bn ec0912 receptores

Electrónica de Comunicaciones Curso 2009/2010

Receptores - Selectividad 1

Capítulo 12. Receptores

Parámetros característicos y tipos de

receptores

2

Esquema

� Tipos de receptores

� Frecuencias interferentes

� Elección de la frecuencia intermedia

� Selectividad de un receptor

� Sensibilidad y ruido en receptores

� Margen dinámico

� Control Automático de Ganancia.



3

DemoduladorAmplificadorFiltro

paso

banda

Filtro

RFAntenaAntena

de señal

Amplificador

Banda base

Esquema básico del receptor

Funciones de un receptor

•Amplificar la señal hasta el nivel de entrada al demodulador

•Eliminar interferencias y ruido que llegan al sistema receptor

•Demodular la portadora para obtener la señal de banda base

4

Parámetros de un Receptor

� Frecuencia de portadora.

� Señal de banda base.

� Tipo y profundidad de modulación.

� Ancho de banda de recepción.

� Protección contra interferencias.

� Ruido de recepción.

� Sensibilidad.

� Fidelidad.



5

Criterios de calidad

� Selectividad:

� Capacidad de eliminar señales potencialmente

interferentes. (filtrado, intermodulación,…)

� Sensibilidad:

� Nivel mínimo de señal que es capaz de detectar con la

calidad deseada. (ruido, ganancia,..)

� Fidelidad:

� Capacidad de recibir y demodular la señal sin

distorsión. (distorsión lineal y no lineal, señales

espurias, demodulación, etc.)

6

Tipos de receptor

� Por el esquema de conversiones

� Homodino

� Superheterodino

� Varias etapas de mezcla

� Por la frecuencia de portadora.

� LF, MF

� HF, VHF, UHF

� Microondas...

� Por el tipo de señales de banda

base

� Analógicas

� Digitales

� Por la modulación

� AM, DBL, BLU.

� FM, FSK, PSK.

� QAM.

� Por el servicio.

� Audio

� Telefonía

� Radiodifusión

� Vídeo

� Datos..

� Por la forma sintonía

� Fija

� Discreta

� Continua



7

Receptor Homodino

DEMDEM

Ventajas

•Sencillez

•Bajo costo

Inconvenientes

•Difícil filtrado en RF si fp/B>100

•Alta ganancia en los amplificadores de

RF con posibilidad de oscilación.

Amplificación Filtrado Demodulación Nivel BB Filtrado BB

8

Receptor Heterodino

DEMDEM

Ventajas

•El filtrado se hace sobre una

frecuencia más baja.

•Se amplifica en dos etapas de

diferente frecuencia.

Inconvenientes

•Es más complejo y

caro.

•Hay que eliminar la

banda imagen.

Amplificación Filtrado Demodulación

Conversión de frecuencia

Amplificación



9

Bandas espurias y banda imagen

RF

f0 fs fs+f0fs-f0

FIBanda Imagen

2f0-fs

Filtro de rechazode banda imagen

OL

fImagen=fs±2fFI

B< BRF<4fFIBFI= B

Filtro de frecuenciaintermedia

10

DEMDEM

RF FI1 FI2

OL1 OL2

fs

fi1=|f

s-f

01| f

i2=|f

i1-f

02|

Receptor de doble conversión

Ventajas

•Una conversión con dos saltos

permite eliminar mejor la banda

imagen.

Inconvenientes


caro.

Amplificación

Filtrado

DemodulaciónConversión de frecuencia

Amplificación



11

Doble conversión hacia abajo

FI1

f02 |fs-f01| fs

FI2 Filtro de rechazobanda imagen

OL2 OL1

f01|fI1-f02|

12

Receptor de conversión superior

DEMDEM

RF FI1 FI2

OL1 OL2

fs

fi1

=fs+f

01

ó

fi1

=f01

-fs>f

s

fi2

=|fi1

-f02

|

Ventajas

•Permite eliminar mejor la banda

imagen en receptores con

sintonía en márgenes muy

grandes

Inconvenientes


caro.



13

Doble conversión hacia arriba

FI1

f02 |fs+f01|fs

FI2Filtro de rechazobanda imagen

OL2OL1

f01|fI1-f02|

14

Potenciales interferencias

� Mezclas que generan la

frecuencia intermedia:

� Mezclas armónicas de

la señal.isnm fmfnff =±⇒ 0,

iynm fmfnff =±⇒ 0,� Mezclas armónicas de

las interferencias.

1

10

±±

=n

m

f

f

s

iy fm

fm

nf

10 ±=

00

1

f

f

mm

n

f

fiy ±=

1±±

=n

nm

f

f

s

i



15

Carta de productos interferentes

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2

0,1 0,2

0,3 0,4 0,51,5 1,4 1,3

1,2 1,1

1,1

1,5 2,51,4

1,3

1,2

2,5

2,4

2,3

3,5

3,5

2,3

0,1

3,44,5

2,2

3,3 4,4

2,4

5,5

3,44,5

1,1 2,2

3,3 4,4 5,56,5 5,4 4,3

3,2 2,1

2,1

6,5 7,55,4

4,3

3,2

7,5

6,4

5,3

8,5

8,5

5,3

1,1

7,49,5

4,2

6,3 4,4

6,4

10,5

7,49,5

fy/f0

fi/f0

00

1

f

f

mm

n

f

fiy ±=

( )mn,

16

Ejemplo 12.2

Consideremos un receptor sintonizable en la banda de 600 a 1200 kHz, para

el que se ha elegido una frecuencia intermedia de 450 kHz. El Oscilador

toma valores por encima de la señal entre 1050 y 1650 kHz. Calcule las

posibles frecuencias interferentes

DET.DET.

fRF=600 a 1200kHz

BRF=100kHz BFI=20kHz

fI=450kHz

fOL=1050 a 1650kHz



17

EJEMPLO 12.2

0.2 0.4 0.6

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0,11,2

1,1

1,3

1,2 2,3

2,3

2,2

3,3

1,1 2,2

3,2

2,13,2

428.01050

450

0

==f

fi

333.01350

450

0

==f

fi

273.01650

450

0

==f

fi

fi/f0

fY/f0

fs=600

fs=900

fs=1200

Imagen

18

Productos de mezclaFrecuencia Intermedia 450 450 450 450 450

Frecuencia Señal 600 750 900 1050 1200

Frecuencia Osc Local 1050 1200 1350 1500 1650

m n

1 -1 450 450 450 450 450 Señal

1 1 1650 1950 2250 2550 2850

2 -1 150 300 450 600 750

2 1 2250 2700 3150 3600 4050

1 -2 1500 1650 1800 1950 2100

1 2 2700 3150 3600 4050 4500

3 -1 750 1050 1350 1650 1950

3 1 2850 3450 4050 4650 5250

2 -2 900 900 900 900 900

2 2 3300 3900 4500 5100 5700

1 -3 2550 2850 3150 3450 3750

1 3 3750 4350 4950 5550 6150

4 -1 1350 1800 2250 2700 3150

4 1 3450 4200 4950 5700 6450

3 -2 300 150 0 150 300

3 2 3900 4650 5400 6150 6900

2 -3 1950 2100 2250 2400 2550

2 3 4350 5100 5850 6600 7350

1 -4 3600 4050 4500 4950 5400

1 4 4800 5550 6300 7050 7800

0nfmf s +



19

Frec. interferentes normalizadas

00

1

f

f

mm

n

f

fiy +=

Frecuencias interferentes

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

2.20

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00

fi/fo

fy/f

o

1,-1

1,1

2,-1

1,-2

2,1

2,-2

2,2

3,-1

3,1

3,-2

3,2

2,-3

2,3

4,-1

4,1

Frecuencia Intermedia 450 450 450 450 450

Frecuencia Señal 600 750 900 1050 1200

Frecuencia Osc Local 1050 1200 1350 1500 1650

Fi/Fo 0.43 0.38 0.33 0.30 0.27

m n

1 -1 0.57 0.63 0.67 0.70 0.73

1 1 1.43 1.38 1.33 1.30 1.27

2 -1 0.29 0.31 0.33 0.35 0.36

2 1 0.71 0.69 0.67 0.65 0.64

1 -2 1.57 1.63 1.67 1.70 1.73

1 2 2.43 2.38 2.33 2.30 2.27

3 -1 0.19 0.21 0.22 0.23 0.24

3 1 0.48 0.46 0.44 0.43 0.42

2 -2 0.79 0.81 0.83 0.85 0.86

2 2 1.21 1.19 1.17 1.15 1.14

1 -3 2.57 2.63 2.67 2.70 2.73

1 3 3.43 3.38 3.33 3.30 3.27

4 -1 0.14 0.16 0.17 0.18 0.18

4 1 0.36 0.34 0.33 0.33 0.32

3 -2 0.52 0.54 0.56 0.57 0.58

3 2 0.81 0.79 0.78 0.77 0.76

2 -3 1.29 1.31 1.33 1.35 1.36

2 3 1.71 1.69 1.67 1.65 1.64

1 -4 3.57 3.63 3.67 3.70 3.73

1 4 4.43 4.38 4.33 4.30 4.27

20

700600500m=3, n=1

14251125825m=2, n=2

950750550m=3, n=2

12501050850m=3, n=2

1050900750m=2, n=1

210018001500m=1, n=1 (imagen)

fs=1200kHzfs=900kHzfs=600kHzTipo de interferencia

Productos de mezcla



21

Elección de la frecuencia intermedia

� La frecuencia intermedia no debe coincidir con la

de señal.

� La frecuencia intermedia no debe coincidir con el

oscilador local.

� La relación entre el valor de la frecuencia

intermedia y el ancho de banda de la señal no debe

ser muy grande.

� Posibilitar el rechazo de las frecuencias

interferentes y en particular la banda imagen.

� La frecuencia intermedia debe coincidir con uno de

los valores normalizados.

22

Selectividad

� Capacidad de separar una señal interferente de la señal deseada.

� Se cuantifica como la relación de potencia que debe haber entre la señal interferente (Py) y la señal deseada (PS), para que ambas produzcan la misma señal en el demodulador.

� Se incluye el nivel de señal interferente que produce a la salida intermodulación superior a la admitida en la banda deseada.

� Se incluye el nivel de señal interferente que bloquea el receptor por saturación de algún componente.

) f S(=) f-f S(=) f (P

) f (Pssy

ss

yy ∆



23

EJEMPLO 12.4

� Consideremos el receptor mostrado en la figura, que posee una frecuencia intermedia de 450 kHz, una frecuencia de RF sintonizable entre 600 y 1200 kHz y una banda de recepción final, correspondiente a una emisión de AM de radiodifusión, de 20 kHz. Para este ejemplo supondremos que se sintoniza el extremo inferior de la banda (fs= 600 kHz).

DET.DET.

fRF=600 a 1200kHz

BRF=100kHz BFI=20kHz

fI=450kHz

fOL=1050 a 1650kHz

24

Filtro de RF

� Se estima un nivel mínimo de señal de RF a la entrada de 500 µV de pico (sensibilidad) para el correcto funcionamiento del receptor.

� El filtro de RF consta de una sola etapa LC, de sintonía mecánica, con un ancho de banda entre puntos de -3dB de 100 kHz. Su respuesta se muestra en la figura siguiente:

0 500 1000 15000

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

kHz

dB



25

Filtro de FI

� El amplificador de RF tiene 40 dB de ganancia en tensión y nivel de saturación a la salida de 1.0v pico.

� El filtro de FI, que define la banda final de modulación, estáformado por un filtro activo de 3 etapas (orden_3), centrado en 450 kHz y con 20 kHz de banda a -3 dB. Su respuesta se presenta en la siguiente figura.

400 420 440 460 480 5000

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

kHz

dB

26

Selectividad

� El mezclador presenta un aislamiento a la frecuencia intermedia de 20 dB, una atenuación de 15 dB para las mezclas espurias 2fo±3fYy no presenta rechazo a la frecuencia imagen.

� Se pide dibujar la curva de selectividad y bloqueo en frecuencia.

E spurio

B loqueo

Se lectiv id ad

Penetrac ión F I



27

Sensibilidad

� Nivel mínimo de señal a la entrada de un

receptor para un correcto funcionamiento:

� Nivel de señal en el demodulador superior a la

especificada.

� Relación señal a ruido + distorsión en el

demodulador superior a la especificada.

� …

28

Sensibilidad (Pmin)

• Limitaciones por ganancia de la cadena amplificadora

g

PgP o=)(min

• Limitaciones por ruido de antena y del receptor

( ) nPNSNP ⋅= 0min /)(

DEMDEMRX

g

(S/N)0

PoPmin

Pn

g= Ganancia de la cadena amplificadora.Pn= Potencia equivalente de ruido a la entrada incluido el ruido de antenaP0= Nivel mínimo de señal a la entrada del demodulador.(S/N)0= Nivel mínimo de la relación señal a ruido en el demodulador.



29

Ganancia y ruido en un receptor superheterodino.

Subíndice “s” se refiere a la banda de señalSubíndice “y” se refiere a la banda imagen

DEMDEM

Banda Señal T1s g 1s

Banda Imagen T1yg 1y

TasTay

g 2s

g 2y

T3 g3 B

g=g1sg2sg3

Pn=k(Te+Ta)B

gg

T+

g

T+

gg

ggT+T=T

2s1s

3

1s

SSB

2s1s

2y1y

1y1se

gg

ggT+T=T

2s1s

2y1y

ayasa

30

Ruido en la banda imagen

RF

f0 fsfs-f0

FIBanda Imagen

fy=2f0-fs

OLBFI= B




31

Receptor con rechazo de banda imagen

g1y=0 Filtro de rechazo

ó

g2y=0 Mezclador con rechazo de banda imagen

RF

f0 fsfs-f0

FI Banda Imagen

Filtro de rechazode banda imagen

OL


fy

asa

sss

SSBse T=Ty

gg

T+

g

T+T =T

21

3

11 ⋅

32

Receptor sin rechazo de banda imagen

g1y=g1s Igual ganancia en imagen

g2y=g2s Mezclador sin rechazo de banda imagen

Tay=Tas y T1y=T1s Iguales temperaturas de antena y recepción.

RF

f0 fsfs-f0

FI Banda Imagen OL


fy

asa

sss

SSBse T=Ty

gg

T+

g

T+T 2=T 2

21

3

11 ⋅



33

Especificación de Sensibilidad� Especificación en tensión

(V) Tensión eficaz en bornes de la antena en C.A.

(E) Campo eléctrico eficaz de la onda que incide sobre la antena*.

V)(dB V))(V(20 ó V)(V mínmín µµµ Log

V/m)(dB V/m))(| E (|20 ó V/m)(| E | mínmínµµµ Log

L| E =|V eqmínmínRelación entre ambas:

Leq=Longitud equivalente de la antena* (se supone adaptación perfecta de polarización)

34

Sensibilidad en tensión

� Es típica de frecuencias bajas (f<100MHz)

� La impedancia de entrada a los receptores es alta comparada con la impedancia de antena.

� Las pérdidas por desadaptación son altas.

� El ruido más importante del sistema es el debido a la antena.

Receptor

Zent>>Za

0

5

10

15

20

25

0.01 0.1 1 10 100f (MHz)

Log(T)

R.Cósmico

R. Industrial

R. Atmosférico

R. Atmosférico(Máximo)

(Mínimo)

R. Industrial

R. Cósmico



35

Especificación de Sensibilidad

� Especificación de la sensibilidad en potencia

� (P) Potencia disponible en la antena o generador equivalente.

� <S> Densidad de potencia de la onda incidentes sobre la antena.

Relación entre ambas:

)(dBm (mW))P10log( ó W)(P mínmín µ

)m(dBm/ ))m(mW/> S < 10log( ó )m(µµW> S < 22mín

2mín

A > S =<P eqmínmín

Aeq=Superficie equivalente o efectiva de recepción* (se supone adaptación perfecta de polarización)

36

Sensibilidad en potencia

� Es típica de frecuencias altas (f>100MHz)

� La impedancia de entrada a los receptores está adaptada a la impedancia de la antena

� Las pérdidas por desadaptación son bajas.

� El ruido más importante del sistema es el debido al receptor.

Receptor

Zent=Za*



37


� G/T : Ganancia sobre ruido

� Es una forma de especificar la

sensibilidad como flujo de

potencia en la antena

� Ga es la ganancia de la antena

� T es la temperatura de ruido

equivalente del sistema a la

entrada del receptor o salida

de la antena

DEMDEMRX

gr, Te

(S/N)0

Pmin

Pn

Ta, Ga, Aeq

ea TTT +=2

4

λπ eq

a

AG =

38


DEMDEMRX

gr, Te

(S/N)0

Pmin

Pn

Ta, Ga, Aeq

kBT

AS

kBT

P

gP

gP

N

S eq

rn

r⋅

==⋅⋅

=

minminmin

0

( ) ( )min

02

14/

SNSkB

T

GTG a ⋅⋅==

λπ

� Para una relación S/N dada en el demodulador.

� Para una banda B de recepción

� Para una longitud de onda λλλλ

� La relación G/T es inversamente proporcional a la

sensibilidad en flujo de potencia <<<<S>>>>



39

Margen dinámico

� Se denomina margen dinámico a la relación entre la potencia máxima y la potencia mínima de entrada al receptor.

( )( )mWP

mWPMD

mini

maxiRX

,

,=

( ) ( ) ( )dBmPdBmPdBMD minimaxiRX

,, −=

� La potencia mínima está definida por la sensibilidad

� La potencia máxima está limitada por distorsión, saturación o máximo nivel especificado en el demodulador.

40

Elementos de distorsión.

DEMDEM

Pmin Definida por la sensibilidad. - Nivel de señal en el demodulador- Relación señal ruido en el demodulador

Pmax Definida por la distorsión. - Intermodulación en RF- Saturación y distorsión en FI- Distorsión en el demodulador



41

Control automático de ganancia.CAG

•Reduce la ganancia de los amplificadores al aumentar la potencia media detectada.•Mantiene la linealidad del sistema a corto plazo.

DEMDEM

Det

CAG

42

DETECTOR

CAG

1

RF FI

2 43

GANANCIA MÁXIMAMD

DETECTOR

GANANCIAMÍNIMA

MARGEN DINÁMICO ENTRADA

PU

NTO

DE M

ED

IDA

AMPLIFICADOR FI

AMPLIFICADOR RF

MEZCLADOR

P0 mín P0 máx

Pi mín Pi máx (dBm)

Variación de ganancia con el nivel de señal

La ganancia inicia su reducción en las etapas finales de FI, donde más potencia existe.

Dependiendo del margen de ganancia a reducir, se incluye un control en la etapas de FI e incluso en las de RF.

Los niveles de potencia en cada punto no deben superar los niveles obtenidos para saturación o intermodulación.



43

MARGEN

DINÁM ICO

DETECTOR

MARGEN DINÁM ICO

DEL RECEPTOR P i

P i m áxP i m ín

GA

NA

NCIA

G máx

G mín

P 0

P o máx

P o m ín

Ganancia y potencia de salida en función de la potencia de entrada

(dBm)P-(dBm)P=(dB)G miniminomax ,, ( ) ( ) ( )dBmPdBmPdBG minimaxomin ,, −=

ectorRX MDMDG det−=∆

44

Circuitos de control de ganancia

Control de ganancia por polarización de amplificadores.



45



46





47


Atenuador de diodos PIN controlado por tensión

48

Filtros de CAG

� En general deben eliminar la portadora y modulación y obtener un valor medio de la señal.

� Tiempo de integración T>1/fm(mín)

� En modulaciones angulares no hay variaciones de potencia con la modulación.

� En AM las variaciones de potencia pueden ser importantes y conviene que los tiempos de integración sean altos. Muchas veces se intenta obtener una indicación del valor de portadora independiente de la modulación

� En DBL y BLU existen nulos de potencia en los silencios de modulación, lo que puede activar la ganancia eliminando todo control y produciendo efectos de altos niveles iniciales de señal.

� En estos casos se trabaja con dos tiempos de filtrado.

� Tiempo de activación rápido, que ajusta de forma rápida el nivel de ganancia cuando se inicia la modulación ( aparece señal)

� Tiempo de desactivación lento, que mantiene el control de ganancia un tiempo largo cuando se ha producido un silencio ( no hay señal de entrada)



49

P 12.1 La degradación de la relación señal-ruido en un receptor es igual a su figura de ruido: a) Siempreb) Solo si la antena tiene una temperatura de antena nula.c) Solo si la antena tiene una temperatura de antena igual a 290K.d) Solo si o la temperatura de ruido equivalente del receptor es 290K.

P 12.2 Cuando eliminamos el filtro de RF en un receptor superheterodino, aumenta el ruido porque:

a) Se multiplica por dos la contribución del ruido de antena.b) Se multiplica por dos la contribución al ruido de la antena y el

amplificador de RF.c) Se multiplica por dos el ruido de la antena, el amplificador de RF y el

conversor.d) Se multiplican por dos todas las contribuciones de ruido del

receptor.

Preguntas de Test

50

Preguntas de Test

P 12.3 El margen dinámico de un receptor en dB se obtiene como la diferencia en dBm de:

a) La potencia máxima de entrada y la ganancia del receptor.b) La potencia mínima de entrada y la potencia de ruido equivalente.c) La máxima potencia de entrada y la potencia máxima en el detector..d) La máxima potencia de entrada y la mínima potencia de entrada.

P 12.4 ¿Que se entiende por “bloqueo de un receptor”?a) La pérdida de sintonía por derivas de la frecuencia del oscilador local.b) La pérdida de ganancia por saturación debida a interferencias.c) La modulación de señales por una interferencia de muy alto nivel.d) La reducción de ganancia que permite aumentar el margen dinámico.



51

Preguntas de Test

P 12.5 La sensibilidad de un receptor depende sobre todo de:a) La potencia de ruido en la banda de entrada al sistema.b) La ganancia de los amplificadores de RF.c) La ganancia de los amplificadores de FI.d) La sensibilidad del demodulador.

P 12.6 La banda imagen en un receptor superheterodino es:a) La banda de frecuencias que se genera por mezcla de la FI y el OL.b) La frecuencia de señales generadas en el mezclador que deben

filtrarse en RF.c) Una banda de frecuencias que mezclada con el OL produce la FI.d) Las frecuencias de señales producidas por la mezcla de 2fOL-fRF .

52

Preguntas de Test

P 12.7 ¿Que se entiende por “penetración a la frecuencia intermedia” en un receptor superheterodino?

a) Es la relación entre la potencia de una señal interferente en FI que satura el receptor y la potencia máxima de señal.b) Es la relación entre la potencia generada en la frecuencia intermedia a

la entrada del detector y la potencia mínima de señal en antena.c) Es la relación de las potencias de entrada en la frecuencia de FI y en la

de RF que dan la misma potencia en el detector.d) Es la relación entre la potencia de una señal interferente en FI que satura el receptor y la potencia mínima de señal a la entrada.

P 12.8 Una misión del amplificador de RF en un receptor superheterodino es.

a) Mejorar la figura de ruido del receptor.b) Permitir una mejor adaptación entre la antena y el conversor de

frecuencia.c) Evitar que se sature el amplificador de FI por exceso de ganancia.d) Eliminar la banda imagen.



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Preguntas de Test

P 12.9 En un receptor superheterodino, la banda imagen es una banda …a) De señales que mezcladas con el Oscilador Local generan señales en la

banda de FI.b) De señales producidas por la intermodulación de tercer orden del

amplificador de RF.c) De señales que se generan por la mezcla del Oscilador Local con la FI.d) Espuria que se elimina con mezcladores doblemente equilibrados.

P 12.10 El control automático de ganancia aumenta el margen dinámico de un receptor porque...

a) Aumenta la ganancia de los amplificadores al aumentar la potencia de entrada.

b) Disminuye la ganancia de los amplificadores al aumentar la potencia de entrada.

c) Disminuye la ganancia de los amplificadores para señales fuera de la banda de interés

d) Aumenta la ganancia de los amplificadores al aumentar el ruido de entrada.

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Ejercicio 12.3

El receptor del sistema para comunicaciones con el satélite UPM/LB SAT, que funciona a 400 Mhz, responde al siguiente esquema:

G=15 dBF=5 dB

G=40 dBF=7.5 dB

RF FI

L=6.5 dBF=6.5 dB

Detector

G=20 dBF=3 dB

K=1.38 10-23W/K/HzT0=290 K

COMBINADOR

L1=3dB

L2=3.5dB

RF

Ta=T0

RF

Ta=T0

Sabiendo que el ruido procedente de las dos antenas se suma en potencia a la salida del combinador, mientras que la señal procedente de las dos antenas se suma en tensión, se pide:



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Ejercicio 12.3

a) Elegir razonadamente un valor para la frecuencia intermedia sabiendo que el ancho de banda de la señal recibida es de 200 kHz. Compruebe que es suficiente con emplear una única FI en el RX .

b) Elegir razonadamente un valor para el ancho de banda del filtro de RF.

c) Calcular la potencia de ruido a la entrada del detector. Considere que los amplificadores de antena son idénticos y que el combinador se comporta como un atenuador a temperatura T0, independiente para cada rama.

d) Calcule la sensibilidad (nivel de señal en bornes de cada antena), para que la relación S/N a la entrada del detector sea mayor o igual que 15 dB.

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Ejercicio 12.4

En la figura se presenta el receptor de un sistema de red de área local vía radio que trabaja en la banda de 2.46 a 2.54 GHz, con canalización de 8 MHz y modulación de espectro ensanchado. El sistema permite el uso simultáneo de hasta 10 canales.

1. Calcule la figura de ruido del receptor, suponiendo los filtros sin pérdidas, y determine la sensibilidad del receptor para conseguir que la relación (S/N) a la entrada del demodulador sea mejor que 0 dB. (4p)

2. Determine la potencia máxima a la salida del amplificador de RF que produce un ruido de intermodulación tal que C/I ≥40 dB. Obtenga la máxima potencia de entrada por cada canal en las condiciones anteriores, supuestos todos los canales de la misma potencia (3p)

3. Se desea un margen dinámico de entrada de 60 dB. ¿Cuál es el margen de control de ganancia? ¿Cómo se reparte este control entre los amplificadores



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Ejercicio 12.4

K=1.38 10-23

W/K/H zT0=290 K

DEM

G=3 dB

Ta=300K

B=100MHz

F=5 dB

G=30 dB

P1dB=0 dBm

PI3=10dBm

F=10 dB

L=8 dB

FI=450 MHz

BFI=8 MHz

F=8 dB

G=68 dB

Psat=0 dBm

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Problema 3: Febrero 2007

Se quiere analizar un sistema transceptor (transmisor y receptor) de

Bluetooth para comunicaciones inalámbricas entre ordenadores

portátiles. El sistema propuesto está basado en el circuito integrado

ML7050LA de OKI Semiconductors, y su esquema de bloques es el

siguiente:

ML7050LA

DEMOD

PLL Modulador FSK

BB (RX)

BB (TX)

ML7050LA

DEMOD

PLL Modulador FSK

BB (RX)

BB (TX)



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El funcionamiento del dispositivo es el siguiente: el sistema tiene una

única antena y un único filtro que funcionan tanto en transmisión como

en recepción.

• El conmutador de salida del circuito ML7050LA selecciona la

rama de transmisión o la de recepción.

• El receptor es superheterodino siendo el primer elemento un

amplificador de bajo nivel de ruido (LNA), al que le sigue un

mezclador con rechazo de banda imagen (IRM). A continuación

están el filtro de frecuencia intermedia y el amplificador de

ganancia variable. La señal de oscilador local de entrada al

mezclador IRM la genera el propio PLL de la rama de

transmisión, activando el conmutador de la rama de transmisión.

• El transmisor es homodino, y consta de un modulador FSK

basado en un VCO estabilizado con un PLL sintetizador de

frecuencia, un amplificador de baja señal y un amplificador de

potencia.

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Prob. 3: Febrero 2007. Receptor

Los datos generales del sistema son:• Banda de paso del filtro de entrada: 2.4 a 2.5 GHz• Frecuencias portadoras: 2402 a 2480 MHz con saltos de 1 MHz. Nótese

que en transmisión y en recepción se utiliza la misma banda de frecuencia.

• Frecuencia intermedia: 2 MHz• El sistema de espectro ensanchado funciona en modo salto de frecuencia

con una velocidad de salto de 1600 saltos/sg

Las características de los componentes del receptor son las siguientes:• Temperatura de antena : 290 K• Pérdidas del filtro de RF: 3 dB• Conmutador sin pérdidas• Amplificador LNA: G = 10 dB. F = 2 dB. PI3 = 8 dBm. • Mezclador IRM: L = 8 dB, F = 8 dB y rechazo de banda imagen de 30 dB• Filtro FI sin pérdidas con una banda de paso de 1 MHz.• Amplificador de FI de ganancia variable: Gmax = 60 dB. F= 8 dB. • Demodulador FSK: S/Nmin = 25 dB. Pmin = -20 dBm. Pmax = 10 dBm



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Prob. 3: Febrero 2007. Receptor

1. De acuerdo con los criterios de diseño expuestos en la asignatura, explique si la frecuencia intermedia escogida es acertada, y diga por qué se utiliza en este diseño. Calcule el factor de penetración del receptor a la frecuencia imagen para una frecuencia de recepción en el centro de la banda. (3p)

2. Calcule la sensibilidad del receptor, indicando si limita la ganancia o el ruido (To=290K y k=1.38⋅10-23 W/Hz/K) (3p)

3. Calcule la potencia máxima por canal a la entrada del sistema suponiendo que el PC trabaja en un entorno de hasta 10 ordenadores y la C/I mínima es de 15 dB. (Considere que las frecuencias son adyacentes para hacer los cálculos de intermodulación) (2p)

4. Calcule el margen del CAG del amplificador para que no se sature el demodulador, ni se supere el margen de C/I anterior. (2p)

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Se desea completar el diseño y analizar el receptor de FM de la figura. El receptor debe ser capaz de recibir canales de FM cuya frecuencia de modulación está comprendida entre 100 Hz y 15 kHz con una desviación de frecuencia de 75 kHz. La frecuencia central de dichos canales está comprendida entre 88 y 108 MHz con saltos de 200 kHz. Los componentes que forman el diseño son:

• Antena: monopolo vertical con temperatura de antena de 3000 K• Filtro de sintonía continua con un ancho de banda de 7 MHz y sin pérdidas.• Amplificador de RF: Amplificador de bajo ruido que cubre toda la banda de

RF, con ganancia constante de 40 dB, punto de compresión a 1 dB de 0 dBm, punto de cruce de intermodulación de tercer orden igual a 15 dBm y figura de ruido de 5 dB.

• Conversor de frecuencias con 8 dB de ganancia y 10 dB de figura de ruido.• Filtro de FI por definir• Amplificador de FI con figura de ruido de 8 dB y Ganancia máxima de 40 dB.

Tiene posibilidad de control automático de ganancia.



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Prob. 2: Febrero 2004

• Detector del tipo demodulador FM con PLL cuya potencia de entrada puede variar entre –20 y 0 dBm, y tiene que tener una relación señal a ruido mínima a su entrada de 15 dB.• Oscilador local que consiste en un sintetizador de frecuencia capaz de generar las frecuencias necesarias para trasladar el canal seleccionado a la frecuencia intermedia fija.

K=1.38 10-23 W/K/Hz

To=290 K

DEM

Ta=3000K

F=5dBG=40dB

P1dB=0dBmPI3=15dBm

F=10dBG=8dB

F=8dBGmax=40dB

Pin=-20 a 0 dBm(S/N)min=15 dBFIRF

fOL

B=7MHz

K=1.38 10-23 W/K/Hz

To=290 K

DEMDEM

Ta=3000K

F=5dBG=40dB

P1dB=0dBmPI3=15dBm

F=10dBG=8dB

F=8dBGmax=40dB

Pin=-20 a 0 dBm(S/N)min=15 dBFIRF

fOL

B=7MHz

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1. Seleccione de la tabla adjunta el filtro de frecuencia intermedia que mejor se adecua a este sistema, tanto por su frecuencia intermedia como por su ancho de banda. Justifique su respuesta. (2 puntos)

Filtro Frecuencia central (MHz)

Ancho de banda (kHz)

Pérdidas (dB)

1.5 Ma 1.5 200 1.5 1.5 Mb 1.5 500 1 1.5 Mc 1.5 1000 0.5 10.7 Ma 10.7 200 3 10.7 Mb 10.7 500 2.5 10.7 Mc 10.7 1000 2



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2. Calcule la sensibilidad del receptor para cumplir los requisitos de potencia mínima y de ruido a la entrada del detector. Para dicha sensibilidad calcule el nivel de señal a la entrada del detector. (3 puntos)

3. Calcule la potencia máxima para un canal a la entrada del receptor para cumplir los requisitos de intermodulación y saturación del amplificador de RF. Para ello considere que pueden estar presentes señales de hasta 35 emisoras diferentes en los 7 MHz, y suponga que todas se reciben con igual potencia. Considere también que a la entrada del detector se necesita una relación C/I > 15 dB. (3 puntos)

4. Calcule el margen dinámico del receptor y el margen de control del CAG necesario en el amplificador de FI. (2 puntos)

bn ec0912 receptores

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