Transmisor FM
Transmisor de
Frecuencia Modulada
Transmisor FM
Introducción
Transmisor FM
RADIODIFUSION
• El proceso por el cual nuestra voz o cualquier
fuente sonora se convierte en ondas
electromagnéticas y viaja por toda la ciudad,
acabando en el receptor de radio que tenemos en
casa.
• Aprender los diferentes aparatos que intervienen en
ese proceso
Transmisor FM
MARCONI, ¿PADRE DE LA RADIODIFUSIÓN?
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Desde los tambores, pasando por los espejos, los correos... llegando
hasta la telegrafía. Ésta, por medio de un cable, transmitía impulsos
eléctricos que, codificados y decodificados con el celebérrimo código
Morse, era capaz de hacer llegar mensajes a largas distancias y de
manera inmediata
Nikola Tesla (1893 construyó el primer radiotransmisor)
Branley (inventó el Cohesor en 1891)
Lodge ( perfeccionó la sintonización de las ondas en 1894)
Popov (inventó la antena de recepción en 1895 y 1896 presentó un
sistema completo de recepción-emisión de los mensajes telegráficos
consiguiendo así de transmitir el primer mensaje telegráfico entre dos
edificios de la Universidad de San-Petersburgo situados a distancia de
250 metros)
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- ONDA es una perturbación que avanza o que se propaga en un medio
material o incluso en el vacío (ejemplo clásico de esto son las ondas
que produce tirar una piedra a un estanque).
- ONDAS SONORAS (que utilizan el aire como medio de propagación y
van a una velocidad aproximada de 300 metros por segundo) tienen la
virtud de estimular el oído humano y generar la sensación sonora.
- Ondas percibidas por el oído humano comprendida entre los 20 y los
20.000 Hz (Hertzios).
- Silbatos para perros que al tener una frecuencia superior a 15.000Hz.
- Oímos mejor (distinguimos más) las frecuencias medias, luego las bajas
y por último las agudas o altas.
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ESPECTRO DE FRECUENCIAS
Transmisor FM
• En RADIODIFUSIÓN, y en particular para Frecuencia
Modulada, se utiliza un rango concreto de las
Frecuencias Muy Altas (VHF Very High Frecuency). Ese
rango utilizado es de 87.500 Hz hasta 108.000 Hz.
• La señal de radio frecuencia (RF) que es transmitida por
la antena y que llega a nuestro receptor se llama
PORTADORA.
• Cuando sólo está emitiendo el excitador (no ponemos
música), se le denomina PORTADORA ESTACIONARIA.
• Cuando mandamos información (música) obtenemos la
PORTADORA MODULADA.
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Frecuencia Modulada
Transmisor FM
MODULACIÓN
•
La modulación se produce en un circuito llamado MODULADOR. Uno
de los métodos de modulación que se utilizan es: la onda senoidal
varía al ritmo de frecuencia de audio, y se superpone a la portadora de
RF para transmitir la información. Existe MODULACIÓN DE
AMPLITUD (AM), en la que se varía la amplitud de la portadora y
MODULACIÓN DE FRECUENCIA (FM), que varía la frecuencia de la
portadora.
•
El excitador crea una portadora modulada en frecuencia (el
oscilador crea una portadora que se une a la audiofrecuencia), se
envía a la antena, y ésta, crea un campo magnético y otro campo
electrostático a su alrededor, que radian la energía a la atmósfera,
donde existen diferentes partículas que tienen carga, y por
reflexión, “reenvían” las ondas radioeléctricas, y así llega a nuestro
receptor que por un proceso inverso convierte la radiofrecuencia
en frecuencia audible para el ser humano.
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Señal Moduladora (Datos)
Señal Portadora
Señal Modulada
Transmisor FM
Los sistemas FM requieren mayor anchura de banda y se demuestra que la
relación señal/ruido de la señal transmitida aumenta, es decir, aumenta la
calidad de la señal.
• La frecuencia de portadora de un transmisor de FM se denomina
FRECUENCIA CENTRAL O DE REPOSO.
• Cuando es aplicada una señal moduladora, la magnitud de la Variación de
frecuencia por encima o por debajo de la frecuencia de reposo se
denomina DESVIACIÓN DE FRECUENCIA.
• La variación total entre los valores mínimo y máximo de frecuencia se
llama EXCURSIÓN U OSCILACIÓN DE PORTADORA.
Transmisor FM
Transmisor FM
Transmisor FM
PARTES DE UN TRANSMISOR
Emisor
Un excitador de frecuencia modulada, básicamente hace lo siguiente: crea una señal portadora
continua que, con las variaciones de audio provenientes del compresor, que a su vez provienen de la
mesa de mezclas, forman una portadora modulada en frecuencia que manda hacia la antena y esta
hacia la atmósfera.
Transmisor FM
Funcionamiento
Del Transmisor FM
Transmisor FM
DIAGRAMA DE BLOQUES
Oscilador 1
Oscilador 2
Antena
Mezclador
Micrófono
Amplificador
Modulador FM
Amplificador
El micrófono es el dispositivo encargado de transformar la potencia de la voz (ondas de presión) en una
señal eléctrica. La voz humana tiene tonos entre 300Hz y 5KHz, y por tanto la señal eléctrica a la salida del
micrófono ocupa un ancho de banda desde 300Hz a 5KHz.
La primera etapa de amplificación es la encargada de amplificar la señal para poder atacar las etapas
siguientes. La señal proveniente del micrófono es una señal con poca potencia que necesita ser amplificada
antes de entrar en el modulador. La señal a la salida de la etapa amplificadora ocupa el mismo rango de
frecuencias ya que en esta etapa no se produce translación frecuencial.
La señal se desea transmitir con modulación FM, es decir, modulada en frecuencia. Para ello hace falta
introducir la señal en una etapa de modulación junto con un tono proveniente del Oscilador 1. La señal
proveniente de micrófono actúa como moduladora y la señal del Oscilador 1 será la portadora. El espectro de
frecuencias de la señal a la salida de la etapa de modulación se encuentra centrado a la frecuencia de la
portadora (Oscilador 1) y ocupa en torno a esta frecuencia un ancho de aproximadamente 5KHz.
Transmisor FM
El bloque posterior al modulador, el mezclador, tiene como objetivo elevar la frecuencia de la señal
transmitida hasta un valor libre donde podamos transmitir. El espectro frecuencial está regulado por las
Administraciones Públicas que conceden licencias de utilización. Así, de 88MHz hasta los 108MHz se reserva
para las emisoras de radio con modulación FM, en torno a los 900MHz se encuentran los canales de telefonía
móvil GSM, a 1575MHz el GPS, etc.
El espectro de frecuencia de la señal a la salida del Mezclador es el mismo que a la salida del modulador
pero trasladado un valor igual que la frecuencia del Oscilador 2. En la figura se muestra de forma
esquemática el espectro de frecuencia a la salida de la etapa de modulación, el espectro del Oscilador 2 y de
la salida del Mezclador.
A través de la frecuencia de la señal del Oscilador 2 se puede seleccionar en qué canal se desea transmitir
dentro del rango entre 88MHz y 108MHz que se tiene reservado.
El amplificador de salida permite dotar a la señal de potencia suficiente para cubrir el rango de alcance
que se desea. Para aumentar el rango de alcance de un transmisor de FM habrá que conseguir aumentar la
potencia con la que se emite, es decir, aumentar la ganancia del amplificador a la salida.
Acoplador de antena, circuito que provee un medio de transferir la máxima energía desde el amplificador
final hasta la antena.
La antena es el elemento que transforma las señales eléctricas que se encuentran contenidas en el interior
del circuito en ondas electromagnéticos que viajan por el aire. Este dispositivo radia la información al
exterior.
Transmisor FM
La figura ilustra el espectro de frecuencia de las señales a la salida del micrófono, a la
salida de la primera etapa de amplificación y a la salida de la etapa de modulación.
5KHz
P
300Hz
F_osc1
5KHz
f
El espectro de frecuencia de la señal a la salida del Mezclador es el mismo que a la
salida del modulador pero trasladado un valor igual que la frecuencia del Oscilador 2. En
la figura se muestra de forma esquemática el espectro de frecuencia a la salida de la
etapa de modulación, el espectro del Oscilador 2 y de la salida del Mezclador.
P
5KHz
F_osc1
5KHz
F_osc2
F_osc2 + F_osc1
f
Transmisor FM
Circuito Transmisor FM
Transmisor FM
ESQUEMA CIRCUITAL
Antena
Modulador, mezclador y amplificador de
salida
R3
C6
C2
L1
R4
R6
C7
R5
C1
TR1
+ C3
TR2
C5 +
C4
Micrófono
P1
Amplificador de señal
Micrófono y acondicionador de señal
R2
R1
Transmisor FM
• La desviación máxima permitida es de ± 75 kHz
• Se provee 25 kHz de bandas de seguridad (guard
band) que ayuda a minimizar las interferencias con
estaciones adyacentes
• Se requiere que la portadora tenga una estabilidad
de ± 2 kHz.
• Hay que recordar que un número infinito de
frecuencias laterales son generadas durante la
modulación, pero sus amplitudes disminuyen
gradualmente mientras se alejan de la portadora.
Transmisor FM
Moduladores y
Transmisores FM Directos
Transmisor FM
MODULADORES DIRECTOS
La FM directa es la modulación angular en la cual la frecuencia de la
portadora varía (es desviada) directamente por la señal modulante. Con
la FM directa, la desviación de frecuencia instantánea es directamente
proporcional a la amplitud de la señal modulante. La figura 6-14 muestra
un diagrama esquemático para un generador de FM simple (aunque
altamente impráctico) y directo. El circuito tanque (L y Cm) es la sección
para determinar la frecuencia para un oscilador LC estándar. El capacitor
del micrófono es un transductor que convierte la energía acústica a
energía mecánica, la cual se usa para variar la distancia, entre las placas
de Cm y, consecuentemente, cambiar su capacitancia. Conforme Cm
varía, la frecuencia de resonancia varía. Por lo tanto, la frecuencia de
salida del oscilador varía directamente con la fuente de sonido externa.
Esta es la FM directa porque la frecuencia del oscilador se cambia
directamente por la señal modulante y la magnitud del cambio de
frecuencia es proporcional a la amplitud del voltaje de la señal
modulante.
Transmisor FM
MODULADOR DE DIODO VARACTOR
Transmisor FM
MODULADOR DE REACTANCIA
Transmisor FM
MODULADOR
DE CIRCUITO INTEGRADO LINEAL
Transmisor FM
TRANSMISORES DIRECTOS
• Los generadores directos de FM producen una forma de
onda de salida en la que la desviación de frecuencia es
directamente proporcional a la señal moduladora. En
consecuencia, el oscilador de la portadora se debe
desviar en forma directa.
• Así, para los sistemas de FM de índice intermedio y alto,
el oscilador no puede ser de cristal, porque la frecuencia
a la que oscila el cristal no se puede variar mucho.
• Esto afecta la estabilidad de los transmisores directos.
• Esto se resuelve con el uso de un control automático de
frecuencia (AFC)
Transmisor FM
TRANSMISORES DIRECTO DE CROSBY
Transmisor FM
CIRCUITO AFC
Transmisor FM
Transmisor de FM directa de circuito de fase cerrada
Transmisor FM
Moduladores y
Transmisores FM Indirectos
Transmisor FM
Transmisor FM
Transmisores de FM indirectos
• Producen una forma de onda de salida
• La desviación de fase es directamente proporcional a
la señal modulante.
• Por lo tanto, el oscilador de la portadora puede ser
un cristal, ya que el oscilador, por sí mismo, no es el
modulador.
• Como resultado, nos da la estabilidad de los
osciladores con transmisores de FM indirectos
Transmisor FM
Transmisor FM
Transmisor FM Estereo
Transmisor FM
FM Estéreo
FM = Frecuencia Modulada
•Método para el procesamiento de señales de
audio
•Señal limpia y de alta fidelidad
TRANSMISION EN FM
MICROFONO
MICROFONO
TRANSMISION EN AM
MICROFONO
Transmisor FM
Cuando se graba en estéreo, esto resulta sencillo de
reproducir, no así cuando se trata de transmitir estas señales,
en vista de que se necesita transmitir por separado ambas,
mismas que se procesan en el receptor para luego
escucharlas tal y como se originaron.
Después de varios diseños e intentos, se llegó a la perfección
del sistema "MULTIPLEX ESTEREO DE FM", el cual fue
aprobado por la FCC, y mediante el cual se puede transmitir
el sonido en estéreo en una sola onda portadora en
frecuencia modulada.
Una de las ventajas del multiplexado estéreo de FM es que la
reproducción del sonido es tan buena en los receptores
estereofónicos como en los de FM normal, estos lo
reproducen como una señal monofónica de FM.
Transmisor FM
SEÑAL MULTIPLEX DE FM
ESTEREO
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Gráfico de las señales de frecuencia modulada
Transmisor FM