REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA NÚCLEO ARAGUA SEDE MARACAY
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONES TELE COMUNICACIONES
LABORATORIO ELECTRONICA DE LAS COMUNICACIONES Receptor Superheterodino
ALUMNOS Cap. Aldana O. Jackson A. C.I.: González R. Yojan A. C.I.: 19.136.067 Lara T. Vanessa C.I.: 19.791.014 Pérez G. Karen M. 82.277.192 Sección TED803
PROFESOR Yelitza Martinez
Maracay, Febrero de 2011
INTRODUCCIÓN En electrónica, la idea fundamental para crear un receptor es que el mismo debe recibir las ondas electromagnéticas de radio, convertirlas en corriente eléctrica y luego separar la información de otras componentes (portadora, ruido, otras emisiones, etc.). Ahora bien, dentro de los tipos de receptores que podemos encontrar, tenemos el Receptor Superheterodino, en el cual la idea básica es desplazar la estación deseada a una frecuencia más baja. Este desplazamiento a otra frecuencia más baja se realiza con un mezclador. Desplazado el espectro que interesa a esta nueva frecuencia (llamada frecuencia intermedia, en adelante FI) se pasa por un amplificador fijo sintonizado a esta frecuencia de forma que solo deje pasar la estación deseada. El siguiente informe tiene que como fin definir todos los aspectos relacionados con el receptor anteriormente mencionado: sus características, etapas y cada una de las simulaciones para demostrar el funcionamiento de cada etapa.
RECEPTOR SUPERHETERODINO DEFINICIÓN: Es un receptor de ondas de radio, que utiliza un proceso de mezcla de frecuencia o heterodinación para convertir la señal recibida en una frecuencia intermedia fija, que puede ser más convenientemente elaborada (filtrada y amplificada) que la frecuencia de radio de la portadora original. Prácticamente todos los receptores modernos de radio y televisión utilizan el principio superheterodino. En pocas palabras es un equipo en el que todas las frecuencias recibidas se convierten a una frecuencia más baja antes de la detección. CARACTERÍSTICAS y
En los receptores domésticos de AM (Amplitud Modulada), la frecuencia intermedia es de 455 o 470 kHz; en los receptores de Frecuencia modulada (FM), generalmente es de 10,7 MHz.
y
Los receptores superheterodinos mezclan o heterodinan una frecuencia generada en un oscilador local (Floc )
y
De esta heterodinación resultan dos frecuencias: una superior ( Fant + Floc ) y otra inferior (Fant - Floc ) a la frecuencia entrante
PARÁMETROS DE IMPORTANCIA EN UN RECEPTOR SUPERHETERODINO Sensibilidad. Es el nivel de entrada requerido para producir una cierta potencia de audio. Mide la capacidad del receptor de recibir señales débiles y está determinada por la ganancia total del receptor. Selectividad. Es la capacidad del receptor para separar estaciones adyacentes. Está determinada por el ancho de banda total del receptor. El ancho de banda del receptor depende de los anchos de banda de los tres circuitos sintonizados del receptor superheterodino: el amplificador de RF, el mezclador y la etapa de FI.
Relación señal a ruido. Es la relación entre la potencia de señal deseada a la salida y la potencia del ruido a la salida. Mide la pureza de la señal de salida del receptor. Para obtener una alta relación señal a ruido deben darse dos condiciones: la ganancia del receptor debe ser suficiente para producir la potencia de señal de salida adecuada y el ruido introducido por el propio receptor debe ser mínimo. Fidelidad. Es la capacidad de reproducir la señal de información de forma precisa; o sea, cuanto se parece la señal de salida del receptor a la señal original. Depende principalmente de dos factores: el ancho de banda del receptor y la linealidad del detector y los amplificadores. Es la capacidad del receptor de no añadir distorsión a la señal de salida. DIAGRAMA DE BLOQUES.
Amplificador RF: El amplificador de RF tiene como función sintonizar de forma correcta la señal y amplificarla a fin de que al llegar al detector tenga una intensidad lo suficientemente fuerte. Si la señal se amplificara en la salida del detector sería insuficiente para lograr una buena reproducción de la señal de A.F., no significa que el amplificador de audio sea menos importante. Este aísla la señal que deseamos recibir del resto de las señales que llegan a la antena. Este filtro pasabandas es genérico, por lo que tiene poca selectividad en frecuencia.
El amplificador de RF no debe ser muy selectivo, ya que la distancia entre la frecuencia a seleccionar y su imagen es 2fI, de valor muy grande, No es necesario que el amplificador de RF sea muy selectivo (banda relativamente ancha). Y el amplificador de RF elimina las señales de f alejadas del orden de f I de la que se quiere seleccionar. Amplificador FI: El amplificador de frecuencia intermedia es un amplificador selectivo de radiofrecuencia, cuya finalidad es la de proporcionar una ganancia lo mayor posible para señales de una frecuencia determinada e invariable cualquiera que sea la señal sintonizada, y modulada en la misma forma en que lo está la señal recibida por antena. La frecuencia portadora modulada tiene un ancho de banda de 9 kHz, por lo cual el amplificador de frecuencia intermedia ha de dejar pasar también las frecuencias correspondientes a dicho ancho de banda, ya que si no fuera así nos encontraríamos con una señal portadora amplificada sin contenido de información alguna. Tipos de acoplamientos entre las etapas amplificadoras de frecuencia intermedia: y
Acoplamiento con transformador.
y
Acoplamiento con autotransformador.
y
Acoplamiento en tensión.
y
Acoplamiento con inductancia y capacidades.
y
Acoplamiento con inductancia y resistencias
El tipo de acoplamiento más utilizado es el acoplamiento por autotransformador. Mezclador FI: El mezclador recorre el espectro en frecuencia de la señal filtrada, centrándolo alrededor de la ³frecuencia intermedia´. Para desplazar el espectro, el mezclador utiliza la componente de conversión ascendente o descendente, según
convenga.El filtro de frecuencia intermedia aísla perfectamente la señal a demodular,
ya
que
es
un
filtro
de
alta
selectividad
en
frecuencia.El detector demodula la señal de frecuencia intermedia (es decir, recupera el espectro de la señal original) y el amplificador le da a la señal de salida la ganancia que necesita. Detector envolvente: Es un Circuito eléctrico que tiene como entrada una señal de alta frecuencia, y como salida la envolvente de la señal de entrada. El condensador en el circuito de la imagen almacena carga cuando la señal de entrada crece, y se descarga muy lentamente a través del resistor cuando ésta decrece. El diodo conectado en serie asegura que la corriente no circule en sentido contrario hacia la entrada del circuito. La mayoría de los detectores de envolvente prácticos usan rectificación de media onda o de onda completa de la señal para convertir la entrada de AC de audio en la señal de DC de pulsos. Luego se usa filtrado para alisar el resultado final. Dicho filtrado rara vez es perfecta, y normalmente queda ripple en el seguidor de envolvente de salida, en particular con entradas de baja frecuencia, como por ejemplo notas de un bajo. Más filtrado brinda resultados más alisados, pero disminuye la respuesta del diseño, por lo que soluciones reales crean una solución de compromiso. El objetivo el detector envolvente es regresar la señal de FI a la información de la fuente original. El detector se suele llamar detector de audio, o segundo detector en receptores de banda de emisión, porque las señales de información tienen frecuencia de audio.El detector puede ser tan sencillo como un solo diodo, o tan complejo como un PLL .
SIMULACIONES POR ETAPAS
DIAGRAMA CIRCUITAL
CIRCUITO AMPLIFICADOR DE RF
CIRCUITO OSCILADOR
CIRCUITO MEZCLADOR
CIRCUITO AMPLIFICADOR DE FI
CIRCUITO DETECTOR DE ENVOLVENTE
SIMULACIONES SALIDA DEL AMPLIFICADOR DE RF
SALIDA DEL OSCILADOR LOCAL
SALIDA DEL MEZCLADOR
SALIDA DEL AMPLIFICADOR DE FI
SALIDA DEL DETECTOR DE ENVOLVENTE
ANALISIS GENERAL Una vez definido claramente lo que es el Receptor Superheterodino, sus características y funcionamiento de cada bloque podemos decir que esto nos ha sado base para lograr definir las ventajas y desventajas del uso de este tipo de receptor. Dentro de las ventajas de su uso podemos mencionar, en primera instancia, que la mayor parte del trayecto de la señal de radio será sensible solo a una estrecha gama de frecuencias. Solamente la parte anterior a la etapa conversora (la comprendida entre la antena y el mezclador) necesita ser sensible a una gama amplia de frecuencias. De igual manera, otra ventaja que se podría mencionar es que con el uso de este receptor se evitan los acoples indebidos por capacidades parasitas que pueden ser generadas por los cables y circuitos impresos al momento de usar una frecuencia constante. Es importante resaltar de igual manera que este tipo de receptor presenta ciertas ventajas con respecto a otros sistemas anteriores, tal es el caso de los receptores de radiofrecuencia sintonizada, los cuales sufrían de falta de estabilidad de frecuencia, esto debido principalmente, a que incluso utilizando filtros con un alto factor Q, tenían un ancho de banda demasiado grande en la gama de las radiofrecuencias; los receptores superheterodinos tienen unas características de selectividad y de estabilidad de frecuencia muy superiores. Dentro de las desventajas que se presentan en el uso de receptores superheterodinos encontramos que su principal desventaja se encuentra en el Amplificador de RF, ya que si este no realiza un buen filtrado obtenemos que por este pase tanto la estación deseada como frecuencias adyacentes, las cuales distorsionan la señal detectada. Otra de las desventajas presentes es el coste de las etapas del mezclador y del oscilador local. Los receptores llegan a ser vulnerables a interferencia de señales con excepción de la señal deseada. Una señal fuerte en la frecuencia intermedia puede superar la señal deseada.
De igual manera se hizo más sencillo establecer algunas diferencias básicas entre el Receptor Heterodino y el Superheterodino; un receptor superheterodino, posee ciertas mejoras como por ejemplo, un amplificador de RF de entrada, un circuito de AGC (Control Automático de Ganancia) y otras etapas que optimizan su funcionamiento.
CONCLUSIÓN Una vez realizado el estudio completo del receptor superheterodino, y luego de haber analizado los resultados obtenidos en las simulaciones de cada etapa, podemos concluir como se dijo en el análisis general que el Receptor Superheterodino presenta muchas ventajas con respecto a otros sistema de igual funcionamiento pero un poco más antiguos en cuanto a su desarrollo. Este tipo de receptor es ampliamente utilizado en diversos equipos electrónicos en los que se requiere que la señal transmitida sea lo más semejante posible a la que se entra al sistema o circuito. De igual manera con este se busca que a pesar de que se utilice un menor ancho de banda para transmitir las señales, se logre que para una amplia gama de frecuencias, el sistema funcione de la mejor manera, filtrando elementos parásitos que podrían modificar el funcionamiento de la señal.
Un receptor superheterodino es un receptor de onda de radio, donde se utiliza un proceso de mezcla de frecuencia o una heterodinación; ya nos permite invertir una señal recibida en una frecuencia intermedia fija, donde puedes ser más conveniente elaborar (filtro, amplificador), que la frecuencia de radio de la portadora original donde prácticamente todos los receptores modelos de radio y televisión utilizan el principio del superheterodino. Donde la mayor ventajas del superheterodino, es donde la señal de radio es sensible no solo a la estrecha gama de frecuencia, sino solamente la parte interior de la etapa, ya que el superheterodino es un mezclador de señales y se genera varias fases o etapas. Un diagrama del superheterodino está compuesta por: Antena, Amplificador de RF, Mezclador, Oscilador Local, Filtro, Amplificador de FI, Demodulador, Amplificador de Bf, así es el comportamiento del superheterodino.
Carmen Yepez CI: 21395074 Sección: TED803
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