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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO Facultad de Ingeniería Carrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES TEMA: Receptores por modulación de ángulo, FM estéreo y radio de FM en dos sentidos ASIGNATURA: Comunicaciones Analógicas DOCENTE:

Ing. Deysi Inca

SEMESTRE: Quinto ESTUDIANTE: Valeria Andrade FECHA: Riobamba, 10 de Enero del 2018 PERIODO ACADÉMICO OCTUBRE 2017 – FEBRERO 2018

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Cuestionario Sistema de Comunicaciones Electrónicas de Tomasi – Capitulo 7 1. Describa las diferencias básicas entre los receptores de AM y FM.  En los receptores de FM, el voltaje a la salida del detector de audio es directamente proporcional a la desviación de frecuencia en su entrada.  En los receptores AM, la señal moduladora se imprime en la portadora en forma de variaciones de amplitud y con la modulación angular, la información se imprime sobre la portadora en forma de variaciones de frecuencia o de fase.  Con la modulación angular, se mejora la relación de señal a ruido durante el proceso de Demodulación, siendo esta es la mayor ventaja de la modulación angular sobre la AM  Los receptores de FM es necesario tener una señal de FI de amplitud constante en el demodulador por lo que estos receptores tienen mucho más ganancia de FI que los receptores de AM.  La etapa de detector de audio que se usa en los receptores de FM es muy distinta a los de AM. 2. Trace el diagrama de un detector por pendiente no balanceado y describa su funcionamiento.

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Tiene características no lineales de voltaje en función de frecuencia Utiliza un circuito sintonizado (L y C) que produce un voltaje de salida proporcional a la frecuencia de entrada. El voltaje máximo de salida se presenta en la frecuencia de resonancia fc del circuito tanque, y su salida disminuye en forma proporcional a la desviación de la frecuencia respecto a fo. El circuito está diseñado de modo que la frecuencia intermedia fc central queda en el centro de la parte más lineal de la curva de voltaje en función de frecuencia, cuando la frecuencia intermedia se desvía arriba de fc, el voltaje de salida aumenta; cuando la frecuencia intermedia se desvía abajo de fc, el voltaje de salida disminuye. El circuito sintonizado convierte variaciones de frecuencia en variaciones de amplitud (conversión de FM a AM). Los elementos Di, Ci y Ri forman un detector sencillo de picos que convierte las variaciones de amplitud en un voltaje de salida que varía con rapidez igual a la de los cambios de frecuencia, y la amplitud es proporcional a la magnitud de los cambios de frecuencia.

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3. Trace el diagrama de un detector por pendiente balanceado y describa su funcionamiento.

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Circuito discriminador de frecuencias Básicamente son dos detectores por pendiente no balanceados conectados en paralelo y alimentados con un desfase de 180°. El voltaje de salida de cada circuito sintonizado es proporcional a la frecuencia de entrada, y cada salida se rectifica con su respectivo detector de picos, mientras más cercana es la frecuencia de entrada a la frecuencia de resonancia del circuito tanque, el voltaje de salida del circuito tanque es mayor. La frecuencia central FI cae exactamente a la mitad entre las frecuencias de resonancia de los dos circuitos sintonizados, en la frecuencia intermedia central, los voltajes de salida de los dos circuitos sintonizados tienen amplitud igual, pero polaridad opuesta, por lo tanto el voltaje de salida rectificado a través de R1 y R2, sumado, produce un voltaje diferencial de salida Vsal =0 V. Cuando la FI se desvía arriba de la resonancia, el circuito sintonizado superior produce un voltaje mayor de salida que el circuito tanque inferior, y Vsal se hace positivo. Cuando la FI se desvía por abajo de la resonancia, el voltaje de salida del circuito tanque inferior es mayor que el voltaje de salida del superior, y Vsal se vuelve negativo.

4. Trace el diagrama de un discriminador de Foster-Seeley y describa su funcionamiento.

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Funcionamiento muy parecido al del detector por pendiente balanceado Los valores de capacitancia de Cc, C1 y C2 se escogen de tal modo que son un cortocircuito para la FI central. Así, el lado derecho de L3 está al potencial de tierra de ca, y la señal de FI, Vent, se alimenta en forma directa (en fase) a través de L3 (VL3). La FI entrante se invierte 180° con el transformador T1 y se divide por igual

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entre La y Lb. En la frecuencia de resonancia (la FI central) del circuito tanque secundario, la corriente Is del secundario está en fase con el voltaje total secundario, Vs, y desfasada 180° respecto a VL3, debido al acoplamiento flojo, el primario de T1 funciona como un inductor, y la corriente Ip del primario está desfasada 90° con respecto a Vent y, debido a que la inducción magnética depende de la corriente del primario, el voltaje inducido en el secundario está desfasada 90° con respecto a Vent (VL3). VLa y VLb están desfasadas 180° entre sí, y en cuadratura, o desfasadas 90° respecto a VL3. El voltaje a través del diodo superior VD1 es la suma vectorial de VL3 y VLa, y el voltaje a través del diodo inferior, VD2, es la suma vectorial de VL3 y VLb. La resonancia, I1 e I2 son iguales, y C1 y C2 cargan a voltajes de igual magnitud, pero polaridades opuestas. En consecuencia, Vsal=VC1 -VC2=0 V. Cuando la FI sube de la resonancia (XL > XC), la impedancia del circuito tanque secundario se vuelve inductiva, y la corriente del secundario se retrasa un ángulo respecto al voltaje del secundario; el ángulo es proporcional a la magnitud de la desviación de frecuencia. Por lo que C1 carga mientras que C2 descarga, y Vsal se hace positivo. Cuando la FI baja de la resonancia (XL < XC), la corriente del secundario se adelanta al voltaje del secundario un ángulo que de nuevo es proporcional a la magnitud del cambio de frecuencia. Un discriminador de Foster-Seeley se sintoniza inyectando una frecuencia igual a la FI central y sintonizando a Co para 0 V en la salida.

5. Trace el diagrama de un detector de relación y describa su funcionamiento.

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Inmune a variaciones de amplitud en su señal de entrada. Con un funcionamiento parecido al del discriminador de Foster-Seeley, los vectores de voltaje para D1 y D2 son idénticos con los del circuito discriminador de FosterSeeley, el detector de relación se invierte un diodo (D2) y la corriente Id puede pasar en torno al lazo más externo del circuito. Así, después de varios ciclos de la señal de entrada, el capacitor en paralelo Cs se carga a más o menos al voltaje máximo a través del devanado secundario de T1. La reactancia de Cs es baja, y Rs tan sólo es un camino de cd para la corriente del diodo. La constante de tiempo para Rs y Cs es suficientemente larga como para que los cambios rápidos de amplitud de la señal de entrada, debidos al ruido térmico u otras señales de interferencia, pasen a tierra y no

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tengan efecto sobre el voltaje promedio a través de Cs. Entonces, C1 y C2 se cargan y descargan en forma proporcional a los cambios de frecuencia en la señal de entrada. El voltaje de salida de un detector de relación se toma con respecto a tierra, y para las polaridades del diodo, el voltaje promedio de salida es positivo. En la resonancia, el voltaje de salida se divide por igual entre C1 y C2, y se redistribuye de acuerdo a como se desvía la frecuencia de entrada sobre o abajo de la resonancia. Los cambios de Vsal se deben a la relación cambiante de voltajes a través de C1 y C2, mientras que el voltaje total está fijado por Cs.

6. Describa el funcionamiento de un demodulador PLL FM. Funcionamiento de un PLL es muy complicado, un demodulador de FM con PLL es más sencillo y fácil de comprender, no requiere circuitos sintonizados, y compensa en forma automática los cambios de frecuencia de portadora debidos a inestabilidad del oscilador del transmisor. 7. Trace el esquema de un demodulador de FM de cuadratura y describa su funcionamiento.

Extrae la señal de información original de la forma de onda compuesta, de FI, multiplicando dos señales en cuadratura, es decir, desfasadas 90°. Un detector por cuadratura usa un desplazador de fase de 90°, un solo circuito sintonizado y un detector de producto, para demodular señales de FM. El desplazador de fase de 90° produce una señal que está en cuadratura con las señales recibidas de FI. El circuito sintonizado convierte variaciones de frecuencia en variaciones de fase, y el detector de producto multiplica las señales recibidas de FI por la señal de FI con fase desplazada. 8. Compare las ventajas y desventajas de los circuitos demoduladores de FM que se mencionaron en las preguntas 7-1 a 7-7. Un demodulador de FM por cuadratura la señal de información original de la forma de onda compuesta, de FI, multiplicando dos señales desfasadas 90° para esto utiliza un circuito tanque mientras que un demodulador de frecuencia con PLL no requiere circuitos sintonizados, y compensa en forma automática los cambios de frecuencia de portadora debidos a inestabilidad del oscilador del transmisor. 9. ¿Cuál es el objeto de un limitador en un receptor de FM?

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El objeto del limitador es eliminar todas las variaciones de amplitud de la señal de FI. 10. Describa el umbral de FM Se deben satisfacer tres criterios para poder obtener el umbral de FM: 1. La relación de señal a ruido en predetección debe ser 10 dB o mayor. 2. La señal de FI debe amplificarse lo suficiente como para sobreexcitar al limitador. 3. La señal debe tener un índice de modulación igual o mayor que la unidad (m >= 1). 11. Describa el funcionamiento de un transmisor estereofónico de FM, y de un receptor estereofónico de FM.  Transmisor estereofónico de FM Los canales L y R de audio se combinan en una red matricial para producir los canales de audio L- R y L - R. El canal de audio L - R modula una subportadora de 38 kHz y produce un canal estereofónico L - R de 23 a 53 kHz. Como hay un retardo de tiempo introducido en la trayectoria de la señal L - R, al propagarse por el modulador balanceado, el canal estereofónico L- R debe retardarse un poco en forma artificial para mantener la integridad de fase con el canal L - R cuando se demodulen.  Receptor estereofónico de FM En la sección monoaural del procesador de señales tan sólo se filtra, amplifica y alimenta a las bocinas L y R el canal estereofónico L-R, que contiene toda la información original de los canales de audio L y R. En la sección estereofónica del procesador de señales, la señal de banda base se alimenta a un demodulador estereofónico, donde se separan los canales de audio L y R, y se alimentan a sus bocinas respectivas. Los canales estereofónicos L- R y L R, y la piloto de 19 kHz, se separan, con filtros, de la señal de banda base compuesta. La piloto de 19 kHz se filtra con un filtro pasabanda de alta Q, se multiplica por 2, se amplifica y a continuación se alimenta al demodulador L- R. El canal estereofónico L + R se filtra y se elimina con un filtro pasabajas con frecuencia de corte superior a 15 kHz. La señal L-R de doble banda lateral se separa con un filtro pasabanda sintonizado aproximadamente, y a continuación se mezcla con la portadora recuperada de 38 kHz en un modulador balanceado, para producir la información de audio L-R. La red matricial combina a las señales L+ R y LR de tal modo que se separan las señales de información de audio L y R, y alimentan a sus redes respectivas de deénfasis y a sus bocinas.

12. Trace el diagrama de bloques de un radiotransmisor de FM en dos sentidos, y explique su funcionamiento.

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El transmisor que se ve es una unidad de cuatro canales, que funciona en la banda de frecuencias de 150 kHz a 174 MHz. El selector de canal aplica energía a uno de cuatro módulos de oscilador de cristal, que funciona a una frecuencia entre 12.5 MHz y 14.5 MHz, dependiendo de la frecuencia de la portadora final de transmisión. La frecuencia del oscilador está compensada mediante el módulo de compensación, para asegurar una estabilidad de 0.0002%. El modulador de fase usa un diodo varactor, al que modula la señal de audio a la salida del limitador de audio. La amplitud de la señal de audio se limita para asegurar que el transmisor no se desvíe en exceso. La portadora modulada de FI se amplifica y después se multiplica por 12, para producir la RF deseada en la transmisión. La señal de RF se vuelve a amplificar y se filtra antes de su transmisión. Se usa un botón para hablar (PTT) electrónico para reducir el ruido de estática asociado con el rebote de contactos en los interruptores mecánicos. Al manipular el PTT se aplica corriente cd al módulo oscilador seleccionado y a los amplificadores de potencia de RF.

13. Trace el diagrama de bloques de un radiorreceptor de FM en dos sentidos y explique su funcionamiento.

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Cuando el receptor está encendido, se activa uno de los cuatro módulos de oscilador, dependiendo de la posición del selector de canales. La frecuencia del oscilador tiene compensación por temperatura, y se multiplica por 9. 14. Describa el funcionamiento de un circuito de botón para hablar electrónico. Al oprimir el interruptor PTT se aterriza la base de Q1, haciéndolo conducir y apagando a Q2. Estando desactivado Q2, se aplica VCC al transmisor y se quita del receptor. Cuando se suelta el PTT, Q1 se apaga y quita VCC del transmisor, encendiendo Q2 y aplicando VCC al receptor. 15. Describa el funcionamiento de un circuito VOX. Se cambian en forma automática cada vez que el operador habla frente al micrófono, independientemente de si está oprimido el PTT. Estos transmisores requieren un micrófono externo. 16. Explique en forma breve cómo se produce una señal de FM estereofónica compuesta. Modula a la subportadora de 38 kHz para formar las bandas laterales estereofónicas L-R, que son parte del espectro compuesto. 17. ¿Qué significa el término entrelazamiento de señales L y R en la transmisión estereofónica? Muestra el desarrollo de la señal estereofónica compuesta para señales de canal de audio L y R de igual amplitud. Para fines de ilustración se muestran ondas rectangulares. 18. ¿Cuál es el objetivo de la piloto de 19 kHz en la emisión FM? Sirve para la desviación máxima de frecuencia 19. ¿Cuál es la diferencia entre radio móvil y teléfono móvil? La radio móvil tiene la banda de frecuencias de 30 a 40 MHz y la telefonía móvil con seis canales de 60 kHz en el intervalo de frecuencias de 150 MHz.