Hay dos tipos básicos
de receptores de radio: coherentes y no coherentes Con un receptor coherente
o sincrónico, las frecuencias generadas en el receptor y utilizadas para
la demodulación se sincronizan para oscilar a frecuencias generadas en el
transmisor (el receptor debe tener algún medio de recuperar la portadora
recibida y de sincronizarse con ella) Con receptores no coherentes o asíncronos,
o no se generan frecuencias en el receptor o las frecuencias utilizadas
para la demodulación son completamente dependientes de la frecuencia de la
portadora del transmisor. La detección no coherente frecuentemente se
llama detección de envolvente, porque la información se recupera a
partir de la forma de onda recibida detectando la forma de la envolvente
modulada. Los receptores descritos en este capítulo son no coherentes.
Receptor sintonizado
de radiofrecuencia
El receptor
sintonizado a radiofrecuencia (TRF) fue uno de los primeros tipos de
receptores de AM y se utilizó extensamente hasta mediados de los años cuarenta.
El TRF reemplazó a los receptores anteriores de tipo súper regenerativo y de cristal,
y lo más probable es que todavía sea el diseño más sencillo disponible. Se
muestra en la figura 4-4 un diagrama a bloques para el TRF. Un TRF es
esencialmente un receptor, de tres etapas, que incluye una etapa de RF, una
etapa de detector y una etapa de audio. Por lo general, se requieren de dos o
tres amplificadores de RF para filtrar y desarrollar suficiente amplitud de las
señales, para manejar la etapa de detector. El detector convierte directamente
las señales de RF a banda base y la etapa de audio amplifica las señales de
información a un nivel donde se puedan utilizar. Los receptores TRF son
ventajosos para los receptores diseñados para la operación de un solo canal por
su sencillez y alta sensitividad. (Un receptor de un solo canal tiene una
frecuencia de operación fija y, por lo tanto, puede recibir solamente una banda
específica de frecuencias que son únicas, para las transmisiones de una sola
estación.)
Sintonizar un TRF
introduce cuatro desventajas que limitan su utilidad sólo a aplicaciones para una
sola estación. La desventaja principal de un TRF es que su selectividad (ancho
de banda) varía cuando se sintoniza sobre un rango amplio de frecuencias de
entrada. El ancho de banda del filtro de entrada de RF varía con la frecuencia
central del circuito sintonizado. Esto causa un fenómeno llamado efecto piel
(skin) En radio frecuencias, el flujo de corriente se limita al área más
lejana del conductor y entre más alta sea la frecuencia, menor es el área. Por
lo tanto, en radiofrecuencias, la resistencia del conductor aumenta con la
frecuencia. En consecuencia, el Q del circuito tanque (XL/R) permanece
relativamente constante sobre un amplio rango de frecuencias y por lo tanto, el
ancho de banda (f/Q) aumenta con la frecuencia. Como resultado, la selectividad
del filtro de entrada, cambia sobre cualquier rango apreciable de frecuencias
entradas. Si el ancho de banda del filtro de entrada se establece en el valor
deseado, para señales de RF de banda baja, será excesivo para las señales de
banda alta y posiblemente cause interferencia al canal adyacente. La segunda
desventaja de los receptores TRF es la inestabilidad debido al gran número de
amplificadores de RF que se sintonizan a la misma frecuencia central. Cuando se
utilizan amplificadores de múltiples etapas de alta ganancia, la posibilidad de
que una señal de realimentación haga que la etapa de RF empiece a oscilar es
bastante alta. Este problema se puede reducir, en parte, sintonizando cada amplificador
de RF a una frecuencia diferente, ya sea ligeramente arriba o ligeramente abajo
de la frecuencia central. Esta técnica se llama sintonización en cascada. Los
amplificadores de RF con sintonización en cascada tienen una ganancia menor que
los amplificadores sintonizados en la frecuencia central.
La tercera desventaja
de los receptores TRF es que su ganancia no es uniforme en un rango muy amplio
de frecuencias. Esto se debe a las relaciones L/C no uniformes de los circuitos
tanque acoplados con transformador en los amplificadores de RF (o sea, que la
relación de la inductancia a la capacidad, en un amplificador sintonizado, no
es la misma que la de los otros amplificadores sintonizados)
La cuarta desventaja
del TRF es que requiere de sintonización multietapas. Para cambiar las
estaciones, cada filtro de RF debe sintonizarse simultáneamente a la nueva
banda de frecuencia, de preferencia con un solo ajuste. Esto requiere de
exactamente las mismas características para cada circuito sintonizado que, por
supuesto, es imposible de lograr. Como se podrá imaginar, este problema es aún
Más severo, cuando se
utiliza la sintonización en cascada.
EJEMPLO 4-3
Para un receptor de
banda de radiodifusión comercial de AM (535 a 1605 kHz) con un factor Q del
filtro de entrada de 54, determine el ancho de banda en el punto alto y bajo
del espectro de RF.
Solución
El ancho de banda en
el punto de baja frecuencia del espectro de AM Está centrado alrededor de una
frecuencia de portadora de 540 kHz y es
Que es obviamente
demasiado selectivo (angosto) porque bloquearía aproximadamente dos tercios del
ancho de banda de la información.
Receptor
superheterodino
En 1918 Edwin H.
Armstrong (1890-1954) inventó el receptor heterodino o superhet y aún tiene amplio
uso, en muchas variantes. La selectividad no uniforme del TRF condujo al
desarrollo del receptor superheterodino cerca del final de la Primera Guerra Mundial. Aunque la
calidad del receptor superheterodino ha mejorado enormemente, desde su diseño
original, su configuración básica no ha cambiado mucho y aún se utiliza
actualmente, para una gran variedad de servicios de radio comunicaciones. El
receptor superheterodino continúa utilizándose, debido a que sus
características de ganancia, selectividad y sensitividad son superiores a las
otras configuraciones de receptores. Heterodino significa mezclar dos
frecuencias juntas en un dispositivo no lineal o trasladar una frecuencia a
otra utilizando mezclas no lineales. Un diagrama en bloques de un receptor
superheterodino no coherente se muestra en la figura 4-5. Esencialmente, hay
cinco secciones para un receptor superheterodino: la sección de RF, la sección
de mezclador/convertidor, la sección de IF, la sección de detector de audio y
la sección de amplificador de audio.
Sección de RF
La sección de RF
generalmente consiste de un preselector y una etapa de amplificador. Pueden ser
circuitos separados o un solo circuito combinado. El preselector es un filtro
pasa-bandas de sintonización amplia con una frecuencia central ajustable, que
se sintoniza a la frecuencia portadora deseada.
El propósito
principal del preselector es proporcionar suficiente limitación inicial de
bandas para evitar que una frecuencia específica de radio indeseada, llamada frecuencia
imagen, entre al receptor (se explica posteriormente en este capítulo la
frecuencia imagen).
El preselector
también reduce el ancho de banda de ruido del receptor y proporciona la etapa
inicial, para reducir el ancho de banda general del receptor al ancho de banda
mínimo requerido para pasar las señales de información. El amplificador de RF
determina la sensitividad (o sensibilidad) del receptor (o sea, coloca el
umbral de la señal).
