EL SOL DESPIERTA

Hoy 25 de Diciembre del 2009,el sol comienza a mostrar signos de actividad.Puede que empiecen a mejorar las condiciones de propagación en HF

CONFERENCIA:Radio Comunicaciones Marítimas

El contenido de la conferencia está disponible en este par de ficheros A y B.

Nota:A propósito de las transparencias conviene recordar lo que solía decir George Steiner:" Lo esencial nunca está en la partitura"

ULTIMA TRANSPARENCIA

CIERRE CURSO 2009-2010

DISEÑO DE RADIO RECEPTORES

CIERRE DEL CURSO 2009-2010
-------------------------------------------------------------------------------

1-ENTREGA DE TRABAJOS:

Se puede elegir el “Trabajo Final” de entre las siguientes opciones:

1-Datasheet del emisor de la radiobaliza

2-Datasheet del receptor de la radiobaliza

3-Diseño de un receptor para la banda de 7MHz con arquitectura de “Conversión directa (ZIF)” (Se sugiere leer con detenimiento la descripción técnica que se encuentra en la pag 1.7 bajo el título "An IC Based Direct Conversion Receiver".

Fecha límite de entrega:8 de Enero 2010 a las 15 horas

Entrega :

                   Personalmente en Desp. 210 Módulo D4

                    Por correo electrónico: jmiguel@tsc.upc.edu



2.-MONTAJE RECEPTOR DE OM

Aquellos estudiantes que quieran realizar un prototipo del receptor regenerativo para OM han de confirmar su interés mediante un e-mail entre los días 11 y 13 de Enero

La fecha de realización será el 26 de Enero a las 10h en el Laboratorio.

3-CALIFICACIONES

Se publicarán en el Blog de la asignatura el día 11 de Enero.

4-Saber más

Un libro que te puede facilitar el diseño y la realización de receptores de FM y ganar experiencia en temas avanzados como el PLL.

TITULO : Receptores de radio monochip para FM

                                             Autor: Miguel López, José María;


                                              Data de publicació: 2005


                                              Col•lecció: Aula politècnica, 107


Sinòpsi: Este libro aborda de forma estructurada tanto los aspectos de diseño como los de realización de receptores de radio para la banda de FM. Tras unos primeros capítulos dedicados al estudio de las propiedades de la modulación de frecuencia y de los circuitos básicos que configuran un receptor de radio, se desarrolla un minucioso análisis de los circuitos integrados TDA7000/10/21.



Más información sobre receptores de FM en este artículo.

RECEPTOR SDR

La solución que ilustra la figura consta del front-end realizado con un NE602 en el que los paquetes recibidos a 27MHz son mezclados con la señal de un oscilador local a 27.01 MHz.Se obtienen así paquetes de la misma duración pero ahora de frecuencia 10KHz.Esta señal es ahora procesada usando un PC y su tarjeta de sonido.Mediante el adecuado software,se realiza una segunda conversión con un oscilador local a 8KHz de manera que ,seleccionando con un paso banda la frecuencia diferencia,resulta un tono de 2KHz que se envía al altavoz del PC.Cada vez que se recibe un paquete de RF a 27MHz y duració 1sg,se escucha un pitido de esa misma duración y frecuencia 2KHz.

Con la señal que se envía al altavoz se puede también hacer por hardware un detector de envolvente y así actuar sobre un comparador que ilumine un LED cada vez que se recibe el paquete de RF.

Para el procesado digital se ha utilizado el programa SDradio

TEST RECEPTOR

En la figura se muestra una captura realizada con Picoscope de la tensión de salida del Front-end (Terminal 4 o 5 del NE602) cuando se recibe la emisión a 27MHZ.
La frecuencia del tono no es exactamente de 10KHz debido a que el cristal de cuarzo del transmisor opera ligéramente por encima de la frecuencia serie (Modo inductivo del cristal)

RECEPTOR RADIOBALIZA: FRONT-END

El receptor se ha realizado con un mezclador conmutante del tipo activo (NE602).Se utiliza un cristal de cuarzo de 27.01MHz trabajando en el tercer sobretono.El circuito tanque del oscilador se ha de ajustar a esa misma frecuencia.

El circuito de entrada se ha solucionado mediante un transformador sintonizado que convierte la resistencia de entrada del C.I de 1500Ohm a 50 Ohm a la frecuencia de 27MHz.

Cuando se reciban los paquetes de RF a 27MHz procedentes del emisor,serán convertidos por esta etapa de recepción, en paquetes de la misma duración pero de frecuencia 10KHz.Estos paquetes son fácilmente procesables mediante amplificadores operacionales o bien usando la arjeta de sonido del PC (Software Defined Radio).

RADIO BALIZA: Diseño del receptor

¡Ya está disponible en CPET!

EJERCICIO nº12

Ejemplo de ralización con AO para 10KHz

EJERCICIO nº 13 EMISOR RADIO BALIZA

Elaborar el Datasheet para el emisor de la radiobaliza.

EJERCICIO nº11

Para solucionar este ejercicio hay que tener el Data-sheet del diodo varicap BB204.

OSCILADOR 27MHz

En la figura se muestra el esquema de un oscilador a 27MHz.La desconstrucción del mismo permite osservar su composición: un seguidor de tensión conectado en cascada a un filtro paso-banda provisto de un  divisor capacitivo para asegurar efecto transformador.

La salida del oscilador se ha realizado mediante un autotransformador. Se utiliza para ello una toma intermedia en la bobina del filtro paso-banda.

Sobre este oscilador se realizarán diversos esperimentos:control de la frecuencia mediante diodo varicap,estabilización con cristal etc

RECEPTOR REGENERATIVO:DATA SHEET

Uno de los mejores trabajos presentados acerca del diseño del receptor de onda media regenerativo.El autor es Marc Obrador.

Javier Chavarría es el autor de esta memoria del Frontend del receptor de OM

Iván Vizcaíno propone este Datasheet

SOLUCION EJERCICIO nº10

El coeficiente de autoinducción de la bobina es de 1029 nanoH de manera que se necesita un condensador de 33.8 picoF para situar el pico de resonancia en 27MHz.
Con un factor de calidad de la bobina de al menos 25 siempre que se trabaje a menos de 30MHz, resulta una resistencia parásita serie de 7ohm.Transferida en paralelo con L resulta un valor de 4349 ohm.
En paralelo con estos 4349 están los 1800 ohm del integrado NE602.Resulta así una resistencia de 1273 que es la que el transformador ha de convertir en 72 ohm.Será preciso utilizar una n de 4.2 en el transformador .Para ello se realiza  un secundario devanando  5 espiras.

Para simular el circuito,se puede sustituir la entrada por un generador de resistencia interna 72 ohm.Del análisis resulta una amplificación en el pico de 2.1 y un ancho de banda de 7.3MHz.
Con una simulación PSPICE se llega a un resultado similar.
El fichero que representa el circuito es:

RX1


vg 1 0 ac 1

r1 1 2 72

l2 2 0 58.33e-9

l1 3 4 1029e-9

r2 4 0 7

c1 3 0 33.8e-12

r3 3 0 1800

k1 l1 l2 0.99999

.ac dec 1000 10e6 50e6

.probe

.end
 
 

Prestar atención a la descripción del transformador en PSPICE.

EJERCICIO nº 10

Fig.1

El receptor de la fig.1 opera a 27 Megaherzios y tiene una resistencia de entrada de 1800 Ohms.La antena es un dipolo en lambda medios con bajada coaxial de 72 Ohm.El transformador que se utiliza para adaptar impedancias consta de un primario de 22 espiras de hilo de cobre de 0.8 mm devanadas sobre nucleo de aire de 10 mm de diámetro.Ocupa una longitud de 5cm y el factor de calidad que se obtiene para esta bobina es superior a 25 a frecuencias inferiores a 30 Megaherzios.

Calcular el valor del condensador C en picofaradios y el número de espiras del secundario para lograr la adaptación requerida.

PROTOTIPOS REALIZADOS RECEPTOR REGENERATIVO DE OM

El prototipo mostrado  arriba corresponde a la versión que excita directamente unos auriculares conectados en serie.

En este segundo prototipo puede apreciarse el transformador para excitar el altavoz con un TL081.

CPET : FILTROS Y TRANSFORMADORES

Ya están disponible en CPET las notas de clase sobre "Filtros y transformadores"

EJERCICIO nº9

Fig.1

A la vista del esquema del receptor mostrado en la figura1,justificar su estructura y explicar el funcionamiento.Se sugiere utilizar los modelos circuitales mostrados en la fig.2

El formato de presentación de este ejercicio puede ser el habitualmente empleado en los "Datasheet".

Fig.2

EJERCICIO nº8

Este ejercicio permite consolidar todos los aspectos de diseño del Front-end del receptor de OM regenerativo.
Es importante resolverlo por completo.

SOLUCION EJERCICIO nº7

En la figura puede verse la curva de ganancia del amplificador de RF.Para construir el modelo circuital,se ha tomado una frecuencia de transición de 150MHz para el BC238.Con ese valor resulta una capacidad base emisor de 36pF.

FICHERO PSPICE


vg 1 0 ac 1

r1 1 2 50

c1 2 3 470e-9

r2 3 5 100

r3 5 0 10400

r4 3 4 820000

r5 4 6 820000

r6 6 7 4700

c2 5 0 36e-12

c3 4 0 470e-9

c4 5 6 4.5e-12

l1 7 0 330e-6

g1 6 0 5 0 0.038

.ac dec 1000 100e3 10e6
.probe
.end
 
La ganancia teórica es de 45 dB.La ganancia obtenida a 550KHZ es de 44.9 deciBelios frente a 42.9 en el extremo superior de la banda de OM (1.7MHz).Así pues la ecualización se ha logrado satisfactoriamente.
En cuanto a la impedancia de entrada,se obtiene representando en PSPICE las variables VP(2)-IP(C1):fase de la tensión nodal 2 menos la fase de la corriente que circula por C1.Se obtiene así un módulo de 173 y un argumento de -70 grados.La admitancia será por tanto 0.00578 y de argumento +70.Expresada esta admitancia en forma binómica resulta 0.0011977 y la parte imaginaria 0.0543.
En el modelo RC paralelo,la R será el inverso de 0.001197 =505 ohmios.En cuanto al condensador basta dividir la parte imaginaria de Y pr 6.28 f.Resulta así a 1MHz un C=864pF

AMPLIFICADOR DE RF CON TRANSISTOR: EJERCICIO nº7

Ejercicio nº 7
Este ejercicio facilita la autoevaluación del tema desarrollado sobre diseño de amplificadores.

DATA SHEET del transistor BC238 (Fairchild).
DATA SHEET de MOTOROLA

METAFORAS DE LA RADIO Y DEL TRANSISTOR

Un periodista le pidió a Albert Einstein que definiera la radio;él se intrincó en una prolija explicación de ondas,potencias,reflexiones... .Al ver que el periodista no le entendía,Einstein recurrió a una metáfora:Verás,el cable del telégrafo es como un gato muy muy largo.Le aprietas la cola en Nueva York y su cabeza maúlla en Los Angeles.La radio opera exactamente del mismo modo:envías señales desde aquí y las reciben allí.La única diferencia es que no hay gato...
Desde mi punto de vista,Einstein no estaba muy inspirado el día en que le entrevistaron.Crear metáforas no está al alcance de todo el mundo,ni tan siquiera de todos los pocos genios que en el mundo han sido.
En la última clase,hablando del transistor,varios recurrieron a metáforas para intentar explicar las propiedades de uno de los más grandes inventos del siglo xx.No creo que clarificaran mucho el asunto.Veremos si al final del tema nos es posible dar una explicación breve pero sobre todo clarificadora del transistor.
Por cierto,existe gran polémica acerca de si realmente fue en los míticos laboratorios Bell donde se inventó el transistor.Hoy en el periódico "El País" tratan el tema en relación a la controversia que genera la concesión de algunos premios Nobel.En concreto reivindican a Lilienfeld como el pionero.

Una explicación breve y concisa del funcionamiento de un transistor bipolar como amplificador de tensión:

EL TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR :IDEA BASICA

Un transistor bipolar es un dispositivo electrónico de tres terminales denominados base,emisor y colector.Entre base y emisor se configura una unión semiconductora del tipo PN y entre colector y base otra del tipo NP.

Cuando mediante un circuito auxiliar se polariza en directo la unión BE y en inversa la unión CB ocurren una serie de fenómenos de gran interés: una pequeña variación de la tensión BE provocará una variación de orden exponencial en la corriente de emisor ya que en un diodo en conducción i=Is exp(v⁄vt )

Además,la corriente de colector no es nula como cabría pensar por estar la unión (CB) polarizada en inversa.Por el contrario,la corriente de colector es casi una réplica de la de emisor (ic=αie) siendo el parámetro α muy próximo a la unidad.De manera que el pequeño cambio en la tensión BE provocará también un cambio de orden exponencial en la corriente de colector.Bastará insertar un resistor en serie con el colector para convertir esa gran variación de corriente en una gran variación de tensión.

BLOG EJEMPLAR

En este Blog se puede apreciar un excelente seguimiento de la asignatura de DR.

EJERCICIO nº6

Redacta el "DATA SHEET" de la antena que has realizado para el receptor de OM.
Como modelo puedes utilizar el siguiente "Data sheet"

Se puede completar este ejercicio con una estimación del coste de fabricación de la antena.Se necesitará por tanto conocer los posibles suministradores y precios de los elementos constituyentes:barra de ferrita,hilo de cobre etc

RESOLUCION EJERCICIO nº5

El comportamiento del circuito está perfectamente descrito en las notas de clase.Presenta un pico de resonancia a 666 KHz con amplificación de 52.3

En cuanto a la aplificación a 739KHz puede obtenerse a partir de H(s) particularizada a 739 KHz o bien se puede simular directamente el circuito con pspice y graficar su curva de amplificación.El resultado es de 4.3.

En cuanto a la segunda parte,la tensión inducida en la bobina de 250 microH será de 142 microVolts a 666KHz y de 158 microVolta a 739 KHz. Se observa que las antenas de bobina de ferrita son más eficaces conforme mayor es la frecuencia de operación.Esto es lógico ya que la ley de inducción de Faraday exige una derivada que hace aparecer el factor 6.28f en la tensión inducida.

Con estas tensiones inducidas,el filtro pasobanda producirá tensiones de 7.4mV a 666KHz y de sólo 0.7mV a 739 KHz.Así pues,la diferencia entre la emisión sintonizada y la otra será de 20 dB

EJERCICIO nº5

Este ejercicio proporciona las claves que permiten entender el primer bloque del receptor de OM.

La primera parte puede resolverse bien sea mediante análisis del circuito o alternativamente se puede recurrir a PSPICE.

En la segunda parte se ilustra la capacidad del circuito para sintonizar,amplificar y filtrar.

COMENTARIOS SOBRE EJERCICIOS 2-3-4

Ejercicio nº2
El modelo circuital del conjunto generador+monopolo facilita la resolución.
No se necesita recurrir a la transformada de Fourier para describir el espectro de la señal Vg.No obstante,si se utiliza hay que tener en cuenta que las dimensiones del eje de ordenadas son V/Hz (Es una densidad espectral).
Conviene distinguir entre una representación del espectro de una señal  o de su densidad espectral.


Ejercicio nº3
La tensión inducida en la bobina por la OEM será de:

Vo =2670 E f   picoVolts   con E en mV/m y f en KHz.

Para E=100mV/m y f=666KHz resulta Vo=177.8 microVolts

Ejercicio nº4

Lo más relevante en este ejercicio es responder a la pregunta que se formula.Ese debe ser el punto de partida del guión.
Conviene referenciar adecuadamente las fuentes utilizadas.
No tiene mucho sentido hacer un recorta y pega con informaciones obtenidas en la red.Es mejor ceñirse a las dos fuentes indicadas.

SOLUCION EJERCICIO Nº 2

COMUNICACIONES EN HF

Barrett Communications es una empresa australiana especializada en comunicaciones en la banda de HF.Dispone de un tutorial (audiovisual)excelente sobre el tema.

Para complementar algunos aspectos relativos a la ionosfera sugiero leer con detenimiento el capítulo 2 del manual de comunicaciones en HF elaborado por la empresa Harris



EJERCICIO Nº 4
Explicar por qué son viables las comunicaciones vía radio más allá del alcance visual, utilizando la banda de HF.Indicar las características más notables de este tipo de comunicaciones

EJERCICIO nº3

En Onda Media las antenas de nucleo de ferrita resultan muy atractivas cuando se pretende que el receptor sea portátil.El ejercicio nº3 ayuda a comprender su funcionamiento.

Ejercicio nº2

El ejercicio nº2 posibilita usar muchos de los temas desarrollados en la clase de hoy.

DATASHEET:Ejercicio nº1

Un "Datasheet" es un breve documento que describe las características básicas y el funcionamiento de componentes o equipos electrónicos.Está escrito con el detalle suficiente para resultar de utilidad al destinatario que habitualmente suele ser un ingeniero de diseño.
Para elaborar correctamente un "Datasheet" puede consultarse el siguiente enlace:

http://es.wikipedia.org/wiki/Datasheet

EJEMPLOS:

Datasheet del amplificador monolítico de audio LM386

http://www.hugedrive.com/published/WG/show.php?q=REVTSUdOUkFESU8=-2eb13178


Datasheet de una antena de ferrita para OM

http://docs.google.com/View?id=dfzvs9sz_160gn82z5c2


Datasheet de un radioreceptor

http://www.etoncorp.com/upload/contents/307/GM300_NA.pdf

Ejercicio nº1

Elabora el "Datasheet" de un receptor de radio que tengas a mano

DISEÑO DE RADIO RECEPTORES

En este Blog se proporciona información sobre la asignatura optativa Diseño de Radio Receptores.

El horario de clases es:

Grupo de Mañana:Martes y Jueves de 10 a 12

Grupo de Tarde: Miércoles y Juueves de 18 a 20.Especial para Ing Electrónica

El programa de la asisnatura está disponible en:

http://docs.google.com/View?docid=dfzvs9sz_58frjnpkgs&pageview=1&hgd=1&hl=en


Normas de funcionamiento:

En el documento adjunto encontrarás la información relativa al funcionamiento de la asignatura

http://docs.google.com/View?id=dfzvs9sz_29876fbwwgr