o pó Parámetros característicos y tipos de receptores J. Santander, J. Herrera 28 de marzo de 2016 Universidad de Carabobo, Facultad de Ingenería Escuela de Telecomunicac elecomunicaciones iones Diseño de circuitos de comunicaciones
Í oo 1 Introducción
¿Qué es un receptor? Y su esquema general Párametros de un receptor de RF Indicadores de calidad en un receptor 2
Tipos de receptor receptores es Receptor Rec eptor Homodino Receptor Rec eptor Superheterodin Superheterodino o Receptor de doble conversión
3
Receptores Rece ptores modernos Receptor Rec eptor rechaza imagen Receptores con procesamiento de señales
oó
Dfó
De forma general, un receptor de radiofrecuencia es un dispositivo que debe recibir debe recibir las ondas electromagnéticas ondas electromagnéticas del medio, convertirlas en corriente eléctrica y luego separar luego separar la información de información de otras componentes (portadora, ruido, otras emisiones, ...).
Figura: Esquema general de un receptor. Los autores.
Pámo Rpo: Las características que permiten clasificar a los receptores según su rango de funcionamiento son las siguientes:
Frecuencia de portadora
Figura: Frecuencia portadora. Los autores.
Pámo Rpo: Las características que permiten clasificar a los receptores según su rango de funcionamiento son las siguientes:
Frecuencia de portadora Señal de banda base.
Figura: Señal en banda base. Los autores.
Pámo Rpo: Las características que permiten clasificar a los receptores según su rango de funcionamiento son las siguientes:
Frecuencia de portadora Señal de banda base. Ancho de banda de recepción. Figura: Ancho de banda de recepción. Los autores.
Pámo Rpo: Las características que permiten clasificar a los receptores según su rango de funcionamiento son las siguientes:
Frecuencia de portadora Señal de banda base. Ancho de banda de recepción. Ruido de recepción.
Figura: Ruido aditivo blanco. Los autores.
Pámo po: Los criterios que se deben analizar en un receptor para determinar si funcionará adecuadamente en una aplicación especifica son:
Selectividad: Capacidad de eliminar señales potencialmente interferentes. (filtrado, intermodulación, ...)
Figura: Sensibilidad de un receptor. Los autores.
Pámo po: Los criterios que se deben analizar en un receptor para determinar si funcionará adecuadamente en una aplicación especifica son:
Sensibilidad: Nivel mínimo de señal que es capaz de detectar con la calidad deseada. (ruido, ganancia, ...)[1] Para medirla se suele utilizar el factor de ruido, que es el cociente entre la SNR a la entrada y la SNR a la salida. snri s gn +∆n ∆n Fr = snr = ni igs = 1 + gn [3] o i i i
Figura: Cuadripolo. Juan José Murillo Fuentes. Fuentes de ruido
Pámo po: Los criterios que se deben analizar en un receptor para determinar si funcionará adecuadamente en una aplicación especifica son:
Fidelidad: Capacidad de recibir y demodular la señal sin distorsión. (distorsión lineal y no lineal, señales espurias, demodulación, etc..)[1]
Figura: Distorsión. Los autores.
po po
Rpo Homoo En un receptor Homodino, o de conversión directa, la señal de RF se convierte a banda base en un solo paso.[1]
Figura: Diagrama de bloques. Dennis Ma. Receiver Systems and Circuits
Rpo Homoo Al tener una pobre selectividad, la única forma de conseguir mejorarla es añadiendo etapas de filtrado RF.[1]
Figura: Diagrama de bloques de N etapas. Dennis Ma. Receiver Systems and Circuits
Rpo Homoo Circuito de ejemplo de un receptor Homodino:
Rpo Sphoo La idea fundamental detrás de este receptor es convertir todas las frecuencias a recibir a una constante llamada “Frecuencia Intermedia”. El mayor esfuerzo en filtrado y amplificación se hace a esa frecuencia.[2]
Figura: Diagrama de bloques receptor Superheterodino. Dennis Ma. Receiver
Rpo Sphoo
Observe el siguiente ejemplo de recepción AM.
Rpo Sphoo
Observe el siguiente ejemplo de recepción AM. f RFmin
=
520kHz y f RFmax
=
1630kHz
Rpo Sphoo
Observe el siguiente ejemplo de recepción AM. f RFmin f IF
=
=
520kHz y f RFmax
455kHz y ∆f IF
=
=
1630kHz
10kHz
Rpo Sphoo
Observe el siguiente ejemplo de recepción AM. f RFmin f IF
=
=
520kHz y f RFmax
455kHz y ∆f IF
foscmin
=
=
=
1630kHz
10kHz
975kHz y foscmax
=
2085kHz
Rpo Sphoo
Rpo Sphoo
Ventajas del receptor superheterodino: La mayoría de los filtros de alta frecuencia trabajan a frecuencia fija (a la frecuencia intermedia f IF ). La selectividad la fija el filtro de frecuencia intermedia y es, por tanto, fija. El cambio de frecuencia disminuye la posibilidad de oscilaciones por acoplamientos parásitos entre entrada y salida.
Rpo Sphoo
Limitaciones del receptor superheterodino: Hay que cambiar simultáneamente la frecuencia del oscilador local y del filtro de RF. La influencia de la frecuencia imagen.
Rpo Sphoo El problema de la frecuencia imagen en el ejemplo anterior, sintonizando de una emisora de AM en 1 MHz
Rpo o oó Mismo principio de funcionamiento que el receptor Superheterodino. [1]
Figura: Diagrama de bloques receptor de doble conversión. Dennis Ma. F Receiver Systems and Circuits
La primera frecuencia intermedia, f IF1 , se elige relativamente alta para conseguir buen rechazo a la frecuencia imagen.
Rpo o oó Mismo principio de funcionamiento que el receptor Superheterodino. [1]
Figura: Diagrama de bloques receptor de doble conversión. Dennis Ma. F Receiver Systems and Circuits
La primera frecuencia intermedia, f IF1 , se elige relativamente alta para conseguir buen rechazo a la frecuencia imagen. La segunda frecuencia intermedia, f IF2 , se elige relativamente baja para obtener una buena selectividad.
Rpo o oó Mismo principio de funcionamiento que el receptor Superheterodino. [1]
Figura: Diagrama de bloques receptor de doble conversión. Dennis Ma. F Receiver Systems and Circuits
La primera frecuencia intermedia, f IF1 , se elige relativamente alta para conseguir buen rechazo a la frecuencia imagen. La segunda frecuencia intermedia, f IF2 , se elige relativamente baja para obtener una buena selectividad. La solución se puede generalizar a más conversiones
po moo
Rpo hz m
Las topologías de rechazo son especialmente importantes para el desarrollo de soluciones integradas permiten reducir el uso de los componentes fuera del chip que se utilizan típicamente para filtros.
Rpo hz m
Las topologías de rechazo son especialmente importantes para el desarrollo de soluciones integradas permiten reducir el uso de los componentes fuera del chip que se utilizan típicamente para filtros. Las dos técnicas de rechazo de imagen más populares son las arquitecturas Hartley y Weaver.
Rpo hz m Arquitectura Hartley:
Figura: Arquitectura Hertley. Joy Laskar. modern receivers.
Rpo hz m Arquitectura Hartley:
Figura: Arquitectura Hertley. Joy Laskar. modern receivers.
Típicamente produce aproximadamente de 30 a 35 dB de rechazo de imagen.
Rpo hz m Arquitectura Hartley:
Figura: Arquitectura Hertley. Joy Laskar. modern receivers.
Típicamente produce aproximadamente de 30 a 35 dB de rechazo de imagen. Un problema importante con la arquitectura Hartley es su sensibilidad a la fase y la amplitud.
Rpo hz m
RF
+
RF im im
′ =
+ -
osc osc osc osc
+ − + − + + − + − +
′ = +
= + = +
+ −
+ −
IF
=
IF IF
=-
IF
+
− −
Rpo hz m Arquitectura Weaver: Esta arquitectura utiliza un par de mezcladores para llevar a cabo el desplazamiento de fase antes de la combinación.
Figura: Arquitectura Weaver. Joy Laskar. modern receivers.
Rpo hz m
Figura: Arquitectura Weaver. Joy Laskar. modern receivers.
Elimina la necesidad de un cambio de fase en el camino de la señal.
Rpo hz m
Figura: Arquitectura Weaver. Joy Laskar. modern receivers.
Elimina la necesidad de un cambio de fase en el camino de la señal. La arquitectura Weaver es capaz de lograr un mejor rechazo de imagen.
Rpo hz m
Figura: Arquitectura Weaver. Joy Laskar. modern receivers.
Elimina la necesidad de un cambio de fase en el camino de la señal. La arquitectura Weaver es capaz de lograr un mejor rechazo de imagen. Es sensible a la fase y desbalance de amplitud
Rpo o DSP’ Receptores basados en técnicas de DSP y demoduladores I/Q. Mismo principio del receptor Superheterodino. [3]
Figura: Diagrama de bloques receptor moderno. Pedro Cruz. Receiver Front-End Architectures – Analysis and Evaluation
Rpo o DSP’ Un ejemplo de este receptor es el chip, nRF24L0, extremadamente economico (Ronda los 5$) y popular para Arduino y Raspberry Pi.
Figura: Diagrama de bloques del nRF24L0. Datasheet Nordic semiconductors
Rpo o DSP’ Otro chip receptor interesante, es el RTL2832u, que es utilizado junto con el software GNU-Radio para demodular y procesar señales AM, FM y de radiotransmisores.
Figura: Diagrama de bloques GNU-Radio. Los autores.
Rpo o DSP’ Otro chip receptor interesante, es el RTL2832u, que es utilizado junto con el software GNU-Radio para demodular y procesar señales AM, FM y de radiotransmisores.
Figura: señal FM modulada Los autores.
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