apuntes de transmisores,receptores, amplificadores y ruido

1. Tema 1: Transmisores y Receptores
Electrónica de Comunicaciones
Profesores: Víctor Araña
Eduardo Mendieta

2. ULPGC / DSC / EITE / EC
Electrónica de Comunicaciones
Índice
1. Características Generales de Receptores y
Transmisores
1.1 Receptor y Transmisor.
1.2 Selección Directa y Superheterodina
1.3 El Mezclador: Caracterización No Lineal, parámetros y circuitos.
1.4 Topologías de Recepción y Parámetros Característicos

3. ULPGC / DSC / EITE / EC
Electrónica de Comunicaciones
 Receptor
• Selección (Selectividad, Filtrado)
• Amplificación (Sensibilidad, Ruido)
• Extracción (Fidelidad, Demodulación)
 Transmisor
• Portadora (Frecuencia)
• Modulación (PM,AM)
• Amplificación (mW,MW)
1.1. Receptor y Transmisor

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Electrónica de Comunicaciones
1.2. Selección Directa y Superheterodina
 Clasificación según amplificación y selección
Superheterodina
X FI
OL
DEM
Directa
RF DEM
RF
OL
MODX FI
OL
MODRF
FI<<RF complica el filtrado en la
salida del mezclador
• La topología directa es más usada en transmisores que en receptores.
• FI↓↓↓ para facilitar filtrado y G↑.

5. ULPGC / DSC / EITE / EC
Electrónica de Comunicaciones
1.3. El Mezclador
• nl (orden de nolinealidad)= máximo exponente considerado
• Número de componentes espectrales= nl(nl+1)+1
• Componentes espectrales en salida |mf1+nf2|; |m|+|n|=nl
Procedimiento de Construcción de Componentes
V1=A1cos(w1t)
NL
V2=A2cos(w2t)
Vo=a0+a1(V1+V2)+a2(V1+V2)2+ a3(V1+V2)3+…
nl=0 nl=1 nl=2
m n m n m n
0 0 1 0 0 2
0 1 2 0
1 1
1 -1
a2: Mezclador
Mezclador: Up/Down Converter

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1.3. El Mezclador
X
OL
FI
RF
• Ganancia de Conversión: 10*log(PFI/PRF)
• Aislamiento de PortRF frente a PortOL: 10*log(POL en RF /POL en OL)
• Se definen 6 aislamientos, 2 para cada puerta
T
r
a
n
s
f
+
+
+
R
R
Vo=R(id1-id2)Vs
Vp
id1
id2Vs
Vs id1=f(Vp+Vs)
id2=f(Vp-Vs)
id=a0+a1 V+a2 V2+a3 V+a3.V3+…
• Se elimina: 2n Fs, n Fp, |m Fp ± 2n Fs|
d1
d2
Mezclador Balanceado
Factor de Supresión de Portadora

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Electrónica de Comunicaciones
1.3. El Mezclador
Vo=R(id1-id2-id3+id4)
id1=f(Vp+Vs)
id2=f(Vp-Vs)
id3=f(-Vp+Vs)
Id4=f(-Vp-Vs)
Id=a0+a1 V+a2 V2+a3 V+a3.V3+…
• Se mantienen: |m Fp ± n Fs|
m y n impar.
T
r
a
n
s
f
+
+
+
R
R
Vs Vp
id1
id2
Vs
Vs
d2
d3
d4
d1
id3
id4
MezcladorDoblemente Balanceado
Vs
Vp
KVpVs
-KVpVs
2KVpVs
Mezclador Balanceado

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1.4. Topologías y Parámetros Característicos
 Conversión Simple (Ganancia de Conversión α a2)
Frecuencia
FI
fsfol
Frecuencia
FI
fs-fol
Frecuencia
FI
fs fol
Frecuencia
FI
fs-fol
fol>fs→Inversión Espectral
FI+∆F
FI+∆F
X FI
fol
fs

9. ULPGC / DSC / EITE / EC
Electrónica de Comunicaciones
1.4. Topologías y Parámetros Característicos
 Conversión Simple y Frecuencia Imagen
Frecuencia
FI
fs-fol=fol-fimag
Attimag
•La frecuencia imagen posee la misma ganancia
de conversión que la señal útil y se solapa en FI.
• Debe ser atenuada antes de la entrada al
mezclador (Attimag≈90dB [Servicio]).
•FI↑↑↑ para facilitar diseño del filtro de RF.
Frecuencia
FI
fsfol
FI
fimag= Frecuencia Imagen
X FI
fol
fs
Attimag

10. ULPGC / DSC / EITE / EC
Electrónica de Comunicaciones
1.4. Topologías y Parámetros Característicos
 Conversión Multicanales
Frecuencia
FI
fs1
fol1 fsn
foln
Existe sólo un valor de OL en cada momento
•Variando el OL pasamos a FI el canal deseado
•Una vez en FI el canal es seleccionado, filtrado
Frecuencia
FI
fsi fsi+1fsi-1
Selectividad

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1.4. Topologías y Parámetros Característicos
 Conversión Multicanales y Frecuencia Imagen
Frecuencia
FI
fs1 fsn
fol1 foln
•Existe sólo un valor de OL en cada momento
•Cuando fol<fs el peor caso se corresponde con la fimag de la banda superior.
•El filtro de RF deja pasar la banda del servicio y atenúa la banda imagen.
•fol > fs?
Attimag
FI
BWRF
FI
Peor caso

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1.4. Topologías y Parámetros Característicos
 Superheterodino Doble Conversión: Compromiso FI
• FI↓↓↓ para facilitar filtrado y G↑.
• FI↑↑↑ para facilitar diseño del filtro de RF.
FI1 DEMFI2RF X
OL1
X
OL2
Doble Conversión: FI1 alta y FI2 baja
El OL1 suele ser el que realiza la selección de la banda deseada
Selectividad

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1.4. Topologías y Parámetros Característicos
 Superheterodino de Doble Conversión: Frecuencia Imagen en FI1
Frecuencia
BWRF
Frecuencia
FI1
fs1
fol1 fsn
foln
FI1
fs1 fs2
BWRF
Recepción f1
FI2
OL2
fimag
FI2
FI1
fsnfsn-1
BWRF
Recepción fn
OL2
fimag
FI2
Frecuencia
•La banda de RF entra en el mezclador
Si BWRF>2xFI2 → Imponer Attimag en FI1

14. ULPGC / DSC / EITE / EC
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1.4. Topologías y Parámetros Característicos
 Frecuencia Imagen contenida en RF
BWRF
Frecuencia
FI
OL
fimag
Si BWRF>2xFI→ El filtro de RF no puede seleccionar la banda y atenuar la imagen
FI
•Filtro variable en RF sincronizado con OL
•Banco de Filtros Conmutados

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1.4. Topologías y Parámetros Característicos
 Imagen en RF: Filtro variable en RF sincronizado con OL
BWRF
Frecuencia
FI
OL
fimag
FI
fc
fc del filtro variable
X FI
fol
fs
Attimag
•El BW del filtro variable deja pasar varios canales de RF
•No usada en receptores de calidad
•Problemas para mantener fc-fol=FI en toda la banda

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1.4. Topologías y Parámetros Característicos
 Imagen en RF: Banco de Filtros Conmutados
BWRF
Frecuencia
FI
OL
fimag
FI
BW
BWRF<nxBW
n=número de filtrosCada filtro tiene su banda imagen asociada
X FI
fol
fs
Conmutador
Conmutador
Control

17. ULPGC / DSC / EITE / EC
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1.4. Topologías y Parámetros Característicos
 FI1 encima de la banda de recepción
El valor de FI debe facilitar el diseño del receptor y por ello, es habitual
que dicho valor esté en frecuencias inferiores a la RF. Sin embargo, en
ocasiones la banda de RF toma valores muy bajos y resulta mucho más
conveniente elegir un valor elevado de FI1 para posteriormente, bajarlo a
FI2 y facilitar así la selectividad y ganancia.
BWRF Frecuencia
FI1
OL1
fimag
FI1
0 Hz
FrecuenciaFI1
OL2
FI2
Inversión del espectro
Si BWRF>2xFI2 → Imponer Attimag en FI1
0 Hz