Detector Heterodino

Ingeniería en Telecomunicaciones 1 Adquisición de Datos por Control Remoto (CON 510)

Detector Superheterodino 1. Introducción Heterodinación es un proceso, consistente a la superposición de dos ondas de frecuencias diferentes, aunque próximas entre sí, para obtener una única onda de amplitud modulada a una frecuencia, denominada frecuencia heterodino, cuyo valor e es igual a la diferencia de las frecuencias de las ondas que se combinan. Tal fenómeno se produce tanto si las ondas que se mezclan son de alta como de baja frecuencia siempre y cuando sus frecuencias no sean diferentes entre sí. Un receptor super-heterodino se diferencia de un heterodino común gracias a una serie de mejoras como un amplificador de RF de entrada, un circuito de AGC y otras etapas que optimizan el funcionamiento. Es importante comprender que la señal que viene sobre su correspondiente frecuencia y que ingresa por la antena de un receptor puede mezclarse con otra señal generada dentro del receptor (de una frecuencia diferente) y brindar una tercera frecuencia que conserve la información útil que trae la primera. ¿Qué logramos con este tipo de receptores? Por sobre todas las cosas: selectividad. No podemos dejar de mencionar una notable mejoría en sensibilidad, pero la mejor de las características que se logra es la selectividad.

2. Etapas y Funcionamiento El funcionamiento del receptor super-heterodino es el siguiente: las señales moduladas de RF, transmitidas por las estaciones difusoras de la zona, se recogen o interceptan por la antena, y se alimentan a la primera etapa; el amplificador de RF. El radioescucha sintoniza ese circuito haciendo girar la perilla de sintonización del receptor para ajustar a la frecuencia transportadora de la estación deseada, a fin de aceptar y amplificar la señal escogida. En la banda normal de radiodifusión, será una frecuencia entre 540 y 1600 kHz. Después de escoger y amplificar la señal modulada de RF que se desea, se alimenta a la etapa mezcladora. Así pues, el amplificador de RF ha proporcionado cierta cantidad de selectividad y sensibilidad. En algunos receptores, en los que se requiere menos selectividad y sensibilidad, se omite esta etapa. Las etapas del mezclador y del oscilador, desempeñan la verdadera función superheterodino. La etapa del oscilador es un generador de una señal de RF no modulada, con una frecuencia aproximada de 465 kilociclos sobre la frecuencia de la señal de entrada de RF deseada. La etapa del oscilador se sintoniza simultáneamente (se "acuadrilla") con la etapa del amplificador de RF, de modo que cuando éste se sintoniza de una frecuencia a otra, el oscilador se sintoniza a una frecuencia que queda

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exactamente 465 kilociclos sobre la de radiofrecuencia. Tanto las señales de RF como del oscilador, alimentan al mezclador. El mezclador se sintoniza también para aceptar solamente las señales de RF y las del oscilador. En esa etapa, las dos señales se heterodinan (baten juntas), para producir otras nuevas. La salida de la etapa del mezclador consiste de la señal de entrada de RF, la del oscilador, y otras dos nuevas; la suma y la diferencia de las dos señales de entrada. Cuando el receptor se sintoniza en toda la banda, la frecuencia de una de ellas permanece constante, o sea la de la diferencia, que es siempre de 465 kilo ciclos y contiene la misma modulación de audio que la señal original de RF en la antena. Esa señal alimenta a la etapa del amplificador de FI. El amplificador de FI se sintoniza fijamente para aceptar y amplificar solamente la señal de diferencia de 465 kHz (llamada frecuencia intermedia). La ganancia que proporciona esa etapa permanece constante en toda la banda normal de radio difusión, y suministra una alta ganancia, porque se efectúa la amplificación de una frecuencia más baja. La ganancia de esa etapa puede controlarse automáticamente con un circuito de CAG (control automático de ganancia), para compensar las variaciones de fuerza de la señal. En seguida, la señal de FI alimenta a la etapa, del detector. La etapa del detector remueve el componente de audio de la señal de FI, y lo transfiere a la etapa del amplificador de audio. La señal se recupera rectificando y filtrando la señal modulada de FI. El detector es también la fuente del voltaje de CAG. La etapa del impulsor de audio, amplifica la señal de audio y la alimenta a la etapa de salida de audio, que amplifica, además, la señal de audio y desarrolla la potencia suficiente para activar la bocina. Las ondas sonoras producidas por la bocina son las mismas que se usaron para modular la onda transportadora de RF en el transmisor de la estación radiodifusora. Con mucha frecuencia, una batería suministra la potencia que requieren los transistores para llevar a cabo sus múltiples funciones. La potencia de la batería se suministra a todas las etapas, a excepción del detector, cuando se usa un diodo rectificador. A menudo se incluye una fuente de poder de corriente continua, para que el receptor pueda funcionar con la corriente alterna de 220 voltios, 50 Hz. Esa fuente de poder transforma la corriente alterna de 220 Volts a una tensión mucha más baja de corriente continua (ordinariamente de 9 a 15 voltios).

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3. Diagramas de funcionamiento. En base a los conceptos principales sobre las partes fundamentales y su funcionamiento de un superheterodino en función de AM, en la figura mostrada a continuación se puede observar un diagrama básico a nivel circuital de un receptor super-heterodino, además se puede observar la correspondencia con sus partes fundamentales.

ANTENA

AMP. DE RADIOFRECUENCIA

SALIDA AUDIO

AMP. DE FREC. INTERMEDIA

DETECTOR

OSCILADOR TANDEM

Según se puede observar, en el diagrama circuital existen 2 amplificadores de frecuencia intermedia y al mismo tiempo se tiene un oscilador de doble frecuencia la cual es accionada a través de un switch de control, además cabe recalcar que el circuito expuesto carece de un control de ganancia a diferencia de sistemas tradicionales, de este modo para poder entender mejor el diagrama circuital como el funcionamiento del super-heterodino, se tiene el siguiente diagrama de bloques:

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4. Receptor Super-Heterodino como SADS En base a todo lo anterior expuesto, se puede concluir que el presente receptor se trata de un sistema de adquisición y distribución de señales (SADS) debido a sus características funcionales y a los componentes que utiliza el receptor. En el caso particular del receptor super-heterodino, se tiene solamente una señal analógica a considerar la cual proviene del aire a través de ondas electromagnéticas, por lo tanto al tratarse de una sola señal, se omite el hecho de utilizar un multiplexor, del mismo modo al tratarse de un circuito cuyo funcionamiento es totalmente analógico no es considerada la utilización de conversores CAD ni CDA. Ante lo anterior expuesto, es importante destacar la existencia de un “acondicionador” de señal la cual se encuentra en la etapa del amplificador de RF y se encarga de amplificar la señal a una amplitud deseada, del mismo modo los bloques de conversión a FI y de su respectivo amplificador, en los cuales interviene el oscilador local se asemeja a la etapa de “presentación” en un SADS la cual tiene como objetivo la trasformación de una cierta frecuencia recibida a una frecuencia intermedia, en esta misma línea el bloque detector corresponde al bloque “Supervisor” de un SADS, esto debido a la función que realiza. Por último, tanto el control automático de ganancia como el control de volumen cumplen el rol de “Controlador”, constituyéndose las partes más importantes de un receptor super-heterodino, por ultimo dicha señal resultante es nuevamente “acondicionada” y posteriormente transformada en señal sonora a partir de un parlante, es decir que cumple el papel de “actuador”.

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A manera de resumen final se puede ver en la siguiente figura el diagrama de bloques correspondiente a un SADS de un receptor Super-heterodino. SENSOR SUPERVISOR SEÑAL RADIO CONTROLADOR ACONDICIONADOR

ACTUADOR PRESENTACION ACONDICIONADOR

SEÑAL SONORA