La función del receptor de radio es recibir la señal y realizar la demodulación para recuperar la señal del mensaje original. El transmisor de radio envía la señal en la etapa inicial. La antena presente en el lado del transmisor irradia la señal, que es captada por la otra antena presente en el lado radio receptor .
Ya hemos comentado el proceso de transmisión mediante un transmisor de radio. El proceso de modulación es el principio fundamental en los transmisores de radio, donde la señal se transmite a través del canal de comunicación al receptor. El principio fundamental del receptor es la demodulación. Analicemos el proceso de recepción y recuperación de la señal en el receptor de radio.
demodulación AM
El proceso de demodulación de AM es similar al de FM (modulación de frecuencia) y otros tipos de modulación. La única diferencia es el cambio en el bloque de demodulación del receptor. El proceso de demodulación del receptor de radio implica procesar la señal recibida para recuperar la señal de banda base, que también se conoce como señal de mensaje.
Suponemos que la señal ha sufrido una gran atenuación mientras se transmitía por el canal de comunicación. Por tanto, es necesaria la amplificación de la señal recibida para mejorar la atenuación.
El diagrama de bloques del receptor de radio se muestra a continuación:
La portadora de la señal recibida se conoce como RF (Radiofrecuencia) portadora con la frecuencia operativa de fr. . La función del amplificador de RF es amplificar la señal recibida para eliminar cualquier atenuación en la señal, que está presente como bloque inicial del receptor de radio. Después de la amplificación, pasa la señal al mezclador . La señal portadora de RF se multiplica con una forma de onda sinusoidal proporcionada por el oscilador local operando a la frecuencia de Fo. Ayuda a convertir la frecuencia portadora a la frecuencia de banda base. El proceso de demodulación es todo lo contrario del proceso de modulación. En la modulación, la frecuencia de la banda base se convierte en la frecuencia portadora, mientras que en la demodulación, la frecuencia portadora se convierte nuevamente en la frecuencia de la banda base.
El proceso de mezclar dos señales se conoce como heterodina . Si la frecuencia del oscilador seleccionada está por encima de la frecuencia de RF, el proceso de mezcla también se conoce como superheteroino .
La multiplicación de la señal portadora por la forma de onda sinusoidal produce dos frecuencias de salida, que es la suma y la diferencia de las dos frecuencias de estas señales. La frecuencia suma es Fo + Fr y la frecuencia diferencia es Fo - Fr.
El mezclador contiene implícitamente el filtro que rechaza las frecuencias suma y pasa las frecuencias diferencia (Fo - Fr) al SI (Frecuencia Intermedia) transportador . Una portadora de RF se reemplaza por la portadora de IF para producir el rango de frecuencia intermedia en la salida. La salida de la portadora IF se aplica a la amplificador de FI . La salida se pasa además al demodulador y finalmente a la filtro de banda base , que recupera la señal de banda base. Así, la función principal del receptor era realizar la conversión de la frecuencia portadora a la frecuencia de banda base. Si la señal es lo suficientemente fuerte para la demodulación, se pueden evitar los filtros y amplificadores. En tales casos, la señal de entrada de la portadora se aplica directamente al mezclador.
En el caso del método de demodulación síncrona, necesitamos utilizar una fuente portadora asíncrona.
Los amplificadores de RF pueden poseer varias etapas de amplificación según los requisitos y la intensidad de la señal.
La principal ventaja del principio superheterodino es la sintonización del receptor a diferentes señales. Aquí no necesitamos una etapa de amplificación ni una sintonización separadas. Hace que el proceso de transmisión sea más difícil. Usando el principio superheterodino, solo necesitamos cambiar la frecuencia del oscilador local para pasar de una frecuencia de RF a otra.
administrador de tareas linux
AGC (Control automático de ganancia)
La ganancia de tensión en el receptor en varias etapas de amplificación es muy alta. Se requiere cuando la entrada es de muy baja frecuencia y la salida requerida es de alta frecuencia. La alta ganancia convierte las señales de baja frecuencia en alta frecuencia. Ayuda en la transmisión de señales muy débiles. Pero, si la señal de entrada es de alta frecuencia, la alta ganancia en el receptor no sería una ventaja y podría causar distorsión. AGC ajusta automáticamente la ganancia detectando la intensidad de la señal. De lo contrario, se requiere un ajuste constante en el sistema para una transmisión eficiente, lo que resulta difícil.
Funciones de un receptor de radio
Las funciones de un receptor de radio son las siguientes:
Amplificación
La amplificación es la primera parte esencial de la recepción en el receptor de radio. La señal de radio entrante generalmente se atenúa. El amplificador ayuda a eliminar la atenuación de la señal. La otra función de los amplificadores es aumentar la amplitud de las señales de radio de entrada. Utiliza la energía de las baterías o enchufes para aumentar la amplitud. Hoy en día, la mayoría de los dispositivos utilizan el transistor con fines de amplificación.
Los amplificadores se utilizan tanto en el extremo transmisor como en el receptor. En la primera etapa, se utiliza para hacer que la señal sea adecuada para la modulación. En el extremo receptor, se utiliza para liberar la señal de ruido y enviarla al receptor (por ejemplo, un altavoz).
Demodulación
La señal pasa desde muchas etapas de moduladores, mezcladores y amplificadores. En el receptor, la señal se demodula para separar la señal original de la señal portadora modulada. Se realiza con la ayuda de un demodulador. Cada tipo de receptor requiere un proceso de demodulación diferente. Por ejemplo,
DSBSC (Double Sideband Suppress Carrier) requiere un método de detección coherente para la demodulación
SSBC (banda lateral única con portadora) requiere un método de detector de envolvente para la demodulación
El receptor de FM utiliza el demodulador de tipo FM.
Filtrado de paso de banda
Varios transmisores transmiten las ondas de radio a diferentes frecuencias para evitar cualquier interferencia entre las señales. Cada transmisor tiene un receptor respectivo que selecciona su señal en función de la frecuencia. Los filtros de paso de banda se utilizan para filtrar la señal de radio deseada para el transmisor respectivo. Filtra la señal deseada y bloquea otras señales presentes en otras frecuencias. Ayuda a detectar la señal deseada y a conectar a tierra todas las demás señales de radio en frecuencias resonantes. También puede contener circuitos sintonizados entre la antena y tierra.
Tipos de receptor de radio
Los receptores de radio se clasifican en:
- Receptor superheteroino
- Receptor regenerativo
- Receptor súper regenerativo
- Receptor de conversión directa
- Receptor de radiofrecuencia sintonizado
Receptor superheteroino
El receptor comentado anteriormente es un receptor superheteroino. Utiliza mezcla de frecuencias para convertir las frecuencias a la frecuencia intermedia (IF). Fue inventado por un inventor e ingeniero eléctrico estadounidense llamado Edwin Armstrong . Pero, debido a la patente inicial, el crédito de la invención se atribuyó al fabricante de radio francés llamado Lucien Lavy . La mayoría de los receptores utilizados en el proceso de transmisión de datos son los receptores Superheteroyne. Algunos receptores también se basan en muestreo directo.
Al comienzo de la era de los receptores de radio, LFR (Radiofrecuencia sintonizada) Los receptores se utilizaban habitualmente debido a su bajo coste y fácil funcionamiento. Estos receptores eran menos populares debido al alto costo y la mano de obra calificada requerida para su operación. Después de la década de 1920, se crearon receptores superheterodinos basados en la frecuencia IF, también conocida como transformadores IF . Pero fue reemplazado por los receptores de radio de tubo de vacío inventados alrededor de la década de 1930.
Receptor regenerativo
Los receptores regenerativos se utilizan generalmente para aumentar la ganancia de los amplificadores. Fue inventado y patentado en 1914 por Edwin Armstrong . Los receptores se utilizaron entre 1915 y la Segunda Guerra Mundial debido a su mayor sensibilidad y selectividad. El principio de estos receptores es la retroalimentación positiva que funciona como un proceso de regeneración. La salida se aplica nuevamente a la entrada para aumentar su amplificación. En la década de 1930, estos receptores fueron reemplazados por receptores TRF y superheterodinos debido a su desventaja de interferencia de radiación. Pero los receptores regenerativos se utilizan ampliamente en amplificadores y osciladores.
Receptor súper regenerativo
Es un receptor regenerativo con un gran tipo de regeneración para conseguir una alta amplificación. Edwin Armstrong también lo inventó en 1922. Se utiliza en varios dispositivos, como walkie-talkies y redes inalámbricas. Funciona bien para AM (modulación de amplitud) y FM (modulación de frecuencia) de banda ancha, mientras que los receptores regenerativos funcionan bien para FM de banda estrecha. Los receptores súper regenerativos no pueden detectar correctamente la SSB (señales de banda lateral única) porque siempre oscila automáticamente. Puede recibir las señales más fuertes, ya que funciona mejor en las bandas de frecuencia libres de interferencias.
Receptor de conversión directa
La función del DCR (Receptor de Conversión Directa) es similar a la del receptor Superheteroyne, excepto la conversión de frecuencia a IF (Frecuencia Intermedia). DCR demodula la señal de radio entrante utilizando la detección síncrona impulsada por el oscilador local. La frecuencia es muy equivalente a la frecuencia portadora. No implica la complejidad de dos conversiones de frecuencia como el receptor Superheteroyne. Utiliza sólo un convertidor de frecuencia. Si se utiliza un detector síncrono después de la etapa IF en el receptor Superheteroyne, la salida demodulada sería la misma que la del receptor de conversión directa.
Receptor de radiofrecuencia sintonizado
El LFR (Radiofrecuencia sintonizada) utiliza uno o más amplificadores de radiofrecuencia (RF) para extraer una señal de audio de una señal de radio entrante. El concepto de utilizar más de un amplificador de RF era amplificar la señal entrante en cada etapa sucesiva, lo que ayuda a eliminar la interferencia. El funcionamiento de los primeros receptores inventados era complejo debido a la sintonización separada de la frecuencia con la frecuencia de la estación. Pero los modelos posteriores se manejaban usando una sola perilla para controlar la frecuencia. TRF fue reemplazado por los receptores superheterodinos inventados por Edwin Armstrong alrededor de la década de 1930.
Historia
En 1887, un físico alemán llamado Heinrich Hertz identificó las primeras ondas de radio utilizando la serie de sus experimentos basados en la teoría electromagnética (EM). La invención se basó en varios tipos de antenas, incluidas antenas dipolo excitadas por chispa. Pero solo pudieron detectar la transmisión hasta 100 pies del transmisor. También descubrió el transmisor de gas de chispa ese mismo año.
- Estos transmisores fueron populares entre 1887 y 1917. Pero la información transmitida por estos transmisores de chispa era ruidosa y no era adecuada para la transmisión de audio.
- Así, los primeros receptores de radio inventados sólo podían detectar ondas de radio y el dispositivo receptor se llamaba detector. En ese momento no había amplificadores para amplificar la señal.
- En 1895, Marconi Desarrolló el primer sistema de comunicación por radio.
- En 1897, Marconi y otros investigadores aceptaron el uso de circuitos sintonizados en la transmisión de ondas de radio. También se comporta como un filtro de paso de banda al pasar el rango de frecuencias deseado y rechazar el otro cuando se conecta entre la antena y un detector.
- Alrededor de 1900, las radios comenzaron a utilizarse comercialmente en todo el mundo.
- Para la transmisión por radio se utilizaron detectores coherentes. Se utilizó en los primeros receptores de radio durante hasta 10 años.
- En 1907, los detectores coherentes fueron reemplazados por detectores de cristal .
- Hasta 1920 se descubrieron varios detectores, como detectores electrolíticos y detectores magnéticos.
- En 1920, la invención de detector de tubo de vacío reemplazó a todos los demás detectores descubiertos antes de la década de 1920. Durante esta época, el detector pasó a llamarse demodulador .
- El demodulador era un dispositivo que podía extraer señales de audio de la señal de radio.
- En 1924, la invención del altavoz de núcleo dinámico mejoró la respuesta de frecuencia de audio del sistema en comparación con los altavoces inventados anteriormente.
- Después de eso, se inventaron varios tipos de receptores de radio.
- En 1947 llegó la era de los transistores y encontró diversas aplicaciones de transmisión de radio.
- Después de la década de 1970, la tecnología digital creó otra revolución y tradujo todos los circuitos del receptor al chip.