Funcionamiento del mezclador

Los siguientes términos se usan para describir el funcionamiento del mezclador:

¨ Ganancia (o pérdida) de conversión es la razón de la potencia de señal de salida (FI) a la de entrada (RF).
¨ Cifra de ruido es la SNR (relación señal-a-ruido) en el puerto de entrada (RF) dividida entre el SNR en el puerto de salida (FI).
¨ El aislamiento representa la cantidad de "fuga" o "paso de alimentación" entre los puertos del mezclador.
Sea fRF la frecuencia en el puerto de RF, fLO la del oscilador local y fIF la de FI. Entonces “el aislamiento en el puerto RF en f L O ” es la cantidad en que la señal de nivel de excitación se atenúa cuando se mide en el puerto de RF. El “aislamiento en el puerto FI en f L O“ es la cantidad en que la señal de nivel
de excitación se atenúa cuando se mide en el puerto FI.
¨ La compresión de conversión se refiere al nivel de potencia de entrada RF arriba del cual la curva de potencia de salida FI vs potencia de entrada RF se desvía de la linealidad. Arriba de este nivel, un aumento adicional en el nivel de entrada RF no se traduce en un aumento proporcional en el nivel de salida.
Cuantitativamente, la compresión de conversión es la reducción del nivel de salida en dB abajo de la característica lineal. Usualmente, el nivel de entrada en el que la compresión es de 1 o 3 dB se da en las especificaciones del mezclador
¨ El rango dinámico es el rango de amplitud dentro del cual el mezclador puede trabajar sin degradación en la operación. Depende del punto de compresión de conversión y de la cifra de ruido del mezclador.

La distorsión de intermodulación de tercer orden en dos tonos es la cantidad de distorsión de tercer orden causada por la presencia de una señal secundaria recibida en el puerto de RF. Matemáticamente, la distorsión de tercer orden se define en términos de la componente de frecuencia en 2f2 - f ± fo, donde f1 es la señal de entrada deseada y f2 es la señal de entrada secundaria. Por lo general, mientras más alta sea la compresión de conversión o punto de interceptación del mezclador, más alta será la superficie de este producto.
¨ Punto de interceptación es el punto en el que la curva de respuesta fundamental y la de respuesta espuria de tercer orden se interceptan A menudo, se usa para especificar la supresión de tercer orden en dos tonos del mezclador. Mientras más alto esté el punto interceptación, será mejor la supresión de tercer orden.
¨ Desensitización es la compresión en la frecuencia de señal deseada, causada por una señal de interferencia fuerte en una frecuencia adyacente.
¨ La distorsión de intermodulación armónica resulta del mezclado de armónicas de las señales de entrada generadas por el mezclador. Estos productos de distorsión tienen frecuencias mfLO ± nfRF, donde m y n representan el orden de armónicas.
¨ Distorsión por modulación cruzada es la cantidad de modulación transferida de una portadora modulada a una sin modular, cuando ambas señales se aplican al puerto de RF. Mientras más elevada sea la compresión de conversión,
o el punto de interceptación de un mezclador, mayor será la atenuación del producto de modulación cruzada.

Terminología de mezcladores

Un mezclador de terminación única muy sencillo, se puede construir como se ilustra en la figura, como un diodo en serie con las entradas de RF y de oscilador local (LO), una fuente de polarización y un circuito sintonizado a la frecuencia de FI deseada.

Sin embargo, un mezclador como el mencionado tiene bastantes desventajas. Posee:

a) una cifra de ruido relativamente alta

b) pérdida por conversión es decir, la salida de potencia de señal FI es menor que la entrada de potencia de señal (RF)

c) no linealidades de orden superior, dada la característica brusca de corte del diodo

d)una corriente de salida relativamente intensa en la frecuencia, tiende a sobrecargar la etapa de entrada de FI.

Teoría básica del mezclador

La figura ilustra un mezclador sencillo formado por un dispositivo no lineal con dos voltajes de entrada v1(t) y v2(t) de diferentes frecuencias f1 y f2, respectivamente.

Si el dispositivo fuera perfectamente lineal, el voltaje o corriente de salida contendría sólo las frecuencias f1 y f2. La naturaleza no lineal determina qué otras frecuencias se generan.

Por lo general, en mezcladores de recepción, sólo se desea la componente de salida de frecuencia diferencia, de tal suerte que deben eliminarse las frecuencias originales.

MEZCLADORES

Con anterioridad se hizo referencia a circuitos en los que se mezclan dos señales para producir frecuencias suma o resta deseadas.

El receptor superheterodino inventado por Armstrong fue el primero en usar una etapa mezcladora (que llamó el "primer detector") para convertir la señal incidente de RF en una frecuencia intermedia más baja.
Cualquier dispositivo no lineal puede servir como mezclador: la alinealidad se requiere para producir frecuencias no presentes a la entrada. De este modo, los mezcladores pueden usar diodos, BJTs, FETs o aún reactores saturables.
Las elecciones de diseño giran sobre consideraciones de ganancia (o pérdida), cifra de ruido, estabilidad, rango dinámico y la posible generación de frecuencias indeseables que produzcan intermodulación y distorsión.

AMPLIFICADOR DE AUDIO

EL SISTEMA AMPLIFICADOR DE AUDIO DE UN RADIO TIPICO DE TRANSISTORES TIENE TRES ETAPAS:

• ETAPA PREAMPLIFICADORA
• ETAPA INTERMEDIA
• ETAPA DE SALIDA

LA FUNCION DE LA ETAPA PREAMPLIFICADORA ES AMPLIFICAR LA PEQUEÑA SEÑAL DE AUDIO DE LA ETAPA DETECTORA Y ACOPLARLA A LA ETAPA INTERMEDIA. POR LO GENERAL EL PREAMPLIFICADOR TIENE UNO O DOS TRANSISTORES QUE OPERAN COMO AMPLIFICADORES DE VOLTAJE DE CLASE A.

LA ETAPA INTERMEDIA AMPLIFICA ADICIONALMENTE LA SEÑAL DE AUDIO Y LA ACOPLA A LA ETAPA DE SALIDA. TIENE UN SOLO TRANSISTOR QUE OPERA EN CLASE A. LA FUNCION DE LA ETAPA DE SALIDA ES DAR POTENCIA DE AUDIO PARA OPERAR LA BOCINA.

POR LO GENERAL LA ETAPA DE SALIDA ES UN AMPLIFICADOR DE PODER EN CLASE AB.

RECEPTOR SUPERHETRODINO

El principio superheterodino utilizado en receptores de radio permite superar ciertos obstáculos para obtener altas prestaciones en el diseño. Los receptores de ''radiofrecuencia sintonizada'', utilizados anteriormente, sufrian de falta de estabilidad de frecuencia y de una muy pobre selectividad. En los receptores que utilizan este principio, todas las frecuencias recibidas son convertidas a una frecuencias recibidas son convertidas a una frecuencia constante más baja antes de la detección.

Esta frecuencia constante se denomina ''Frecuencia intermedia'', o ''FI''.

En los receptores domésticos de AM (Onda media), esta frecuencia es de 455 o 470 kHz. ; en los receptores de Frecuencia modulada (FM), generalmente es de 10,7 MHz.

Los receptores superheterodinos "baten" o heterodinan una frecuencia generada en un oscilador local (contenido en el receptor) con la señal entrante.

De esta heterodinación resultan dos frecuencias una superior y otra inferior a la frecuencia entrante. Una de ellas, normalmente la inferior es elegida como FI, la cual es amplificada y posteriormente detectada o demodulada para obtener la audiofrecuencia que se oirá, despues de convenientemente amplificada, a través de un altavoz.

El usuario sintoniza el receptor mediante el ajuste de la frecuencia del oscilador local y/o la sintonización de las señales entrantes.En la mayoría de los receptores estos ajustes se realizan de forma simultánea, actuando sobre un capacitor variable con dos secciones acopladas en el mismo eje. Una de las secciones de este condensador forma parte del circuito oscilador local y la otra del de sintonía de la señal entrante, de tal forma que cuando se varía la frecuencia sintonizada en la entrada, se varia también la frecuencia del oscilador local, manteniendo constante la diferencia entre ambas, que es la Frecuencia intermedia (FI).

''Diagrama de un receptor superheterodino típico''

PRACTICA 5 RADIO GALENA

*OBJETIVO:
IDENTIFICAR LA CONSTRUCCION DE LOS PRIMITIVOS RADIOS RECEPTORES.CON ELEMENTOS ACTUALES.

*MATERIAL:
-BOBINA DE SINTONIA
.TUBO DE CARTON
. ALAMBRE DE COBRE
-CAPACITOR VARIABLE
-AUDIFONOS DE ALTA IMPEDANCIA
.O TRANSRORMADOR Y AUDIFONOS COMUNES.
-DIODO DE GERMANIO
-CAPACITORES DE DIFERENTES MEDIDAS
-RESISTENCIA
- MADERA

*PROCEDIMIENTO:
1.- ARMA EL CIRCUITO SIGUIENTE.

2.- BOBINA DE SINTONIA.-
Esta bobina se construye con un tubo de material aislante sobre el que bobinaremos un cierto número de espiras de hilo de cobre esmaltado. Para el prototipo se ha utilizado un tubo de cartón procedente de un rollo de papel, con un diámetro aproximado de treinta y cinco milímetros y una longitud de unos noventa y cinco milímetros.

Para el bobinado de L1 utilizaremos hilo de cobre esmaltado de dos décimas de milímetro (0,2 mm) de diámetro. Daremos unas cuatrocientas espiras y realizaremos una toma cada cincuenta espiras. En la figura número trece podemos ver la bobina durante el bobinado con las tomas indicadas. Una vez devanadas las cuatrocientas espiras, rociaremos la bobina con un barniz para dar firmeza al bobinado y sujetar bien las espiras. Se ha utilizado un barniz transparente que viene en un "spray" y que se encuentra en los comercios de electrónica. Este barniz se utiliza para barnizar circuitos impresos y en general circuitos electrónicos

3.- CAPACITOR VARIABLE.-
Para el condensador de sintonía, C2, utilizaremos un condensador variable con una capacidad máxima de unos quinientos picofaradios. Este condensador se puede obtener de un aparato de radio viejo, bien de válvulas o de transistores. En la figura número quince tenemos algunos tipos de condensadores que se pueden utilizar.

4.- DIODO DE GERMANIO.-
El elemento detector de galena utilizado en los receptores antiguos, será sustituido en nuestro montaje por un diodo de germano, llamado así porque el elemento activo lo constituye un diminuto cristal de germano sobre el que se apoya una fina punta de acero. En la figura número dieciséis se puede ver, muy aumentado, un diodo de germano.

5.- AURICULARES.-
Como ya se ha indicado, para la escucha se utilizan auriculares de alta impedancia, no siendo posible la utilización de los auriculares normales para transistores, debido a su baja impedancia, que cargaría en exceso el circuito sintonizado. Se pueden utilizar auriculares de cristal que tienen alta impedancia y a veces se encuentran en los comercios de electrónica. Si se utiliza un auricular de cristal, es preciso poner en paralelo con él una resistencia de 10 Kohm, para cerrar el circuito del detector.

Una vez en posesión de los componentes procederemos al montaje del receptor. Como se trata de un montaje experimental, en el prototipo no se ha utilizado ninguna caja, y el montaje se ha realizado sobre una base de madera con unas dimensiones de 15 por 20 centímetros. El montaje no es crítico y el constructor podrá introducir las variaciones que estime conveniente.

Comenzaremos sujetando la bobina sobre la base de madera. Para ello utilizaremos cinta adhesiva por los dos lados. Atornillaremos una serie de pequeños tornillos de latón sobre la base de madera. Sobre la cabeza de estos tornillos soldaremos los diversos terminales de la bobina. En la figura número diecisiete tenemos la bobina sujeta sobre la base de madera y los terminales soldados a las cabezas de los tornillos mencionados.

Una vez soldados los terminales de la bobina comprobaremos la continuidad entre el terminal del principio y del fin del bobinado. Para ello utilizaremos un tester dispuesto para medir resistencias en una escala baja (X1). La resistencia total del bobinado debe rondar los veinticinco ohmios si se ha utilizado el hilo esmaltado indicado anteriormente.