INT INTRODU DUCC CCIIÓN
Los receptor receptor es es que que se util utiliza izann para las seña señalles de modula modulacción angul ulaar son muy muy simi lares a los que se usan para la recepció recepción de AM o SSA convencional, ex exce ce pt ptoo p poor el método utili utilizado zado pa para ra extr extr aer aer la in informac formaciión de audio de In form formaa de ond ondaa de Ir corn salida del detector de audi ecta puuesta n los receptores de rM, el volta!e a la sal p audio es dir ecta ment ntee pr o p porcio orciona nall el la desviació desviación de frecuen frecuencia en en Sil ent entr r ada, ada, "on los rece p pto tor r es es de voltta!e a la sal sa lida del del detec detecttor de audio es di directamente propor propor cional cional H la desví rt-.I,, el vol rt-.I esvía a ción de fase en en Sil ent entr r ada# ada# $e% $e%iido a que la modulación de frecuenci frecuencia y de f ase ase ocurren ocurren conn cua co cualq lquuier a de los sistemas de modulac aciión angular, las señal señales de &M pueden porr los l os r eceptor eceptor es es de 'M y viceversa# 'or lo tanto, los circuitos usa paar a demo emodul dulaar sc sc po usaddos p demodular las señ señales de r(M y de 'M se descr i %en %en %a!o el en enca% ca%eeza zaddo de )*ec *ecee ptore ptoress de &M &M#) #) "on el AM convencr convencr onal, onal, la señal modul modulant ntee se im p prim rimee en la la p poortad rtadoora en la forma de va var r iacion iaciones de am pl pliitud# Sin em em %a %ar r go, go, el el rui ruiddo introduc troduciido en el sis tema tam%ién prod produuce cam% cam%ios ios en la ampli amplittud de la envo vollven vente te## 'or lo tant nto, o, el ruido no pu pued edee elim imiinarse de la forma de onda compuest compuesta sin tam%ién elimi iminnar una parl parlee de la señal de informaci información# "on la modulaeió lar r , la info nfor r maci mación se imprim imprimee aeión n angula en la p por or tadora en la forma de variaciones de frecu frecuencia o fase# 'or lo tant tanto, co conn los r ece ece pt ptoor es es de modula dulació ciónn angul ulaar , las vari ariac aciion onees de amplit amplitud cau ausa saddas p poor el ruido ruido limium mdo ( r r ecortand ecortand o ) puedden elim pue imiinarse de la fo for r ma ma de on onda compuest compuesta simpl simplemente limiu loss p lo piico coss de la l a envo envollven ventte antes de la detec detección# "on la modu odullación an angu gullar, se log ogr r a una me!or me!o r a en ++re +rellación señal-a-mi señal-a-millo durant durantee el p pr r oceso oceso de derno ernoddulac aciión. p por or lo tanto, el fu funncionami namieent ntoo del sis sisttema, en presen presencia de mi mido, do, se puede me!orar al li limi mittarl rlo# o# se senn c cia ialmente, lmente, esta es la ve/l0a1a ve/l0a1a principal principal de 1<1 modu modullac aciión angu gullar so% so%r r e la AM conven co nven cional# Los propósit propósitos de est este capit capitulo son intr odu oduci cirr al lector lector a las con con fig figuraciones y circu rcuit itos os %2sicos de r eceptor, eceptor, utilizados para la r ecepción ecepción y dernodulación de se ñales de &M y de 'M, 'M, as3 com como a la descripción descripción de dell funcio funcionnami mieent ntoo y desc descri%i ri%irr cómo difi fieren eren de I4I4II AM convenc 5nica# Adem2s, se convenciional o de los receptores de %anda lateral 5ni 211
+6M de dos sc descri%en val ios sistem2s de comunicaciones de &M, inc incluycndu la +6M scntidns y el radi radio ce cellular ,
+6M de dos sc descri%en val ios sistem2s de comunicaciones de &M, inc incluycndu la +6M scntidns y el radi radio ce cellular ,
RECE RECEPTORES DE FM
La figura 6-+ mu mues esttra un diagrama a %loques simplificado para un receptol de +708+ supcr supc r 9et 9eterodi erodinno de do% do%lle co connvers versiión, Es muy simil imilaar o un r ece ece p pto torr de I8 I8M M co couuvc vcuuciounl Las etapas de * & mezcl mezclador y de Ir( son casi casi idén idénti ticas cas a las que se usan cn los receptores receptores de AM, aunque aunque los receptores de fM gen genera ralmen lmentte tienen m2s amplificac ión de I &#l8dc m(3s, de%i de%ido a las car acteri rissticas de su p pres resiión 0l 0lee r)id r)idoo in9 in9eer ent ntes es en los rece pt ptores ores tlt7 &M, los am plifi plificado cador r es es de *& fr ecu ecuen enttement ntee no se requi requiere erenn# Sin em%argo# +(, etapa del los dettector de audio en un receptor de &M es %astante de %astante diferente a los utilizudos en los r ece ece pt ptores ores de AM AM,, l detec ecttor de envo 0pico: co: util utiliza izaddo en los rece p pttores de I8 I8M M volv lve ent nte e 0pi limitado tador r ; discrimi discriminador de .rr(!CIICI/CI(l y re red d di' convencionales se ree reem m p pllaza p póór un limi deénnfasis contri%uyen) In me!ora en la deéénfosis de nfosis.. l circuito del limitador y red de deé rellac re aciión de SI; que se log ogr r a en la etapa del demod odulad uladoor de audi audioo# 'ar a los rece p ptores tores de I7M M, el primer L& es de una frecuencia re rellativamente
++.."/ ++ ruiiiir r c a los frecuencia re frecu rellati tiva vam ment ntee %a !a 0normalm rmalmeent ntee >?? @ l lz:, lz:, q) q)ee les pcru ampllificadores de ++7 tener unaganancia re amp rellativa ativam mente alta y aun as3 IH) son +++++ +++ ++
susscepti% su cepti%lles a romperse en las oscil oscilaciones# Demoduladores
de FM
Los d emodu son n cir cuit ecuencia que que produ produce cen n ++++ duladores ladores de FM so cuitos os de p peendient ntes es de In fr ecu vollta!e de salida que es directamente p vo proporci roporcióón ## + a la f l ccucnc ccucnciin instan instant2nea en ++vo volltios pr u 9l7 9l7llll y I.$% la lunci cnttrnda ! .. +9l## " t-.fl\. en donde #. csl# "++ unci# #n de Sil cn t1allslcll"II ciu p t1allslc paara el demod odulado ulador r , y l\j es I&, dif er encia# entr e +) frecu frecuencia de ent ntra radda
y ++++ Il'l' cucnciia ccnu al del demodulador: cucnc demodulador:## Se usan
B.II B. II
ios circui circuittos
p#) a dcmodulur las señale aless l@
Fostcr-Seclrv.. l( M, Los m2s m2s comunes comunes son el el det ectar de pendiente pendiente,, dis('r;IIII11(1do/, dC' Fostcr-Seclrv det ector ector d e rc rcl l ociá«, ociá«, d eni nio odul rul rul n: de '! " y d etector etector C /I cuu cuudr dr otur o. l detec etecttor tic pcu pcu diente, discriminador de7 &ostcr -Scc Sccllcy y el detector de relación son tocios forma formass d/7 Los disc discn n m iundu iu ndur r c cs s de f r r ccu ccucn discriminad ores de frecuencia de circu ircuit it o st nt nt oni #ado. #ado. M y des ciu de circ rcu uito sint into oni ni(a (ad do se co convi nvie enen de * a I\I\M espu pu+s +s denu nuu ulul lula an la cnvo vollvc vcn n te de AM con con detectores dc picos convenciona convencionalles es## Adem2s, la mayor3a de lo loss discriminador discriminado r es es de frecue frecuenncia r equ cir r cuit uitoo equiere ierenn de una invers versiión de fase de I ClDE, 8+++ ci peendi ndieent ntes es de la f recu sumado madorr y un unoo o m2s cir cuit uitos os de p recuencia#
esquuem2tico para 1111 La fi 6-F.+ .+ l++ l++ue/ ue/llra el diagrama diagrama esq fiur ur a 6-F llI.7.7IIS se detect detec t or or el e $endient $endient e d e ++++ so sol l o l ad o, o, la cual es la for ma llI senncill illaa de discri scrim minador de frecuencia de circu circuiito sintonizado, l l detector de pendiente de un solo lado tiene In ++++++, ++, mayorr ca mayo cant ntidad idad de ca car r acter3sti acter3sticas cas de vo volt lta!e a!e cont contra ra Ii Iicc ccuucnci ciuu no lin linea ealles y# p y# por or lo +(++++ se li lisa sa ra %argo, o, su ope uitoo es %2xicu pa para lo rara ram ment nte, e, Sin em %arg opera racción de cir cuit loddoCG IlIs disscriminado di criminador r es es oc frec frecuuencia de circuito sintoni sintonizado zado,, l." y 07,,: gura ra 6-Fa, el cir 07,,: produ n la f igu cir cuit uitoo si sint ntooni nizado zado ( l." produce ce un vo volt lta!e a!e de sal saliida qu quee pr r o p porc orciional a la fr ecu ecuenc encia ia de entr entr ada# l vo9a!e m2xi sallida ocurre en +(, es p m2xim mo de sa , ). y su sa dell circu frecuencia resonant resonante de circuiito tanque (j ). salilida da disminuye proporcionalmente pD DI7 de%a ! &, l circ desv3a v3a por ellllccilll !oo d/ % %&, connfo co form rmee la fr ecu ecuencia de ent ntra radd) se des illlttHl ttHl p rcuit uitoo caiiga e++ el centro de la porci esttn di es diseña señaddo para lI" la fr ecu centr ntr al ++6(f r r ) ca ecuencia ce porción +++.7++) linea +++.7 lineall de la curva ele volta!e contra frecuencia, /l11/ es estt2 mostrado en la figura 6-F -F99 "uando la f r recuen e cuencia inter inter medi ediaa se desv3 desv3a !+ !+ll:17 enci cima ma de &.,. el vo vollta!e de salida iucrc iucrc menta nta.. cuando la Jrcc rccuuencin int intermedi ermediaa se desv3 desv3a, p por or de%a!o de j .. el vo volt lta!e a!e dc saluln disminuye, 'or lo tanto, el circuit circuitoo sint sintonizado convi convierte las variaciones de frecuencia) var iac aciiones de amplitu amplitudd 0co connvers versiión el elee de &M a AM AM:, :, )& "# K R ¡ co compon mponeen $etector de pendie ndien nte,
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#7
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27
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&iguPa ?-2 @etector de pendiente< 0a: diar ama esquemAtico; >) "QPva de volta 3e contra fr ecuencia.
de picos sim ple que convierte las var iaciones de amplitud a BI1 volta !e de salida que varia a una pr oporción iual a los cam>ios de entr ada de fr ecuencia y de los cuales su amplir ud es pr o por cional a la magnitud de los cam>ios de f r ecuencia# $etector de pendiente %alanceado# La figur a 6-Ra muestra el diagrama esquc matico para un det ect or d e $endient e al anceado , Qn detector de pendiente con un solo lado es un discr iminador de &recuencia de un cir cuito sintonizado# y un detector de pen diente %alanceado es simplemente dos detector es de pendiente con los lados sencillos conectados en paralelo y alimentados 1C/ f uera de fase# La inver sión de fase se logra al conectar el centr o de los em>o>inados secundarios sintoni(ados del tr ansf ormador DI n la figura 6-(+a, los circuitos sintoni(ados (II, ") y 1" " e,, ) realizan la conver sión tlL N
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&igur a ?-G @etector de pendiente %alanceado( 0a: diagr ama esque mAtico; >) curva de respuesta de volta !e contr a =r ecuencíe. * eceptores y sistemas de modulación de 2ngulo
r* a * y los detectores de picos %alanceados ( *& e JI y #+, e+, +) r emueven la inf ormación de la envolvente de *. El cir cuito su perior sintonizado (" y $d) se sinto niza a una f r ecuencia !u) que est2 por arri%a#de la frecuencia central Ir !.) por a pr oxi madamente +#RR x S 0pura la %anda de radiodifusión de &M, esto es, a proximadamente +#RR K 6? H( " +== l(). l cir cuito Inferior sintonizado () y C ) se sintoniza a una frecuencia (f¡¡) que est2 por de%a!o de la frecuencia central I& por una cantidad igual# La operación del circuito es muy sencilla# l volta!e de salida, de cada cir cuito sintonizado, es proporcional a In f re cuencia de entrada y cada salida se r ectifica por su I delcctor de picos respectIvo# 'or lo tanto, entre m2s cerca esté In frecuencia do entr ada a la fr ecuencia #rcsonanr e del circuito tanque, mayor es el volta!e de salida del cir cuito tanque# La f re cuencia centr al de I& cae exactamente a la mitad, entre las frecuencias r esonantes y los dos cir cuitos sintonizados# 'or lo tanto, en la frecuencia central de I& los volta!es de salida de los dos circuitos sintonizados son iguales en amplitud, per o o pues tos en polaridad# "onsecuentemente, el volta!e de salida r ectificado a través de JI y Jl, cuando se suman, pr oduce un volta!e de salida difer encial BUUr.rlM " D !. "uando In P& se desv3a por arri %a de la r esonancia, el circuito superior sintonizado produce un volta!e de salida m2s nito que el circuito tanque inferior y !..l3do se 9ace positivo# "uando la l se desv3a por a%a!o de In r esonancia, el volta!e de salida del circuito tanque inferior es m2s grande que el volta!e de salida del cir cuito tanque super ior , y B## lidA se 9ace negativo# La curva de res puesta de salida contra frecuencia se muestra en la &igur a 6-R%# Aunque el detector de pendiente es pro%a%lemente el detector de &M m2s sencillo, tiene varias desventa!as in9erentes, las cuales incluyen, una mala función lineal, dificul tad par a sintonizar y la falta de provisiones par a limitar # $e%ido a que la limitación no es pr oporcional un detector de pendiente produce un volta!e de salida que es pro por cional a la amplitud, as3 como las variaciones de la frecuencia en la señal de entrada y, conse cuentemente, de%e estar precedido por una etapa lirnitadora separada# Qn detector de pendiente %alanceado se alinea inyectando una frecuencia igual a la frecuencia central I& y sintonizando n e y "#7 par a o B +l la salida# ntonces las frecuencias iguales a fn y %I. se inyectan altcrnadamente, mientr as que "# y C; se sintonizan para volta!es iguales y m2ximos de salida con polaridades opuestas# $cscr 9ninndor de &oster -Secley, Qn discriminador de Foster-Seel e/ 0a veces llamado un dtsctiminador de des$la#amiento de la fase) es un discriminador de f re cuen cia de cir cuito sintonizado, cuya o per ación es muy similar a la de un detector de pen diente %alanceado, l diagrama esquem2tico para un discriminador de &oster -Seeley se muestra en la figur a 6->a# l valor de la ca pacitancia par a e&, "I y "F se elige para que sean circuitos cor tos para la f r ecuencia centr al I&# 'or lo tanto, el lado der ec9o de )' , est2 en el potencial a tierra en ca, la señal de I& (V.....r .l.. ) s/#limenta directamente 0en fase:, a tr avés de 1( Vo ). La I& que est2 entrando se invierte += por el transformador I y se divide igualmente entre " y I .) n la f re cuencia r cso ante del circuito tanque secunda rio 0la frecuencia centr al de I&:, la corriente secundada 1.) est2 en fase, con el volta!e secundario total (V,) y += f uera de fase con .0' Adem2s, de %ido a una conexión flo!a, el pr imario de I act5a como un inductor y la corriente pr incipal 5I' esta V== fuera de f ase con .&&.. y, de%ido a que la inducción magnética de pende de la cor ri ente primaria, el volta !e inducido en el secundario est2 V=E fuera de fase con &&,,&&.( )). 'or lo tanto, a y VI./¡ est2n +== f uer a de fase, uno con otr o, y en cuadratura, o V==, fuera de fase con o. l volta!e a través del diodo superior (V*l) es la suma vectorial ele V o y 1., y el volta!e a través del diodo infer ior V*l es la suma del vector de VI.% y VI ,+' Los diagramas del vector correspondientes se muestran en la figura 6 ->%# La figur a muestr a que los volta !es a tr avés de @I y #+ son iguales# 'or lo tanto, en la r esonancia, 7+ y 1+ son iguales y "I y "F se car gan a volta!es de magnitud iguales, excepto que con polaridades opuestas, "onse cuentemente, !'.lI,l. " V el - V ci " D B# "uando la I& su %e por arr i%a de la resonancia (23 ), In impedancia del circuito tanque secundario se convierte en inductiva y la cor riente secundaria se atrasa al volta!e secundario por un 2ngulo *, lo cual es pr o por cional a la magnitud de la desviación de Irecuencia# l diagrama fasorial =
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275
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[email protected]...,..,.
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iur a ?-O @escr iminador de oster -%eeley< a) diarama esquemAli co >) diarama vectorial, f ......"..f.; e) diar ama vectorial, f .."...... P d) diarama vector ial, f&& M & <
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tr a en la figura 6->c# La figur a muestr a que la suma vectorial del volta!e a tr avés de #I' , es mayor a la suma vector ial de los volta!es a través de 4+, "onsecuentemente, "# se car ga, mientras que eF desc ar a y ++,,,,,,),,se ace positivo, uando +(+ 11' %n!a la rcsounuciu ( < ), In corriente secundaria se /dclanta al volta !e spe/lIIdar io por al#n (7lIIg+l+++ (% . el cual es, de nuevo, pr o porcional a la magnitud del cam %io en f recuencia# Los Iasorcs corres pondientes se muestr an7 en la figur a 6->d# 'uede o%servar se que la suma vector ial de los volta !es, a través de $io es a9ora menor que la suma vectorial de los volta !es, a través de $l7 "onsecuentemente, "I descar ga mientr as7 que "F carga K ++7+8++)) se 9ace nega
tivo# Qn discriminador de &oster -Secley se sintoniza inyectando una rrecuenc% igual a la frecuencia central Ir y sintonizando Ca a D B la salida# 276
"a p# 6 * ece ptor es y sistemas de modulaclón de 2ngulo
n el an2lisis anterior y en la figura 6-> se muestra que el volta!e de salida de un discr iminador de &ostcr -Seeley, es directamente pr o porcional a In magnitud y dirección de la desviación de frecuencia# La figura 6W? muestra una t3pica curva de7, respuesto de volta!e contra frecuencia para un discriminador de &oster-Seeley, 'o r razones o %vias, se llama frecuentemente una curva S. 'uede o%servarse que In curva de desviación de volta !e contr a frecuencia de salida es m2s lineal que la de un detector de pendienfe y de%ido a
que sólo 9ay un cir cuito tanque, es m2s f2cil de sintonizar , 'ara la demo/ulación sin distorsión, la desviación de frecuencia de%e restringirse a la por ción lineal de In curva de r9s puesta de la frecuencia sintonizada del cir cuito secundario# "omo el detector de pen diente, un discr iminador de &oster-Seeley responde a la amplitud, as3 como a las variacio nes de la frecuencia, por lo tanto, le de%e preceder a un cir cuito limitador separ ado# $etector de r elación# l detector de relaci5n tiene una venta!a principal, so%re el detector de pendiente y el discr iminador de oster-%eeley, par a la dcmodulación de I7M. un detector de relación es relativamente inmune a las variaciones de amplitud en su señal de entr ada# LA, figum 6-X) muestra el diagrama esquem2tico para un-detector de relación# "omo el discriminador de &oster-Seelcy, el detector de relación tiene un circui to sintonizado sencillo en el secundario del transf ormador # 'or lo tanto, la operación de un detector de relación es muy similar ni discr iminador de &oster-Secley, n r ealidad, los vectores de volta!e para *, y *1, son idénticos a los del circuito del discriminador de &osr er -Seclcy mostr ado en la figura 6W># Sin em%argo, con el detector de 7r elación, un diodo est2 invertido (#¡) y In corriente 0,,: puede 3luir alrededor del circuito m2s externo del ci r cu ito. Qor lo tanto, des pués de var ios ciclos de señal de entrada, el cnpaciter derivador ", se carga, aproximadamente al volta!e pico, a través del %o%inado secundario de 1',. La reactancia de es %a!a, y R " simplemente pr o porciona una trayectoria de cd para la corr iente del diodo, 'or lo tanto, la constante del tiempo para , y "# es lo suficientemen te grande de manera que los cam%ios r2pidos en la amplitud de la señal de entr ada, de>idos al r uido t+rmico ti otras seRules-iutcrfercrucs son cortocircuitadas a tierr a y no tienen efecto so%re el volta!e promedio a través de C s' "onsecuentemente, , y 2 cargan y descar an pr oporcionalmente a los cam%ios de f re cuencia en la señal de entr ada y son relativamente inmunes a las variaciones de la amplitud# Adem2s, el volta!e de salida del detector de relación se torna con respecto a tierr a, y para las polaridades de diodo mos tradas en la iura 6-X++, el volta!e promedio de salida es positivo# n resonancia, el volta!e de salida se divide igualmente entr e ", y C, y se r edistr i %uye conf orme la f r e cuencia de entrada se desvía por Arr i %a y por a%a!o de la resonancia# 'or lo tanto, los cam%ios en B#o9dU son de%idos a la relación cam%iante del volta!e a través de e, y C +, mientr as que el volta !e total se su !eta por e,. La figura 6-X% muestra la curva de respuesta de la frecuencia de salida par a el detector de r elación mostr ado en la figura 6-Xa# 'uede o %ser var se que en resonancia, B)79d# no es igual a D B pero, m2s %ien, es la mitad del volta!e a través de los %o%inados secundarios de ,. $e%ido a que el detector de relación es r elativamente inmune +l las variaciones de amplitud, se selecciona f r /cllentemente so%re el discriminador, 7Sin em.P F V"
•
.
.a.
8#
+,
nco de >anda -
I ',- I
,.
,
&tgura ?-9 urva de respuesta -X+ #####-#--* eceptores de FM
f7----i
M
del volta3e contr a frecuencia del
2??
discriminador.
* eceptores de FM
2??
11'1
=+
<
,7, 17 7C#
I
C+
C.
l#1 Vulllb
"#
n,
Id
,
a)
, I I I I I I
f in < lo
--,------
I I
- - - - - - L - !o'ta 3e positrvo promedio f., P
7o
I 1 1 1
---------
~------OV
-ól -E-----Io---
t.1
l % :
&igur a 6-X
$etector de relación( 0a: diagrama esquem2tico(
>) curva de respuesta de volta3e contra f recuencia.
%argo, un discriminador contra frecuencia#
produce una curva de respuesta m2s lineal de volta!e de salid)
II
$emodulador de ++Mde circuito de f ase cerrada,
&
' '
i<' ...$ ..
,+
,
..
3
$esde el desar r ollo de los circuitos integrados lineales L%r, la demodulación de &M puede lograrse muy f2cilmente con un circuito de fase cerrada 0'LL:# Aunque la oper ación de un 'LL es %astante com plicada, la operación de un demodulador de 6 de FM es, pro%a%lemente, la m2s sen cilla y f2cil de entender , Qn demodulador de frecuencia de 'LL no requier e de cir cuitos sintonizados y autom2ticamente compensa los cam%ios en la frecuencia de la por tadora de%ido a la esta%ilidad en el escilador de transmisión# La figura 6-6a muestr a cl diagr a ma a %loques simplificado para un demodulador de 'Q de &M# n el cap3tulo F, fue proporcionada una descripción detallada de la operaclón de un QLL. Se mostr ó que, después que la cerr adur a de frecuencia 9u ocurrido, el veo encontrar3a los cam%ios en In frecuencia en la señal de entrado, manteniendo un error de fase en la -cntrada del comparador de fase# 'or lo tanto# SI la entrada de 'LL es una señal de &M desviada y la frecuencia natural del veo es igual a la f r ecuencia central de I&# el volta!e de corrección se pr oduce a la salida del com parador de fase y alimenta de nuevo a la entrada de veo, es propor cional a la desviación de fr ecuencia y es, por lo tanto, In señal de la información demodulada# Si la amplitud de I& se limita lo suficiente untes de alcanzar la 'LL y el cir cuito se compensa correctamente la ganancia del cir cuito de
Enuada de *
@etector d$$ f ase
!d
lllr o de pasa >a3as
T.I
mplif icador T.
V
%alida de modulada de audio
IId!
.
7scilador centrolado de volta3e
l
-
l'
)
al
%eRal de entrada de 1CM
/.111
1
I
V~--~--~~--+----4----~
/11l "% p
Entr ada del detector de fase
I
I
,
97 I
apacitador de slncr onlzaclén .
Jesistor as de slncrcniraclór,
"%p
ID#lIl& %a,Fnl de sallda deldemoUcr
.N
dulador 00lI<1IDI
1
-4~
Jesistor de anancia del op-arnp J
%alida del o p-arnp
Jesistor de sincroni(acl8n
",
I
" %'
0 %l l7
..
(n
II o(
5'
iura ?-? 0/I: IV)iar ama a >loques para un demodulador de * de QLL; >) demoduldor de * de QLL utili(ando el WJU2212 QLL.
88
'LL es constante e igual a .,. 'or lo tanto# la señal dernodulndn se puede tomar dir ecta mente de In salida del %5f er interno y es mntem2ticurnente dada como !'.'BI' " 0),f . 7,r 7&
I
Q-l)
La f igur a 6-6% muestra un diagr arna csqucrn2tico para un demodulador dd &M u:li(andcr el WJ-2212. u X el) son a!ustes del sistema para esta %lecer la frecuencia li %re * eceptor es
de &M
2?S
-,###de los veo. l ,. es para la sinton3a fina, y R 0 y e esta%lecen del o p-arnp interno (.). La r espuesta a la f r ecuencia del circuito corn pensarse para permitir la demodulación atenuada de todo el señal de información# l op-arnp %5f er de 'LL pr o por ciona una esta%ili dad del excitador de corriente#
C !7#
In ganancia de volta !e de 'LL cerrada de %e anc9o de %anda de la ganancia de volta !e y
$emodulador de &M en cuadr atura# Qn demod ulador d e FM C 1/ cuad rat ura 0++ veces llamado un det ector de coincidencia) extr ae la señal-de inf ormación original# de la f orma de onda de Ir com puesta, multi plicando a dos señales en cuadratura 0V== fuer a de fase:# Qn detector de cuadratur a utiliza un des plazador de fase de V=) y QIl detector de pr oducto para demodular las señales de &M# l desplazador de f ase de V== pr oduce una señal que est2 en cuadratur a con +1 3 señales de I& reci%idas# l circuito sintonizado convierte las variaciones de f rccuer u ia a var iaciones de fase y el detector de producto multi plica las señales de I r eci%idas por la sei3nl de Ir des plazadas en fase# La figura 6- muestra un diagrama esquem2tico simplificado, para un detector de &M en cuadratur a# "I es un ca pocitor de alta rcactancia que, cuando se coloca en serie "DII ++++ cir cuito tanque (n8 o y C o ) , produce un des plazamiento en fase de V=E con la frecuencia centr al de l&# l circuito tanque se sintoniza a la fr ecuencia centr al de I& y produce un des plazamiento de fase adicional (4) que es pr o por cional a la desviación de frecuencia# La señal de entr ada de Ir 0+7,: se multiplica por la señal en cuadratur a I'n), en el detector de producto, y pr oduce una señal de salida que es pr o por cional a la desviación de fr ecuencia# A In fr ecuencia r esonante, la impedancia del circuito tanque es r esistiva# Sin em %ar go, las variaciones en la f re cuencia en la señal de Ir producen un despla(amiento adicional de fase posi tiva o negativa# 'or lo tanto, el volta!e de sal ida del detector de producto es proporcional a la diferencia de fase entre las dos señales de entrada y se expr esa matem2ticamente +,.=+++= B,,,lIdo - ' 9' & "
LB,sen09l,f I =++)) cD/Ttl:,,0:l 1
Sustituyendo en la identidad trigonométrica para el pr oducto de de igual fr ecuencia nos da
La segunda ar mónica (2,) se filtra, de!ando !alid
Y
VV $ $$..
F
+I+l++ onda
t
I
sen 0D:
I-7Zo7v- ---o 7orector de producto
# d,
M
I
,"
seno y coseno
,', %alldi<$ del
demodulador
###
&igura ?-C $esmodulador de * en cuadratur a# 280
"ap# ?
* eceptores
y sistemas
de modulaclXn
de 2ngulo
----------------------------------------~----------.--~--------------------
en donde e " tarr C $ Qmitador es
p
; " 9 0desviación F670 "
de frecuencia f r accionada: " f actor de calidad del cir cuito tanque "
de amplitud y um%ral de FM
+8
La gran mayor 3a de los sistemas de comunicación de radio de &M ter restr e utilizan domodulación no co9er ente y convencional, porque la mayor 3a de los discr iminadores de fr ecuencia est2ndar usan detección de envolvente para r emover la penetración de la for ma de onda ele +6M# $esafor tunadamente, los detector es de envolvente 0incluyendo los 7detectores de r elación: demodulan las variaciones de amplitud incidentales, así como variaciones de frecuencia. El ruido tic tr ansmisión e inter fer encia se agr egan a la seRa y pr oducen variaciones de amplitud no deseadas# Adem2s, la modulación en frecuencia generalmente se acompaña por linos cantidades pequeñas de modulación en Iamplitud r esidual# n el rece ptor , la interfer encia de ruido deAM y aleatorio no deseado se demodula 1unto con la señal y producen una distor sión no deseada en la señal de infor mación reco %r ada# l ruido es mós per sistente en los picos de la f or ma de onda de &M y r elativa mente insignificante dur ante los cruces de cer o# Qn limitador es un circuito que pr oduce lino solido de amplitud constante para todas las señales de entrada por ar ri %a de BI1 nivel mlnimo de entrada pr eesta %lecido# el cual f re cuentemente es llamado el nivel d/7 umr al. r e $oso o nivel d e C lIp/II3I . Los limitador es se r equieren en In mnyorla de los r ece ptor es ele &M puesto que muc9os ele 1os demoduladores descr itos pr eviamente en este cnp3tulo demodulan en amplitud, as3 como variaciones de frecuencia# "on los limitadores de nmpliur d, In r elación de seRul a r uido 07+ lu salida del dernodutador postdeíccción) puede me!orar se pDI 9asta 2/ d[ o m2s arri%a de la señal de entr ada predetección) a mido# Esencialmente, ++) limitndor de amplitud es un umplificador de Ir adicional que c+t2 cam%iado# "omienza In limitación cuando la señaC de I& es lo suficientemente gran de que lleva al nmpli\cador , de manero alterna, a In saturación y ni punto de corte# La lisura 6-V muestra las f ormas de onda de entr ada y su9du para un lirnitador tlpico# n +++ figurn 6-V9, puede o %servar se que para las señales de Ir que est2n n%a!o del um%r al, el r uido de AM ++= se r educe, y par a las señales tic I, por arri %a del um%ral, 9oy uno r educción grande en el nivel del ruido tic AM# l pr o pósito del limitador es r emover todns las variucioncs de amplitud de In seRal de 11'. La figura ?- F == muestra la SAlida del rnitador cuando el ruido es mayor que la señal 0es decir , el ruido 9n ca ptur ado /1 limitador:# Los anc9os irregular es del diente de sier ra 7son causados por los impulsos de ruido, saturando al limitndor , La figura 6ID% muestr a In salida del 9rnitndor , cuando laseRal es suficientemente mayor que el r uido 0lo señal II9 capturado al limimdor:# Los picos de la señal tienen al limitador tan satur ado que el ruido m2s dé %il totalmente se elimina# La me !ora en la r elación de SI; se llamo umr al d e F < f. r e $o so d e fo' M o el efect o d e ca$ lira d e FM . Pr es criter ios de %en satisf a cer se antes de que el um%ral de &M pueda ocurnr ( +# La r elación señal-a-r uido de pr cder ección de%e ser de IDdD o m2s# F# La señal de I& de%e ser lo suficientemente arn pli ficada para cam%iar nl limitador , R# La señal de%e tener un índice de modulación igual a o mayor que la unidad (m 9 +:# I
La figur a 6-++ muestra las t3 picas curvas del um%ral de de &M para las señales de 3ndice %a!as 0S++ " +: K medianas 0+++ " >:# l volta!e de salidn par a un detector de f7M es propor cional a ++++U 'or lo tanto, duplicar a S++ incr ementa la r elación de %0Y por un factor de > 0X dD:# Lo r elación de r e poso para +++ 7) I es una entrada de S=> " +R dI: y pan, 4 5 >, de FF d[# 7'ur a las relaciones de S=>, a%a!o del um %ral, el receptor se dice que est2 capturado por el ruido, y par a las relaciones de S;, arri%a del um%ral, se dice que el r ece ptor est2 captur ado por la seRal. La figura ?-11 muestr a que las seRales de D en la entrada al limitador con +R d[ o m2s S ;, sufr en +6 dD de me!or a de S => . l r eposo de r M comienza con una r elación de SI; de entr ada de += d[, per o no produce In me!ora tor al de +6-dD, 9asta que 7la relación señal-a-ruido de entrado alcanza IRd# Jeceptor es
de *
F+
P Hurdo de *
---------
Bm>ra. Juido de*
#+
, +
+)
. ,
+I
------
Bm>ral
.'
I
0al
l'
Juido de * eliminado ---------
'-
Bm>ral
,
------
Bm>ral
l %:
&igur a 6-V &ormas de onda de entrada y salida del Jimitador de amplitud( 0a: forma de onda de entrada. >) f or ma de onda de salida #
, I
M
I
"ircuitos del limitador# La ligura 6-+FR muestra un diagrama esquem2tico par a un circuito limitador, de etapa sencilla, con un filtro de salida incluido# sta configura ción se llama com5nmente un limitad or am$lificad or de $asa-andas 0['L:# Qn ['L es esencialmente /n amplificador de 1f polarizado y sintonizado y para que la limitación y
l'
la:
l %:
e -o ': o Z3 Zi
*eceptor capturado por la señal
o
..
# V
I
<
-a #CC] l7
,
#
.
* ece ptor ca pturado por el ruido
7 e
-e
':
'Ir
> i
< O~-----L~----L_
+= +R
~~
F=
30
-L
40
.
L_
?=
* elación de %IY 0d[:de entrada or eder ecctón&
iur a
?-11
Bm>r al de de *.
R,
n#,o(l de(1
..
e)
I
I
L- Limitación -##l
5 v....
iur a ?-12 Llmitador sintoni(a do de eta pa sencilla 0e: di'ar ama esquemAtico; >) acción del Ilmltador .
-.
* ece ptores de f M
FXR
---r,A;as de
@espu+s de
lilltar
llltrar
&igura
6W^R
%alida del limilador nllrado.
el reposo de &M ocurra, r equier e una señal de entrada de ++6%astante suficiente para llevarlo a satur ación y al punto de corte# l cir cuito tanque de salida se sintoniza a la f re cuencia central de l&# l filtrado r emueve la distorsión armónica y de interr uodulacióu presente en las pulsaciones rectangulares de%ido ti la d ura limltacion, l efecto de f iltra do se muestra en la figura 6-+R# Si el r esistor & se eliminara completamente, el amplificador ser 3a polar izado para una operación de clase "# la cual tam%ién es adecuada par a este tipo de circuito, per o r equiere de m2s filtración# La figur a 6- i _% muestra la acción del limitador, para el circuito mostrado en la fiur a ?-12.1.'ara señales pequeñas 0a%a!o del volta !e del um%r al: no ocurre la limitaciórf "uando Benlrllrl# alcanza a B)),,,)#t# +) limitación comienza, :7 para las am plitudes de entrada ar ri %a de Bn7#/l 9ay una disrninu ción cn B,#lid# con incr ementos en Bentrud U# sto se de%e a que con los altos niveles de excitación de entrada, las pulsaciones de corr iente del colector son lo suficientemente angostas que desarr ollan menos potencia al cir cuito tanque# l pro%lema de cam %iar el Jimitador puede r ectificarsc incor por ando a A`" en el circuito# "uando se usan dos etapas limitador as, se llama dole lillli (l/ i 6n.¡ tres etapas# (r i $le l imit aci5n; y as3 sucesivamente# Lit f igura 6-+> muestra un ?imitador en cascada de tres etapas# sin nitro incluido# ste ti po de cir cuito tic limilador de%e seguirse p7I /11 filtro de cer2mica o cristal para remover la distor sión no lineal# l lirnitador mostrado tiene tres eta pas limitantcs aco pladas de Je que est2n conectadas en serie cd par a redu cir la pérdida de cor riente# Los am plificadores en cascada com %inan var ias de las venta !as del emisor com5n y am pli ficadores de com puerta com#n, Los nmpl i f icador es de cascada tam%ién disminuyen el nivel de um%ral y, por lo tanto, me!oran las ca pacidades de repsoso de la eta pa# Los erectos de la limitación do%le y tr iple se muestr an en la figu ra 6-+?# $e%ido a que los receptores de &M tienen In suficiente ganancia par a saturar a los lir nitador es so %r e un rango r elativamente grande de niveles de señal de entrada, el A`" nor malmente se necesita# n r ealidad, se degr ada muy seguido el A`" "Il el fun cionamiento de un rece ptor de +6M#
Limitador Yo. I
l#imitador Yo. F
Llmitar5o YI.l. G
ndler a dadeP
I &
t
N--!I0'[-
& M
,
l.
&igur a
6W+>
Llmitador de
tr es etapas en cascada#
%a:da altillro
Ltmitacl+n lriple
I P
Limitación do>le
&igura
"urvas de r espuesta del limltador#
v,)
6-+?
E5E*QL7 ?-1 'ar a
8+
un r ece ptor de &M con un anc9o de %anda 7 Y F== @
potencia ;& Y dS y una temperatur a del ruido de entrada @ A +== , determine la mlnima
cantidad de potencia de In portador a r eci%ida, necesaria par a logr ar una relación señal-a ruido de postdetccción de G? dS# Qtilice el diagrama a %loques del receptor mos trado en la figur a 6 -+ como el modelo del receptor y la curva de um%ral de &M mostrada en lo figura ?-11 para ni Y +# SoluclXn $e la figura 6-++, puede o %ser var se que con +6 d[ la me!ora señal-a-ruido es evidente en el detector , asumiendo que los limitador es est2n saturados y la entr ada señal-a ruido sea mayor que +R l[# 'or lo tanto, para lograr una relación señal-n-r uido de postdetección de R6 dD, la relación señal-a-r uido de pr edetección de %e ser de por lo menos #7
G? dS - 1? d1G" 2/ d@ 'or lo tanto, para una figura de mido de recep tor general igual a dS, la relación S; en la entrada del receptor de%e ser por lo menos
2/ d1G C d6 " 2C
ea
La potencia de ruido de entrada del receptor es
.3
" dB,)
1/1
og
'f 8 " 1/ I 0+#R W +=-FR)1//)2//,///) og =#== I
=#==+
;0uo),: " -+F?#X d6m "onsecuentemente, 2C-<1/es
* "'PD* S
la m3nima potencia de In señal del r ece ptor para unn r elación S; de
s " -+F?#X
d6m 2C d6 " - V6#X d6m
$ &M $ "I*"01IPDI;P`*A$DLI;A L bn los 5ltimos años, var ios fa %ricantes de cir cl.itos integrados tales como Signetics, lteA y Motor ola 9an desarrollado cir cuitos integrados monol3ticos de %a !a potencia y conf ia %les que r ealizan casi todas las f unciones del r ece ptor par a los sistemas de co municación de AM y de &M# stos cir cuitos integr ados ofr ecen las venta!as de ser con f ia %les, predeci %les, miniar ur izados y f2cil de diseñar con ellos# l desarr ollo de estos cir cuitos integr ados es una de la r azones principales del tremendo crecimiento de los sistemas de comunicación de radio de &M de do %le sentido port2til y celular , que 9a ocurrido en los 5ltimos años,
Sistema de I& de &M de circuito integr ado de %a!a potencia l ;SAX+>A es un sistema de If de &M de %a!a potencia, monol3tico me!or ado, f a%ri cado por Signetics "orporntion# l ;SAX+>A es un dis positivo de alta fr ecuencia y alta * ece ptor es de &M de circuito
Integr ado lineal
285
ganancia que ofrece un consumo %a!o de potencia 0R#R rIl0F de con lente de drena!e co m5n: y una scnsitividad de entrada excelente 0+#? ++B a tr avés de sus pins de entrada: a >?? @ llz# l ;S8X+>A tiene indicad or de l a intensidad de l a seBal reciida (SS=) con una temperatura compensada montada con una salida logar luuicc y QII r ango din2mico "II exceso de V= dD# Piene dos salidas de audio 0una silenciada y otra no:# l ;S8X+>8 requiere un n#mero %a!o de componentes externos para f uncionar , y llena las especifica ciones del radio celular# l ;S8ó +>8 puede usar se para las siguientes aplicaciones( #+
+# *adio celular de f M
F# *eceptores de comunicaciones de &M dc allo rendimiento R# Amplificación de f re cuencia inter media y detección 9asta F? Mllz ># Medidor de intensidad de la señal de * & S# Aplicaciones del analizador de espectros X# "ircuitos de instr umentación 6# Pransceptorcs de información l diagrama a %loques par a el ;lSAX+>8 se muestra en la figura 6-+X# "omo lo muestra la figura, el ;SAX+>A incluye dos amplificadores dc frecuencia inter media limitada, un detector de &M en cuadratura, un circuito silenciador de audio# un indicador de intensidad de la señal reci%ida 0*SSI: logar3tmica y QII regulador de volta!e# l >= SAX+>8 es IIn sistema de procesamiento de señal de Ir adecuado para frecuencias tan altas como F+#> M <6## para el ; 9/:/\$ l>A# La sección del ampl ificador de Ir consiste de dos eta pas de am pli Jicador lirnitador logar3tmico# La primera consiste de dos amplificadores difer enciales con S d[ de ganancia y un anc9o de >anda en ca "DII scRnl pequeRa de >+ *l lz, cuando F Amplificador es
de l&#
La figura 6-+6 muestra el cir cuito equivalente
excita desde una fuente de SDN# l resultado del primer limitador es un seguidor de emisor de %a!a impedancia con resistencia equivalente en ser ie de + #f er con el detector en cuadr atura interno. Se dispone de una salida para eKcitar a un capacitor en cuadratur a externo y al tanque en cuadratura IC . Am %os niveles de limitación se polar izan en cd con r ctroalimcntacióu#
18
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&igur a ?-18
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@iar ama a >loques par a un slsterne de I de * de potencia >a3a y circuito lnteqrado ;!S8X+>A de %inetics.
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287
r
Las salidas de los %5fcr s con el amplificador dif erencial final en cada eta pa se alimentan de nuevo a la entrada de esa etapa por medio de un resistor de >F @N# $e%ido a la ganan cia tan alta, anc9o de %anda tan grande y alta im pedancia de entrada de los limitadores, la etapa del Jimitador es potencialmente inesta%le en la f recuencias de Ir- por arr i %a de >?? fl(, La esta%ilidad se puede me!orar r educiendo la ganancia# sto se logra agregan do atcnuadores entre las eta pas del amplificador# Los amplificadores de Ir tam%ién tie nen un des plazamiento de f ase %a!a 0normalmente solo QllDS cuantos gr ados arri %a de un r ango am plio de Irecucncias de entr ada:# $etector en cuadr atur a# La figura 6-+ muestr a el diagrama a %loques del cir cuito equivalente par a el detector en cuadr atur a en el ;SAX+>18# Qn detector en cuadratura es una celda multiplicadora similar a la etapa del mezclador, pero en vez de mezclar dos frecuencias difer entes, mezcla dos seRales con las mismas frecuencias, pero diferentes fases# Qna señal de amplitud constante 0amplitud limitada: se aplica a la parle %a!a del multiplicador# La misma señal se aplica de un solo extremo a un capacitor externo conectado al pin V#
A tiene dos salidas de audio, Am%as son conver tidores de corriente a volta!e ';' con ?? @N de cargas internas nominales# La salida no silenciada siempre se activa para permitir el uso de los tonos de señalización, "DI+l0: el radio celular # La otra salida se puede silenciar con 6= ó[ de atenuación t3pica# Las dos salidas tienen una diferencia de fase interna de +=) y, por lo tanto, pueden aplicarse a entradas difer enciales de un amplificador de Df
sW/
V
>F @ n
e
iur a
286
?.1
@iarama a >loques
ap.
?
del detector en cuadratura.
Jeceptores
y sistem.,as de modulación
de
/lstem/
de 1& de &M mezclador de alto r endimiento
de %a !o volta!e
I ;SAX I X es un sistema de I& de &M monol3tico de alto rendimiento de %a!o volt/ !e, ) Q,I
similar al ;SAX t >A, exce pto con la adición de un circuito mezclador oscilador # l ;SAX+X oper a a frecuencias 9asta +?= M? MA puede usar se par a las siguientes a plicaciones( l#
F# R# O.1
?# X# 6# C.
V#
*ad3o celular port2til de &M Peléfonos inal2m %r icos Sistemas de comunicación inal2m %ricas Medidor de intensidad de la señal de *& Aplicaciones del analizador de espectr os "ircuitos de instrumentación Pransceptorcs de datos Lo mps 0am plificador es logar3tmicos: *eceptores de BII& de conver sión sencilla
ir
..
l diagr ama a %loques para el ;SAXlX se muestr a cn la figura 6-+V#(+ ; SAXlX es similar al ;SAXl>A con la adición de un mezclador y etapa de oscilador local# La etapa de entrada es un mezclador de celdas ele `il%ert con un oscilador# Las caracter3sticas t3picas de un mezclador incluyen una figura de ruido de X#F d, ganancia de conversión de +6 d[ e intercepción de entrada de tercer orden -V d[m# l oscilador operar 2 en exceso de F== Mllz en una configur ación del circuito tanqueL"# La impedancia de salida del mezclador es un resistor de 1.9 Z, per mitiendo uno conexión directa a un filtr o de cer2mica de >?? @ l lz# l amplificador de 1& tiene >R d[ de ganancia y un anc9o de >anda de ?#? Mllz# El lirnitador de Ir tiene X= d[ de ganancia y un anc9o de %anda tic >#? M
la
+V
20
,-
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19
18
+6
+R
+F
++
--
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&igura ?U1S
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X
6
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@iarama a >loques par a el sistema de t& de * rnonolitico ;S+8X+X de Signetics
+,
C"U
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S
0
* ece ptores de &M de cir cuito Inlegrado lineal 28#
------ -
#########
configurarse como B1I %5f er de ganancia unitar ia, o par a una gaunuc in simult2nea, filtración y com pensación tic la temperatura de segundo or den si es necesario#
y
,8 ++) ,
,
.\1
'
+(+
&;'
.,,,
/
3,
Sistema
I I '
,,
) A
+#
de radio de &M con c9i p sencillo
l P$A 6=== es un sistema de radio de +6Mde cir cuito integrado 1I1/1l/lílico, f a%r icado por Signeties "or poration, par a los r adios port2tiles de &M monoaurnles scncialmcutc# el P$A 6=== es QIl receptor de r adio de &M completo, en un c9ip de circuito integrado sencillo# l P$A6=== Liene un tamaño pequeño, carece de %o %inas de I&, es f 2cil de
3 MM
++
EnFradil de J
+
1
+
-1
1C
++
1/
órrete cionaoor #8
#7
ontrol del silenciador
veo
A#, 7#
F
.. í
R
X
6
r * de
cir cuito
V
. l'
7+
+
+ ####
!Qf
O.9!) )o
1
e. es -OM /----------/-/-----/-------#----------/--------/----/--------/--------------) Salida de al
&lgQr(l 6-F=
$iagrama a %loques para radio de
inteqrndo D@ ?/// de %lqnetics
FV=
ap.
?
Jeceptor es
y
sistemas
de modulación de Anulo
.'
.'
ensam%lar y SlI consumo de potencia es %a !o# xterno al I" est2 sólo un cir cuito tanque C sinr oni(a>le par a el oscilador local, unos cuantos ca pacitor es de placas de cer 2mica %aratos y un resisior# Qsando el P$A 6===, se puede 9acer un r adio de &M completo lo suficientemente pequeño para que que pa dentro de una calculador a, encendedor de ciga rr illos, llavero o 9asta un r elo! muy delgado# l PDA 6=== tam %ién puede usarse en equipos como los teléfonos inal2m%r icos, modelos de radio contr olado, sistemas de vo ceo D el canal de sonido de un receptor ele televisión# l diagr ama a %loques par a el PDA6=== se muestr a en la figur a 6-F=# l P$A6=== !induye los siguientes %loques de funciones( etapa de entrada de *&, mezclador , oscilador local, de limitador de amplitud de l&, demodulador de fase, detector de silenciamiento e inter ru ptor de silenciador# l I" tiene un sistema de &LL 0circuito de frecuencia cerrada: interno con una fr ecuencia intermedia de 6= M
) f# -
R$DIODIFUSIÓN DE FM EST%REO
v
'.'
C
$
= d o m2s: entr e los canales izquier do y der ec9o# , I l es pectro de audio de &M original se muestra en la figur a 6-F+# l canal de audio se extiende de ?=
--------7-- # - - -
..-
JadIodIfusIón
FV+
de * est+r eo
-------) D
+. #+,,7) 1
7
W)t# 7
,7S
anol do eudlo
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%u>p7ltsdora de canal % I
"anal
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de audio I ++ )
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Su%ponadora
.
I
7
I
de canal
Qiloto est+reo
%u>por r ador a de eanol %e
1/ est+reo
I
"anal
esl+'eo
o lel
&igura 6-F+ spectro de la %anda %ase de &M/0a: antes de 1S99; 0%: antes de 1S81; 0e: desde 1S81.
mentales, r estaurantes yoficinas médicas equipadas con r ece ptor es S"A es peciales, /ta es In m5sica a In que a veces nos r ef erimos cor dialmente como )m5sica de elevador),
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I
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Driginalmente, la su%portadora de la S"A tenia un rango de F? a 6? @ llz# pero desde entonces f ue estandarizado en X6 @<6,# La su % portadora y sus %andas laterales asociadas se convier ten en parte de la seRal rotal que modula a la portadora pr incipal# En el r cccp tor , la su>portadora se demodula 3unto con el canal principal, per o 11/ se puede escuc9ar de%ido a su alta frecuencia# l proceso de colocar dos o l++Tt/ canales independientes +I+l+7 al lado dcl otr o en el dominio de frecuencia 0amontonando los canales: y después mo dulnndo una portadora sencilla de alta fr ecuencia, con In seoal com>inada, se +I.+I++n tnul ticanal i#acián $or divisi5n d efrecuencia (F* M ). "on la radiodifusión cstcreof ónicn de &M, tres canales de voz D m5sica son rnullicanalizados en división de frecuencia a la portadora de &M sencilla# La figura 6-F+ % muestra el espectro total de la fr ecuencia de la %anda %ase para la radiodi fusión de &M antes de +VX+ 0la %anda %ase compuesta n %ar cu todo el es pectr o de la señal modulantc:# l canal de audio principal permaneció en ?= II]# a 1 ? @l-lz# La su%porladora S"A puede ser unv transmisión de %anda latemi 5nica o do %le * 7 r* con una m2xima frecuencia de#la señal r nodulantc de 6 @ l lz# Sin em%ar go, In modulación %e de la por tadora principal es una de &M de %anda un gosta, de Indice %a !o y, consecuentemente, es unu transmisión de calidad muc9o Inls %a !a que el canal de &M principal# l tota l de la desviación de f r ecuencia permaneció en 6? @llz# con V= 0X6#? @l-lz:, r eservado para el canal pr inci pal y += 06#? @ l lz:, r eserva do par a S"A# La figura 6-F+c muestr a el es pectr o de frecuencia de la %anda %ase de &M "DICID fue, desde +VX+# A%arca el canal estéreo de ?=
ap.
?
Jeceptores
y
sistemas
de modulaci8n de Anulo
---
------------
,
L L
lo
cia con canal estéreo adicional con multlcanalizadas en una señal de %anda %ase com puesta, con un piloto de +V @ llz# Los tr es canales son 0+: los canales de audio izquierdo 0+: m2s el derec9o 0D: 0el canal estéreo l $:, 0F: los canales de audio izquierdo m2s el derec9o invertidos 0el canal estéreo 1- $: K 0R: la su% portadora S"A y sus %andas late r ales asociadas# l canal estér eo I $ ocupa el pasa-%andas de D a +? @ @ lIz# La información contenida en los canales estéreo + &. $el - $ es idéntica, exce pto por su fase# "on este esquema# los r ece ptor es #mono pueden demodular el espectro total de la %anda %ase, pero sólo el canal de aud io de ?= a +? @1lz I $ se amplifica y alimenta a todas sus %ocinas, 'or lo tanto, capa %ocina r epr oduce el es pectro total de sonido original# Los r eceptores cster eofónicos de %en pr o porcionar una dernodulación adicionaC del canal estéreo de FR a ?R @ l-lz, + - $, separar los canales de audio izquierdo y der ec9o y des pués ellos alimentar2n a sus %ocinas r es pectivas# ;uevamente, la su %por tadora S"A es demodulada por todos los r ece ptor es de f'*, aunque sólo aquellos con equi po especial S"A demodulan m2s la su%portador a a las f recuencias de audio# "on la tr ansmisión estér eo# la m2xima desviación de f r ecuencia a5n es 6? @
La figura 6-FF muestra un diagrama a %loques sim plificado para un transmisor de * estéreo# Los canales de audio l y $ se com%inan en una r ed matricial par a pr o
duoir los canales de audio P# $ e P - $# l canal de audio l - $ modula una su %por tadora de R @ llz y produce un canal estéreo I - $ de FR a ?R @ llz, $e%ido a que existe LLI1 retraso de tiempo intr oducido en la tr ayectoria de la señal + - $# conforme se propaga por el modulador %alanceado, el canal estéreo I $, de%e estar algo retrasado ar ti ficialmente par a mantener la integridad de In f ase, con el canal estér eo r N . $# para propósitos de dernodulación. Adem2s para pr opósitos de demodulación, se transmite un piloto de +V @ l lz en vez de una su%por tador a de R @ llz, ya que es consider a %lemente m2s dificil de recuperar la su%por tador a de R @
Jadto dlfualén
de * estéreo
2#3
l'
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anales de audio
I
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anales de audi anal audio I7el 7el--7
I(ql,l I(q l,lle ler r d^ d^ y dereco
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est+ +r eo eo odalles est oda 11/ el 7
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1F1 tren renssmisor de
&M prin princcipal
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6anda >ase >ase compue compu esta
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Jela Je lardo rdo de I 7 ------i
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6and ndas as lateral aterales es 1- 7
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Qililot oto o de 1S @
Jed ma matr iclat
##1
-, G8 H H
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&iggura 6&i 6-FF
Dransmissor de &M est Dransmi est+ +reo utili(ando multice nali nalizzación por divisi divisió ón de f r r ecue uen ncia cia..
seA K p poolar ida idades
M 1
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A, +I
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I 1&1 ,
A
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pilooto de +V @llz mos ximaa desv del pil ostr tr adas, adas, son son par a la m2xim desviiació ación n de f recuencia# recuencia# Los cana canales de audio 0 y $ se limit mitaan# ca cada da uno, a Qll m2 m2xxim imoo val aloor de > B( + B para %e y I B par a el pilot pilotoo esté estér r eo eo dc +V l nto, o, so %ran * B para los l--l(, 'or lo tant cannales est ca estéreo + $ e +- $# La fi figu gura ra 6-+V mues estra tra los can anaales I, D, r $ e r - $, el pil ilooto de 1 V @l +6#K# la f orm rmaa de onda es esttéreo compue compuessta# 'u 'uede ede o % %se servar rvar se se %e y el p que los can anaales est stéreo, éreo, + $el - $, se int inteer cal alaan y nun nunca ca pr odu duce cenn m2s de * B de de amplitu amp litudd to tottal y# p por or lo tant tantoo, nunc nunca p pr r odu duce cenn m2 m2ss de X= @ ++6#de desviac desviación de fr ecuen ecuenccia# l total de d e % %aand ndaa %a %asse co compue mpuessta nun nunca ex exced cedee de += B 06? 06? @ l +6# + 6#dde de dessvi viac ación ión:# :# La figura 6-F> muestra el des esaar roll rolloo de la forma de onda estéreo compue compuessta # para valore ress no iguales es,, para las señal señales 1 y $# ;Q"B( puede uede o%s o%ser var var se que la ;Q"B(lIll" lIll"+I", p forma de onda com pu pues esta ta nun unca ca exce excede de += B o un unaa desvi desviación de f r recu e cuencia de 6? @ 1lz# 1lz# 'ara el e l pri prim mer con con !un !untto de# form formas as de on onda da,, a p paar ece ece que la sum umaa de +M for mas de onda + $el - $ se cancel cancelan co com m p plletame ament nte# e# n rea reali lidad dad,, es estto no es cie cier r to. to. sólo só lo a p parece arece de esa manera, p or que que la lass fo recta tanngulare aress son usad adaas en este form rma as de onda rec e ! !eemplo#
. I
*ec *e cepción de &M estéreo
., ,
1 '
I
'.
I
lUU l'
Los r ecept eceptoor es es de &M estér eo eo son idé idénticos a los r ece ece pt ptoor es de &M est2 est2ndar ndar , 9ast 9asta la sali sa lida da de la eta pa del dete detecctor de audi audio# o# La sa salida lida de del di disscrimin criminador ador es el es p pect ectro ro total de la %and %anda % %ase ase que se mu mues estr tr a en la fig fi gura 6-F 6-FIIc# La figura 6-F? 6-F? mue muesstr a un diag diagr ama +l % %lloq oquues simpl impliifi ficcado p paara un r ece ece pt ptoor dc f* que tie iene ne salida alidass de audio, mono mon o y es esttér eo# eo# n n In secc ocesador ti ticc se seña ña secciión inono del pr ocesad les, el el can anaal es esttér eo eo +O $, el cual conti ontieene toda la inf or or mació maciónn original riginal## par a los canal canales es de audi audioo + y $, es simplement implementee fi filt ltra rado, do, ampli amplifi fica caddo y des pué puéss alim alimeenta a las % %oc ocina inass I y $# n la secció secci ón es esttér eo eo del del pro proccesador de la seña señall, lAse seña ñall de %anda %a %ase se alimenta) un demodul ulad adoor estér estér eo en donde los can ca nales de audio I y $ so se p paran aran y despu spués és alimentan a sus %ocina %ocinass r es es p peectivas# Los cana canalles est estér eo 1 lDe pilloto de de +V @ <6# 1- D y el pi est2n se parado paradoss de la señal señal de %anda %as %ase compuesta co conn fi filltr os# l pilot pilo to de +V @< @<66 se Cll llttra )
2#4 2# 4
..
"ap## 6 * ece "ap ece ptor es es y sl slsstem tem#1/ #1/ de modulación de 2ngulo
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@esar sar r ro llllo o de la seRa com mpues esta ta pa iur a ?U2G @e eRall es estt+r eo eo co para ra las seRa se Rales les I y @. de iual amplitud< a) seRal seRal de audio 1; >) seRal de pilooto audio au dio @; 0e: ca canal nal est+ est+r r eo eo I ' @; d d)) ca canal nal est+ est+r r eo eo I - @; e) pil )anda >ase compu
QII filtr o pa multipli tiplicca por F, se ampli mplific ficaa y des pu pués és77 aliment alimentaa passe->an >and das de < alta alta,, se mul al de dem modu odullador I - $# l ca cannal estéreo de 5 D se filt filtra ra por por el filtr o p pasa asa-% -%aa !a !aos os con un unaa fr ecu ecuencia superi superio or , con punto de co cort rte e de +? @ le % %aanda lateral I - D con n se separa con un fil filttro p pasa-% asa-%an andas das ampl amplia iamen mentte sin inttoniz izado ado y des pué puéss se mezc zclla co la
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&igur a 6-F> $esar ro llo de ta señal estéreo compuesta par a las señales I y $# de amplitud desigual( 0a: señal de audio 1; >) señal de audio $. e) canal estér eo I . $. 0d: canal estér eo I - @; 0e: piloto %e ' 1S @ Olz( 0f: for ma de onda de %anda %ase compuesta #
.I
+)+
' r ()
8 portadora de R @ ( lz recuperado en un modulador %alanceado para pr oducir infor mación de audio de 0- @, La red matr icial com%ina las señales I -3 $eL $, de tal maner a que separa las señales de información de audio I y $, las cuales alimentan 1 sus respectivas r edes de dcénf asis y %ocinas# ## La figura 6WFX muestra el diagrama a %loques para un decodificador matricial estér eo# l canal de audio I - $ se agr ega dir ectamente al canal de audio I $# l r esultado de la suma es
+-O $ 1- @) 21 2#6
"ap# 6
*ece ptor es y sistemas
de modulación de 2ngulo
,
L @el receptor de* Jeceptor mono
,-------------------------------,
I
,-N ---''--N -, 6anda >ase' @escrimlnador 1 compuesta I de f recuenola
I
1
,
I
1
Jed de
-+ de+nf asis
,
,
I@ ,
+
I I
6ocina
,
0+
~------------------------------,
S
$I
I I
anales de audio
Jeceptor est+r eo
,
,,
c0^ 7==7777
I
<
I
I
anales de audio
A --t/-D(7==7=7
@
,
GC H( %u>portadora L
&
iltr o pasa->andas 1S l(
1S H(
mplif icaU dor y mutuplrcador
I-
pilote
I I
,,
2 1
&igura ?U29
Jeceptor de
* est+reo y mono.
l canal ele audio I - D se invier te y des pués se agrega al canal ele audio I D# l r esultado de 1<1suma es '.
I@
- 0+ - D:
20
anales est+reo
anales de audio
..
Jed matricial I
I
7 --
......--i-
6ocine t
,
6ocina 7
I
I
I
-. _ 1I &igura ?-28 *adiodifusión de &M estéreo
@ecodif icador
de red matricial est+r eo. 2S?
L $emodulador estér eo de integr ación a gr an escala# La figura 6-F6 muestra la 9o !a d+ especi ficacioucs par a el demodulador 0dccodi ficador estéreo, WJ-1G 1n# l WJ-1G1 D, es un demodulador ele &M estér eo monol3tico que utiliza técnicas de cir cuito de fase cerrada para del ivar los canales de ludio derec9o e izquierdo de la señal estér eo compuesta# l * -+R+ D utiliza un cir cuito de fase cerrada para ad9erir al piloto de +V @
te
amplio#
,
, @E*7@BL@7J E%D_JE7 @E%JIQI7Y `EYEJL El WJU1G1/ e$$ un demodulador est+r eo de * I',nioo el cuI llllf l(a t+cnicas de fJse cer rada para derivar los carmlr s. dereco e i(quie,do. de la seRai comrnr esta Blili(ando el cír ouiro da lase cerrada pa,a r eene,ar la su>nonador a de GC H(. no requiere tanques L- eKter nos par a sintoni(ar . La aftneación se loIa con un potencr +metr o sencillo.
r
@I`J* 6L7ZBE% BYI7YL
$R$*f+ ,IMI,NrO ) Il
JDEJt%Dt%
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+
Yo requiere de inductores uenta de partes eKternos >a3o %intoni(ación no cr ltica y sencilla por el potenciómeuo %Imple 3uste Interruptor Inter no est+reoAnnnoauralcon capacidad de evcuaclón de I&lmpara de 1// m0F Qosi>rndad Jilno dlnmico C,,,,pl o ' 8// m! J*%5 mAKima seRal df' I'5nt,d;l compuesta Jan`7de la íuenr e de volta3e amplio de 6 a 1O vous =Tc iente %QI'ar ación ce canales 7a3a dilri>urII1 EKcelente r ec>e(o de %
mar(o dI7 +VF
roDt)
I = II"M "tlMI7Q0 #,#
co//( 7+---+---7 l8lI*M:I8/
/+I++8 A + I# V , l 7# ) 7 ) /
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Em>aI&,
'l2stico
Dempe.ratura do opernelón -1l/U a C9'
8
,
7eo'lodul &&.Ide * est+r eo
vcc
fIgura 6-F6 $emodulador estér eo * W+R+D# 0"ortesla de la corpora @.) ción EWJ.) onLil1#a n la slulel1le p>? in 2#8
"ap# 6
*eceptor es
y sistemas
de modulación de 2ngulo
--- ----- ---
"AnA"P*lsPI"AS Lb"P* I"AS ondiciones de pr ue>a l menos que sea esta>lecido de otr e manara; &,,' 9 12!d. D Y 28.98/m!J*%H2.C!p-p) saRlll compuesta multlpleK e%lAndar con canal I o 7 #nicamente modulada a 1./ H( con 1//m!J*%)1//0/nillel da piloto). usando el circuito de la fiura t#
.
QJb*EDJ7% *AKima seRal de entrada compuesto est2ndar /.9 DH7) *AKima serial de ontr ada monoaur et 1./ DH7) Impedancia de entrada
*IY.
,
I
Q ;I$A$
2.C
! p-p)
2.C
!p.p) 9/
7
O/
d6
!oltaíe de salida de audio canal deseado)
OC9
m! ,ms)
6alance del canal monoaural tono del piloto apaoado) @istorsión arm8nica t/1l11
=#R
GO.O O9
.
C/
d6
%uparacl8n de cuI11e1st+reo 9/
eca(o de frecuencia de ultrasonido
,
R=
1.9
,
1S HI GC @
9/
Jeca(o da % Inerente 0#
PI' *W .
d6 d6
If ' 8? @
entr ada de FS H( par a lAmpara encendida)
1G
Hlst+resls ono de captura error do slntoni(eclón permisi>le del oscilador Interne, valor es dol Ircuito de ref erencia de ta fiura 1) !7lta3e do lo f uonlo de oneraci+n caras r educidas 2.? 7 para uno oper ación de C./ BDIIS: C./ @rena3e de la corriente lAmpara apaada)
2/
m!lrms)
X
d6
$G.9
7Ko
1O tG
! de) mdc)
MLos slm>otcs se conf ormar 1 al 5E7E Enineerln 6ullarln Yo , cuando son apllea>les.
*A;`DS MhIMDS A[SDLQPDS D 29U al menos que sea esta%tecido de otra manera) !olla3e de la tueme de polder
@lslpaclór de potencia limitación del paquete^ 7erudaci8n por ele D " O 2%' Demperatura de operación
orriente de lAmpara ívotor nominal. lAmpara 12 !)
829m[ 9./ m[0 ->= a C9U
Janu am>iente) ano de temperatura de alr noconamlento
&igura 6-F6
-89C 19/'
0continuación:
7*BYIHI7YE% @E J@I7 @E * @E @7% ! H% La comunicación de radio-de r * de dos v3as se lisa extensamente para las comunica ciones móviles de seuridad $Glica. en los de partamentos de polic3a y %om%er os y ser vicios médicos de e/ler gencill# Se alo!an tr es %andas de f re cuencia prima r ias por In &"" para las comunicaciones de radio de fM de dos v3as( +RF a +6> M?= a >6= M6 M @llz# Sin em%ar go, el es pacio del canal alo!ado por la &"" es de R= @
lU
"
2##
.
L de r adio de &M de dos v3as
Pransmisor l# ,
l diagrama a %loqueC7 simplificado para un transmisor de r adio de 'M indirecto de dos v3as, con circuit o inte r ad o. mod ular se muestr a en la figura 6-F# La +6M indi recta gener almente se usa dc %idn n que los transmisor es de &M dir ectos no tienen la esta>ilidad de frecuencia necesar ia para llenar los estAndares de In &"", sin usar cir cuitos de e. l tr ansmisor mostrado es una unidad oc cuatro canales que o pera en la %anda de fr ecuencia de +?= a +6>-M #? M
,A i+ ( 3$
I
.I
sor , encendiendo a J.+ y aplicando
n:al receptor. N Los tr ansmisores equipados con BN ( tr amllli sH ,. o$erado con I7Dz: se nctivun
autom2ticamente, cada vez que el o per ador 9a %la en el micr ófono, sin im por tar si el %otón 'PP est2 o pr imido# Los tr ansmisor es equipados con BN r equier en de un micr ó f ono exter no# l diagr ama esquem2tico para un módulo de BD t3pico se muestra cu la f igura 6-R=# La potencia de la señal de audio en el pasa- %andas de >== a X== Ilz se nitra y se amplifica por & <% .A :0' La salida de < ), se rectifica y se lisa para encender a Tl) lo cual coloca a tierr a en el circuito de 'P7I7, esta%leciendo ni tr ansmisor y desailitanclo al receptor# R+++señal tic entrada de audio, N> est2 up2gado y el pin de 'PP e,l5 n %ivuu# des9a%ilitando al tr ansmisor y a>ilitando al receptor# *ece ptor de radio de &M de dos v3as
<1 diagr ama a %loques para un receptor de r adio ele f* de dos v3as t3 pico# se muestr a elC la f igura 6-(,+# l rece ptor mostrado es un r ece ptor modular de cir cuito inlegr ado, de cuatro canales, con cuatr o módulos de oscilador de cr istal separados. Siem pr e que el rece ptor est2 encendido, uno tic los cuatr o módulos del oscilador se activa, de pendiendo de la posición del interruptor selector de canales# La frecuencia del oscilador se "DIIlI+7(II sa en temperatura y des pués se multiplica por V# Ir a salida del multiplicador se a plica (++ mezclador , en donde se 9eter odina con la señal de * & entr ante, par a producir una =re cuencia inter media de F= M
..
f recuencia de cristal (( #tt
U
,.
A
&recuencia de *& - F= MQz V
L) señal de ++7se filtr a, se amplifica# se limita y des pués S= aplica al discriminador de f r ecuencia para demodulación# l volta!e de salida del demodulador se ((+ml7li Jica y R==
ap.
?
Jeceptores y sistmas
de
modulacl+rr
de
Anulo
-Qonador a no m77ulada
A,###--------
Qortadera de
Qonador a de 17 rneeutace
12.9 .9 *H(
1
*& modulada
Ante)#
--$---------------E-----
19Z.1?O *H(
/-G TH(
merropior
Sellal de audio
selector
de cana5
*lcr8fono
&igur a 6-F
$iagrama a %loques de un transmisor de &M de dos v3as#
L
..
.,
I
,1
e
,
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Tra&sm.sor
v.;
-"
QDD o
interruptor!7W
r
1
.
0,
F.
flpceplor ! ec
.....
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?-2S
$laqrama esquemAtico de un rDD electrónico.
después se aplica a la %ocina Qn cir cuito de umplificacióusquclc9 de ruido tipi0#7o se( muestra en la figura 6-RF# l cir cuito de squclc9 se activa por ruido lucra-de- %anda ) la salida del amplificador de ruido Sin señal de *& de r ece pción, el A`" ocasiona que +.+ ganancia de los amplificadores de Ir incremente al m2ximo# lo cual mcr cmcutn ol ruido d l la %anda de R ? @ l l Si é el ruido e i el
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$laqrama esquemAtico de un rDD electrónico.
después se aplica a la %ocina Qn cir cuito de umplificacióusquclc9 de ruido tipi0#7o se( muestra en la figura 6-RF# l cir cuito de squclc9 se activa por ruido lucra-de- %anda ) la salida del amplificador de ruido Sin señal de *& de r ece pción, el A`" ocasiona que +.+ ganancia de los amplificadores de Ir incremente al m2ximo# lo cual mcr cmcutn ol ruido del r ece ptor en la %anda de R a ? @ l lz# Siempre que esté pr esente el ruido excesivo# el
I
&iltlo
ll'Ip
pasa- %anda,
+I
I
0Fl'I 1
I
+
Entr oclll 1 N ---'Fi!!F-1
de audio--'
J,+ I I
iura
M f
-'!
G/2
?-G/ ap. ?
D
@iarama esquemAtico de !7W. Jeceptores
y sistemas de modulación de Anulo
,+
L -------/ADldll
+
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I
I
I %alido d6 @ud.o U lo %oo,,,a
I
,
I+
++
IrlI/ftuplOr
dul !lelt:tol ,tu
lIn.11
&igur a 6-R+
1
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$iagr ama a %loques de
QII
receptor de &M de dos v3as#
1 I
I
+
I
am plificador de audio se apaga y el r eceptor se silencia# l filtro pasa-%andas de entra da pasa la señal de ruido de R a ? @llz, la cursi se amplifica y se rectifica# l volta!e de salida rectif icado deter mina la condición de encendidoapagado del interruptor de squelc9 < ). "uando Nl est2 pr endido, se aplico cc II am plificador de audio# "uando Nl est2 apaga do, cc se elimina del amplificado r de audio, silenciando al receptor # , es un a!ustador de sensitividad de squelc9#
S*BI"ID $ Pl&D ;fA MBIL
##
l ser vicio tic t elefonl a m5vil se descri%e me!or explicando las di ferencias entr e él y un r adio de dos v3as# "omo fue pr eviamente esta%lecido, el radio móvil es de 9alf-duplex y todas las transmisiones 0a menos que es tén revueltas: se pueden escuc9ar por cual quiera que se sin Ionice a ese canal# La r adio móvil es un sistema de comunicación de 111I ()-(I -lIIl11I*: . La telefon3a móvil utilizn transmisión de 3ull-duplex y opera casi de la misma manera que un servicio telef ónico $or linea al2m%rica proporcionado por las com'l7ñ3(,s telefónicas locales, l teléf ono móvil per mite una transmisión simult2nea en dos dir ecciones y, paro privacidad, a cada unidad móvil se le asigna un n5mero telefóni co 5nico# Las trnnsmisloncs codificadas de la estación %ase se activan sólo en el r ece ptor mar cado# I
%er vicio de telef onía móvil
303
.I
* uIdo
I
Ii
cd G a 9 .H( nBII5o de %anda apaado .f uer a
cd
&
mplificador do ruido
l..t7lIruplo.de sqllcld,
iltro pasa->andas
:v
(P=R
Inpul-i
Interr upto7
flect,lic,$dor U
0,
, N-
A r os 0lmptl-
fll'rldores 01I7 lllr1io
3uste e1e squelc
&igura 6-RF
'er spectiva
.
-
, U 1
squelc9#
9istórica
La r adio móvil f ue usada, desde +VF+, cuando el l:e7/lrtQl++entn de 'olic3a de $cunit utili(ó un sistema de radio móvil que opera%a a una7frecueneia ce-cunn a 2 *I l(. En +V>=, la f "" dispuso lluevas fr ecuencias para +) I(ldiq móvil en la %nruln de f recuencia de R= a >= M9z# Sin em %ar go, 9asta que los investigadores desarrollaron técnicos de modulac#ón, en fr ecuencia, para me !orar In recepción en presencia de ruido electrónico :7 desvanecimiento de seRales, la radio móvil se convir tió en 5til# l pr imer sistema de telef onía móvil comer cial en los stados Qnidos se esta %leció, en +V>X, en SI# Louis Missouri, cB;lIH.IZ la e propor cionó seis canales de telef onía movil de 01D @ l L-(,en el rano de f r ecuencia de ISD Mllz# n +V>6, se esta%leció IIn sistema móvil p5%lico en la car r eter a entre la ciudad de ;ueva Kor @ y [oston que oper ó en el rango de frecuencia de RS a >= MI lz, n +V>V, la &"" autor izó seis canales móviles adicionales a las $or t ad o ras de radio comune s , las cuales definieron corno com pañ3as que -+= propor ciouan un servicio telefónico de l3nea al2r n%r ica p5 %lica, pero si se intcrcouect##n a la red telef ónica p#>lica y propor cionan un servicio de teléfono inol ámrico cqui Bidente# La &"" des pues incrementó el n#mero de canales, de 0: a ++, reduciendo el anco de %anda ti R= @ I l#r y es paciando los nuevos canales entre los vie!os# n +V?= la &"07 agregó +F canales nuevos en la %anda tic >?= MI +6## , los sistemas de telefon3a móvil o per a %a) sólo I1 el 1II ;; !* I/IIII/% /(//, un opci ador del teléfono móvil especial mane!a%a cada Ilamada, tic y 9acia cada uuKKul fuer on colocados en I/IB%I'iI. 'En +VX>, los .,i sf C %II(1.! select ores de canalrs lf * /l/ Dfil' ". \, servicio r ara los sistemas de telefon3a móvil# sl+ eliminó ++nccesulnd de la o peración o primir - para-9a%lar y les pcr mitia a los clientes marcar directament e sus llamada ##, sin la ayuda de una operadora# La instalacion de llamada s automática s fue extendida a +) %anda de >?= M
..
"ircuito de
"a), 6
*eceptor es y sistemas de modulación de
2nguto
3 I
U
MPS usa los canales de r adio de &M para esta %lecer enlaces de comunicación, entr e los teléf ogos móviles y los tr ansce ptor es de es aci5n d e a se centrales, los cuales se enlazan I al int/rcam%io de teléf ono local por medio de las lineas telef ónicas met2licas normales# Los sis,temas de MPS sirven a un 2r ea de a proximadamente >= millas a la redonda y cada canal o pera similarmente a una lLnea com$ar tid a. "ada canal puede asignar se a varios suscr iptor es, pero sólo un suscri ptor puede utilizarlo a la vez# Si el canal preasignado est2 ocu pado, el suscri ptor de%e es per ar 9asta que se desocu pe, antes de 9acer o r eci%ir una llamada# , La #/emanda cr eciente en el es pectr o de fr ecuencia ele telefon3a móvil satur adc impulsó a la &"" a asignar $oc@ et +FXF, la cual indagó un modo de pr opor cionar una ef iciencia del es pectr o de fr ecuencia mayor# n +V6+, APP 9izo una pr o puesta so %r e la posi %ilidad técnica de propor cionar un uso eficiente del es pectro de fr ecuencia de telef on3a móvil# l r e porte de APP, titulado Ser vicio de t el efonL a de alt a ca $acidad, delinea%a los principios del r adio celular # # #, n a %r il de +V+, la &"" apoyó un esquema de licencias para los mercados-del radio ce um: "ada mercado da servicio a un ár ea d e coert ura , definida de acuerdo a las hr eas stad3sticas Metr o politanas st2ndares 0SMSA: de la Dficina de "ensos modifica das en +V=# A principios de +VF, la &"" a poyó Qn plan final para ace ptar aplicaciones par a la licencia celular, comenzando en !unio de +VF, y un plazo final de a plicaciones-en mar zo de +VR# Las %atallas de demandas legales par a las licencias celulares entre APP, M"^, `P y otras numer osas portadoras comunes van m2s all2 del enf oque de este li %r o#
+
I
UU1
','
.'
!"#$O %&'U'"!
I ,+
r
La radio celular corrige muc9os de los pr o %lemas de los servicios de telef on3a móvil de dos dir ecciones tradicionales y crea un am%iente totalmente nuevo para el servicio tele f ónico tr adicional de llneas al2m%ricas# Los conce ptos claves le la r adio7 celular fueron descu%iertos por los investigador es, en los La %or atorios de Peléfonos [ell, en ^ V>6# &ue determinado que, su%dividiendo un 2r ea geogr 2f ica r elativamente grande en secciones m2s pequeñas llamadas celd as ( o Ell/B4 ), se pod3a aplicar un conce pto de r eu so d e f r ecuencias par a incr ementar dram2ticamente la capacidad de un canal de telefon3a mó vil# l reuso de frecuen cias es cuando el mismo con!unto de fr ecuencias 0canales: se pueden7 asignar a m2s de una célula, siempr e y cuando las células estén a una cierta distancia de separación# sencialmente, los sistemas de telef on3a celular permiten que un gran n5mero de usuarios compartan un n5mero limitado de canales de u so comGn dis poni %les en una región# Adem2s, la tecnolog3a de circuitos integr ados y de micro $r oce sad or es 9a permitido recientemente que los cir cuitos de r adio y lógica cor n- # ple !a sean utilizados en las máuinas de conmut aci5n el ectr 5nica para almacenas los I pr ogr amas que proporcionan un procesamiento de llamadas m2s r2pido y eficiente# n +V+>, la &"" pr o porcionó un anc9o de %anda de >= M? M
I
a
I, il
n +V=, la &"" decidió dar una licencia a dos portador as comunes por 2rea de servicio# La idea era eliminar la posi%ilidad de un mono $olio y proporcionar las venta !as que generalmente acompañan un 7am%iente com petitivo# Su%secucntemente, surgieron dos sistemas de distr i %ución de frecuencia, cada lino con su propio gru po de canales, sistema * adio celular 3
305
I
L N,,10
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--------
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<),),llt
+
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025
835
A
A , 7 t,
I
'1,
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Yo de conal VV(
04.5
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I
A
333
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1023
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11'1
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r.. móvil r ecuencia 824
,+
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%illo ,do la c+lula DK
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recuencia
870
86#
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A 333
33
Yo, de canal SS1
1
313
S
'
S7
333
50
R
GGG G\O
XXX
1023
iur a ?-GG Espectr o van(ado *Q%).
8#4
8#1.5
?18
?SS
cuencia del %er vicio de Delcíonie *óvil de la f re
, 7
A y sistema +R, para compar tir el espectr o de la f re cuencia distri%uida# l sistema A se definió par a las compañ3as inal2m%r icas y el sistema se definió para las corn pniiias con l3neas al2m%ricas# #8 Las figur as 6-RR y 6-R> muestran los sistemas d> administración de frecuencias paro el Servicio de Pelefon3a Móvil Avanzado 0AM'Say Sistema tic "omunicación de Acceso Potal 0PA"S:# r es pectivamente, l sistema celular AM'k us a un a %anda de fre cuencia de F= M>,V M Ilz# Los r eceptores pnra cada canal o per an) >? M? Mllz, arr i %a de ++frecuencia de trnnsmi-
I, ,
7+
DK móvil
I
recuencia,
8#
C S ?, 9
0
) ----------- - , -------------~------~----~ 6
'1
Yo. de canal
I
300
%itio de la c+luta D )t r ecuencia SG9
)+
,+
U
I
+
Yo. de canal I
?-GO Espectr o de Ir ecuencia de un %istema de omunicado nes de Hcceso Dotal D %), iur a
,+
306
. ,# .
,
I
ap. ?
Jeceptores y sistemas de
modulación
de Anulo
L #,7
sión# 'or lo tanto, par a las unidades móviles, el canal + reci%e en VR?#=+F? M muestr an el espectr o de frecuen-7 cias adicional, par a los +XX canales adicionales para AM'S y >== canales par a PA"S# 'uede o%servarse que el espectr o de frecuencias adicional, PA"S7 no se implantó y los canales de control dedicado son para el sistema de X== canales# l 2rea som%reada deli nca el con!unto de canales de control dedicados# La ta%la 6-F r esume los par2metros de frecuencias para AM'S y PA"S# [+ con!unto de canales de control puede separarse por de voz el Ioperador del sistema en su%con!untos de canales de control dedicados, canales . K canales de acceso# I xisten varios tipos de teléfonos celulares( móviles, o monta%les en autos. port2ti les o teléfono de %olsillo. y de mano o teléf ono tr ansporta%le# xisten tres clases de lteléfonos celulares 0cuatro par a PA"S:# La clase en que entra un r adio en particular se determina por el tipo de tel+fono que es y cu2nta potencia de transmisión es capaz de producir # Los móviles 0clase +: radian la mayor cantidad de potencia y, después, los
.
.'
.
D6L ?U2 @I%DJI6BIY @E JEBEYI % @EL *Q% y D%
-
AM'S
PA"S
spaciamiento del canal
R= @llz
F? @
$istri %ución del espectr o
F= Mllz
+? @
9*II^
+= Mllz
RF
+===
s pectro udicional
I
;5mer o total de canales
$istr i%ución de frecuencias del Sistema A AM'S ;5mer o #leI canal
I
PA"S
P rnóvrl, Mllz#
* móvil# Mllz
F?#=#R=
6==R=
: +R7
R>#RV=
RRR7
;5mero del canal
P móvil# M
* móvil# Mllz
I
V=#=+F?
VR?#=+F?
6V#RV=
FR7
V=#?XF?
VR?#?XF?
>R#VV=
* 6V#VV=
>R7
V+#?XF?
VRX#?XF?
XX6
>?#=+=
V=#=+=
R==
V6#?XF?
V>F#?XF?
6+X
>X#>= #
V+#>=
VV+
F>#=>=
XV#=>=
+=FR
F?#=0:0:
++6=#===
I
$istri %ución
.
de fr ecuencias del Sistema [
.'
AMI7S
PA"S
RR>7
R?#=F=
++=#=F=
RFR7
V6#=XF?
V>F#=XF?
R?>7
R?#XF=
=#XF=
R>RW
V6#?XF?
V>F#?XF?
666
>>#V=
V0:#===
X==
V=>#V6?
V>V#V6?
6+6
>X#?+=
V+#===
6VV
>,V+=
V>,===
U ltimo canal de control dedicado par C, el sistema A
. .
I
)'rimer canal ele contr ol dedicado para el sistema A U ltimo canal de control dedicado pum el sistema $ U 'rimer canal de control dedicado para el sistema Il
*adio celular
7o#
307
-
A7,
tr ans porta%les 0clase F:. teléf onos oc %olsillo 0clase 7. clases R y > pala PA"S:# tienen la capacidad de salida de potencia m2s %a!a# Las ta%las 6-Ra y % I+lQ"SllDn las clases de teléfonos celulares y sus niveles de potencla para AM/S y PA"S# r es pectivamente#
' '
,!. , .. ,
+,
r.
)
---/
,,+
"once pto %2sico de r adio celular
## ,+,
,, l' I
+, + ,# ..
I
)=
!)
l conce pto %2sico de radio celular es muy sencillo# La &""( definió las 2r eas gcogr2fi cas de co%ertur a de radio celular %as2ndose en las cantidades modi ficadas del censo de +V=# "on el conce pto celular cada 2rea se divide en 9Oelda.t «' (;,,( .H ) eEa onal es que em%onan !untas para formar un patrón de $anal . Se cl/ió la f orma de 9ex2gono porque pr o porciona la tr ansmisión m2s efectiva a pr oximada, un patr ón circular # mienu as eli mina es pacios pr esentes entr e los c3r culos adyacentes.'Bnn c+luln se define por su tama ño lisien y, lo m2s im por tante, por el tamaño de Su pe>lación y patrones de tni f ico# l n5mero de células por sistema no 0o define la &""# y' se de!ó para que el proveedor lo esta%lezca de acuer do a- los patrones de tr2fico anticipados# elida 5r ea gcogr2f icn del servicio móvil se distr i%uye "Il XXX canales de r adio celular# "ada írnnsceptor con un 2r ea envolvente tiene QIl su%con !unto fi !o de XXX canales de r adio dis poni %les, %asados en el flu !o de tr 2fico antici pado# La figura 6-R? muestra un sistema de telef on3a, celular sirnplificudo que incluye lodos los componentes %2sicos necesarios rara las comunicaciones de r adio celular# +la:7 una r ed de radio de &M que cu%r e un con!unto de 2r eas eorAficas 0células: dentro de las cuales las unidades de radio móvil de dos BiM, como los teléfonos celulares, se pueden comunicar , Ln red de radio se define por un con!unto de trausce ptor es de rndiu Irccucncin, u%icados cn el centr o fisico de cada célula# Las u9icncioucs de estos transceptorcs de r adio f recuencia se llaman estoctoné s ase. Qna estación %ase sirve como un conuol central para todos los usuarios dentro de esa c+lula. Las unidades móvi les se comunican
,1
7Il
la estación 9uxc,
11cual
sirve
lIIlFl Blla cslal'i&'lIl
rctransmisora de alta potencia# Las unidades móviles transmiten a la "SII"ióll %ase y la estación 9ase emite esas tr ansmisiones a una potencia mayor IAI estación 9ase puede me3orar In calidad de la transmisión, per o no puede incrementar +.+ capacidad de canales, dentr o dcl anc9o de %anda fi !o de la r ed# $e%ido a que las estaciones est2n distri%uidas so%re QII 2r ea de co%ertura del sistema y se administr an, tam%ién se controlan, por un control ad or d e siti o d e cél ulas cornputnri(ado que mane 3a 1111 control lid sitio de' la célula y funciones de conmutación# l conmutador se llanta H¡i i ll (/ d e C (I1I1I1t1(1ir j" dI'
I
DH6LH ?-G0F
+I 7 I
dirccramcnr c
.'
I
Q7DEYIH @EL DEL_7Y7 *!IL Q J H*Q%
'otencia t+c+lel/f0:n0l m5vil para i8M I7S
, I
r
"lase de pulcn0in de la cKr nción lIlclvil 111
++
1
--
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;ivel de potencio
#>
U
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't et e fonNa Movil 0MPSD:# Qna estación %ase se compone de un tr ansceptor de &M de %a!a
potencia, amplificador es de potencia, unidad de contr ol y otr o 9ar dZar e, de pendiendo de la conf igur ación del sistema# La radio celular utiliza varios 3r anscé ptores "=n poten cia moder ada en un 2r ea de servicio r elativamente anc9a, al contrario de MPS, el cual Lisa un tr ansce ptor de alta potencia en una elevación alta# La f unción de la estación %ase es una inter faz entr e los teléfonos móviles celulares y el MPSD# Se comunica con el MPSD so%r e enlaces de información dedicadas, met2licas y no met2licas, y se comunica
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Jadio celular
%istema de telefonía celular simplificado.
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con las unidades móviles, so %r e las ondas de aire, t ilizando QII canal de control# I,H función de MPSD es contr olar el pr ocesamiento y csta%lecimieuto de llamadas as3 como la r ealización de llamadas, lo cual incluye sei ir ¡B iJ/rt i6ll , su $orvisián , contuut arián y distr i%ución de los canales de * l MPSN, tam %ién pr oporciona una ndr ninistrución centralizada yel mantenimiento cr3tico para toda la red e interfaces con la ed de @ et c f oni« 6Glica Conmut ada 0'SP;:, asimismo, acor dar las instalaciones de transmisión de vnt# con lineas al2rn %r icas y ser vicios de telefon3a con lineas al2m%ricns convencionales Qn MPSD se conoce por dif er entes nom%r es, de pendiendo del fa%ricante y la con ) , fue el nomlu e figuración del sistema# MPSD (4ficina d e Conmutaciáu de @el efon la M 5vil dado por La %or atorios 6ell; M ( lnt ercamio M 6G il 9 l C fI' KIl L&'*), por *otorola EW. por Erlcson YEW, por ;". SM" (Centro de Conmut aci5n M1'i1) y M M" (CC"(,.,, M5vil Maest ro), por ;ovatel, "ada 2rea geogr2fica o célula eneralmente puede acomodar 9asta 1/ dif er entes canales de usuario simult2neamente# $entro de una célula, cada canal puede supnur u sólo un usuai io de tel+fono móvil a la vez# Los canales est2n asignados de muucru diu2 mica y dedicados a un solo usuario, por la duración de la llamada, y cualquier usuar io puede sor asignado a cualquier canal de usuario# sto se llama r euso de fr ecuencia. y permite que un sistema de telefon3a celular# en un 2rea sencilla, mane!e considera%le mente m2s de los XXX canales dis poni %les# 'or lo tanto, la radio celular 9ace un uso m2s eficiente del espectro de frecuencias disponi%le, que un servicio MPS tradicional# "onfor me se ale!a un automóvil de un transceptor, en el centro de una célula# In intensidad de la señal reci%ida comienza a disminuir , La m2xima potencia de salida de un trnnsceptor celular es de R? d[Ill 0R j: y puede a3ustar se a incrementos reductores ele > dD 9asta 6# dlRm 0=#6 j:# La potencia de salida de las unidades móviles se conu oln por la estación %ase, por la tr ansmisión de comandos updoZn, lo cual depende de la intensidad de la señal que est2 reci%iendo actualmente# "uando In intensidad tic la señal disminuye# a%a!o de un nivel de um %ral pi cdctcuninado, el centro de cunmut#u i5u clcc trónico localiza la célula en el panal que est2 r eci %ienvo la señal m2s fuerte de +(8 urudad móvil y tr ansfier e de la unidad móvil al transccptor en la nueva célula# La tr ansf erencia incluye convertir la llamada 0+ una frecuencia dis poni %le dentr o del su>ccn3unr o de "7+I+(+les distr i%uidos en la nueva célula# sta Lnlllsf er enci/# se llama ent rea y es completa mente trans par ente al suscr i ptor 0el suscr i ptor no sa%e f uesu servicio 9a sido conmutado: La transferencia toma aproximadamente =,F s, lo cual es impercepti%le a los usuarios ele teléfono de voz# Sin em%argo, este retardo puede ser destructivo para las comunicacio nes de datos, Los seis "omponentes principales de un sistema de radio celular son( el centro de conmutación electr ónico, controlador de sitio do célula, trunscc ptores de r adio, intcrco ncxiones del sistema, unidades de telef on3a móvil y un protocolo de comunicaciones#
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"entr o de conmutación electrónica# l centro d e conmutacián electronic« es un conmutador telef ónico digital y es el corazón del sistema celular# l conmutador realiza dos funciones esenciales( 0+: contr ola la conmutación entre la r ed telef ónica p# %lica y los sitios de células para todas las llamadas de linea al2m %ricn a móvil, móvil a linea al2rn%rica y móvil a móvil. y 0F: pr ocesa inf or mación r eci%ida de los contr oludorcs de sitio de célula que concierne al estado de la unidad móvil, inf or mación de diagnóstico y compilación de información de facturas# l conmutador electrónico se comunica con los controladores de sitio de célula con un enlace de datos utilizando el pr otocolo W.29 y la tasa de tr ansmisión de V#X @% ps a full-duplcx# ## "ontr olador :9
de sltto de célula#
célul a 2ue opera ba3o la
dirección
"ada célula contiene un con rol ad o& d e sit io il o
del ce&tr o de conmutación# El co&tr olador del sitio
de célula administra cada uno de los canales de r adio en el sitio, super visa llamadas# enciende y a paga el tr ansmisor y r ece ptor de radio, inyecta información a los canales tic control y usuar io y realiza prue%as de diagnóstico cn cl equipo de sitio de la célula, ,
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Prnnsce ptor de r adio, Los tran sce$t ores d e 'radio utilizados para la radio ce9i7Iar , son &M de %anda angosta, con una frecuencia de audio de R==
cualquier r ece ptor de radio que detecte la señal m2s fuerte# Interconexiones del sistema# Las lineas telefónicas terminadas a cuatro 9ilos 'e. neralmente se utilizan para conectar los centros de conmutación a cada uno de los gsitios de la célula# xiste un cir cuito troncal de cuatro 9ilos asignado para cada uno de los canales del usuario de la célula# Adem2s, de %e 9a %er por lo menos un cir cuito a cuatr o 9ilos para conectar el conmutador a un contr olador de sitio de la célula como un canal 6e control# #+ Las Gnidad es de
Qnidades de telef on3a móvil 0teléfonos móviles: y por t2tiles# t el éfonos m5vil es y $ort átil es son %2sicamente la misma cosa# La 5nica diferencia es que las unidades port2tiles tienen uno potencia de salida m2s %a !a y una antena menos efi ciente# "ada unidad de teléfono móvil consiste de una unidad de control, un transceptor de radio, una unidad lógica y una antena móvil# La unidad de contr ol al%erga todas las
inter faces de usuario, incluyendo un auricular #, l transce ptor utiliza un sintetizador ele fr ecuencia para sintonizar cualquier canal del sistema celular asignado# La unidad lógica interrumpe las acciones del suscri ptor y los comandos del sistema y mane!a nI tr ansceptor y las unidades de contr ol# I 'r otocolo de comunicaciones# l 5ltimo componente de un sistema celular es el $rot ocolo d e comunicaciones que go%ierna la manera en que una llamada telef ónica es esta%lecida# Los protocolos celulares difieren entr e pa3ses# n stados Qnidos se utiliza el est2ndar del Servicio de Pelefon3a Móvil van(ado 0AM'S:, mientr as que en "anad2 se usa el sistema A8 Q*D*A ==# "ada pa3s europeo tiene su pr opio est2ndar # El Sistema de "omunicaciones de Acceso Potal 0PA"S: se usa en el * eino Qnido. Y*D o sistema nórdico, en los paises escandinavos. * "F===, en &rancia. ;P_ "->S=, en Alemania. y YID es el est2ndar !aponés para la telefonia celular #
'r ocesamiento de llamadas
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Qna llamada telef ónica so %r e una r ed celular r equier e del uso de dos canales de voz de f ull duplex simult2neamente, uno se llama, el canal d el u suario y el otr o, el canal d e contr ol . La estación %ase transmite y r eci%e, y se llama canal d e cont rol direct o y carral de vo# dir ecto , y la unidad móvil transmltc y reci%e con el contr ol y los canales de voz inver sos # La conclusión de una llamada dentr o de un sistema de r adio celular es muy similar ,+ la red de telef on3a p5%lica conmutada# "uando una unidad móvil se enciende, r ealiza una ser ie de pr ocedimientos de arranque y des pués prue %a la intensidad de la señal r eci %ida en todos los canales del usuar io pr escritos# La unidad autom2ticamente se sintoniza al canal con la intensidad de la señal de r ecepción m2s fuerte y se sincroniza para contr o lar 7 la información transmitida por el contr olador de sitio de célula# La unidad móvil interpr eta +(+ inf ormación y contin5a monir or eando el canal0es: de control# La
unidad móvil autom2ticame nte rastr ea periódicament e pn/a asegur ar se que est2 utilizando el me!or canal de contr ol# $entr o de
un sistema celular , las llamadas se pueden r ealizar entr e una l3nea com par tida y un tel+f ono móvil o entr e dos
,
teléf onos
móviles# Llamadas de l3nea a móvil# l centro de conmutación de un sistema celular reci %e una llamada de una l3nea compartida a tr avés de una linea inter conectada dedica da, desde la r ed telef ónica p5 %lica conmutada# l conmutador traslada los d3gitos marca dos reci %idos y determina si la unidad móvil, a la cual la llamada est2 destinada, est2 colgada o descolgada 0ocupada:# Si la unidad móvil e sto dis poni%le, el conmutador vo cea al suscriptor móvil# Siguiendo una res$ue sta d e voceo de In unidad móvil, el conmu tador asigna un canal desocupado e instruye a la unidad móvil que se sinton3ze a ese Jadío
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Llamadas de móvil a l3nea# Qn suscriptor móvil que desea llamar a una lincu compartida# primero introduce el n5mer o llamado en la memoria de la unidad, usando los %otones de tono o de pulso en la unidad de teléfon o# l suscriptor , entonces o pr ime +(+ t ecla $ara enviar , la cual transmite el n5mero mar cado, as3 como el n5mer o de idcnti Ii cación del suscr i ptor móvil al conmutador, Si el n5mero de identificación es v2lido# el conmutador cnruta la llamada so%re una interconexión de linea terminada a la r ed de telef onla p5%lica, lo cual termina la conexión a la linea compartida# Qsando el controlador de sitio de célula, el conmutador asigna a la unidad móvil un canal de usuario desocu pa do e instruye a la unidad móvil que sintonice ese canal# $espués de que el conmutador r eci%e la verificación# que la unidad móvil est2 sintonizada al canal asignado, el suscrip r or móvil reci%e un 1 fl * d e llamada $ro re siva, audiHlc , del conmutador # $espués que IrC persona a In que se llamó levanta el teléfono, el conmutndor termina IcIS tDIlDSde llama da progr esiva y la conver sación puede comenzar#
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, canal# La unidad móvil envía una verificación de la sintonización del canal por medio del controlador en el sitio de la cé lula, y des pués env3a un 111 de $rore so d e llamada al teléfono móvil del suscriptor , causando que éste suene# l conmutador termina los tonos de progr eso, cuando reci %e la indicación positiva que el suscr iptor 9a contestado el tclé fono y la conversación entre las dos per sonas 9a comenzado#
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Llamadas de mévil a móvil# Las llamadas mitre dos un idades móviles, tam9ión son posi%les en el sistema de radio celular , 'ara originar una +I++++lC+t++l aotra unidad móvil# el que llama introduce el n5mero marcado en l7a memoria de la unidad, por medio del teclado en el dispositivo de teléfono y después o prime la tecla de enviar, l "Dn+l+l+tador r eci%e el n5mero de identi ficación del que llama y el n#mero mar cado y dc/ ptll7s determina si la unidad llamada est2 li%re para reVi%ir la llamada # l conmutador env3a ++++ comando d e voceo a lodos los controladores de Sitio de célula y el que es lIlInodo d 07++(++ puede estar en cualquier parte del 2rea de servicio: r eci%e ++++ llamado# $es pués de ++++ voceo positivo del que fue llamado, el conmutador asigna n cada ++++=# QII canal de usun rio desocupado y les instruye que se sintonicen a Sil canal r es pectivo ntonces el tcléfo no del que sc est2 llamando suena# "uando el sistema r eci%e una noticia que el que f ue llamado 9a contestado el teléfono, el conmutador termina el tono de llamada progresiva y la conversación puede comenzar entr e las dos unidades móviles# Si un suscriptor móvil desea ini ciar una llamada y los canales de usuar io est2n ocupados, el conmutador env3a un cont and o d e reint ent o dir i id o instruyendo al suscri p tor que vuelva a intentar la llamada por una célula vecina# Si el sistema no puede distri %uir un canal de usuar io por rncdio de la célula vecina, el coiuuutador transmite un 4ens@j e de interce $cion a la unidad móvil que est2 llamando por medio del canal de control# "ada vez que est2 llamando a un suscriptor móvil que est2 d escol ad o , el que llama r eci%e una seRal de ocuoado# Adem2s, si el n5mer o que se estA mar cando no es v2lido, el sistema env3a un mensa!e gra%ado por medio del canal de control o propor cio na un aviso de que la llamada no puede pr ocesar se# ==
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"ar acter3stica de contr ol de flu!o 0entr egas:# Qna de las caracter3sticas IIIS importantes de un sistema celular es su capacidad de tr ansferir llamadas, que ya est2n en proceso, de un controlador de sitio de célula a otro c onforme las unidades móviles se mueven, de célula a célula, dentro de la r ed celular# ste proceso de tr ansfer encia se llama C*III .rol de fl+j o ( o entreas). Las com putadoras en las estaciones del controlador del sitio de la célula tr ansfieren llamadas de célula a Slélula, con un m3nimo de intcn up ción y ninguna degradación en la calidad de transmisión# l al or itmo d e d ecisiones el e control d e flu%o se %asa en la7: variaciones de la in7fnsidad de la señal# "uando una llamada est2 en progreso, el centro de conmutación rnonitorea la intens idad de la señal r eci%ida de cada canal de usuar io# Si el nivel de In señal de un canal ocupado cae a%a!o de Qll nivel de um%ral predeterminado, para un intervalo de un tiempo dado, el conmuta dor realiza un contr ol de flu!o, si existe un canal vacante# La operación de control de flu!o rccnruta la llamada por uC, sitio de célula lluevo# R+F
"a p# 6
*ece ptores y sistemas de modulación de 2ngulo
+,7
l proceso de control de flu!o requiere de aproximadamente F== ms# Los par 2me tr os de contr ol de flu!o permiten una transf er encia optimizada %asada en una car ga de 7 tr afico del sitio de#célula y el terr eno que lo r odea# l loueo ocurr e cuando el nivel de In señal cae ti menos del nivel 5til y no existen canales utiliza %les de intercam%io# 'ar 2 ayudar a evitar el %loqueo o la pérdida de una llamada, dur ante el proceso de control de flu!o, el sistema em plea un esquema de %alanceo de cargas que li %era los canales para el control de flu!o y esta %lece pr ior idades de contr ol de flu !o, Los pr ogramadores en el sitio del conmutador centr al actualizan continuamente el algoritmo de conmutación par a en r ncndar R,+sistema 9asta acomodar las cargas de rr 2fico variantes, #ia)ra*a a +loue del tel/ono elular l.
La f igur a 6-RX muestr a el diagrama a %loques par a un tr nnsce pr or de teléfono celular t3 pico# D %serve que un rransceptor de radio celular es#muy similar a un transceptor de &M est2ndar , exce pto por la adición de varios etapas# $e%ido a que un teléfono celular de%e ser ca paz de tr ansmitir en f ull-du plex, de%e diseñar se de tal maner a que el transmi sor y receptor puedan estar encendidos al mismo tiempo# l r ece ptor mostrado en la fiura 6-RX es de ti po super 9eter odino de do %le conver sión# l receptor utiliza una inyección de lado nito y un circuito oscilador local que consiste de un sintetizador de frecuencia de c9i p sencillo con un preescalador montado y un filtr o de lazo, as3 como un veo de V+? a VR6 M? MlIz arri%a de * & que est2 entrando:# l primer P& 0>? M?? @
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par a un transce ptor celular típico.
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Jadio celular
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Aunque la r adio celular 9a estado con nosotr os por BI1 %uen tiempo el equipo anter ior cm com ple!o, muy costoso y sólo accesi%le para el sector de negocios# Sin em%argo# ++++ incr emento r 2pido en el n5mer o de usuarios, motivado por la com petencia, 9a r esultado en una %a!a en el precio al consumidor # 'ar a mantener la competitividad# los fa%ricantes de equipo de r adio celular se 9all esforzado continuamente por r educir costos# 'ro%a%le mente In clave par a logr ar com ponentes confia %les y %uen pr ecio es el desarr ollo de e9ips dc cir cuito integr ado par a la mayo da de las funciones celular es princi pales# Los f a %ricantes de circuitos integr ados 9an dcs/rollado c9ips que incorpor an la mayor la de las funciones necesarias en un sistema d7/ teléfono celular# 'or e!emplo# Signetics "orpor ation, tiene un con !unto de c9i ps de7 circuito integrado que r ealizan lodas las funciones del transceptor celular , exce pto en las etapas de * l con!unto de c9i ps Signctic es adecuado par a los est2ndar es americanos 0AMI7S: y del * eino Qnido 0PA"S:# Podos los le en este con!unto se conectan !untos por medio de una mini-red de 2r ea local que el fa%ricante llama un canal pe icircuit o int erint e rad o ) , l e utiliza la to pologta de %us y el $r ot ocol o de mae str oesclavo, asimismo r equier e de sólo dos ca%les para inter conectar todos los le en el tr anscc ptor, La figura 6-R6 muestr a el con!unto de c9i ps fa%ricado por Signetics "or poral ion y cómo se integran para formar casi QIl transceptor de radio celular completo# él diseño de 9ar dZar e se divide en dos secciones principales( una sección de *& y una sección de contr ol de datosaudio, conocido tam%ién como la sección de %anda %ase# La sección de *f6 consiste de un oscilador local de r ece pción y transmisión, un circuito frontal de r ece ptor, un duplexor y un módulo de tr ansmisión# l duplexor es un disposi tivo direccional que dirige la potencia de la señal de transmisión rclai ivarnente al3a a la antena y, al mismo tiempo, dir ige la potencia del rece ptor, r elativamente %a!a, a la entra da del r ece plor# La sección de %anda 9ase consiste del cir cuito de lógica y control ele programa, un cir cuito '* D"esamiento de $atos y IIn circuito '*D"esador de Audio# el cual incluye un amplificador de potencia de audio# ,
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Jeceptores y sistemas de
modulacl8o
do Anulo
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Ar quitectur a del sistema# La sección del r ece ptor incluye un sintetizador de f recuencia de %a!a potencia QMA += +> X un > S
super visión y tonos de señalización# Podas las funciones del @D* y voz de aler ta est2n contenidas en dos dis positivos de pr ocesador ele audio( un eMDS 0;SA?6?I : y el otr o %i polar 0 ;lSA?6?=:# La tecnolog3a de filtr o integrado de capacitor conmutado se usa en todas lu,funciones de pr ocesamiento de %anda %ase para logr ar un n5mer o m3nimo de componentes pasivos externos# l controlador maestro del sistema es el ="??F, el cunl es un der ivado del micr ocontr olador ="?F, con un convertidor analógico a digital inte grado 0A$":, modulador de anc9o del pulso 0'jM:, canal '" e interf aces QA*P# l $'* D" 0 pr ocesador de datos para la r adio celular :. A'* D" 0 procesador de audio para la r adio celular: y LD'SK 0sintetizador de f r ecuencia de potencia %a !a par a la r adio celu lar: est2n interconectados por medio de un %us &e, el cual es un %us serial de dos 9ilos que puede transf erir 9asta +== @%ps# a $art e frontal d el r ece $t or : l receptor utiliza un diseño super9etcr odino
de
do%le conver sión con tina Ir primer a de >? MI Jz X una segunda D) de >?? @
ciones del segundo mezclador , segundo oscilador local, todos los am plificador es de r r, dernodi !lador y * SSl 0indicador de intensidad de señal del r ece ptor: son pr o por cionadas por el c9ip ;SAX=?# l cir cuito de oscilador local del r eceptor es un sintetizador de frecuencia de c9ip sencillo, QMA +=+>, con un pr eescalador montado y un filtr o de lazo, as3 como un veo de VFX M? Mllz arri%a de la señal de r ece pción de *f7:# Qn cir cuito en el c9ip se divide entre , proporciona el r elo ! de +#F M
tr ansmisión, QMA l 0:+>, para logr ar una caracter 3stica de modulación plana, ar ri%a de R==
pr eamplificador de micr ófono de ganancia a !usta%le de %a!o ruido, un interruptor para transmitir r eci%ir , operado con voz 0BD:, desviación de limitación, un amplificador de 7 %ocina, un amplificador de audlf onos, pr eénf asis y deénf asis, conmutación de la trayec
transmisión de R== R===de
I I I
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IIn canal de voz el detector de secuencia, ni cual pr df de una r 2faga de datos, /07 usa '.II(7 %orr ar la tr ayector ia de audio, dir ectamente, par a pr8Zenir que las r 2tagasdc datos se
% tN .,
# t7
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lIlo O/ %its G8 %its de información
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y O %its de trama: se pasa del micr ocontrolador al
pr ocesado, de datos por medio de otro enlace ser ial de dos 9ilos dedicados 0P)) ##, y 1' '\,;,,&,, ), en donde se r etendrA en un >#f cr , l microcontr olador puede dis parar una transmisión i,, mediata de los datos en el momento adecuado# La estación 9ase r egr esa el cstrul dl'l acceso de canal dentr o del flu!o ocupadoocioso# Si el flu!o de datos ocupadoocios 7++: se revierte a la condición de ocupado durante la ventana cspcci ficadn, In írunsmisión )+( a%ortar2 con la señal P))# sta secuencia ar%itrar ia 7de canal critico de tiempo se r ".+li#a por el pr ocesador de datos de le, inde pendiente del microcontrolador,
, ,
Microcontrolador.
l.
QIl
l pe6J7e992, es un c9ip del micr ocontr olador que incluye
micro procesador, m2s la cir ouitcr ln adicional necc/nr ia pnrn controlar Id operación lid
teléfono l c9i p es, a veces, llamado el cer ero del teléfono celular # Piene puertos de entradasalida de %its, un convertidor analógico a digital de * %its 0A$":, ++++ crr cuitn tem porizador para medir el tiempo que pasa, un QA*7O y un tem por izador como vigilante# l BA*P 0transmisorreceptor aslncr ono univer sal: r ealiza unn conver sión de datos se rial-a-paralelo y paralelo-a-serial# l Q6C/992 puede operar con un ciclo de tiempo de instrucción de menos ef e I /lS y casi ?= de sus o peraciones se e !ecutan en un sólo ciclo de la m2quina# ste dis positivo tam%ién soporta los modos para a9orrar IIn potencial 1Il;I% extenso, dando a proximadamente 6? de a9orr o de potencia "II el modo 7de res paldo y QII modo de %o !a potencia del micr o procesador , par a la operación de In 9ater3a de respaldo. Qn paquete de softZare utilizando los est2ndares AM'S y PA"S, escr ito totalmente en 'QM?+, se desarr olló para introducir un r adio celular complcuunenr c funcional#
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e l %us es esencialmente una r ed de 2r ea local tY) par a cir cuitos in legrados# "ada dis positivo tiene /+I pr o pia dir ección de 6= >its y se conecta a ++++ c(I7+(++ ser ial a dNS 9ilos# ni protocolo de interface se autor0!visa y autoar9itra, permitiendo ++++ contr ol m5ltiple del %us# La información se Ir(lllsf cri8l+ a ++++ r ango ele +== @% ps, "0IIIID ++++ %loque de mensa!e, consistiendo de la dirección del 3sposilivo, una indicación de It'r 0 Rus
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escri %ir y el %loque de infor mación#
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6-+# $escr i %a las dif erencias %2sicas entre los rece ptores AM y de &M# 6-F# $i%u!e el diagrama esquem2tico para el d et ect or d e .$end ient e d e t crminacián lo er al sen
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'y descri%a su operación, 6-R# $i %u!e el diagrama esquem2tico par a el d et ect ar d i' $endient e de terminacián (J'J&&N cilla
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K descri%a sCl operación# 6->, $i%u!e el diagrama esquem2tico par a un discriminad or d e Fost er-Seel e/ y descri%a su , o peración# 6-?# $i%u!e el diagr ama esquem2tico para el d et ect or el & r et@l on y descri%a su o per ación
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6-X, $escri%a la operación de un demodulador de 'LL de &M# 6-6# $i %r!c el diagrama esquem2tico para un demodulad or d e F
6-+F# $i%u!e el diagrama a %loques para
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transmisor ele radio de &M de dos dilecciones
explique su o peración,
R+X
"ap, 6
* eceptor es y sistemas de modulación de 2ngulo
1 .. '1
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6-+R# ( %i%ll!e el diagrama a %loques para un r ece ptor de r adio do &7M de dos v3as y explique su 0/ perClciX++# 6-+># $escri%a la oper nción ele un circuit o d e o$rima- $ara-Halar electr ónico# 6-+?# $escri%a la o per ación de un ' circIlit o 42. I$.& 'F '. 6 +X x plique >revemcntecomo'se pr oduce una señal de 0M estér eo com puesta# &
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6-+6# 6-+# 6-+V# 6-F=# 6-F+# 6-FF# 6-FR# 6-F># 6-F?# 6WFX# 6-F6#
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4Nué quiere decir elt érminoint er cal aci5& de las señales + y $, en In transmisión estéreo] I#"u2l es el pr opósito del ptloto de +V @r evemente cómo se csta>lecie una llamada mávil o-l inea en un sistema de
r adio celular# 6-F# $escri%a %revemente cómo se esta%lece una llamada m5vL-a-m5viN en un sistema de rndio 7 celular# 6-FV# $escri%a %revemente la caracr crlsrica de entrea en un sistema de radio celular #
PRO<7EM$S I
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6-+# $etermine In m3nima relación de SI; de entrada requerido para un receptor con +? ellde me!or a de *., una figura de r uido ;& 7) O dl X una posrder ccción deseada de :r 3 Y RR dJ. 6-F# 'ara un receptor de &M con un anc9o e1e %anda de +== @ = d[# Qtilice el diagr ama a %loques del rece ptor mostrado en la ligur) 6-+ como el modelo de receptor y la curva del um%ral de +6M mostrndn en la figur a 6-+F# 6-R# 'nra un r eceptor de &M sintonizado a VF#6? M# 'ar a BI1 r ece ptor de &M con uno desviación ele frecuencia de entr ada P. " >= @l lz y rela ción de transferencia 7 Y /,/1 !IH(, determine !.. lld1+U 6W?# 'ara el detector de pendiente %alanceado mostr ado en la figura 6-Ra, una frecuencia central Ir " F=#> M+Iz y una m2xima desviación de f recuencia de entrada P. Y ?= @
las f recuencias super ior es e infer ior es de punto e1e cor te para el circuito sintonizado# 6-X# 'arn +l discriminador de &oster Scclcy mostr ado en +++ f igur 6->, O er Y +#F B K V o " /,C B, determine A ..,.....
6-6# 'ar a el detector de r elación rnostrado en la figur a 6(7X, CI'" +#F ! X o
"
/,C !, determine
V;2d.:
6-# 'ar a un demodulador de &M con un f actor de me!ora de &M de FR d[ "f un SI; de entr ada " FX d[, cleter mine el S; de postdetección# 6-V# $e la figura 6-+F, determine el factor de me!or a de &M a pr oximado para un SI; de entrada Y +=,? d$ K m 7) 1.
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