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Universidad de Cundinamarca.

TRANSMISORES Camila Parra, Alejandra Londoño. Universidad de Cundinamarca. Ingeniería Electrónica. Comunicaciones Análogas. 27) .El oscilador de un transmisor de CB tiene una precisión garantizada de ±0.005%. ¿Cuáles son las frecuencias máximas y mínima en las cuales podría transmitir en realidad, si está ajustado para que transmita en el canal 20 con una frecuencia portadora nominal de 27.205 MHz? R= La frecuencia máxima es 27,2063 𝑀ℎ𝑧, y la Frecuencia mínima es 27,2036 𝑀ℎ𝑧. Presición (0,005%); Fc= 27.205 MHz. 

Fc∗P

𝐹 = 100% =

27.205 MHz∗ 0,005% 100%

= 1360,25 𝐻𝑧.

𝐹𝑚á𝑥 = 𝐹𝑐 + 𝑓 = 27.205 + 1360,25 = 27,2063 𝑀ℎ𝑧 𝐹𝑚í𝑛 = 𝐹𝑐 − 𝑓 = 27.205 − 1360,25 = 27,2036 𝑀ℎ𝑧

28). Un transmisor de CB tiene que suministrar 4 W de potencia de portadora a una carga de 50 ohms mientras opera con una fuente de alimentación que le proporciona 13.8 V. La corriente nominal de la fuente de alimentación es de 1 A sin modulación y de 1.8 A con modulación de 80%. Calcule la eficiencia global de este transmisor con modulación y sin ella. R: 𝑛=

𝑃𝑜 𝑃𝑠

𝑃𝑜 = 1,5 𝐴 ∗ 4𝑤 = 6𝑤 𝑃𝑠 = 𝑉𝑐𝑐 ∗ 𝐼𝑐 = 13,8 ∗ 1 = 13,8 𝑊 

𝑃𝑐

𝑛 = 𝑃𝑠 =

4𝑤 13,8 𝑊

= 29 %, Sin modular.

𝑃𝑠 = 𝑉𝑐𝑐 ∗ 𝐼𝑐 = 13,8 ∗ 1,8 = 24,84 𝑊 

𝑃𝑐

𝑛 = 𝑃𝑠 =

6𝑤 24,84𝑊

= 24 %, Modulada.

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29). La respuesta de audiofrecuencia de un transmisor de AM, medida desde la entrada del micrófono hacia el secundario del transformador de modulación, es de 3 dB abajo a 3 kHz desde su nivel a 1 kHz. Si una señal de 1 kHz modula el transmisor a 90%, ¿cuál es el porcentaje de modulación debido a una señal de 3 kHz con el mismo nivel en la entrada? R = el porcentaje de modulación es de 63,71 % m= 0,9; Ec= 0,7079 Em = m *Ec =0,9 * 0,7079= 63,71 % 30). Trace un diagrama de bloques para un transmisor de AM que utiliza modulación de alto nivel, y cuenta con un oscilador, regulador separador, excitador o preamplificador y amplificador de potencia. Señale la clase probable de operación de cada etapa de amplificación.



Oscilador; consiste en estabilizar, se necesita una operación de frecuencia de variable.



Regulador – separador; opera a potencia baja, funciona como clase a, y se utiliza para generar frecuencias de operación.



Excitador, sirve para excitar la etapa final, funciona como una clase c, es necesario para amplificar la potencia.



Amplificador de potencia; funciona con un transistor único de clase c.

31). Trace un diagrama de bloques para un transmisor de AM que cuenta con un oscilador, regulador separador, preexcitador (pre-driver), excitador (driver) y amplificador de potencia. La modulación se aplica en la etapa del preexcitador.

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32). La etapa del amplificador de potencia para RF de un transmisor tiene una salida de 50 kW y una ganancia de 15 dB. ¿Cuánta potencia debe suministrar a esta etapa la etapa anterior? R= la etapa anterior deberá suministrar 1,58Kw. Gt= 15dB; Pe=?; Ps= 50 Kw gt = 10(0,1∗15)=31,6. 𝑔𝑡 =

𝑃𝑠 𝑃𝑒

; 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑜 𝑃𝑒( 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎).

𝑃𝑠

𝑃𝑒 = 𝑔𝑡 =

50 𝐾𝑤 31,6

= 1,58 𝐾𝑤 , la etapa anterior deberá suministrar 1,58Kw.

33). El amplificador de potencia de un transmisor de AM tiene una potencia de portadora de salida de 25 W y una eficiencia de 70%; además, la modulación se hace en el colector. ¿Cuánta potencia de audio tendrá que alimentarse a esta etapa para tener una modulación de 100%? R= La potencia requerida para alimentar la etapa con una modulación del 100% es de 53,57w. P0= 25w; n= 70%= 0,7 

Potencia de salida con una modulación de 100% es:

𝑃𝑠 = 

𝑃𝑜 𝑛

=

25𝑤 0,7

= 35,7w

La potencia de audio requerida es

𝑃𝑎 = 0,5 ∗ 𝑃𝑠 = 0,5 ∗ 35,7𝑤 = 17,85 𝑤

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34). Si el transmisor de la pregunta anterior funciona con una fuente de alimentación de 24 V, ¿cuál será la impedancia vista hacia el amplificador de potencia desde el secundario del transformador de modulación? R= La impedancia vista hacia el amplificador de potencia desde el secundario del transformador de modulación es de 16,13. Vcc=24; 

Va, voltaje de audio medido a través del secundario del transformador de modulación: 𝑉𝑎 (𝑟𝑚𝑠) =



𝑉𝑐𝑐 √2

=

La impedancia 𝑍 = 𝑍=

24 √2 𝑉2 𝑃

= 16,97 𝑣

=

𝑉𝑎2 𝑃𝑎

; reemplazo la potencia de audio y el voltaje Va; ahora:

16,972 = 16,13 17,85𝑤

35). Se diseña un amplificador de potencia para RF con transistor que opere en la Clase C para que produzca una salida de 30 W con un voltaje de alimentación de 50 V. (a) Si la eficiencia de la etapa es de 70%, ¿cuál es la corriente promedio del colector?. (b) Si se supone una modulación de alto nivel, ¿cuál es la impedancia vista por el secundario del transformador de modulación?. (c) ¿Qué salida de potencia se requeriría desde las etapas de audio para conseguir una modulación de 100% del amplificador? (d) ¿Cuál es el voltaje máximo que aparece entre el colector y el emisor del transistor? R= Po = 30w; Vcc= 50V; n= 70%= 0,7 𝑎). 𝐼𝑐 (𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑙𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟), La corriente promedio del colector es 857,1mA. 𝑃𝑠 =

𝑃𝑜 𝑛

𝑃𝑠

=

𝐼𝑐 = 𝑉𝑐𝑐 =

30𝑤 0,7

= 42,85 𝑤.

42,85 𝑤 50 𝑣

= 857,1 𝑚𝐴.

𝑏). Za (impedancia vista por el secundario del transformador de potencia), Vapk =Vcc= 50v; la impedancia vista por el secundario del transformador de modulación es de 58,33. 𝑉𝑎𝑟𝑚𝑠 =

𝑉𝑎𝑝𝑘 √2

=

𝑉𝑐𝑐 √2

=

50 √2

= 35,35 𝑣

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𝑃𝑎 = (0,5) ∗ 𝑉𝑐𝑐 ∗ 𝐼𝑐 = (0,5) ∗ 50 ∗ 857,1𝑚𝐴 = 21,42 𝑤. 𝑅𝑒𝑒𝑒𝑚𝑝𝑙𝑎𝑧𝑜 𝑉𝑎𝑟𝑚𝑠 𝑦 𝑃𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑒𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑎𝑟𝑎 ℎ𝑎𝑙𝑙𝑎𝑟 𝑍𝑎 (𝑖𝑚𝑝𝑒𝑑𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎)

𝑍𝑎 =

𝑉𝑎𝑟𝑚𝑠 2 𝑃𝑎

=

35,352 21,42

= 58,33

𝑐) La salida de potencia que se requeriría desde las etapas de audio para conseguir una modulación de 100% del amplificador es de 21,42 𝑤. 𝑃𝑎 = (0,5) ∗ 𝑉𝑐𝑐 ∗ 𝐼𝑐 = (0,5) ∗ 50 ∗ 857,1𝑚𝐴 = 21,42 𝑤 𝑑) El voltaje máximo que aparece entre el colector y el emisor del transistor 200v, con una modulación del 100% el voltaje se duplica. 𝑉𝑐 𝑚á𝑥 = 4𝑉𝑐𝑐 = 4 ∗ 50 = 200𝑣 36). Calcule una impedancia de carga conveniente para el amplificador del problema 35. Bosqueje una red de adaptación adecuada para que el amplificador excite una carga de 50 ohm (no se requieren los valores de los componentes). SOLUCIÓN :

Vc=50 V Pc= 30W

𝑅𝐿 =

𝑅𝐿 =

𝑉𝑐𝑐 2 𝑃𝑐

(50)2 2(30)

= 41,67 

37). En un transmisor hay 12 módulos en su etapa de salida de estado sólido. Calcule la reducción de potencia (en decibeles) que habría si un módulo fallara. SOLUCIÓN : 𝑃 = 10 log(

12 ) 11

0,3778𝑑𝐵

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38). ¿Cuál sería la frecuencia de muestreo mínima permisible para un modulador por duración de pulsos, si se requiriera manejar un intervalo de frecuencias de banda base de 50 Hz a 10 kHz. 𝑓𝑠 = 2 𝑓𝑚á𝑥 𝑓𝑠 = 2 (10𝐾ℎ𝑧) 𝑓𝑠 = 20𝐾ℎ𝑧

39). Un transmisor de SSB tiene una PEP de 250 W. Lo modulan por igual dos audiofrecuencias a 400 Hz y 900 Hz. La frecuencia portadora es de 14.205 MHz y el transmisor genera la LSB. Dibuje la salida en los dominios del tiempo y de la frecuencia para una impedancia de carga de 50 ohm. SOLUCIÓN : Frecuencia = 900-400 = 500 Hz

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𝑉𝑅𝑀𝑆 𝑃𝐸𝑃 = 500 𝑉 2 ( ) 2 = √ 𝑅𝐿

V= √PEP ∗ 2 ∗ RL = √250w ∗ 2 ∗ 50  = 158,1v

Periodo =

1 𝐹𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎

=

1 500

= 2𝑚𝑠

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40). Una portadora de 10 MHz y una señal modulante sinusoidal de 2 kHz se aplican a un modulador balanceado. Trace la salida en los dominios del tiempo y de la frecuencia, y señale las escalas del tiempo y la frecuencia, respectivamente. SOLUCIÓN : 𝑓𝑐 = 10𝑀ℎ𝑧.

𝑓𝑚 = 2𝐾ℎ𝑧

1

T=10𝑀ℎ𝑧 = 100𝑛𝑆

41). Un generador de SSB tipo filtro utiliza una filtro ideal pasa-banda con una frecuencia central de 5.000 MHz y un ancho de banda de 2.7 kHz. ¿Qué frecuencia debe usarse para el oscilador de portadora, si el generador tiene que producir una señal USB con una respuesta en frecuencia de banda base que tenga un límite inferior de 280 Hz?

SOLUCIÓN :

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𝑓𝑐 =?

𝑓𝑚 = 280𝐻𝑧.

𝐹𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 = 5𝑀ℎ𝑧.

𝐵𝑤 = 2,7𝐾ℎ𝑧

LIMITE INFERIOR

5𝑀ℎ𝑧 − 2,7𝐾𝐻𝑍 = 4,998𝑀ℎ𝑧 LIMITE SUPERIOR 5𝑀ℎ𝑧 + 2,7𝐾𝐻𝑍 = 5,0027𝑀ℎ𝑧

Para obtener USB fc debe estar cerca de 4,9984 Mhz

42). El diagrama de bloque de la figura 10.39 es de un transmisor de SSB. (a) Si se usa un oscilador de frecuencia variable (VFO) que sintoniza desde 5.0 hasta 5.5 MHz, el transmisor operará en dos intervalos de frecuencia que pueden seleccionarse mediante una elección adecuada del filtro pasabanda 2, FPB2. ¿Qué intervalos son? (b) ¿Qué banda lateral se produciría en la salida para cada uno de los intervalos de frecuencia especificados en el inciso (a)? (c) La otra banda lateral podría generarse cambiando la frecuencia del oscilador de portadora. Seleccione un valor conveniente para esta frecuencia. SOLUCIÓN: A) FPB = Centro 5,25Mhz. .

𝐵𝑤 = 5𝐾ℎ𝑧

B) Fc se acerca al extremo inferior del filtro, es ahí cuando solo aparecerá la banda superior (USB). C) La otra banda lateral se obtiene subiendo o aumentando fc a cerca de un 10Mhz 43). El diagrama de bloques de un transmisor de SSB se muestra en la figura 10.40. La frecuencia del oscilador local es superior que la frecuencia en la cual la señal de SSB es generada, y la diferencia entre las dos frecuencias se usa en la salida. (a) Seleccione una frecuencia conveniente para el oscilador de portadora, si el transmisor tiene que producir una señal SSB. (b) ¿Cuál debe ser la frecuencia del oscilador local, si la frecuencia portadora (suprimida) en la antena deberá ser exactamente de 30 MHz? (c) Suponga que el transmisor es modulado por un solo tono sinusoidal de 1 kHz. Está operando con una PEP de 100 W en una carga de 50 S2. Dibuje la salida en los dominios del tiempo y de la frecuencia, y señale todas las escalas apropiadas.

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SOLUCIÓN : A) 𝑓𝑐𝑜 = 8𝑀ℎ𝑧 +

2,7 𝐾ℎ𝑧 = 8,00135 𝑀𝐻𝑍 2

B) 𝑓𝑐𝑜 = 30𝑀ℎ𝑧 + C)

2,7 𝐾ℎ𝑧 == 30,00132 𝑀𝐻𝑍 2

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44) MODULACION = 100% 2

𝑉𝑅𝑀𝑆 𝑃𝐸𝑃 = 500

2

=(√2 ∗ 𝑉𝐶𝐶) = 2 ∗ 𝑉𝐶𝐶 𝑝𝑖𝑐𝑜 2

𝑉𝐶𝐶 (𝑝𝑖𝑐𝑜) 𝑅𝐿 = 2𝑃𝑐 2

𝑃𝐸𝑃 =

2𝑉𝐶𝐶 (𝑝𝑖𝑐𝑜) 2 𝑉𝐶𝐶 (𝑝𝑖𝑐𝑜) 2𝑃𝑐

=

2

4𝑃𝑐∗𝑉𝐶𝐶 (𝑝𝑖𝑐𝑜) 2 𝑉𝐶𝐶 (𝑝𝑖𝑐𝑜)

= 4pc