RADIOCOMUNICACIONES.

En la Clase 3 de este curso vimos la transmisión de AM. De esta clase aprendistes que la frecuencia de la portadora no lleva ninguna información; la información se transporta por las bandas laterales.

Vamos a repasar el proceso:

En la etapa moduladora se produce el batido de la frecuencia portadora, f_p y de la frecuencia de modulación, f_m (o información). A la salida de esta etapa aparecen 4 frecuencias sumas y resta de la primera f_p, f_m, f_p+m, f_p-m, es decir, las iniciales y las bandas laterales.

Así por ejemplo para transmitir una información de 4500Hz es necesario ocupar un ancho de banda de 9000Hz. Y la cuestión es que existe un problema a la hora de utilizar este tipo de sistemas:

Supón un transmisor de AM que tiene una potencia de salida de la portadora de 100W. Para modularla al 100% se necesita una potencia moduladora de 50W (información - audio). Por lo siguiente el equipo estará irradiando una potencia de 150W dividida de la siguiente forma:

● 100W para la portadora que no irradia ninguna información.
● 50W repartidos en dos bandas laterales, (cada banda 25W).

En el proceso de modulación, en el amplificador final la tensión alcanza un valor doble en el instante en que se produce el pico de máxima modulación, ya que la tensión de pico resultante de la portadora y la de las dos bandas laterales será el doble, ya que la tensión de pico resultante de la portadora y de las dos bandas laterales será el doble, modulando al 100%.

Según la ley de Ohm, la potencia es cuatro veces superior a la de portadora.

Supón que el valor de la resistencia de irradiación es de 100Ω, cuyo valor se mantiene constante sea cual sea la condición de transmisión.

Cuando se transmite la portadora unicamente la potencia es de:

Por lo que nos queda que:

P = 1002 ÷ 100Ω = 100W

Al transmitir la máxima modulación:

P = 2002 ÷ 100Ω = 400W

Como veis, la potencia se cuadriplica con información frente a la señal de la portadora. Esto nos indica que un transmisor de 150W debe de ser capaz de soportar picos de 400W, aunque solo se llegue a aprovechar 25W.

Resumiendo:

● Para transmitir una información de 4.5KHz es necesario ocupar un espectro de 9KHz, y que de los 150W que se transmiten, solamente aprovechamos 25W.

Por fortuna tenemos otros métodos de transmisión como el D.B.L (doble banda lateral, y la B.L.U (banda lateral única).

Banda Lateral Única (BLU).

Este sistema anterior de AM se basa en dos fundamentos:

● Las dos bandas laterales son idénticas y pueden transportar la misma información.
● La energía irradiada por la antena corresponde en su mayor parte a la portadora.

Estas conclusiones adquieren importancia por el hecho de que la portadora no tiene ninguna información útil.

Entonces llegaron a la conclusión de que si se eliminaba la portadora, la potencia de salida sería duplicada con la misma potencia de entrada. Es decir, para una misma potencia de salida, la potencia de entrada puede ser reducida a la mitad sin que varíe la recepción de señal.

Para realizar dichos descubrimientos se llegó a la conclusión mediante un modulador balanceado que suprimía la portadora, pero dejaba pasar las dos bandas laterales. La eliminación de la portadora no afectaba a la parte del audio.

Usando el primer sistema de doble banda lateral y filtros entre el equipo y la antena, descubrieron que una de las bandas podía ser eliminada sin por ello deteriorar la señal modulada.

Sin embargo, para la demodulación es necesaria la portadora, por lo tanto se colocaría en el receptor un oscilador cuya frecuencia correspondiera a la frecuencia de la portadora eliminada en la transmisión. Este oscilador consume una potencia de cientos o miles de veces menos que la potencia de la portadora eliminada en la transmisión.

Y gracias a esto, la potencia útil de transmisión pudo aumentarse y aumentar la selectividad, además de un aumento considerable de la utilización del espectro de la frecuencia.

Según el grado de eliminación de la portadora (ya que en muchos casos no se elimina completamente), podemos establecer cuatro tipos de modulación de banda lateral única:

● SSSC (Single Side Band With Suppresed Carrier). B.L.U con portadora suprimida. La supresión de la portadora deberá alcanzar los 30 a 50dB con respecto al valor de la cresta de salida.

● SSRC (Single Side Band Reduced Carrier). B.L.U con portadora reducida. La reducción es del orden de 10 a 20 db.

● SSCC (Single Side Band With Controlled Carrier). B.L.U con portadora controlada. La portadora se radia con una reducción de 3 a 6 db solo durante los intervalos de modulación.

● SSFC (Single Side Band With Full Carrier). B.L.U con portadora completa. La amplitud de la portadora se sitúa en este caso de 3 a 6db por debajo de la potencia de cresta de salida del emisor.

Modulador balanceado.

Basicamente se trata de un puente equilibrado que anula dos componentes de radiofrecuencia, que unicamente pueden hacerse presentes en su salida cuando la señal produce un desequilibrio en el mismo. El puente permanece equilibrado y sin consumo mientras no se presenta señal de audio.

Cuando esta señal moduladora llega al puente, lo desequilibria, más mientras mayor sea la amplitud de la señal de audio, y la señal de radiofrecuencia podrá pasar proporcionalmente a la variación de la señal de audio. Así pues, la portadora queda anulada y unicamente en dos bandas laterales, formadas por la mezcla de moduladora y portadora.

Aunque existen varios circuitos de moduladores balanceados, este es el funcionamiento básico.

circuitos de moduladores balanceados.

También tenemos al integrado SO42P utilizado en los receptores.

Este circuito integrado también sirve para este tipo de modulación y es capaz de trabajar hasta los 200MHz. Trabaja como mezcladorm recibiendo la señal de RF simétricamente en las patillas 11 y 13 (o 7 y 8, según modelo). En el circuito aplicamos a las patillas 11 y 13 a través de un transformador. Además, la señal de audio hay que aplicarla de forma simétrica, lo que se consigue con el transistor que trabaja como divisor de fase (resistencias de emisor y colector tienen el mismo valor), con lo que se obtienen señales iguales pero en oposición de fase.

Como trabaja el modulador balanceado.

El principio del modulador consta de cuatro diodos conectados de la forma que se indica. Mientras que en los puntos B y D no se aplique potencia alguna, la diferencia de potencial es cero. No circulará corriente de radiofrecuencia entre los condensadores de salida del circuito.

Si en un instante dado, llega corriente de audio, hace que el diodo b sea positivo y el dido d negativo. Los diodos BC y AD quedan polarizados en sentido de la conducción, pero los otros dos diodos AB, CD quedan polarizados en sentido contrario al de la corriente. Los dos presentan una resistencia casi nula mientras que los otros dos presentan un elevado valor resistivo.

El puente roto en su equilibrio establece una diferencia de potencial entre B y D que dará lugar a una corriente de radiofrecuencia, que circulará a través de los condensadores hacia el primario del transformador de salida.

En el instante que la señal de audio cambie de valor, D será positivo y B negativo. Ahora conducen los otros diodos AB y CD, quedando inversamente polarizados los otros dos diodos AD y BC, por lo que seguirá habiendo salida de radiofrecuencia.

Cuando cese la señal de audio, el puente quedará de nuevo en equilibrio sin diferencia de potencial entre el diodo b y el diodo d; en este estado no habrá salida de radiofrecuencia por mucho que aumenta la tensión de la portadora.

Así pues, eliminada la portadora, la señal de salida unicamente tendrá dos bandas laterales, es decir la suma y diferencia de la portadora con la baja señal que es una señal de doble tono o una serie de ochos en sentido horizontal.

Principios del emisor en BLU.

No es obligatorio emitir la irradiación de las dos banda laterales para la demodulación en el receptor. Si eliminamos una de las bandas laterales, reduciremos a la mitad el ancho de banda necesario, pudiendo existir más estaciones en la misma banda.

Obtención de la B.L.U.

En la figura anterior puedes ver que con el conmutador escogemos la B.L.I o la B.L.S, amplificándose después de lo necesario para su irradiación en la antena.

En la práctica, se suele simplificar el uso de filtros y se recurre a disponer de un único filtro fijo, que hará de totalidad de frecuencias a las que pueda emitir el emisor. Para ello se produce la elaboración de la B.L.U en una frecuencia intermedia que luego se vuelve a mezclar con una segunda frecuencia variable, en función de la frecuencia que queremos emitir. También, y para obtener las B.L.I. y las B.L.S.

Como puedes ver a continuación, con un solo filtro, lo que se hace variar es la frecuencia del oscilador de la F.I para que así siempre coincida con la frecuencia del filtro.

El sistema de desplazamiento de fase es menos empleado y basicamente consiste en desfasar 90º la señal moduladora y la del oscilador de la portadora. Estas dos señales se introducen en un modulador balanceado, para luego sumarse con las bandas laterales procedentes de otro modulador balanceado. La resultante es la eliminación de una de las bandas laterales.

Recepción de señales con B.L.U.

El receptor utilizado para la recepción de señales de B.L.U. es un receptor de tipo superheterodino al cual se le ha agregado un oscilador de frecuencia de batido y detector o demodulador de tipo por producto.

La parte del RF y FI del receptor es similar al superheterodino, pero al faltarle la portadora, hay que agregarsela, lo que se hace con O.F.B (o B.F.O), cuya señal sirve para heterodinarla con la señal de salida de la F.I.

Oscilador de frecuencia de batido (O.F.B).

Si lo que recibimos es una B.L.S, la audición correcta se efectuará cuando sintonicemos el receptor por debajo de la banda lateral. Por el contrario, si lo que recibimos es la B.L.I, deberemos sincronizar por encima de la frecuencia de la banda lateral.

Si no lo hacemos así, o existe un error en la sintonía, pocos Hz pueden hacer que se escuche muy mal el sonido (como si fuese un pato).

Esta señal se aplica después de la última etapa de F.I a un detector de producto que nos extraerá la señal de baja frecuencia.

Detector de producto.

Este circuito utiliza un par de diodos conectados de forma inversa a cuya unión se aplica la señal del oscilador auxiliar. cuando esta señal está actuándo en su semiciclo positivo, ambos diodos quedan polarizados inversamente y no conducen. Pero en el instante en que lo hace con el semiciclo negativo, ambos diodos quedan abiertos al desplazamiento de la señal.

En estas condiciones, la señal que entrega la unidad de FI pasa hasta la salida del detector de producto. En este punto se encuentran la celda de filtro en π para impedir el paso de residuos de FI y del oscilador auxiliar, que atraviesan ambos diodos cuando se polarizan directamente.

En el circuito de la izquierda, puedes ver un circuito detector de producto de medio anillo para B.L.U, CW y AM detector. En el circuito de la derecha un receptor integrado. Todos los detectores tienen una dosis de atenuación de entre 5 y 12dB.

El circuito anterior, un detector de producto activo, contrarresta la atenuación.

Para mejorar el funcionamiento de los detectores de producto de banda lateral única, se tiende a utilizar osciladores de frecuencia de batido controlados por cristal, para mejorar la precisión, ya que esta última es de mucha importancia para poder tener una recepción clara del mensaje.

Algunos receptores utilizan un circuito llamado clarificador para mejorar la calidad de la recepción. El clarificador es un pequeño condensador variable conectado a los cristales, para variar su frecuencia y así producir una correcta demodulación.

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