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Laboratorio N 04: Detector AM Alburqueque Valdivia Marlon Jess
Facultad de Ingeniera Elctrica y Electrnica, Universidad Nacional de
Ingeniera
Lima, Per [email protected]
I. OBJETIVO
-Los siguientes experimentos tienen como
finalidad:
Disear y construir un Detector de envolvente
para las siguientes condiciones:
Frecuencia inicial de la seal de audio
300Hz
ndice de modulacin 1/3
Frecuencia de la seal portadora
300 KHz
II. TEORA
Detector de envolvente:
Una seal y su envolvente marcada en rojo.
Un circuito sencillo de demodulador de
envolvente.
Un detector de envolvente es un circuito
elctrico que tiene como entrada una seal de
alta frecuencia, y como salida la envolvente de la
seal de entrada.
El condensador en el circuito de la imagen
almacena carga cuando la seal de entrada crece,
y se descarga muy lentamente a travs
del resistor cuando sta decrece.
El diodo conectado en serie asegura que
la corriente no circule en sentido contrario hacia la
entrada del circuito.
La mayora de los detectores de envolvente
prcticos usan rectificacin de media onda o de
onda completa de la seal para convertir la
entrada de AC de audio en la seal 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. Ms filtrado brinda resultados ms
alisados, pero disminuye la respuesta del diseo,
por lo que soluciones reales crean una solucin de
compromiso.
Definicin de la envolvente:
Cualquier seal de AM o FM puede escribirse
como sigue:
En el caso de AM, (t), la fase de la seal, es constante y puede ignorarse, por lo que toda la
informacin en la seal est contenida en R(t),
llamada la envolvente de la seal. De esta manera,
una seal de AM est dada por la ecuacin:
Con m(t) representando el mensaje de frecuencia
de audio original, C la amplitud de la portadora,
y R(t) es igual a C + m(t). As, si la envolvente de
una seal de AM puede extraerse, el mensaje
original puede recuperarse.
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Diodo detector:
El detector de envolvente ms sencillo es el diodo
detector que se muestra en la imagen. Un diodo
detector es simplemente un diodo entre la entrada
y la salida de un circuito, conectado a una
resistencia y a un condensador en paralelo de la
salida del circuito a tierra. Si la resistencia y el
condensador se eligen de manera correcta, la
salida de este circuito debera aproximarse a una
versin corrida en tensin de la seal original.
Para evitar ciertos efectos negativos, los
componentes de los circuitos deben cumplir
algunas reglas. Para evitar el efecto de separacin
diagonal, se debe cumplir que:
Donde es el ndice de modulacin, y es
la pulsacin de la seal moduladora (mensaje).
Para el ataque a la etapa de amplificacin y audio,
se debe agregar un condensador serie para filtrar
la componente de DC. En este caso, para evitar el
efecto de clip ping, se debe cumplir que:
Donde Z es la impedancia del conjunto paralelo
de R, C y, en su caso, la resistencia de
carga del demodulador.
III. DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA
A. Equipos y Materiales
Generador de audio de 300Hz 30KHz
Equipo modulador AM/FM
Osciloscopio
Componentes requeridos para el detector diseado por Ud. (diodos o transistores, condensadores y resistencias)
IV. RESPUESTA A PREGUNTAS
1. Explicar el diagrama de bloques del receptor
superheterodino ayudndose del circuito de la
fig.2.
Preselector: es un filtro pasa banda sintonizada a
banda ancha, con frecuencia central ajustable, que
se sintoniza con la frecuencia portadora deseada.
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El objetivo principal del preselector es
proporcionar suficiente lmite inicial de banda
para evitar que entre una radiofrecuencia
especfica no deseada.
El preselector tambin reduce el ancho de banda
del ruido del receptor, y proporciona el paso
inicial para reducir el ancho general de banda al
mnimo requerido para pasar las seales de
informacin.
Amplificador: determina la sensibilidad del
receptor, es decir establece el umbral de seal.
Principal generador de ruido y por ende es un
factor predominante para determinar la cifra del
ruido del receptor.
Un receptor puede tener uno o varios
amplificadores de RF, o puede no tener ninguno,
dependiendo de la sensibilidad deseada.
Oscilador local: Esta encargado de generar una
frecuencia que sea capaz de mezclarse con las que nos ha dejado pasar el amplificador de RF.
Una frecuencia nica generada por el oscilador
local generara mltiples frecuencias a la salida del
mezclador.
Mezclador: El mezclador es un dispositivo no
lineal, y su objetivo es convertir las
radiofrecuencias en frecuencias intermedias.
Aunque las frecuencias de portadora y de las
bandas laterales se van de RF a FI, la forma de la
envolvente permanece igual y por ende la
informacin original que contiene la envolvente
permanece sin cambios.
La frecuencia intermedia ms usada en los
receptores de la banda de emisin en AM es
455KHz.
2. Que es la frecuencia imagen.
En una recepcin de radio utilizando un receptor
superheterodino, la frecuencia imagen es una
frecuencia de entrada no deseada que es capaz de
producir la misma frecuencia (IF) que la que
produce la seal de entrada deseada. Es una causa
potencial de interferencias y por tanto crea
problemas a la hora de obtener una recepcin
adecuada.
3. Determina la frecuencia imagen para un
receptor de transmisin estndar que usa una IF de
455 KHz y est sintonizado en una estacin de
650 KHz:
En este caso dependiendo de cul es la seal
deseada, asumiendo que es la menor tenemos que:
Fimagen= 455+650 = 1105 KHz
4. Defina el factor de calidad (Q).
El factor Q, tambin denominado factor de
calidad o factor de selectividad, es un parmetro
que mide la relacin entre la energa reactiva que
almacena y la energa que disipa durante un ciclo
completo de la seal. Un alto factor Q indica una
tasa baja de prdida de energa en relacin a la
energa almacenada por el resonador.
5. Definir la relacin de rechazo de frecuencia
imagen (IFRR).
IFRR:
Es la medida numrica de la capacidad de un
preselector para rechazar la frecuencia imagen.
La definicin de la IFRR es:
IFRR = (1+Q2p
2)
0.5
en donde p = (fim/fRF)-(fRF/fim) luego tambin:
IFRRdB = 10logIFRR
6. Para un receptor superheterodino de banda
comercial de AM con frecuencia FI, RF y de
oscilador local de 455 kHz, 650 kHz y 1060 kHz
respectivamente, determine lo siguiente:
a) La frecuencia imagen
Fimagen = 1060 + 455 = 1515 KHz
b) La IFRR para una Q del preselector de 100
p = 1515/650 650/1515 = 1,9
IFRR = (1+10021.9
2)
0.5 = 190
7. Describa el trimmer y capacitor padder.
Los Trimers y los Padder, son capacitores
ajustables.
Estn construidos de una pequea carcaza de
baquelita o plstico, y posee dos o ms placas
metlicas con separador de mica entre cada una de
ellas.
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Todo el conjunto es "apretado" por un tornillo
central, que segn su ajuste da ms o menos
capacidad al acercar o alejar las placas entre s.
8. Simular y representar las seales en el dominio
del tiempo y la frecuencia:
a) Para una seal modulada en AM, por una seal
moduladora sinusoidal de 5 KHz, con onda
portadora de amplitud 1V y frecuencia 400KHz, e
ndice de modulacin de 0,5.
b) Para una seal modulada AM, por una seal
moduladora cuadrada de 1KHz y 1V pico a pico,
con Portadora de amplitud 1V y frecuencia
400MHz, e ndice de modulacin la unidad.
9. Describa con ejemplos los diferentes tipos de
detectores de amplitud, graficar y explicar su
esquema elctrico.
Cuadratura: La seal detectada es proporcional al
cuadrado de la tensin de la seal modulada
aplicada a la entrada del circuito detector.
Lineal: La tensin de la seal detectada con
respecto a la seal modulada de entrada
permanece casi constante
Detector con diodo semiconductor: El diodo
detector eliminar los semi ciclos positivos o
negativos segn sea conveniente a la salida.
Luego la red de resistencia y capacitancia permite
la salida de la forma de la envolvente de la entrada
al receptor.
10. Qu tipo de antena usara para recibir una
seal AM?
Antenas verticales
11. Explique las 4 capacidades del receptor:
recepcin, amplificacin, sintonizacin,
limitacin.
Recepcin: un receptor de am convencional
simplemente convierte una onda de amplitud
modulada nuevamente a la fuente original de
informacin (sea demodula la onda AM).
Amplificacin: un receptor debe ser capaz de
recibir, amplificar, y demodular una seal de RF.
Sintonizacin: Un receptor tambin debe ser
capaz de limitar las bandas del espectro total de
radiofrecuencias a una banda especfica de
frecuencias. En muchas aplicaciones el receptor
debe ser capaz de cambiar el rango (banda) de
frecuencia que es capaz de recibir. A este proceso
se llama sintonizar el receptor.
Limitacin: Una vez que una seal de RF se
recibe, se amplifica y se limitan las bandas, deber
convertirse a la fuente original de informacin
(banda base). A este proceso se le llama
demodulacin. Una vez demodulada, la
informacin podra requerir de mayor limitacin
de las bandas y una amplificacin, antes de
considerarse lista para usar.
12. Explique y describa la selectividad, ancho de
banda, factor de forma, sensibilidad, margen
dinmico y fidelidad.
Selectividad: Es un parmetro del receptor con el
que se mide la capacidad de este para aceptar una
determinada banda de frecuencias y rechazar las
dems.
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Ancho de banda: para seales analgicas,
el ancho de banda es la longitud, medida en Hz,
del rango de frecuencias en el que se concentra la
mayor parte de la potencia de la seal. Puede ser
calculado a partir de una seal temporal mediante
el anlisis de Fourier. Tambin son llamadas
frecuencias efectivas las pertenecientes a este
rango.
Factor de forma: es la relacin de dos anchos de
bandas (a -3dB y a -60dB).
SF (factor de forma) = B-60dB/B-3dB
Sensibilidad: es el nivel mnimo de la seal de
RF que se puede detectar a la entrada del receptor
y producir una seal til.
Margen dinmico: se define como la diferencia
en dB entre el nivel de entrada mnimo necesario
para discernir una seal y el valor de entrada que
sobre exista, o satura, al receptor y produce
distorsin. En trminos sencillos, el margen
dinmico es el intervalo de potencia de entrada
dentro del cual el receptor es til.
Fidelidad: es una medida de la capacidad de un
sistema de comunicaciones para producir a la
salida del receptor, una rplica exacta de la
informacin de la fuente original.
13. Definir dBm y dBW.
dBm: decibelios referidos a un mili watt
dBW: decibelios referidos a un watt.
VI. BIBLIOGRAFA
WIKIPEDIA ENCICLOPEDIA LIBRE
SISTEMAS DE COMUNICACIONES ELECTRONICAS
TOMASI