Principios de comunicación - Radio FM
La multiplexación por división de frecuencia se utiliza en receptores de radio y televisión. El uso principal de FM es para comunicaciones por radio. Echemos un vistazo a la estructura del transmisor FM y el receptor FM junto con sus diagramas de bloques y su funcionamiento.
Transmisor FM
El transmisor de FM es la unidad completa que toma la señal de audio como entrada y entrega ondas moduladas de FM a la antena como salida para ser transmitida. El transmisor de FM consta de 6 etapas principales. Se ilustran en la siguiente figura.
El funcionamiento del transmisor de FM se puede explicar de la siguiente manera.
La señal de audio de la salida del micrófono se envía al preamplificador, lo que aumenta el nivel de la señal de modulación.
Esta señal luego pasa al filtro de paso alto, que actúa como una red de pre-énfasis para filtrar el ruido y mejorar la relación señal / ruido.
Esta señal se transmite además al circuito modulador de FM.
El circuito del oscilador genera una portadora de alta frecuencia, que se le da al modulador junto con la señal moduladora.
Se utilizan varias etapas de multiplicador de frecuencia para aumentar la frecuencia de funcionamiento. Incluso entonces, la potencia de la señal no es suficiente para transmitir. Por lo tanto, se utiliza un amplificador de potencia de RF al final para aumentar la potencia de la señal modulada. Esta salida modulada de FM finalmente se pasa a la antena para ser transmitida.
Requisitos de un receptor
Se utiliza un receptor de radio para recibir señales de banda AM y banda FM. La detección deAM se realiza mediante el método llamado como Envelope Detection y la detección de FM se realiza mediante el método llamado como Frequency Discrimination.
Dicho receptor de radio tiene los siguientes requisitos.
Debería ser rentable.
Debería recibir señales AM y FM.
El receptor debe poder sintonizar y amplificar la estación deseada.
Debe tener la capacidad de rechazar las estaciones no deseadas.
La demodulación debe realizarse en todas las señales de la estación, cualquiera que sea la frecuencia portadora.
Para que se cumplan estos requisitos, el circuito del sintonizador y el circuito del mezclador deben ser muy eficaces. El procedimiento de mezcla de RF es un fenómeno interesante.
Mezcla de RF
La unidad de mezcla de RF desarrolla un Intermediate Frequency (IF) al que se convierte cualquier señal recibida, para procesar la señal de manera efectiva.
RF Mixer es una etapa importante en el receptor. Se toman dos señales de diferentes frecuencias donde un nivel de señal afecta el nivel de la otra señal, para producir la salida mixta resultante. Las señales de entrada y la salida resultante del mezclador se ilustran en las siguientes figuras.
Cuando dos señales ingresan al mezclador de RF,
La primera frecuencia de señal = F1
La segunda frecuencia de señal = F2
Entonces, las frecuencias de la señal resultante = (F1 + F2) y (F1 - F2)
En la salida se produce un mezclador de dos señales de diferentes frecuencias.
Si esto se observa en el dominio de la frecuencia, el patrón se parece a la siguiente figura.
El símbolo de un mezclador de RF se parece a la siguiente figura.
Las dos señales se mezclan para producir una señal resultante, donde el efecto de una señal afecta a la otra señal y ambas producen un patrón diferente como se vio anteriormente.
Receptor de FM
El receptor de FM es la unidad completa que toma la señal modulada como entrada y produce la señal de audio original como salida. Los radioaficionados son los primeros receptores de radio. Sin embargo, tienen inconvenientes como una baja sensibilidad y selectividad.
Selectivity es la selección de una señal en particular mientras se rechazan las demás. Sensitivity es la capacidad de detectar una señal de RF y demodularla, mientras se encuentra en el nivel de potencia más bajo.
Para superar estos inconvenientes, super heterodynese inventó el receptor. Este receptor de FM consta de 5 etapas principales. Son como se muestra en la siguiente figura.
Sección del sintonizador de RF
La señal modulada recibida por la antena se pasa primero al tuner circuita través de un transformador. El circuito del sintonizador no es más que un circuito LC, que también se denomina comoresonant o tank circuit. Selecciona la frecuencia deseada por el receptor de radio. También sintoniza el oscilador local y el filtro de RF al mismo tiempo.
Mezclador de RF
La señal de la salida del sintonizador se envía al RF-IF converter, que actúa como mezclador. Tiene un oscilador local, que produce una frecuencia constante. El proceso de mezcla se realiza aquí, teniendo la señal recibida como una entrada y la frecuencia del oscilador local como la otra entrada. La salida resultante es una mezcla de dos frecuencias [(f 1 + f 2 ), (f 1 - f 2 )] producidas por el mezclador, que se denomina comoIntermediate Frequency (IF).
La producción de IF ayuda en la demodulación de cualquier señal de estación que tenga cualquier frecuencia portadora. Por tanto, todas las señales se traducen a una frecuencia portadora fija para lograr una selectividad adecuada.
Filtro IF
El filtro de frecuencia intermedia es un filtro de paso de banda, que pasa la frecuencia deseada. Elimina cualquier componente de frecuencia superior no deseado presente en él, así como el ruido. El filtro IF ayuda a mejorar laSignal to Noise Ratio (SNR).
Demodulador
La señal modulada recibida ahora se demodula con el mismo proceso utilizado en el lado del transmisor. La discriminación de frecuencia se utiliza generalmente para la detección de FM.
Amplificador de audio
Esta es la etapa del amplificador de potencia que se utiliza para amplificar la señal de audio detectada. A la señal procesada se le da fuerza para que sea efectiva. Esta señal se transmite al altavoz para obtener la señal de sonido original.
Este receptor superheterodino se utiliza bien debido a sus ventajas como mejor SNR, sensibilidad y selectividad.
Ruido en FM
La presencia de ruido también es un problema en FM. Siempre que llega una señal de interferencia fuerte con una frecuencia más cercana a la señal deseada, el receptor bloquea esa señal de interferencia. Tal fenómeno se llama comoCapture effect.
Para aumentar la SNR a frecuencias de modulación más altas, un circuito de paso alto llamado preemphasis, se utiliza en el transmisor. Otro circuito llamadode-emphasis, el proceso inverso de preacentuación se utiliza en el receptor, que es un circuito de paso bajo. Los circuitos de preacentuación y desacentuación se utilizan ampliamente en el transmisor y receptor de FM para aumentar de manera efectiva la SNR de salida.