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Receptor Superheterodino para detectar emisoras AM

Module by: José Miguel Hobaica Alvarado. E-mail the author

Summary: Receptor superheterodino y detección coherente. Se incluye un programa en MATLAB y otro en LabVIEW, cada uno simula un sistema que modula varias señales de voz y las recupera por medio de un receptor superheterodino.

Cuando se transmiten señales usando un mismo medio, el receptor debe seleccionar la banda específica que corresponde a la señal que quiere rescatarse del canal. Un ejemplo de esta situación está en la radiodifusión comercial de señales AM. Los radios comerciales (tanto AM como FM) utilizan la estructura de un Receptor Superheterodino, un sistema cuyo esquema se observa en la figura 1:

Figura 1: Esquema de un receptor superheterodino
Figura 1 (Imagen 1.png)

En algunos de ellos se sustituyen los dos últimos bloques de detección coherente por bloques de detección no coherente, dichos bloques corresponden con un detector de envolvente como el mostrado en la figura 2 y por en eliminador de DC

Figura 2: Detector de envolvente
Figura 2 (graphics1.png)

A la entrada del receptor superheterodino se consigue la parte del espectro electromagnético conformado por la suma de todos los canales posibles de escuchar:

Figura 3: Espectro de frecuencias que incluye todas las emisoras
Figura 3 (graphics2.png)

El filtro RF es un BPF de un orden no muy alto y con un ancho de banda no tan estrecho como para dejar pasar un solo canal, sino que deja pasar más señal de la deseada. El mezclador (multiplicador por un coseno) efectúa el producto de la señal que está a la salida del filtro RF (punto B en la figura 1) y una sinusoide proveniente del oscilador local de frecuencia fL; si la entrada fuese una señal centrada en fIN, la frecuencia del oscilador local se elige como fL= fIN + fIF, en un radio comercial, la frecuencia central del filtro RF y el oscilador local están lógica o mecánicamente conectados para que esto se cumpla. fIF es un valor de frecuencia conocido como frecuencia intermedia menor a la mínima frecuencia entre los posibles canales a escuchar que coincide con la frecuencia central del filtro IF. El tener una baja frecuencia de operación, permite a este filtro ser muy selectivo y así, poder tomar un solo canal.

Al mezclar fIN con fL= fIN + fIF aparecerán dos valores de frecuencia, una frecuencia suma centrada en 2fIN + fIF que no pasará por el filtro IF, y una frecuencia resta centrada en fIF que claramente si pasará. Lo que se ha conseguido con todo esto es “mover” el canal que estaba centrado en fIN a una frecuencia más baja llamada fIF para lograr hacer un mejor procesamiento y filtraje a la señal recuperada, además de ser el mismo para cada canal o emisora que se desee escuchar.

Por último viene un demodulador para extraer de la señal, el cual puede ser un detector coherente o no coherente. El detector coherente está formado por un oscilador de frecuencia fIF que al multiplicarse por la señal la lleva a banda base, el mismo está seguido por un filtro pasabajo encargado de evitar la frecuencia imagen para lo cual debe tener un ancho de banda menor a 2fIF, lo normal es que el ancho de banda coincida con el del mensaje.

Autoevaluación

Ejercicio 1

¿Qué sucede si se escoge un valor de frecuencia intermedia menor al ancho de banda del canal?

Solution

Si esto ocurre, al trasladarse el canal a esta frecuencia, una porción del mismo quedará en el eje negativo de las frecuencias y una porción de diferente tamaño en el eje positivo, lo cual dañaría la señal.

Ejercicio 2

¿Puede escogerse un valor de frecuencia intermedia igual a la frecuencia en la que originalmente se centra una de las emisoras?

Solution

Podría escogerse un valor de frecuencia intermedia ubicado en cualquier punto del espectro mostrado en la figura 3 sin problema alguno, aunque lo mismo no suele hacerse cuando lo que se busca es bajar la frecuencia para facilitar el procesamiento de la señal.

Simuladores

ESTE VINCULO contiene una carpeta con un programa realizado en MATLAB que simula un Receptor Superheterodino para detectar emisoras AM. La carpeta incluye el .m y todos los archivos necesarios para su funcionamiento, si se elimina o renombra alguno de estos archivos, el programa podría no funcionar correctamente. La figura 4 contiene un video explicativo acerca del uso del programa.

Figura 4: Video explicativo de la utilización del programa realizado en MATLAB
Receptor Superheterodino MATLAB

Puede obtenerse también un programa realizado en LabVIEW acerca del mismo tema por medio de ESTE VINCULO. La carpeta incluye el .vi y todos los archivos necesarios para su funcionamiento. Igualmente, si se elimina o renombra alguno de estos archivos, el programa podría no funcionar correctamente. La figura 5 contiene un video explicativo acerca del uso del programa.

Figura 5: Video explicativo de la utilización del programa realizado en LabVIEW
Receptor Superheterodino LabVIEW

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