Receptor de radio de FM
Sumario
Receptores de radio de FM
<div align="justify"El receptor superheterodino de FM tiene mucho en común con el receptor superheterodino de AM, muchos de los bloques o elementos que lo integran son teóricamente similares, y cumplen las mismas funciones, aunque claro está,funcionando de manera diferentes, téngase en cuenta que en la modulación de amplitud (AM), el parámetro que se varía es la amplitud de la señal, mientras la frecuencia se mantiene constante, en la modulacion de frecuencia (FM) ocurre todo lo contrario, la amplitud de la señal se mantiene constante siendo la frecuencia de la señal portadorala que se hace variar, las diferencias más marcadas entre ambos receptores se manifiestan a partir de la etapa conversora, y entre ellas podemos enumerar: 1. Como primera cuestión el ancho de banda de la frecuencia intermedia (FI) es de 150 Khz. 2. Utiliza después de las etapas de FI un limitador de amplitud 3. El demodulador responde a las variaciones de frecuencia 4. Las etapas de audio presentan un ancho de banda mayor que los receptores de AM, alcanzando una banda de paso desde los 30 Hz hasta los 15 Khz, en los receptores de AM cuando más es de 8 Khz. 5. El receptor de FM para compensar sus características de banda ancha necesita más etapas de amplificación en su sección de FI ya que el producto ganancia/ancho de banda es menor.
La FM es utilizada fundamentalmente en la radiodifusión de alta calidad, muy superior a las que se pueden realizar con un equipo de AM, aunque también se aplica en la TV y otras aplicaciones relacionadas con las comunicaciones tanto civiles como militares.
Diagrama en bloques
<div align="justify"En la figura se muestra el esquema en bloques del receptor de FM, como puedes apreciar la arquitectura de este sistema es muy similar al del receptor de AM e incluso muchos de los módulos del receptor de FM funcionan de forma similar al de AM, pues ambos son receptores superheterodinos, es decir, mediante un conversor de frecuencia logran transformar las señales recibidas en la llamada frecuencia intermedia (FI) que es donde en verdad las señales recibidas se amplificarán y serán eliminadas perturbaciones e interferencias como las producidas por el canal adyacente.
Principio de funcionamiento
<div align="justify"En esencia las señales se recepcionan mediante una antena, en los equipos del hogar esta suele ser del tipo telescópica, una antena directiva formada por pequeños tramos de varillas, las señales captadas por la antena llegan al circuito de entrada, este constituye un circuito resonante del tipo L-C formado por bobinas y condensadores, por lo general el condensador es variable, cuando sintonizamos una estación de radio en un receptor, estamos haciendo coincidir la frecuencia de resonancia de nuestro circuito R-C con la frecuencia de la señal que se recibe, de esta forma es posible al menos reducir el número de estaciones radiales que pudieran ser captadas, pues los circuitos resonantes por eficientes que sean no son ideales, por lo que aquellas frecuencias muy cercanas a la frecuencia de resonancia de la señal deseada también pasarán a la siguiente etapa, es decir, al amplificador de RF por lo que estas etapas además de amplificar la señal seleccionada dotan al receptor de selectividad, (la propiedad de separar y amplificar la señal deseada de las no deseadas), eliminando aquellas señales cuyas frecuencias de resonancia se encuentren muy próximas a la de la señal deseada. El conversor trabaja de forma similar al de un receptor de AM, en este caso mediante la señal de un oscilador local se logra un batimiento entre las señales de entrada y la del oscilador que origina la frecuencia intermedia (FI), en realidad a la salida del mezclador se obtienen 4 frecuencias, siendo estas la suma de la señal del oscilador y la frecuencia de la señal de entrada, la resta de ambas, la señal de entrada y la señal del oscilador local, mediante un filtro pasabanda se selecciona la señal producto del batimiento o mezcla conocida como (FI) que para el caso de los equipos comerciales se escogió 10,7 Mhz como frecuencia intermedia, en los pasos de frecuencia inter
media la señal es amplificada y esto dota al equipo de selectividad ya que los filtros que conforman la FI están sintonizados a una frecuencia fija, 10,7 Mhz, debemos aclarar que es precisamente en los pasos de FI donde la señal es amplificada con mucha intensidad, pues la estabilidad del receptor se debe en buena parte al perfecto funcionamiento del bloque de la FI, esta señal es entregada por último al demodulador de frecuencia quien se encarga como en el receptor de AM de separar las frecuencias sonoras de la portadora, una vez demodulada la señal es entregada al amplificador de baja frecuencia el que se encargará de amplificarla lo suficiente para que pueda excitar al altavoz.El control automático de frecuencia(CAF) se encarga de corregir las inestabilidades del oscilador local, por lo general se emplea un diodo varicap o volta cap que es gobernado desde el discriminador y este actúa sobre el circuito resonante del oscilador corrigiendo la frecuencia del oscilador local.
==Requisitos para el diseño==
<div align="justify"Al diseñar el receptor superheterodino de FM se tuvieron en cuenta varios requisitos, el primero de ellos fue la anchura de la banda de la frecuencia intermedia, el segundo requisito fue que contase con un dispositivo que transforme las variaciones de frecuencia en variaciones de amplitud y el tercer requisito fue aprovechar al máximo la capacidad de reducción de ruido mediante la utilización de un dispositivo limitador para eliminar las variaciones de amplitud antes que llegue al detector cosa esta que hace que la recepción en FM esté libre de interferencias y ruidos de amplitud.
La modulación por frecuencia
<div align="justify"La modulación por frecuencia consiste en que la portadora de radio frecuencia es desviada para una más alta o más baja frecuencia en una razón decidida por la frecuencia de la señal de audio, mientras que la amplitud de la portadora es constante. Cuando la señal moduladora es aplicada, la frecuencia portadora es incrementada durante un semisiclo de la señal moduladora y decrece durante la otra mitad de polarización opuesta, cuando la señal moduladora es positiva, los ciclos de RF ocupan menos tiempo (alta frecuencia) y cuando la señal es negativa ocupan más tiempo (baja frecuencia). Estos cambios en la frecuencia portadora es llamada desviación de frecuencia Δf la que es controlada por la amplitud de la señal moduladora.
En radiodifusión, la desviación máxima de la de la frecuencia Δf máx., la cual corresponde a las amplitudes máximas de la señal moduladora es de 75 Khz. Esto significa que la emisora de radio ocupa un canal de 150 Khz. Puesto que cada estación está localizada en canales de 150 Khz, la FM se usa por estas condiciones en las ondas ultracortas (VHF) Muy alta frecuencia y (UHF) Ultra alta frecuencia.
Eliminación del ruido
<div align="justify"Los receptores de FM como hemos explicado anteriormente son inmunes a las interferencias, esto se debe a que la amplitud de la señal permanece sin cambios en la modulación, para comprender mejor este fenómeno compararemos lo que sucede en las modulaciones de amplitud y en la modulación de frecuencia, En el caso de la AM, la relación señal ruido está cambiando constantemente, en las mayores amplitudes la señal es considerablemente mayor que el ruido, por lo que el ruido afecta muy ligeramente la recepción, sin embargo, en bajas amplitudes, la señal y el ruido pueden ser iguales en nivel y el ruido puede hacer imposible la recepción. Consecuentemente, para la AM, la amplitud mínima de señal debe ser algunas veces mayor que el nivel de interferencia. Esta situación es diferente en el receptor de FM, la relación señal/Ruido permanece constante e igual al obtenido en los máximos de la modulación de amplitud. En realidad los ruidos que afectan a la modulación de frecuencia son las variaciones de fase y frecuencias de estos, los cuales son más pequeños que las variaciones que suceden en su amplitud.
Utilizando un circuito limitador de amplitud que recorta a un mismo nivel la señal aplicada lo cual permite que las amplitudes de los ruidos sean limitadas y discriminadas puede solucionarse esta dificultad. Esta técnica no puede ser empleada en los receptores de AM debido a que la eliminación parcial de las variaciones de amplitud de la señal y el ruido puede crear distorsión no lineal en la señal de audio. Por el contrario, en los receptores de FM el proceso de eliminación de la amplitud de la señal no distorsiona la información contenida en la modulación.
Fuentes
Libro de texto: Receptores de radio. Autor: A. Herrera Libro de texto: Radioreceptores. Autor: José de Paula P.
