Longwave receiver

1. Receptor de
Onda Larga
Eduardo Alonso Rodríguez
Universitat Autònoma de Barcelona

2. Motivación
n Experimentación con circuitos de radiofrecuencia
n Elección de la frecuencia de trabajo
¨ Instrumental de medida sencillo
¨ Técnica constructiva sencilla, distancias no críticas
? Banda en desuso asignada recientemente al servicio
de radioaficionados
n Evolución técnica aunque en sentido contrario a
la tendencia de incremento velocidad de
transmisión (1Gbpsl 0.1bps)
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3. Problemas
n Estaciones de interés de muy pequeña potencia
y antenas con muy baja eficiencia
? Velocidades de transmisión muy lentas
? Filtros digitales muy angostos
n Emisores cercanos (en frecuencia y distancia)
de altísima potencia (radiodifusión OM)
? Efectos de desensibilización amplificadores
? Aparición de tonos de intermodulación
n Diseño cuidadoso de etapas amplificadoras
n Utilización de filtros de entrada de alto Q
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4. Sistema de comunicación
n Pt = 72W = +48dBm
n GANT TX=-34dB
n d=450km Lb ? -98dB
n Pr= +48 -34 -98 = -84dBm
n Pn= -74dBm (1Hz)
n S/N = -10dB
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5. Esquema de modulación
n ASK
n Tiempo bit vs ancho de banda y S/N
¨ 1sl 1Hzl S/N= -10dB
¨ 10s l 0’1Hz l S/N = 0dB
? 100s l 0’010Hz l S/N = +10dB
n ¡La comunicación es posible!
n Codificación Morse A .- 10111000
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6. Receptor conversión directa
n Antena
n Filtro duplexor
n Filtro preselector
n Amplificador G2
n Preamplificador G1
n Filtro anti-aliasing
n Mezclador
n Conversor ADC
n Oscilador local
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7. Antena
n Solenoide expuesto al
campo magnético
generado por el TX
n Criterio diseño: E RS L
¨ Maximizar área
¨ Maximizar número espiras C
n Factores limitantes
¨ Resistencia hilo ε 2πNA
¨ Capacidad parásita S = Heff = =
E λ
¨ f trabajo < f resonancia
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8. Antena
n A=2’8m2
n N=14 espiras
n L=1304uH
n C=522pF
n F=190kHz
n Heff=0.11m
(-20dB)
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9. Filtro preselector
n La antena capta señales de interés muy
débiles y, señales interferentes de enorme
potencia
n El preselector elimina señales fuera de la
banda de interés. Evita desensibilización
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10. Filtro preselector
(V(4)-v(6))/v(1)
20dB
16dB
12dB
8dB
4dB
0dB
-4dB
-8dB
-12dB
-16dB
-20dB
-24dB
120KHz 126KHz 132KHz 138KHz 144KHz 150KHz
n Estructura diferencial, rechazo modo común
n Doble circuito resonante de alto Q
n La antena forma parte 1er paso sintonizado
n Attn: 50Hz 170dB 540kHz -90dB
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11. Preamplificador
n Problema
¨ Construido con elementos no lineales l
desensibilización
¨ La amplitud de salida de una pequeña señal queda
reducida en presencia de una señal de gran amplitud.
n Solución
¨ Incremento linealidad con fuerte realimentación
n Ganancia tal que compense perdidas en filtros
n Mantenimiento de la relación S/N en el RX
n Adaptación impedancias antena-mezclador
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12. B
Mezclador 1
R
0
+
0 R KR
- VFI
1
R
0
1
-
RG
VRF A +
1
0
R
1 R KR
-
0
+
VLO
n Conmutador CMOS 4053
n Circuito lineal variable en el tiempo
n VRF queda multiplicada por {1, -1} al ritmo del oscilador
n VRF se desplaza a banda base ± N ϖ LO ± ϖ RF
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13. Duplexor y amplificador
n Una vez la señal esta en banda base
¨ Se eliminan mezclas no deseadas con filtro duplexor
¨ Se amplifica al nivel requerido por el ADC
n Doble banda lateral l Doble nivel de ruido
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14. Oscilador local
n Modulación con BW = 0.1 Hz
n Ancho de la banda de 2700 Hz
n Calibrado: necesidad de una frecuencia
patrón: DCF39, oscilador líneas TV
n Estabilidad en temperatura de la
frecuencia
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15. Procesado digital
n Digitalización señal audio con tarjeta sonido del PC
n Idea: usar la FFT como un banco de filtros
n Codificación del nivel de señal de cada bin con
falso color
n El operador de radio decodifica el mensaje de
forma visual
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16. Resultados
Mensaje:
QC A
WW
Lmax=3000km
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