Electrónica de Comunicaciones

1. Electrónica de Comunicaciones CONTENIDO RESUMIDO: 1- Introducción. 2- Osciladores. 3- Mezcladores y su uso en modulación y demodulación. 4- Filtros pasa-banda basados en resonadores piezoeléctricos. 5- Amplificadores de pequeña señal para RF. 6- Amplificadores de potencia para RF. 7- Moduladores. 8- Demoduladores. 9- Tipos y estructuras de receptores de RF. 10- Tipos y estructuras de transmisores de RF. 11- Transceptores para radiocomunicaciones. ATE-UO EC mod 00

2. Portadora sin modular Modulador Portadora modulada Amplificador de RF (o de FI) lineal Información (moduladora) 7- Moduladores Vamos a estudiar moduladores de modulaciones de amplitud y de ángulo Moduladores de amplitud Idea fundamental (véase ATE-UOECmez 81): Modular una portadora con modificación de la amplitud. Hay dos opciones: 1- Modulación a nivel de señal 2- Modulación a nivel de potencia Modulación a nivel de señal ATE-UO EC mod 01

3. Amplificador de RF no lineal Portadora sin modular Modulador Portadora modulada Información (moduladora) Amplificador de banda base Modulación a nivel de potencia • No siempre es posible • El amplificador de RF trabaja con alto rendimiento ATE-UO EC mod 02

4. + Amplificador de potencia de banda base vmod vmod - VCC’ + C L - vCC’ VCC’ + VCC + - Amplificador en Clase C, D, o E vCC - vp RL vpAM Q1 vpAM Modulación de AM a nivel de potencia (véase ATE-UO EC amp pot 49) VCC’ = VCC+ vmod ATE-UO EC mod 03

5. + VCC R R vs - + Q1 Q2 io + vp iO Iodc Q3 vm + vp vpAM - VCC 0,6 V Modulación de AM a nivel de señal con etapa diferencial (véanse las diapositivas ATE-UO EC mez 36-39) Ecuaciones: vp=Vpcoswpt, iO=IOdc + gO·vm(wmt) Por tanto: vs= -(0,5Ra/VT)·(Vpcoswpt)·[IOdc + gO·vm(wmt)] Es decir: vs= Vp ’·[1 + vm’(wmt)]·cos(wpt) = vpAM ATE-UO EC mod 04

6. Modulación de AM,DSB y SSB a nivel de señal con mezcladores Véanselas transparencias - desde: ATE-UO EC mez 81 - hasta: ATE-UO EC mez 84 ATE-UO EC mod 05

7. Conmutador VCC vm vpASK vp Amplificador de RF no lineal Conmutador VCC vm vpASK vp Amplificador de RF no lineal Modulación de ASK Modulación a nivel de señal Modulación a nivel de potencia ATE-UO EC mod 06

8. 1 1 0 vmez I Demultiplexador con retención y cambio de nivel 1 0 1 I vp + vpQAM vm 1 1 0 1 1 0 Q p/2 vmez Q Reloj Modulación de 4 QAM Coincide con la modulación digital de ángulo “PSK cuaternaria (QPSK)” ATE-UO EC mod 07

9. Portadora sin modular Modulador Portadora modulada Amplificador de RF Información (moduladora) Moduladores de ángulo Idea general: Modulación a nivel de señal El amplificador de RF no tiene que ser lineal, por lo que es de alto rendimiento • Moduladores de fase: • Modulador con varicap (o varactor) • Modulador de Armstrong • Modulador con PLL No los vamos a estudiar en esta signatura ATE-UO EC mod 08

10. vm(s) + fosc(s) Df(s) vDF(s) vc(s) 2pKV/s KDF F(s) - fp(s) Conv. F/V Filtro pasa-bajos VCO 2pKVKDFF(s)/s 2pKVF(s)/s fosc(s) = fp(s) + vm(s) 1 + 2pKVKDFF(s)/s 1 + 2pKVKDFF(s)/s ≈ 1/KDF ≈ 1 Modulador de fase con PLL (I) PLL “bien diseñado”: Por tanto: fosc(s) ≈fp(s) + vm(s)/KDFÞ vosc ≈ Voscpsen(wpt + vm/KDF), que es una señal modulada en fase ATE-UO EC mod 09

11. vm(s) + 2pKV/s F(s) fosc(s) Df(s) vDF(s) vc(s) KDF - fXtal(s) Conv. F/V Filtro pasa-bajos VCO N Modulador de fase con PLL (II) Para obtener frecuencia muy estable (para VHF, UHF, etc.) Por tanto: fosc(s) ≈NfXtal(s) + Nvm(s)/KDFÞ vosc ≈ Voscpsen(NwXtalt + vmN/KDF), (señal modulada en fase) ATE-UO EC mod 10

12. Modulador con VCO • Modulador con VCO y PLL Moduladores de frecuencia No los vamos a estudiar en esta signatura • Tipos: • Moduladores indirectos • Moduladores directos: ATE-UO EC mod 11

13. vm(s) 2pKV/s F(s) + fosc(s) Df(s) vDF(s) KDF - vc(s) fp(s) Conv. F/V Filtro pasa-bajos VCO t -¥ 2pKVKDFF(s)/s 2pKV/s fosc(s) = fp(s) + vm(s) 1 + 2pKVKDFF(s)/s 1 + 2pKVKDFF(s)/s ≈ 1 a w << wm min ≈ 0 a w³wm min ≈ 0 a w << wm min ≈ 2pKV/s a w³wm min vosc≈ Voscpsen(wosc0t + 2pKV∫ vmdt) Por tanto: (señal modulada en frecuencia) Modulador de frecuencia con PLL y VCO (I) Condición de diseño del filtro: su frecuencia de corte debe ser mucho menor que la mínima frecuencia de vm ATE-UO EC mod 12

14. vm(s) + 2pKV/s F(s) fosc(s) Df(s) vDF(s) KDF t - vc(s) fXtal(s) -¥ Conv. F/V Filtro pasa-bajos VCO N vosc≈ Voscpsen(NwXtalt + 2pKV∫ vmdt) (señal modulada en frecuencia) Modulador de frecuencia con PLL y VCO (II) Para obtener frecuencia muy estable (para VHF, UHF, etc.) ATE-UO EC mod 13

15. vm vp + vp vs + + + vp vp vs + + 1:1:1 + R vs + vs - vm + 1:1:1 Modulador de PSK binaria (BPSK) (I) - Se usa un mezclador lo más cercano posible a ideal - La señal moduladora digital vm toma valores positivos +VM(1 lógico) y negativos -VM(0 lógico) - Por tanto, con vm > 0se obtiene: +VM vs = k·VM·vp • vs = k’·vp -VM Situación con señales muy fuertes y diodos ideales: vs = vp ATE-UO EC mod 14

16. vm vp + vp vs + + vp + vp vs + + 1:1:1 + R vs + vs - vm + 1:1:1 Modulador de PSK binaria (BPSK) (II) Con vm < 0se obtiene: vs = k·(-VM)·vp • vs = -k’·vp Situación con señales muy fuertes y diodos ideales: vs = -vp ATE-UO EC mod 15

17. vpFSK V = k(DF) V = k(DF) N1wXtal vpFSK N1wXtal, N2wXtal V = k(DF) N2wXtal N1, N2 vm vm N2 N N1 N1wXtal, N2wXtal wXtal wXtal Moduladores de FSK Con PLLs ATE-UO EC mod 16