Receptor regenerativo de onda media

En la primera etapa del receptor regenerativo de onda media a diseñar, se situa la antena i filtro de sintonía. La función de este bloque, es la de captar i filtrar los componentes frequenciales de la onda electromagnética de radio que queremos escuchar (550-1,6MHz). Para ello, utilizamos una bobina, con su resistencia parásita, y un condensador, formando un circuito RLC en serie.

Si analizamos un circuito RLC entendido como un divisor de tensión, no encontramos con una función de red con las características de una curva laplaciana, con su pico de resonancia y BW.

Se utiliza una antena de ferrita para captar el campo electromagnético, gracias a que ésta cumple con la ley de Faraday-Lentz. Si queremos calcular la tensión inducida en los bordes de la bobina, tenemos que multiplicar el campo eléctrico que nos llega a ella, que suele ser alrededor de 8mV/m, por 1/120pi, para pasarlo a campo magnetico. Seguidamente multiplicamos por la permeabilidad magnética de la ferrita, y el área de la bobina, para obtener variación de campo magnético. Multiplicamos por 2pi·f, y por el número de espiras. Así sabremos el voltaje que se induce entre los terminales de la bobina.

Para construir la bobina, devanaremos 60 espiras juntas, las fijamos con cinta adhesiva, quitamos el esmalte de los terminales, y se les funde estaño para conectarlo a la siguiente parte del circuito.

Dado que hay muchas emisoras a captar, conectamos la bobina en serie con un condensador variable, que podrá ser utilizado como sintonizador de radio, variando su impedáncia manualmente.

Para verificar empíricamente los resultados obtenidos, debemos utilizar en el laboratorio una sonda de baja capacidad. Los pasos a seguir son los siguientes:

-Conectar el BNC al osciloscopio, ajustado a 2V y 300kHz.
-Montar el circuito en la protoboard.
-Hacer un barrido frequencial hacia valores superiores hasta encontrar el pico de resonancia, observando su amplificación y frecuencia central.
-Despejar L y Rs (valores de la inductáncia y resistencia parásita de la bobina) de las ecuaciones obtenidas de aplicar divisor de tensión en el circuito RLC.

Como sabemos que seguidamente vamos a tener que amplificar la señal, pues el detector de envolvente precisa de valores de 0,3V mínimos para funcionar, es obvio que el propio amplificador afectará al circuito dada su propia resistencia interna Rin al circuito, dado que no podemos hacerlo de resistencia infinita.

Para que este hecho no empeore la selectividad del filtro en sintonía, aumentando su BW a la vez, podemos utilizar un transformador.


Los transformadores disponen de dos bobinas paralelas,, en este caso el mismo tipo de bobinas pero con diferente numero de espiras en el primario y el secundario. La tensión en la bobina secundaria será n veces la de la bobina primária, siendo n la relación entre el número de espiras en el primario y el secundario.
Otra propiedad interesante, y de la que nos vamos a aprovechar, es que la resistencia del resistor en el secundario, equivale a la del primario con n^2R.

Por lo tanto, colocando un transformador, evitaremos un deterioro de la selectividad a causa de la resistencia interna del futuro amplificador, a base de perder eficacia en la antena en un factor de 1/n. En el receptor que vamos a diseñar, la relación será 60:10, por lo tanto n=6.

Introducción II

El ruido va a ser un factor perjudicial a la hora de recibir la señal.

Si por ejemplo recibieramos una señal morse, distinguir entre puntos, rallas y silencios, no seria tan obvio con ruido. En un momento en el que supuestamente debieramos recibir silencio, en la práctica el ruido podria llegar a indicar que recibimos señal, o viceversa. El ruido puede ser tanto atmosférico (producido por tormentas), producido por el hombre (motores, fluorescentes, etc), o extraterrestre.
Hay que tener en cuenta, que amplificar la señal recibida sólo empeora la situación, pues el ruido también se ve amplificado, y no augmenta la relación señal/ruido (SNR).

A la hora de planificar un radioenlace, hay ciertos aspectos que deberíamos conocer, como podrían ser;

-La tensión eficaz del ruido.
-La mínima señal que hará que el receptor pueda distinguir entre señal y ruido.
-La máxima distancia a la que puede llegar el enlace.

Vale la pena estudiar las comunicaciones a larga distancia. Los tipos que existen son tres;

1) Camino directo:
Sucede cuando emisor y receptor tienen visión directa entre ellos. Dado la curvatura de la tierra, se necesita que las antenas se situen a grandes alturas, si realmente se quieren alcanzar grandes distancias. Hay casos dónde puede funcionar, como por ejemplo la antena de Collserola que cubre la ciudad de Barcelona.

2) Onda superficie:
Se trata de utilizar el suelo o el mar como guía de ondas. Es eficaz para frequencias menores de 2MHz, en tierra húmeda y plana.

3) Refracción Ionosférica: Utilizada para frequencias de 2 a 30MHz, aprovecha las propiedades de refracción de la ionosfera, utilizándola como guía de ondas, transportando la señal entre puntos muy alejados entre sí, que no tienen visión directa. La utilización de éste fenómeno funciona mejor por la noche que por el día.

Antes de entrar a diseñar el receptor, debemos estudiar el comportamiento de la señal audio.

La señal audio puede considerarse como una suma de senoides de diferentes amplitudes y frequencias. Los sonidos son periodicos y matemáticamente aleatorios.
Si se filtra la voz entre 340 y 3400Hz, la señal sigue siendo inteligible.
Para simplificar el estudio de la voz, podemos entenderla como un tono, osea, un coseno con cierta amplitud Vm.

Mediante un modulador, intentaremos modular éste coseno (señal voz simplificada) de su bajo rango, hasta la OM, osea, entre 550k y 1.6MHz, entendiendo que la información está ubicada en una frequencia y corresponde a la amplitud de Vm. Una vez modulada, deberemos restituirla a su baja frequencia inicial.

Por lo tanto, en el receptor necesitaremos volver a demodular la señal multiplicando por un coseno (desplazamiento frequencial), aplicar un filtro paso-bajo para quedarnos con la voz inicial, y finalmente aplicar un amplificador, pues la señal habrá perdido gran parte de su potencia en el proceso.

Éste modelo de receptor sería correcto, pero debemos pensar que en el mundo real, el espectro frequencial esta lleno de otras emisiones que no queremos captar, o bandas de frequencia reservadas por empresas, ONGs, gobiernos, etc.

Para mejorar la recepción, podemos añadir en el receptor, (antes del demodulador, el filtro paso-bajo y el amplificador), un filtro paso-banda, que nos elimine el resto de componentes frequenciales que no nos interesa recibir, con tal de mejorar la calidad de la señal recibida y eliminar interferencias.

En el caso de la radio OM, el BW de cada emisora en España es de 8kHz.