 5.2 DETECTOR POR DIODO El detector por diodo emplea precisamente la acción rectificado- ra del diodo para rechazar la parte negativa de la señal eompues ta y eon ella la envolvente inferior. Podemos estudiar el circuí^ to de la figxu:a 5.2.1a. El primario del transformador recibe la Fig. 5-2.1 señal AM que es seleccionada por el secundario sintonizado pa- ra luego ser rectificada por el circuito DR. El potencial R ten drá lógicamente la misma forma de la corriente que circula por el diodo. Nos ayudaremos de la característica de transferencia del diodo mostrada en la figura 5 .2. Ib. La gráfica nos mues- tra el valor medio de la señal de radio mostrada por la curva a trazos; asi obtendríamos una detección de valor medio que si- gue siendo proporcional a la señal modulante. De la teoria de rectificación se puede calcular el valor promedio por la relación
  • 3. - 107 - 'm ( R - n ^ Vp (I-Hmacoswnxt) 5.2.1 - donde r^j es la resistencia pasante del diodo. Existen circuitos usados para extraer la señal de radio y reeupe rar la envolvente. Este circuito para detección de la envolvente se muestra en la figura 5.2.2.a en el cual representamos el trans formador por una fuente para simplificar el dibujo. Si se aplica a la entrada, representada por la fuente, la señal mostrada enla figura 5.2.2b. se obtiene que al polarizarse directamente el diodo circula corriente a través de él y de la resistencia R y VQ tendrá la forma mostrada en la figura 5.2.2c yendo de a hasta b en im máximo; cuando la señal de entrada cae,el diodo no puede condu- cir en sentido inverso y el capacitor tendrá que descargarse a tra vés de R . De manera que el potencial VQ crece a vma rata rdcy decrece a una rata RC. a) Fig. 5-2.2
  • 4. - 108 •* :.^ Sí r^c es pequeña el condensador se cargará a la misma veloci dad de la señal, su respuesta será inmediata pero si RC es m i ^ grande comparada con el período de la señal VQ no puede respon der a las caídas de la señal de entrada. "~ Como consecuencia de las cargas rápidas y descargas lentas VQ tendrá la forma indicada por el trazo grueso de la figura 5.2.2c; no será exactamente la envolvente p e r o ea una buena apro- ximación. El conaportamiento del circuito RC es el de un filtro pasabajos. Se puede tomar por conclusión que Wp >> Wm y gene- ralmente debe tomarse Wp "7 100 wm. La tensión de salida del circuito de la figura 5.2.2a tiene una com ponente continua que puede interferir con la polarización de la eta" pa amplificadora siguiente. A menudo se emplea un acoplamiento resistencia capacitancia para elimitar esta componente. El circuí to en referencia se muestra en la figura 5.2.3. Las ir:.pedancias para corriente alterna y para corriente continua son diferentes. -W- C, He :Ri ^« Rg.5-2.3 Para analizar el circuito debe analizarse la gráfica de detección del diodo y con este fin utilizaremos el circuito de la figura 5.2.2a, aplicando una portadora sin modular; se miden los valo- res de VQ e ÍQ para diferentes valores de R y se traza la curva. La gráfica se muestra en la figura 5.2.4. Luego se cambia el valor pico de la portadora y se repite el proceso. Veamos aho- ra la figura 5.2.3 y supóngase que c, es un corto para las fre- cuencias de interés. La ecuación de la recta de carga para co- rriente continua es ^o = - R y se muestra en la figura 5.2.4, terna está dada por 5.2.2 La carga para corriente a l -
  • 5. Fig. 5 - 2 . 4 R ac R1R2 R1+R2 5.2.3 Se ha dibujado pasando por el punto de funcionamiento estático. En este caso se obtiene el funcionamiento estático cuando la por tadora está sin modular. Por ejemplo si la tensión pico es de 3 voltios el punto de trabajo es Q. La recta de carga en corriente alterna se ha dibujado a trazos en la figura 5 . 2 . 4 . El valor instantáneo se obtiene de la inter sección de la recta de carga con las c u r v a s . Obsérvese que si la tensión pico de la portadora eae por debajo de 1,4 v, la salí da quedará limitada. Por tanto para que no resulte una distor- sión excesiva, se limita el índice máximo de modulación. Así pues el máximo índice de modulación que puede utilizarse sin que se produzca limitación es Rac m Max Rdc 5.2.4 Si se quiere que se acerque al 100%, R^c — Rdc* P a r a conse -
  • 6. , -^t-l - lio - guir esto en la figura 5.2.2a debe tenerse Ri.^> R2- La impedaneia de entrada del circuito detector es importante, pues generalmente le precede un circuito sintonizado. Deter - minemos la impedaneia de entrada suponiendo que el diodo es ideal. La tensión de salida tendrá entonces la forma de la en- volvente de modulación. Cuando la señal está sin modular la potencia de salida será • / Po = V2 / R donde Vp es la amplitud de la portadora. Si Ry>^ entonces ^o ~ ^p • Como los elementos son ideales la potencia de sali da será la misma potencia de entrada y se tendrá V" V^ P P . -r . : . , : - R 2 R i • ' por tanto . ' "^ ">. • .'-. " . Ri = R/2 5.2.5 Si se aplica modulación a la portadora, la resistencia efectiva de entrada variará, pues la resistencia de carga para c a y pa ra e e no son iguales. Si Ri">7R , tales resistencias serán casi iguales. En general la resistencia efectiva de entrada pue de calcularse igualando las potencias de entrada y de salida. 5.3 DETECTOR POR RESISTENCIA DE REJILLA El detector por escape de rejUla actúa como un detector a dio- do combinado con un triodo amplificador. Es conveniente eons_i derar la detección y la amplificación como dos procesos separa dos. En la figura 5.3.1a, la rejilla funciona como el ánodo del diodo. Los valores de Cg y Rg deben elegirse de forma tal que Cg se cargue durante los picos positivos de la señal de entrada y se descargue en los pieos negativos. La constante de tiempo Rg Cg debe ser grande con respecto al ciclo de RF y pequeña respecto al cielo de AF. Un análisis somero de las formas de onda que existen en el cir-
  • 7. - 111 - cuito del diodo (rejiUa) el que ofrece la figura 5.3.1b. La pri- mera gráfica ilustra la forma de entrada, que es la misma que aparece en la entrada del circuito sintonizado. La segunda grá fica muestra la corriente ig debida íinieamente a la señal de RF rectificada en ese circuito. La tercera gráfica muestra la for ma de onda que se desarrolla sobre Cg. Es una señal de audio formada de la misma manera que un circuito a diodo. Sin em- bargo la señal de salida es la suma de las gráficas primera y tercera. Un análisis aproximado de las formas de onda que existen en el circuito de placa del triodo es el mostrado en la parte e de la figura 5 . 3 . 1 . La onda mostrada en la primera de estas gráfi- cas es la corriente de placa y la mostrada en la segunda gráfi- ca es el potencial anódico. El capacitor c se descarga en los medios ciclos positivos del vol taje de entrada de rejUla a través del circuito de eatiodo pre- sentando un valor para la constante de tiempo de descarga igual al producto de la resistencia efectiva del tubo electrónico por la capacitancia c. Este valor es pequeño debido a la baja impedan cia de la resistencia del tubo electrónico. El aumento de eorrien te de placa proviene del capacitor más que de la fuente de polari zación, evitando, entonces, todo posterior aumento de corriente por medio del choque de RF y del resistor de carga Ri . Así queda limitada toda variación en el voltaje de placa y del capaci- tor. El capacitor c se carga cuando aumenta la tensión de placa en los medios ciclos negativos del voltaje de RF de entrada en la rejilla. El camino de carga es el que comprende el capacitor, el choque de RF, el resistor de carga y la fuente, en ese sen- tido. 120V a) Pig. 5.3.1
  • 8. - 112 - Z..Í--,.- .;• - • •.^.!.í% b) c) Fig. 5-3.1
  • 9. <» - 113 - El aumento de voltaje de placa está limitado por la corriente de carga del capacitor que circula a través del choque RF y d e R L . La disminución de la corriente anódica es aproximadamente igual a la corriente de carga del capacitor. De tal suerte que la co- rriente total a través del choque de RF y de R L permanece prᣠticamente constante y las tensiones de placa y del capacitor que- dan así controladas. 5.4 DETECTOR POR PLACA Y DETECTOR POR COLECTOR El detector por placa aprovecha la curvatura de la característica; corriente de placa,—tensión de rejüla del tubo electrónico. La re jUla se polariza de modo que el punto de trabajo esté próximo al punto de corte, donde la curvatura es más pronunciada. En la figura 5.4.1a se muestra el circuito detector por placa. En él la polarización de rejilla se da mediante el conjimto resistor e_a pacitor RC. El circuito de resonancia selecciona la señal de inte res y así habrá polarización ímicamente para dicha señal. En la figura 5.4.b se muestra la función de transferencia del tubo elec- trónico para explicar su operación. La polarización se ha escogí do de manera que el punto de trabajo es P, de manera que al su- perponer a la tensión continua de rejiUa la de la onda modulada . Debido a la curvatura de la característica se obtendrá una eorrien te de placa deformada con respecto a la onda original, puesto que los semiciclos de un lado del eje de trabajo serán amplificados y los del otro lado • , .. desaparecen por la cercanía del punto de cor te para la corriente anódica. La corriente de placa es de forma compleja. Están presentes, por lo pronto, semiciclos de RF que se eliminan del circuito a - nódico mediante un filtro, formado por im choque y un capaci - tor que se conectan a la placa, puede verse en la gráfica. La otra variación presente en el circuito de placa es el valor me - dio de las semiondas de alta frecuencia aparece con linea puntea da y que tiene la forma de onda de la envolvente de la portadora; es decir se trata precisamente de la onda de audiofrecuencia que se intenta detectar y que se encontrará como una tensión éntrelos extremos de la resistencia de carga anódica, pudiendo por tanto transferirse a la etapa siguiente. La ventaja de este detector respecto al detector de rejilla en su
  • 10. - 114 - . . - ' . . - - ' . . • • - • • ' ' . ' ' ' ' - — ^ ^ : ..Z:,'!¡Zt^'-. •^•^^:•^:'r^•:':A• . f , •.•! * , *S*"/íJ3^..>:í..,y-¿r'/ f-( ". . T' t^-^.y&^y^^!: • w n ^ v . •Rt a) Fig. 5-4.1 mayor anaplifieación para señales de cierta amplitud, porque pa- ra las débiles no se comporta bien debido a que la válvula t r a - baja en la zona de la característica que tiene coeficiente de am- plificación reducido. Además no toma corriente del circuito de entrada y así se dispondrá de mayor selectividad. En la figura 5.4.2 se muestra el circviito detector por colector que es la versión a semiconductores del detector por placa su análisis es simUar, debe tenerse en cuenta la nominación délos diferentes parámetros y los valores típicos y máximos permisi- bles. Rg,S-4.2
  • 11. - 115 - 5.5 DETECTOR REGENERATIVO Si en un oscUador a rejUla sintonizada se reduce el grado de rea limentación de modo que no llegue a oseüar se tendrá un amplilT cador de RF. Si además de esto se inserta en el circuito de re^ jilla un eonjimto resistor-capacitor se obtendrá la detección por rejilla. En la figura 5.5.1a se muestra im detector regenerativo en el cual se produce la realimentación a través del bobinado L3 ya que Ll, L2 y L3 están acoplados magnéticamente. Hf =c¿ /V>'V-_ Fig.5-5.1
  • 12. - 116 - La señal realimentada debe aplicarse en fase con la señal de en trada para que exista realimentación positiva. En la figura ~ 5.5.1b se muestra la versión a semiconductores del detector re generativo cuyo principio de funcionamiento es similar al de la" versión a tubos. En la figtira 5.5.le se muestra una variante de interés que con- siste en hacer funcionar el circuito realimentado al borde de la oscUación. La condición de oseUaeión debe producirse y anvüar se a un ritmo más elevado que las señales de audio más altas ~ o sea de mayor frecuencia. El detector operado así se denomi- na detector super-regenerativo. Es necesario alimentar la válvula eon un regenerador no audible. La realinentación es alta y provoca el comienzo de la oscUación, aprovechándose la enorme sensibilidad en esa condición; de inme- diato, el medio ciclo siguiente de la señal no audible interrumpe las oscUaciones y así sucesivamente. El tono de esa señal, lógicamente, ño se escucha por teléfono o parlante. El detector funciona como el regenerativo pero conma yor sensibilidad. Los circuitos LC mostrados en la figvira están acoplados entre sí y resuenan a 20 KHZ, por ejemplo, conao per tenecen a los circuitos de placa y de rejilla respectivamente la misma válvula hace de oscUadora. Para la frecuencia de oscUa- ción la inductancia L2 del tanque de rejilla tiene baja impedaneia y no entorpece la oscUación. El capacitor Ci es el de sintonía y al bobinado L2 esta acoplado el primario Li con la señal de en trada. ~ 5.6 DETECTORES PARA SISTEMAS DE PORTADORA SUPRIMIDA Cuando se efectúa la transmisión por los sistemas de portadora suprimida, es necesario reinsertar la portadora para poder efec tuar la detección. Los casos posibles serán DSB/PS y SSB f PS (DBL/PS y BLU/PS respectivamente). Para lograr este e- feeto se requiere de un elemento de ley cuadrática al cual debe aplicarse como señal de entrada la suma de la señal modulada y la portadora; para lo cual se requiere de un oscUador local, en el receptor, para producir la portadora. Considérese un elemento de ley cuadrática, cuya ley de transfe- rencia podemos simplificar por la relaeión
  • 13. - 117 - 1 = a V 2 5.6.1 donde v representa un voltaje aplicado como señal de entrada e i la corriente de salida. Si se trata de una señal de doble banda lateral con portadora su primida se tendrá ~ V - Vp eos Wpt + MaVp eos wpt eos wm* 5.6.2 para BLU/PS se tendrá m^V-, V = Vp eos Wpt + — 2 — ^ ^°® (^P "^ ^m)* 5.6.3 Combinadas las ecuaciones 5.6.1 y 5.6.2 se obtendrá Vp^ n i ^ V ^ aVo ^ 2 i = a (—í—- + —z:—íl ) + —ÍL eos 2 w_,t + am^Vr, eos w ^ t 2 2 2 2 a m a Vr, amo Vo ^°^a Vr, + ^—íl eos (2wp + wm)t + f _ r eos (2wp- wm)t+ 1—£i eos 2wpt 2 2 4 am^ Vp am^ V^ ama Vp + ^—cos2wjnt+ —ii-eos 2(Wn + win)t + ^^ eos 2 (wp-Wm)t 4 8 8 *^ 5.6.4 Las componentes de la señal resultante indicadas por los términos de la ecuación 5.6.4 se muestra, sin cuidarnos de las amplitudes, en la gráfica de la figura 5 . 6 . 1 . Nos interesa su distribución e s - pectral; de allí podemos ver que las componentes con frecuencias próximas y las superiores a fp pueden ser rechazadas por uso de filtros. A la salida del filtro habrá entonces una señal de la forma 2 2 2 ama VD 1 = amaVp eos w ^ t + E ^ eos 2 wmt 5.6.5 *
  • 14. ' i , ' • T'llí.. - 118 - .rA- ••'-• •r.jt, 'r :' -••^ ..V. / ' í ' - 4 - - . •• "«J ^ ; *'; 'J C ^ i_im 2t 2L m Rg.5-6.1 * . -... i , De la ecuación 5.6.5 se deduce facümente que eon esta detección se obtiene una distorsión proporcionada por el primer armónico. La amplitud de este primer armónico relativo a la fundamental se rá ma/4, de tal manera que para reducir esta distorsión es nece sario reducir el índice de modulación y esto se logra haciendo Vm < Vp. Pero también se afectará la amplitud de la fimdamen- tal. Si se trata de un sistema BLU/PS debe combinarse las ecuaciones 5.6.1 y 5.6.3 para obtener fácilmente. ama Vp eos wm.t 5.6.6 luego de rechazar otras componentes por medio de filtros. Otro método apropiado para obtener la detección de una señal BLU/PS consiste en introducir la portadora y la señal modulada a un modulador balanceado que entregará a su salida el produc- to de las dos señales de entrada. Si indicamos la salida por v(t) se tendrá v(t) maVp que puede escribirse eos Wpt eos (Wp + Wjji) t 5.6.7 maVn v(t) = i— eos (2wp + Wm)t + eos wmt 5.6.8
  • 15. - 119 - y sometida a un sistema de fütros se puede reducir a 2 °iaVp v(t) = ^-— eos Wmt La principal difieviltad de la detección de las señales indicadas en este ordinal consiste en que debe reconstruirse la portadora, esto se puede lograr con un oscUador pero la señal debe coincidir en frecuencia y en fase con la portadora que ha sido suprimida en el transmisor. Para obviar esta dificultad que introduce mayor distorsión en la se nal detectada, se puede hacer una supresión parcial con el objeto de que el residuo que queda pueda ser amplificado en el receptor antes de efectuar la detección. 5.7 DETECTORES DE FRECUENCIA Para un sistema de transmisión que usa una naodulaeión angular, es necesario hacer primero una conversión de FM a AM para lue go hacer la detección AM que generalmente se efectúa con un de- tector de diodo. A continuación estudiaremos los diferentes detee tores FM. 5.8 DETECTORES DE PENDIENTE Como se menciona en el ordinal 5.7 es necesario convertir la se nal FM en una señal AM para luego producir la detección eon un circuito detector por diodo. Para hacer la conversión de FM se puede tomar como primer so lución los circuitos de pendiente mostrados en las figuras 5.8.le^<2 cuyas características de salida como función de la frecuencia se muestran en las figuras 5.8.1b y 5.8.Id respectivamente. Sede- be seleccionar los circuitos de tal manera que la frecuencia por- tadora quede ubicada en una parte que presente una relación li- neal como se muestra en las gráficas de las figuras 5.8.1b y 5.8.Id correspondientemente. De la gráfica d , por ejemplo , se puede ver que cuando la frecuencia aumenta y va a valores ma
  • 16. - 120 - •NAW- ^ U-:l u; a) c) d) Fig. 5-8.1 » f yores que fp aumenta la amplitud de Ta señal de salida y cuando esta frecuencia decrece también lo hace la amplitud de la señal de salida. De esta manera, evidentemente fácil, se obtiene una señal AM que luego es detectada; el circuito completo se mues- tra en la figura 5.8.2. La frecuencia de resonancia debeenton- Fig. 5-8.2
  • 17. - 121 - ees seleccionarse tomando un valor diferente al de la frecuencia portadora. Puede verse que el circuito dibujado a la derecha de los puntos a y b es im detector de diodo. Los circuitos aquí indicados están sometidos a fuertes limitacio- nes ocasionadas por la no linealidad de la característica; son a- proximaciones que se cumplen para pequeñas regiones de la ca- racterística, resultando estos circuitos poco eficientes como de- tectores. En la actualidad se trabaja fundamentalmente con cir- cuitos diacriminadores de frecuencias. 5.9 CIRCUITO DISCRIMINADOR El circuito discriminador de frecuencias mostrado en la figura 5.9.1a, está constituido por un transformador doblemente sinto- nizado que presenta una caracteristica de amplitud contra fre - cuencia con una meseta muy plana como se indica en la figura 5.9.1b. En el circuito de salida se toma en dos partes V2a y V2]-,. La capacitancia C debe tener un valor alto con el objeto de presentar una reactancia muy pequeña a la frecuencia porta- dora, de manera que el potencial sobre el choque de radio-fre- cuencias CRF es el mismo aplicado a la entrada, v i . Si el acople del transformador es pobre Il = Vi/ jwLi 5.9.1 Para la portadora que es la misma frecuencia de resonancia el secundario se comporta como una impedaneia resistiva e igual a R. Así se obtiene V2a = JMVi / 2wC2Li R y V2b = - J M V i / 2 w C 2 L i R 5.9.2 Las ecuaciones 5.9.2 se entienden mejor si se considera la ca- pacitancia C2 compuesta por dos capacitancias 2C2 coneetadasen serie. Se puede observar que los ángulos de fase de los poten- ciales V2a difieren del ángulo de fase de Vi en 90°; uno adelan-
  • 18. ^ - 122 - C •i' Ula U"i Uib o) U",JG l^b b> 1/1 1/ ' » "."^^i^í,-; c) ' i O e) tado y el otro atrasado. Las tensiones Vsa y Vsb se obtienen eon sumas fas órlales V3a = Vi + V2a Vsb = V¡ + vfb 5.9.3 5.9.4 El diagrama fasorial se indica en la figura 5 . 9 . l e . Si la fre- cuencia de trabajo aumenta de manera que f > fp las amplitudes ^^ V2a y V2b se alterarán de manera apreciable debido a la ea-
  • 19. - 123 - racterística del transformador pero los ángulos de fase si son sensibles a la frecuencia y el diagrama fasorial tomara la for- ma indicada en la figura 5.9.le. La magnitud de V3a se ha r e - ducido y la de Vsb a aumentado. De manera análoga cuando f <fp se tendrá la situación indicada por el diagrama fasorial de la figura 5.9.Id, en la eual la magnitud de V3a ha aumentado y la correspondiente a V3b se ha disminuido. De manera que enel circuito analizado la magnitud de las tensiones V3a y Vsb varia con la frecuencia. 5.10 DISCRIMINADOR DE FOSTER-SEELY Al discriminador ya estudiado se le puede conectar dos circuitos detectores de diodo como se muestra en la figura 5.10.1a. Es- te es el Uamado discriminador de Foster-Seely y ya tenemos un detector de modulación angular. Vi =r -f r^¿ I tt2 N^a ¿»R ^ C j V^Q a) b) Fig. 5-IO.t Ya vimos que las amplitudes de VSa Y ^Sb varían con la fre- cuencia de entrada. Por la acción de los detectores AM. las tensiones V4a y V4b variarán obedeciendo a las variaciones de los valores picos de Vsa y Vsb respectivamente. Los diodos se han conectado de manera que la tensión de salida correspon de a la diferencia entre las dos tensiones V4a y V4b asi: Vo = (Vsamáx - Vafaniáx) 5.10.1
  • 20. - 124 - La tensión de salida indicada en la ecuación 5.10.1 variará con la frecuencia de una manera aceptablemente lineal si se trabaja dentro de la región plana de la característica de salida deltrana formador. La característica VQ contra frecuencia se muestra en la figura 5.10.1b con los valores correspondientes a la gráfica de la figura 5.9.1b;eon el objeto de que los detectores no carguen el circuito resonante debe seleccionarse resistencias R de alto va Ior. Si la amplitud de la señal de entrada de un discriminador varía, la amplitud de la señal de salida también se alterará la ventaja de esté sistema consiste en que son errores que se pueden co- rregir y para esto se usa un circuito limitador previo a la etapa de detección en el receptor. El circuito limitador es un ampli- ficador operado para trabajar desde la región de saturación has- ta la región de corte, manteniendo asi la amplitud constante. 5.11 DETECTOR DE RAZÓN .;., . Con ligeras modificaciones sobre el discriminador de Foster- Seely se obtiene mejoras apreclables en cuanto a lograr insen- sibUidad a las variaciones de amplitud en la señal de entrada. El circuito, que denominaremos detector de razón, se muestra en la figura 5.11.1. Obsérvese que uno de los diodos D2 apa- W C 4f •ef ^ C - RFC -1^ 2L •Rl T^3 ^ Fig. 5-11.1
  • 21. - 125 - rece eon sus conexiones invertidas, permitiendo establecer ^5 = ^ 3 ^ ^ + ^ 3 ^ ^ ^ 5.11.1 Se tomará como salida Vp. Siendo las resistencias R2 iguales se tendrá Vo = V4a - V5/2 Vp = (V3a máx) - ^^Ba máx^) -f- (Vsb máx) 2 5.11.2 . (V3a máx) - (V3b máx) , hV.,... f P-i) 2 • 2- V Debe tomarse valores altos de resistencias para no afectar el cir cuito resonante. La tensión V5 variará solo ligeramente eon los cambios de frecuencia instantánea, pues los aumentos de (V3amáx) son acompañados de disminuciones de (V3bmáx) y viceversa. C4 debe seleccionarse de valor nauy alto con el objeto de que la cons tante R2 C4 sea mucho mayor que el más largo período involucra do en la señal moduladora. Por tanto V5 tiene la tendencia a per manecer constante cuando hay variaciones de frecuencia a causa de la modulación. En consecuencia la suma de (V3a máx) y (V3b máx) es fija. No obstante cuando la frecuencia cambia la razón de las amplitudes variará. Para evidenciar esto llamemos p la relación (Vsamáx) / (V3bmáx)* ^^ ^^ ecuación 5.11.1 ae ten- drá V5 (VSbmáx) = 5.11.3 P + 1 y de la ecuación 5.11.2 Vo = (Vsbmáx) ^ ^ 5.11.4 2 Combinando las ecuaciones 5.11.3 y 5.11.4 se obtendrá finalmente
  • 22. - 126 - VQ = - ^ J Í : — 5.11.4 Siendo p la única variable de la ecuación 5.11.5 de manera tal que al umentar P decrece VQ. La salida viene a convertirse en función únicamente de la relaeión P . Cuando se sdtera la am- plitud de la señal modulada por interferencia de señales de rui- do se alteran las dos eómponentes (V3amáx) y {V3bmáx) perma- neciendo su razón casi constante; el sistema se inmuniza contra tales interferencias. BIBLIOGRAFÍA 1. CHIRLIAN, PAUL M. Análisis y diseño de circuitos electróni- cos. Libros McGraw-Hill de México, México. Segunda E- dieión 1970. Es un libro destinado al estudio de circuitos e- leetrónicos que dedica su capítulo 13 a circuitos de modula - ción y deniodulación. 2. MATIERO, R. Frecuencia Modulada, estéreo multiplex. Edi - ciones Hache - Efe, Buenos Aires. 1976. Es una obra sen- cilla, descriptiva de sistemas y circuitos empleados para transmisión y recepción FM. 3. VILLAMIL, E. Banda Lateral Única. Ediciones Hache - Efe. Buenos Aires. 1960. Esta es otra obra descriptiva, destina- da al estudio de sistemas y circuitos empleados para trans - misión y recepción BLV. 4. BUREAU OF NAVAL PERSONNEL DE LA U.S. NAVY. Curso completo de electrónica. Editorial Glem Buenos Aires. 1970. Es un libro que hace la mayor parte de los análisis sobre circuitos a tubos. Tiene interés por la forma sencilla en la cual explica sistemas y circuitos.