Electrónica de Comunicaciones Curso 2009-2010 Transmisores 1 1 Capítulo 11 Parámetros característicos y tipos de transmisores 2 Esquema básico funcional Fuente de señal Fuente de señal Modulador Modulador Sintetizador de frecuencia Sintetizador de frecuencia Amplificador Filtro paso banda Filtro paso banda Antena Antena Funciones Básicas •Generación de la señal •Síntesis de portadora •Modulación •Amplificación
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Transmisores 1
1
Capítulo 11
Parámetros característicos y
tipos de transmisores
2
Esquema básico funcional
Fuente de señal
Fuente de señal ModuladorModulador
Sintetizadorde
frecuencia
Sintetizadorde
frecuencia
Amplificador Filtropasobanda
Filtropasobanda
AntenaAntena
Funciones Básicas
•Generación de la señal
•Síntesis de portadora
•Modulación
•Amplificación
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Transmisores 2
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Parámetros característicos de un
transmisor
� Señal a transmitir o señal de banda base.
� Tipo y profundidad de modulación.
� Frecuencia de transmisión.
� Banda necesaria y Banda ocupada
� Emisiones no deseadas.
� Potencia de emisión.
� Rendimiento.
� Fidelidad.
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Señal de banda base.
� Valor medio o componente continua ⟨x(t)⟩� Potencia media Pb=⟨x2(t)⟩� Valor eficaz xef=Pb
1/2
� Nivel máximo o de pico de la señal xmáx=1.
� Función de distribución estadística. � F(x)
� Función de correlación. � R(τ)=⟨x(t)x(t-τ)⟩
� Distribución espectral de potencia.� S(f)=F[R(τ)]
A 10-50 0.1-1 M uy buenaB 50-73 1-2.5 BuenaC 80-90 4-10 Muy malaD 85-95 5-20 Muy malaE 90-95 9-20 Muy mala
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Fidelidad
� Distorsión� Distorsión en el proceso de modulación.
� Distorsión en amplificador de potencia.
� Señales espurias dentro de la banda de señal.
� Mezcla de señales en transmisores con multiplexación de canales.
� Distorsión de tercer orden en amplificadores y conversores.
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Transmisores 8
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Transmisor homodino con
modulación a bajo nivel
MOD
x(t)
•Genera la señal modulada en baja potencia sobre la portadora final.
•Amplifica de forma lineal (AM…)
•Amplifica de forma no lineal (FM…)
•Filtra armónicos y espurios de modulación.
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Transmisor homodino con modulación
a nivel alto
x(t)
MODULADOR
•Genera y amplifica la portadora.
•Genera y amplifica la señal de modulación.
•Modula en alto nivel en un modulador lineal de alto rendimiento.
•Filtra armónicos y espurios de modulación.
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Transmisor Heterodino
MOD
X(t)
f1
f2
f1+f2
•Genera la señal modulada en baja potencia sobre una frecuencia intermedia.
•Amplifica de forma lineal.
•Traslada la señal a la frecuencia de emisión en un conversor.
•Amplifica de forma lineal o no lineal hasta la potencia de emisión
•Filtra armónicos y espurios de modulación y conversión.
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Control de ganancia en un transmisor
MODX(t)
P1 P2
C.A.G. Det.C.A.G. Det.
•Controla el nivel de la señal de modulación para mantener el índice de modulación adecuado.
•Controla posibles variaciones de la ganancia de la cadena amplificadora y de conversión para asegurar el punto de trabajo de los amplificadores de potencia y la potencia de emisión.
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Preguntas de Test
P 11.1 La Potencia Isótropa Radiada Equivalente (PIRE) se obtiene...a) Multiplicando la potencia entregada a la antena por la ganancia de la
antena.b) Multiplicando la potencia entregada a la antena por la ganancia del
amplificador de salida.c) Dividiendo la potencia entregada a la antena por la ganancia de la
antena.d) Dividiendo la potencia entregada a la antena por la ganancia del
amplificador de potencia.
P 11.2 Una razón para introducir control automático de ganancia en un
transmisor es:a) Asegurar que la potencia radiada no supera los límites legales
permitidos.b) Asegurar que los amplificadores de potencia trabajan siempre en su
punto óptimo.c) Evitar la aparición de arcos eléctricos en los circuitos de potencia de
salida.d) Conseguir una potencia de pico lo más baja posible.
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Preguntas de Test
P 11.3 La Potencia Isótropa Radiada Equivalente (PIRE o EIRP) es una medida
de:a) La potencia total que radia la antena del transmisor.b) La potencia que el transmisor entrega a la antena supuesta adaptación
perfecta de impedancias.c) La potencia que radiaría una antena isótropa para generar la misma
intensidad de radiaciónd) La densidad de potencia que produce una antena isótropa que se alimenta
con la potencia del transmisor.
P 11.4 Los ecos en un sistema de transmisión por radio generan una distorsión en
la señal que…a) Es una distorsión lineal y se puede compensar con un ecualizador
adecuado.b) Es una distorsión no lineal que no puede compensarse.c) Sólo afecta a los sistemas digitales de alta velocidad.d) Supone una generación de armónicos a frecuencias múltiplos de la
portadora.
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Preguntas de Test
P 11.5 En el diseño de las etapas de potencia de una transmisor con modulación de
AM para transmisión de audio, la linealidad en la respuesta debe mantenerse
hasta un nivel de potencia dado por:a) La potencia de portadora sin modulación.b) La potencia media para una modulación sinusoidal con m= 1.c) La potencia media con una modulación de audio típica..d) La potencia de cresta de envolvente para una modulación de audio típica.
P 11.6 Las bandas de frecuencia de microondas...a) Corresponden a frecuencias de 30 a 300 GHz.b) Se utilizan para difusión con alcance globalc) Se utilizan para sistemas de reflexión ionosférica.d) Se pueden utilizar para comunicaciones por satélite.
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Preguntas de Test
P 11.7 Un transmisor homodinoa) La portadora sobre la que se produce la modulación es de frecuencia
diferente a la de emisión.b) Son la mayor parte de los transmisores profesionales.c) La modulación se realiza directamente sobre la portadora.d) Se utiliza sobre todo para modulaciones de FM.
P 11.8 El control automático de gananciaa) Se utiliza únicamente en receptores.b) Asegura un nivel de señal, independiente de la fuente que genere la señal
en cada caso.c) Se suele aplicar en las etapas de frecuencia intermedia.d) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta.
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Preguntas de Test
P 11.9 La anchura de banda ocupadaa) Es la anchura que precisa el sistema para asegurar la transmisión de
información a la velocidad y con la calidad requerida en condiciones especificadas.
b) Es la banda de frecuencias asignada al servicio en cuestión.c) Es la banda de frecuencias tal que fuera de dicha banda las potencias
medias emitidas se encuentren por debajo de un porcentaje dado de la potencia total emitida.
d) Ninguna respuesta es corecta.
P 11.10 Las potencias máximas de un amplificador de RFa) Son menores en los componentes de estado sólido que en las válvulas de
vacío.b) Aumentan al aumentar la frecuencia.c) Son mayores en las válvulas de vacío, y a frecuencias altas.d) Ninguna respuesta es correcta.
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Ejercicio 11.2El esquema de un transmisor en 2.5 GHz con modulación en QPSK responde al
diagrama de la figura, en el que se aprecia que la modulación se realiza en una
frecuencia intermedia y se obtiene la frecuencia final en un conversor. Las
especificaciones del transmisor se resumen en la lista siguiente :
Potencia de transmisión P0=1w
Potencia a la salida del modulador Pm=0dBm
Ancho de banda B=8MHz
Frecuencia intermedia fi=400MHz
Frecuencia portadora. Variable entre 2.46 y 2.50 GHz con saltos de 4MHz
0/90Osc. +
Sintetizador
Modulador
RF FI
0 dBm 30 dBm
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Ejercicio 11.21. Determine la frecuencia del sintetizador y la frecuencia central y ancho de banda de los
filtros si consideramos que los dos son filtros fijos. Si el filtro de RF es de sintonía simple,
¿Qué nivel de rechazo se obtiene para la banda no deseada a la salida del conversor?
(3p)
2. Se dispone de amplificadores integrados, filtros y de conversores con las siguientes
especificaciones :
Amplificador de FI de banda ancha (10 a 500MHz)
Ganancia 10dB
Punto de compresión a 1 dB 20dBm
Punto de intersección de 3er orden 30dBm
Conversor :
Pérdidas 8dB
Punto de compresión a 1 dB 20dBm
Amplificador de RF (2.4 a 2.6GHz)
Ganancia 15dB
Punto de compresión a 1 dB 35dBm
Punto de intersección de 3er orden 45dBm
Filtros :
Perdidas en el filtro de FI 5dB
Pérdidas en el filtro de RF 3dB
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Ejercicio 11.2
Dibuje un esquema del transmisor en el que se incluyan los diferentes amplificadores
(puede usar tantos como sea necesario) y los niveles de potencia en cada uno, de
forma que se asegure la potencia de salida. ¿Cual de ellos limitará el punto de
intersección de 3er orden del conjunto, es decir, la peor relación P/I3? ¿Cual es el punto
de intersección de 3er orden del transmisor medido a su salida? (4p)
3. La síntesis de frecuencia para el conversor se hace mediante un PLL que utiliza
como referencia un oscilador a 20MHz. Dibuje un esquema de un sintetizador con
divisores fijo y programable, teniendo en cuenta que los divisores programables no
funcionan por encima de 60MHz. Proponga una solución con un mezclador dentro del
PLL, que elimine la necesidad de utilizar divisores fijos. (3p)
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Ejercicio 4 Sept. 2006Un teléfono móvil UMTS que posee las siguientes características:
•Banda del enlace descendente: 2110 – 2170 MHz•Banda del enlace ascendente: 1920 – 1980 MHz•Separación entre portadoras: 5 MHz•Número de portadoras: 12•Ancho de banda de cada canal: 4500 kHz.•Frecuencia intermedia: 70 MHz•Modulación: QPSK
Se quiere diseñar el transmisor del teléfono siguiendo el esquema de la figura, en la que todos los filtros son de sintonía fija.
70MHz
MOD I/Q
f OL
dBm 10 0 − = P dB 5 . 12 = L dBm 5 P
dB 5
1dB =
= L A1 A2 dB 5 = L
70MHz
MOD I/Q
f OL
dBm 10 0 − = P dB 5 . 12 = L dBm 5 P
dB 5
1dB =
= L A1 dB 5 = L
F2
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Ejercicio 4 Sept. 2006
Con independencia de la posición del oscilador local con respecto a la banda deseada:
1. Calcule las bandas que pueden ocupar los productos de mezcla no deseados de primer orden. (3p)
2. Diseñe el filtro F2 como tipo Chebyshev con un rizado de 0.5 dB de forma que cualquiera de los productos anteriores quede atenuado 60dB (orden del filtro) (4p)
3. Especifique la ganancia de los amplificadores A1 y A2 para que la potencia a la salida sea 1W (3p)
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Ejercicio 4 Sept. 2006
-1 -0.5 0 0.5 1 1.50
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
L(dB)
Log(ω’-1)
n=1
2
3
4510
Respuesta de atenuación en la banda atenuada del filtro de Chebyshev ε=0.5dB