Después de las tres primeras clases tenemos ya una buena idea de como podríamos conectar dos puntos usando ondas electromagnéticas. Ahora, empezamos a diseñar un receptor basado en lo que hemos visto hasta ahora para captar la señal de radio que emite en onda media.
Comenzamos viendo la idea de como transmitir un tono. Si somos capaces de hacerlo podremos transmitir una señal de voz, ya que esta esta formada por tonos entre 20 hz y 20Khz. Para transmitir un tono entre esta banda de frecuencias necesitaríamos una antena de longitud entre 3750 km y 3.750 km usando un monopolo de λ/4. Esto es muy ineficiente. Para ello recurrimos a la idea de modulación: transmitimos una señal con una frecuencia más alta, entre el rango de frecuencias en el que nos esta permitido emitir, de tal manera que alguno de los parámetros de la onda cambie de acuerdo con la información que queremos transmitir. La onda de alta frecuencia se denomina portadora y la de baja frecuencia se llama moduladora. Para transmitir la moduladora optaremos por una modulación en amplitud. La modulación en amplitud puede verse de la siguiente manera:
(Cambiamos la amplitud de la portadora de acuerdo
con las variaciones del tono que transmitimos)
Matemáticamente esto lo modelamos como el producto de dos sinusoides, es decir, si queremos transmitir v(t) = v0cos(2·π·fm·t), entonces la señal modulada serà: s(t) = v0cos(2·π·fm·t)·Accos(2·π·fc·t). Si analizamos esta señal de manera frecuencial vemos que estamos transmitiendo dos tonos de frecuencias fc + fm i fc + fm. Vemos como hemos desplazado la información que queríamos transmitir a una frecuencia más elevada, de esta manera reducimos la longitud necesaria para construir nuestra antena.
Después de entender como modular una onda necesitamos ingeniar un método para que en recepción podamos recuperar el tono que queríamos transmitir a partir de la señal modulada. Esto lo podemos conseguir multiplicando en recepción por otra señal sinusoidal de frecuencia de la portadora, de esta manera en el dominio frecuencial tenemos un tono a la frecuencia que queríamos transmitir, fm,un tono a 2fc + fm y un tono a 2fc - fm. Para eliminar los dos tonos no deseados pasamos la señal por un filtro paso bajo y ya tenemos recuperada nuestra señal moduladora.
Con todo esto, se nos presenta un pequeño problema: el multiplicador es un circuito muy complicado y caro. Lo que tenemos hasta ahora funciona correctamente pero precisamos de un sistema más barato. Para conseguir esto hacemos la siguiente modificación a nuestro sistema: seguiremos modulando en amplitud, pero antes de eso sumaremos a la nuestra señal a transmitir una componente continua de tal manera que toda la señal quede por encima de 0v de la siguiente manera:
Ahora no tenemos la necesidad de usar un multiplicador en recepción podemos usar un detector de envolvente. Este circuito recibe una señal modulada i nos da un envolvente de la siguiente manera:
El circuito del detector de envolvente es sumamente sencillo, se realiza con un diodo una resistencia y un condensador. De esta manera simplificamos enormemente el receptor. Para volver a tener la señal original tenemos que eliminar la componente continua, podemos eliminarla fácilmente con un condensador. Hay que tener en cuenta un último detalle: Para asegurar el buen funcionamiento del detector hay que garantizar que a la entrada tendremos una tensión superior a los 0.3 volts, por encima de la tensión umbral de un diodo de silicio. Para ello, antes de esta etapa ponemos un amplificador.
Por último, en nuestro receptor de onda media tenemos que tener en cuenta que frecuencia queremos seleccionar. Es decir, necesitamos diseñar un sistema que nos permita escoger que frecuencia queremos sintonizar en el rango de 550 Khz y 1.6 Mhz. Para ello usaremos una antena de barra de ferrita y un filtro paso banda con el que podamos ajustar la frecuencia central en el rango de onda media.
Así pues nuestro receptor de onda media dispondra de las siguientes etapas: antena de barra de ferrita, amplificador, detector de envolvente y bloqueo de continua. Podemos incorporar también al final un amplificador de ganancia variable para un sistema de control de volumen.
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada