Cu
rso
20
19
-20
Electrónica de Comunicaciones
Plan 2010
José M. Fernández González
José L. Fernández Jambrina (coordinador)
Belén Galocha Iragüen
Miguel Salas Natera
Pablo Sánchez Olivares
Javier Gismero Menoyo (coordinador del laboratorio)
José Ignacio Alonso Montes
Carlos Gustavo Moreno Pérez
Presentación de la asignatura
Contexto en el plan 2010
Programa
Desarrollo de las clases
Laboratorios
Ejercicios de autoevaluación
Examen final
Bibliografía
Tutorías y horas de consulta
Mostrar la estructura real de los subsistemas de
RF en sistemas de comunicaciones.
Estudiar las limitaciones de los subsistemas
actuales y su especificación.
Buscar la configuración electrónica más
adecuada a cada una de las funciones de un
sistema.
Diseñar subsistemas de aplicación real con
componentes de mercado.
Objetivos de la asignatura
Electrónica de Comunicaciones en el plan de estudios
-Teoría de la
Comunicación (TECM,2º,2 semestre,
6 ECTS) 95000021
• Modulaciones analógicas y digitales
-Sist. de Transmisión (STRA, 3º, 1 semestre, 4.5 ECTS) 95000030
-Tratamiento digital de
señales (TDSÑ, 3º, 1 semestre, 6 ECTS)
95000028
- Radiación
y propagación(RDPR, 3º, 1 semestre, 3 ECTS) 95000035
Análisis y Diseño
de Circuitos (ADCT, 2º, 2 semestre,
3 ECTS) 95000029
• Teoría general de circuitos
-Electrónica e
Instrumentación
Básicas (EINB, 2º, 1
semestre, 4.5 ECTS) 95000014
-Electrónica
Analógica (ELAN, 2º, 2
semestre, 3 ECTS) 95000020
Electrónica
de Comunicaciones (ECOM, 3º, 2 semestre, 4.5 ECTS)
95000037
PROGRAMA Por temas – Tema 1: Introducción 3h
1.1 Presentación de la asignatura
1.2 Esquemas de transmisores y receptores homodinos y heterodinos
– Tema 2: Distorsión y Ruido 6h
2.1 Distorsión lineal y no lineal
2.2 Introducción a la mezcla de frecuencias
2.3 Ruido electrónico
– Tema 3: Mezcladores, Moduladores y Demoduladores lineales 7h
3.1 Mezcladores
3.2 Modulación y demodulación lineal
– Tema 4: Osciladores, PLL, Sintetizadores, Moduladores y Demoduladores de frecuencia 12h
4.1 Principios básicos de osciladores (OL) de RF
4.2 Lazos enganchados en fase (PLL)
4.3 Sintetizadores de frecuencia
4.4 Modulación y demodulación angular con PLL
– Tema 5: Amplificadores y Filtros 4h
5.1 Amplificadores de RF
5.2 Amplificadores de potencia
5.3 Filtros de RF
– Tema 6: Transmisores y Receptores 6h
• Esquemas y análisis de receptores
• Esquemas y análisis de transmisores
38h
Las clases se distribuirán a razón de 3 horas semanales durante 13 semanas, aproximadamente.
PROFESORADO DE TEORÍA:
– José Luis Fernández Jambrina (coordinador), despacho C-419.
» Lugar: Aula A122
» M: 10:00-12:00; J: 10:00-11:00
– Belén Galocha Iragüen, despacho C-410.
» Lugar: Aula B4
» M: 10:00-11:00; X: 09:00-11:00
– José Manuel Fernández González, despacho C-416.
» Lugar: Aula B10
» M: 10:00-12:00; J: 10:00-11:00
– Miguel Alejandro Salas Natera, despacho C-411.
» Lugar: Aula B3
» X: 11:00-13:00; V: 13:00-14:00
– Pablo Sánchez Olivares, despacho C-416.
» Lugar: Aula B2
» M: 18:00-19:00; X: 15:00-17:00
Clases de teoría curso 2019-2020
• 4 PRÁCTICAS
• 1 h. Introducción teórica + 3 h. laboratorio OBLIGATORIAS
• 8 TURNOS (5 horarios: MT, XT, JT, VT, VM). Formación de turnos a través
de MOODLE. Se avisará con antelación al periodo de elección de turno.
• Martes, Miércoles, Jueves, Viernes por la tarde (15-19 horas, 7 turnos).
• Viernes por la mañana (9-13 horas, 1 turno).
• Puestos de 2 alumnos. Los puestos deberán estar asignados antes del 27 de
FEBRERO 2020 (pasar por A306-L o correo a [email protected]).
• Evaluación:
1. Realización de las prácticas y entrega de las MEMORIAS DE LAS
PRÁCTICAS.
2. ¡ES NECESARIO HACER TODAS LAS PRÁCTICAS!
3. El Laboratorio tendrá un peso del 25% de la NOTA FINAL de la
asignatura.
Prácticas de laboratorio curso 2019-2020
Prácticas de laboratorio curso 2019-2020
Prácticas de laboratorio
– Práctica 1 Analizador de Espectros
– Práctica 2 Modulaciones lineales
– Práctica 3 PLLs y Sintetizadores de Frecuencia
– Práctica 4 Transceptor heterodino
Los guiones de las prácticas (necesarios para la realización de las mismas)
estarán disponibles en MOODLE a través de la página web en
www.gmr.ssr.upm.es/www2/ECOM (accesible desde MOODLE).
En esa misma página se puede acceder al calendario de prácticas para los
distintos turnos así como a documentación adicional.
A los alumnos repetidores que YA HAYAN SUPERADO las prácticas, se les
mantiene la evaluación continua de las mismas. NO es necesario que repitan las
prácticas por lo que NO DEBEN ELEGIR TURNO (el listado aparecerá en
MOODLE, antes de abrirse el periodo de elección de turno).
Para conocer la nota deben ponerse en contacto con el coordinador del
laboratorio.
Los alumnos que NO están en esa lista deben repetir el laboratorio.
Repetidores con las prácticas superadas que quieran repetirlas: contactar con el
coordinador.
Coordinador del laboratorio: Javier Gismero ([email protected]),
despacho C-420.
Prácticas de laboratorio curso 2019-2020
PROFESORADO DEL LABORATORIO:
– Javier Gismero (coordinador del laboratorio), despacho C-420.
– José Ignacio Alonso, despacho C-422.
– Carlos Gustavo Pérez Moreno, despacho C-428.
– Fernando Ibáñez Urzaiz, despacho C-407.
MATERIAL
– Guión de la práctica (disponible en web)
– Móvil (para realizar fotografías de las medidas)
AULAS INTRODUCCIÓN TEÓRICA
– A122. Turnos de tarde (15-16 horas)
– A123. Turno de mañana (9-10 horas)
Prácticas de laboratorio curso 2019-2020
Ejercicios de autoevaluación (MOODLE)
Plantearemos CINCO EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN
relacionados con los temas de la asignatura.
Los ejercicios son similares entre sí, pero diferentes y con datos diferentes
para cada alumno.
Hay que realizar esos ejercicios A TRAVÉS DEL MOODLE de la
asignatura en una fecha previamente fijada y con un tiempo limitado.
– La duración para realizar la autoevaluación será de 45 minutos, que empezarán a
contar a partir del instante en el que el estudiante acceda al ejercicio.
– La autoevaluación constará de 10 preguntas tipo test o problemas cortos, que se
generarán aleatoriamente y por tanto, serán diferentes para cada alumno.
– Para las preguntas tipo test, cada respuesta incorrecta restará 1/3 de su valor máximo.
– El ejercicio de autoevaluación se podrá realizar en el momento que se desee a lo largo de
un día completo.
En el momento que se termine el plazo, se cerrará el ejercicio de
autoevaluación y se pasará la calificación a listas.
– IMPORTANTE: El ejercicio se cerrará por completo a las 23:59 del día fijado. Por tanto, si quiere
contar con el tiempo máximo para la realización del mismo deberá acceder antes de las 23:14.
La calificación de los EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN
supondrá un 25% de la nota final de la asignatura en la
CONVOCATORIA ORDINARIA (JUNIO).
– Cada ejercicio de autoevaluación supondrá un 5% de la nota final de la
asignatura.
Las calificaciones de los EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN
de curso NO se guardan/aplican en la CONVOCATORIA
EXTRAORDINARIA (JULIO) NI SE GUARDAN PARA AÑOS
SUCESIVOS.
Ejercicios de autoevaluación (MOODLE)
Temario del ejercicio de autoevaluación Fecha
1 Tema 1 y 2: Introducción (Tx y Rx), Distorsión y
Ruido
Lunes 24/02/2020
2 Tema 3: Mezcladores, Modulación y
demodulación lineal.
Lunes 16/03/2020
3 Tema 4: Osciladores, PLLs, Sintetizadores de
frecuencia, Modulación y demodulación angular.
Martes 14/04/2020
4 Tema 5: Amplificadores, Filtros. Lunes 27/04/2020
5 Tema 6: Transmisores (Tx) y receptores (Rx) de
RF.
Lunes 11/05/2020
• El ejercicio se podrá realizar a lo largo de todo el día.
• La duración límite del ejercicio será 45 minutos.
• Son FECHAS ORIENTATIVAS!!! (podrían variar ligeramente)
Ejercicios de autoevaluación (MOODLE)
Examen final ordinario (CONTINUA)
Convocado para el día: 25 de MAYO de 2020 a las 16h
Examen final ordinario JUNIO
Ejercicio de teoría (40%)
» Tipo test. 20/25 cuestiones con 4 respuestas a elegir una.
» Tiempo estimado 30min.
» No se permite consulta de libros o apuntes.
Ejercicios prácticos (60%)
» Ejercicios de análisis o diseño.
» Tiempo estimado 1h:30m
» Se permite la consulta del libro editado para la asignatura, libros editados por el
Departamento de Publicaciones en años anteriores o fotocopias de los mismos.
» No se permite la consulta de ejercicios, apuntes o de otros tipos de documentos.
El conjunto supone un 50% de la NOTA FINAL de la asignatura.
Se exige una puntuación mínima de un 3/10 del examen ordinario
final (JUNIO) para poder hacer media con ejercicios de autoevaluación.
Examen final ordinario (RENUNCIA CONTINUA)
Convocado para el día: 25 de MAYO de 2020 a las 16h
Examen final ordinario JUNIO
Ejercicio de teoría (40%)
» Tipo test. 20/25 cuestiones con 4 respuestas a elegir una.
» Tiempo estimado 30min.
» No se permite consulta de libros o apuntes.
Ejercicios prácticos (60%)
» Ejercicios de análisis o diseño.
» Tiempo estimado 1h:30m
» Se permite la consulta del libro editado para la asignatura, libros editados por
el Departamento de Publicaciones en años anteriores o fotocopias de los
mismos.
» No se permite la consulta de ejercicios, apuntes o de otros tipos de
documentos.
El conjunto supone un 75% de la NOTA FINAL de la asignatura.
Renuncia a evaluación continua
Se puede renunciar a evaluación continua por petición
vía MOODLE antes del 17 de febrero de 2020.
El estudiante deberá completar en el MOODLE de la
asignatura la tarea titulada “Renuncia a la evaluación
continua” antes del 17 de febrero de 2020.
Advertencia
Las INFRACCIONES de normas de examen,
intercambio de documentación entre alumnos,
suplantación, etc., supondrán la apertura de
expediente disciplinario.
Resumen de calificación
Evaluación continua
Evaluación por prueba final
ൢൡ
𝐴𝑢𝑡𝑜𝑒𝑣𝑎𝑙𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛: 5 × 5% = 25%
ቅ𝑇𝑒𝑠𝑡: 40%
𝑃𝑟𝑜𝑏𝑙𝑒𝑚𝑎𝑠: 60%= 𝐸𝑥𝑎𝑚𝑒𝑛 ≥ 3 : 50%
𝑇𝑒𝑜𝑟í𝑎: 75%
ሽ𝑃𝑟á𝑐𝑡𝑖𝑐𝑎𝑠: 4 × 6.25% = 𝐿𝑎𝑏𝑜𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟𝑖𝑜: 25%
𝑁𝑜𝑡𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙: 100%
ൡቅ
𝑇𝑒𝑠𝑡: 40%𝑃𝑟𝑜𝑏𝑙𝑒𝑚𝑎𝑠: 60%
= 𝐸𝑥𝑎𝑚𝑒𝑛 ≥ 3 : 75%
ሽ𝑃𝑟á𝑐𝑡𝑖𝑐𝑎𝑠: 4 × 6.25% = 𝐿𝑎𝑏𝑜𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟𝑖𝑜: 25%𝑁𝑜𝑡𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙: 100%
IMPORTANTE:
– Es necesario realizar todas las prácticas.
– Calificación mínima del examen final para aprobar: 3p sobre 10p.
Avisos La calificación final de teoría en la convocatoria
extraordinaria (JULIO) está basada sólo en el
examen, NO valorándose los EJERCICIOS DE
AUTOEVALUACIÓN.
La calificación del laboratorio está condicionada
a la realización de TODAS las prácticas.
El examen extraordinario de JULIO se regirá
por las mismas normas que el ordinario con
renuncia a continua.
Información
Tablón de anuncios– No...
Páginas web– Pagina de teoría http://www.gr.ssr.upm.es/ecom
– Página del laboratorio www.gmr.ssr.upm.es/www2/ECOM/
Moodle de UPM
Bibliografía
M. Sierra-Pérez, B. Galocha, J.L. Fernandez y M. Sierra Castañer“Electrónica de Comunicaciones” Editorial Prentice Hall. 2003.
H.C. Krauss, C.W. Bostian, F.H. Raab. “Estado Sólido en Ingenieríade Radiocomunicaciones”. Ed. Limusa. 1984
R. Best. “Phase Locked Loops” Ed. Wiley. 1976
Miller. “Basic Electronic Communication” Prentice Hall
Wolaver. “Phase Loop Circuit Design” Ed. Prentice Hall.
Erst. “Receiving System Design” Ed. Prentice Hall. 1992.
S.A. Maas. “Microwave Mixers” Artech House 1993.
F.M. Gardner “ Phaselock Techniques” Ed. Wiley 1979.
Equivalencia de temas
Título del tema Temario Libro
Introducción a los sistemas RF 1 1
Procesos de distorsión y ruido 2 2
Procesos de mezcla 3 6
Modulación/ demodulación lineal 3 9
Osciladores de RF 4.1 3
Lazos enganchados en fase (PLL) 4.2 4
Sintetizadores 4.3 5
Modulación y demodulación de fase y frecuencia 4.4 10
Amplificadores de RF 5.1 7
Filtros de RF 5.2 8
Receptores 6.1 12
Transmisores 6.2 11
Horas de Clase y de Consulta
Grupo Grupo 31.2 Grupo 32 Grupo 33/34 Grupo 35 Laboratorio
Aula B3 B4 B10/A122 B2 A306-L
Horario Mierc. 11-13
Viern. 12-13
Martes 10-11
Mierc. 9-11
Martes 10-12
Jueves 10-11
Martes 18-19
Mierc 15-17
Según grupos
Profesor Miguel Salas
Natera
Belén
Galocha
Iragüen
José Manuel
Fernández
Jambrina/José
Luis
Fernández
Jambrina
Pablo
Sánchez
Olivares
Javier Gismero
Menoyo/
José Ignacio
Alonso Montes/
Carlos Gustavo
Moreno Pérez
Despacho C-411 C-410 C-416/C-419 C-416 C429/C422/C40
7
Tutoría
Profesorado y consultas
Profesor Despacho Correo electrónico
Miguel Salas Natera C-411 [email protected]
José Manuel Fernández
GonzálezC-416 [email protected]
José Luis Fernández Jambrina C-419 [email protected]
Belén Galocha Iragüen C-410 [email protected]
Pablo Sánchez Olivares C-416 [email protected]
Javier Gismero Menoyo C-420 [email protected]
José Ignacio Alonso Montes C-422 [email protected]
Carlos Gustavo Moreno Pérez C-407 [email protected]
Sistemas de
Comunicaciones
Por Radio
En banda base
Sobre portadora
Por Línea
Sistemas de RF en comunicacionesClasificación de los sistemas de comunicaciones según el medio de
transmisión utilizado: Fibra óptica
Cable coaxial
Propagación en espacio libre
Aire
Banda base (BB)
Ejemplo: La voz humana
𝒇 = 𝟐𝟓𝟎𝑯𝒛 − 𝟑𝒌𝑯𝒛
Ejemplo: Antenas
𝒇 = 𝟓𝟎𝟎𝑴𝑯𝒛 − 𝟏𝟎𝟎𝑮𝑯𝒛
Modulación sobre portadora
Bloques de un Sistema de Comunicaciones
Transmisor Canal ReceptorFuentePresen-
tación
Ruido
Distorsión
RuidoOscilador
Oscilador
Banda base (BB)
Ejemplo: La voz humana
𝒇 = 𝟐𝟓𝟎𝑯𝒛 − 𝟑𝒌𝑯𝒛Banda base (BB)
Ejemplo: El altavoz
Mercado de la:
Telefonía móvil
Comunicaciones por satélite
Clasificación de las perturbaciones (la señal se va deformando a medida que se propaga): Distorsión: lineal (de amplitud y de fase) y NO lineal (armónicos, saturación 𝑃𝑠𝑎𝑡. 𝑃1𝑑𝐵 , Producto de intermodulación de 3º orden
(PI3)).
Interferencia: perturbación aditiva procedente de otros sistemas.
Ruido: perturbación aleatoria aditiva independiente de la señal (excluidas las demás perturbaciones, se considera que el ruido engloba al
resto de posibles perturbaciones de origen electromagnético que sufre la señal). Procedencia: ruido captado por la antena, ruido
generado por el receptor.
Causas de ruido: ruido térmico de la tierra, ruido flicker (semiconductores), ruido impulsivo, ruido atmosférico, ruido cósmico, ruido
industrial.
Distorsión
Interferencias
Principales bloques/fases de un sistema de comunicaciones:
En Recepción (RX) se trabaja con niveles de señal de recepción de -80 a -100 𝑑𝐵𝑚.
En Transmisión (TX) se trabaja con niveles de señal de transmisión de 𝑚𝑊 hasta 𝑊.
Sistemas de ComunicacionesEjemplo: tarjeta WLAN con dos transceptores (Tx/Rx) y un receptor (Rx)
TRX #1
RX #3
TRX #2
Transmisor AnalógicoTransmisor Digital
Transmisor
Técnicas digitales o analógicas
Fuente
Reloj
Codificado
Fuente
Fuente
Codificado
Codificado
Mult
iple
xad
oModulación IF/RF Amp
Osc. Osc.
Modulación sobre
Portadora
OL
Banda base (BB)
Ejemplo: La voz
Antena
transmisora
Transmisión (TX): subsistemas analógicos y digitales
Tema 3:
mezclador/conversión
Tema 5:
Amplificadores
Tema 3 y 4:
modulación/demodulación
Tema 4: OL, PLL
Receptor Analógico Receptor Digital
Receptor
Técnicas digitales o analógicas
Reloj
Decodificado
Recepción
Decodificado
Decodificado
Mult
iple
xad
o
DemodulaciónRF/IFAmp
Osc. Osc.
Recepción
Recepción
Demodulación
sobre PortadoraOL
Banda base (BB)
Ejemplo: El altavoz
Antena
receptora
Recepción (RX): subsistemas analógicos y digitales
Tema 3:
mezclador/conversiónTema 5:
Amplificadores
Tema 3 y 4:
modulación/demodulación
Tema 4: OL, PLL
Frecuencias
Circuitos
Integrados
Digitales
(DSP, FPGA)
Circuitos
Integrados
Analógicos
(RFIC)
Circuitos de
Componentes
Discretos
10 a
100MHz
2 a
20GHz
MicroondasMilimétricasUHF
VHFHF
Onda Corta
Onda Media
1
KHz
1
THz
Óptica
Circuitos
Ópticos
Circuitos con
Líneas de
Transmisión
Ejemplos:
OL = Osciladores
PLL = Lazos enganchados en fase
Partes del Programa
Subsistemas de
Comunicaciones
Componentes
de RFProcesos
de Señal
Fuente
de señalModulador Amp. Amp. Antena
Oscilador 1 Oscilador 2
Canal de radiofrecuencia
Antena Amp. Amp.Demo-
dulador
Sistema
de Pre-
sentación
Oscilador 1 Oscilador 2
Ruido
Ruido
Interferencias
Distorsión
Distorsión
TX
RX
Tema 1: Introducción a los sistemas RF
(3horas=3t)
OL
OL
𝒇𝑭𝑰
Banda base (BB)
Ejemplo: La voz
Banda base (BB)
Ejemplo: El altavoz
𝒇𝑶𝑳
𝒇𝑹𝑭
𝒇𝑹𝑭𝒇𝑭𝑰
𝒇𝑶𝑳
Arquitectura de transceptores (transmisores Tx y receptores Rx)
Modulación
sobre portadora
Conversión
de frecuencia
Conversión
de frecuencia
Demodulación
sobre portadora
En Recepción (RX) se trabaja con niveles de señal de recepción de -80 a -100 𝑑𝐵𝑚.
En Transmisión (TX) se trabaja con niveles de señal de transmisión de 𝑚𝑊 hasta 𝑊.
Fuente
de señalModulador Amp. Amp. Antena
Oscilador 1 Oscilador 2
Canal de radiofrecuencia
Antena Amp. Amp.Demo-
dulador
Sistema
de Pre-
sentación
Oscilador 1 Oscilador 2
Ruido
Ruido
Interferencias
Distorsión
Distorsión
TX
RX
Tema 2: Procesos de distorsión, mezcla y ruido
(6horas= 3t+3p)
𝒇𝑭𝑰
𝒇𝑶𝑳
𝒇𝑹𝑭
𝒇𝑹𝑭𝒇𝑭𝑰
𝒇𝑶𝑳
Banda base (BB)
Ejemplo: La voz
Banda base (BB)
Ejemplo: El altavoz
Perturbaciones como distorsión y ruido
Fuente
de señalModulador Amp. Amp. Antena
Oscilador 1 Oscilador 2
Canal de radiofrecuencia
Antena Amp. Amp.Demo-
dulador
Sistema
de Pre-
sentación
Oscilador 1 Oscilador 2
Ruido
Ruido
Interferencias
Distorsión
Distorsión
TX
RX
Tema 3: Mezcladores, Modulación/ demodulación lineal
(7horas=4t+2p)
AM, DBL, BLU, I-Q
ASK
Banda base (BB)
Ejemplo: La voz
Banda base (BB)
Ejemplo: El altavoz
𝒇𝑭𝑰
𝒇𝑶𝑳
𝒇𝑹𝑭
𝒇𝑹𝑭𝒇𝑭𝑰
𝒇𝑶𝑳
Circuitos moduladores y demoduladores
Modulación
con portadora
Conversión
de frecuencia
Conversión
de frecuencia
Demodulación
con portadora
Tema 3: Mezcladores, Modulación/ demodulación lineal
(7horas=4t+2p)
MX
Funciones:
Imperfecciones:
Mezclador
Modulador
Cambian una característica (amplitud, frecuencia o fase) de la señal
monocromática de RF de acuerdo con la información contenida en la señal de
banda base.
• Traslada la información desde banda base a la banda de transmisión
(conversión superior) o de la banda de transmisión a la banda base
(mezcla).
• El desplazamiento en frecuencia lo marca una frecuencia de referencia
obtenida de un oscilador local.
• En general se utiliza una banda de frecuencia intermedia en el proceso.
• Idealmente produce una traslación pura de frecuencias manteniendo el
resto de las características espectrales de la señal.
𝑓𝑟𝑒𝑓 𝑜 𝑓𝑂𝐿
• Pérdidas de inserción
• Ruido
• Introducción de frecuencias no deseadas
MOD
AM, DBL, BLU, I-Q
ASK
Fuente
de señalModulador Amp. Amp. Antena
Oscilador 1 Oscilador 2
Canal de radiofrecuencia
Antena Amp. Amp.Demo-
dulador
Sistema
de Pre-
sentación
Oscilador 1 Oscilador 2
Ruido
Ruido
Interferencias
Distorsión
Distorsión
TX
RX
PM, FM
PSK, FSK
OL
OL
Banda base (BB)
Ejemplo: La voz
Banda base (BB)
Ejemplo: El altavoz
𝒇𝑭𝑰
𝒇𝑶𝑳
𝒇𝑹𝑭
𝒇𝑹𝑭𝒇𝑭𝑰
𝒇𝑶𝑳
Modulación
sobre portadora
Conversión
de frecuencia
Conversión
de frecuencia
Demodulación
sobre portadora
Tema 4: Osciladores de RF, Lazos enganchados en fase (PLL),
Sintetizadores y modulación/demodulación de frecuencia y fase
(12horas=6t+4p)
Genera la energía de
microondas que:
Imperfecciones:
• Actuará de soporte de la información (transmisión).
• Suministra la referencia para un traslado de frecuencia
(conversión).
• Idealmente monocromático, pudiéndose variar la frecuencia con
algún elemento de control.
• Estabilidad en frecuencia (ruido de fase): a largo plazo y a corto plazo.
• Ruido de amplitud.
• Frecuencias espurias.
Oscilador
Modulador
Cambian una característica (amplitud, frecuencia o fase) de la señal
monocromática de RF de acuerdo con la información contenida en la señal de
banda base.MOD
PM, FM
PSK, FSK
OL
𝑓𝑂𝐿
Tema 4: Osciladores de RF, Lazos enganchados en fase (PLL),
Sintetizadores y modulación/demodulación de frecuencia y fase
(12horas=6t+4p)
Fuente
de señalModulador Amp. Amp. Antena
Oscilador 1 Oscilador 2
Canal de radiofrecuencia
Antena Amp. Amp.Demo-
dulador
Sistema
de Pre-
sentación
Oscilador 1 Oscilador 2
Ruido
Ruido
Interferencias
Distorsión
Distorsión
TX
RX
Tema 5: Amplificadores de RF, de potencia y filtros de RF
(4horas=3t+1p)
Ampli. FI
Ampli. de
potenciaBanda base (BB)
Ejemplo: La voz
Banda base (BB)
Ejemplo: El altavoz
Filtro de
RF
LNA
𝒇𝑭𝑰
𝒇𝑶𝑳
𝒇𝑹𝑭
𝒇𝑹𝑭𝒇𝑭𝑰
𝒇𝑶𝑳
Ampli. FI
Filtro de
FI
Diseño de amplificadores de RF y de potencia de acuerdo a las especificaciones de
cada etapa.
Diseño de filtros de acuerdo a las especificaciones de cada etapa.
Tema 5: Amplificadores de RF, de potencia y filtros de RF
(4horas=3t+1p)
LNA = Low Noise Amplifier
AGC =Automatic Gain Control Amplifier
PA = Power Amplifier
APC = Amplifier Power Control
Amplificador
Filtro
Funciones:
Imperfecciones:
• Amplificación de señales de bajo nivel (recepción) y aumento de la
potencia suministrada por el oscilador (transmisión). Las características
son muy distintas en cada caso.
• Idealmente introduce una constante multiplicativa en el espectro de la
señal.
• En recepción: ruido, linealidad
• En transmisión: linealidad, eficiencia
BPF
Separan los canales que soportan las distintas señales.
Limitan la banda de ruido.
Rechazan frecuencias no deseadas.
Se realizan de formas muy variadas.
Fuente
de señalModulador Amp. Amp. Antena
Oscilador 1 Oscilador 2
Canal de radiofrecuencia
Antena Amp. Amp.Demo-
dulador
Sistema
de Pre-
sentación
Oscilador 1 Oscilador 2
Ruido
Ruido
Interferencias
Distorsión
Distorsión
TX
RX
Tema 6: Transmisores y Receptores de RF
(6horas=4t+2p)
En Recepción (RX) se trabaja con niveles de señal de recepción de -80 a -100 𝑑𝐵𝑚.
En Transmisión (TX) se trabaja con niveles de señal de transmisión de 𝑚𝑊 hasta 𝑊.
Banda base (BB)
Ejemplo: La voz
Banda base (BB)
Ejemplo: El altavoz
TX
RX
Portadora
Portadora
Fuente
de señalModulador Amp. Amp. Antena
Oscilador 1 Oscilador 2
Canal de radiofrecuencia
Antena Amp. Amp.Demo-
dulador
Sistema
de Pre-
sentación
Oscilador 1 Oscilador 2
Ruido
Ruido
Interferencias
Distorsión
Distorsión
TX
RX
Bloques de un sistema de comunicaciones
OL
OL
𝒇𝑭𝑰
Banda base (BB)
Ejemplo: La voz
Banda base (BB)
Ejemplo: El altavoz
𝒇𝑶𝑳
𝒇𝑹𝑭
𝒇𝑹𝑭𝒇𝑭𝑰
𝒇𝑶𝑳
Lo que no veremos de manera explícita…se ven en otras asignaturas!
• El tratamiento de la señal antes del modulador y después del demodulador (en sistemas
actuales, a partir del ADC).
• Caracterización de antenas.
• Caracterización del canal.
Modulación
con portadora
Conversión
de frecuencia
Conversión
de frecuenciaDemodulación
sobre portadora
ESQUEMAS DE TRANSMISIÓN
Fuente de señal
Fuente de señal ModuladorModulador
Sintetizadorde
frecuencia
Sintetizadorde
frecuencia
Amplificador Filtropasobanda
Filtropaso
bandaAntenaAntena
Funciones Básicas: forma la señal a transmitir sobre la
frecuencia de portadora (generada por el sintetizador de frecuencia)
• Generar la señal en banda base: (1)
• Generar la frecuencia de portadora y síntesis de
portadora (2)
• Realizar la modulación (3)
• Amplificar la señal (4)
• Eliminar la banda NO necesaria Filtro (5)
• Radiar la señal al espacio libre
(1)
(2)
(3) (4) (5)
TRANSMISOR (Tx)
Banda
Base
(BB)
Antena
Transmisora
(Portadora)
Por ejemplo: Una portadora de
𝑓𝑝=3MHz modulada en FM por un
tono de 𝑓𝑚 = 3 𝑘𝐻𝑧 y con una
desviación máxima de ∆𝑓 = 30 𝑘𝐻𝑧
𝒇𝒎
𝒇𝒑
𝑚𝑊 hasta 𝑊
SEÑAL DE BANDA BASE 𝑥 𝑡 Se denomina BANDA BASE el conjunto de señales que NO sufren ningún
proceso de modulación a la salida de la fuente que las origina, es decir son
señales que son transmitidas en su frecuencia original.
– Valor medio o componente continua x(t)
– Potencia media Pb=x2(t)
– Valor eficaz xef=Pb1/2
– Nivel máximo o de pico de la señal |x|máx=1.
– Función de distribución estadística: F(x)
t
x(t)Señal arbitraria
en banda base en
el dominio del
tiempo como por
ejemplo una
señal de voz
¿Como sería una señal periódica en el dominio del tiempo?
Señal de banda base = señal
moduladora 𝑥 𝑡 en banda
base es la señal que contiene
la información a transmitir.
Distribución espectral de potencia: X(f)
Banda ocupada por la señal en banda base: W
Frecuencia máxima de la banda base: fm, max
Fuente de señal
Fuente de señal ModuladorModulador
Sintetizadorde
frecuencia
Sintetizadorde
frecuencia
Amplificador Filtropaso
banda
Filtropaso
bandaAntenaAntena
fm,min
f
X(f)
0
fm, max
Banda Base
W
(1) GENERACIÓN DE LA SEÑAL -
SEÑAL DE BANDA BASE (BB)
Señal arbitraria (no periódica) en
banda base en el dominio de la
frecuencia como por ejemplo el
espectro de un canal de voz
(teléfono móvil) en banda base
que ocupa una banda W=2 kHz
¿Cual sería el espectro de una señal periódica en banda base del estilo 𝑥 𝑡 = 𝐴 𝑡 𝑐𝑜𝑠 𝜔𝑚𝑡 + 𝜑 𝑡 ?
Señal de Banda
Base (BB)
Señal de banda base = señal
moduladora 𝑥 𝑡 en banda
base es la señal que
contiene la información a
transmitir.
(Portadora)
(2) SÍNTESIS DE PORTADORA –
GENERADOR DE PORTADORA
Oscilador de frecuencia portadora
Capacidad de salto en frecuencia
Estabilidad Portadora f0
f0
Fuente de señal
Fuente de señal ModuladorModulador
Sintetizadorde
frecuencia
Sintetizadorde
frecuencia
Amplificador Filtropaso
banda
Filtropaso
bandaAntenaAntena
Señal de
Banda Base
arbitraria
Señal de Banda Base arbitraria
(periódica) 𝑥 𝑡 también
llamada señal moduladora
¿Si la señal de banda base es periódica cual sería el espectro del estilo 𝑥 𝑡 = 𝐴 𝑡 𝑐𝑜𝑠 𝜔𝑚𝑡 + 𝜑 𝑡 ?
fm, maxfm,min
W
Portadora
(3) MODULACIÓN
Portadora f0
f
Fuente de señal
Fuente de señal ModuladorModulador
Sintetizadorde
frecuencia
Sintetizadorde
frecuencia
Amplificador Filtropaso
banda
Filtropaso
bandaAntenaAntena
𝐵𝑅𝐹 = ancho de banda de la señal RF
Señal
modulada
Señal
modulada
Señal modulada
Por ejemplo: Una portadora de
𝑓0=3MHz modulada por una
señal arbitraria (no periódica)
en banda base de banda W.
Señal de
Banda base
Portadora
𝑣 𝑡 = 𝐴 𝑡 𝑐𝑜𝑠 𝜔0𝑡 + 𝜑 𝑡
• Genera la señal modulada sobre la portadora 𝑓0• Modulación de la amplitud 𝐴 𝑡• Modulación de la fase 𝜑 𝑡
Señal de
Banda Base
arbitraria
fm, maxfm,min
W
0
a) TRANSMISOR HOMODINO CON
MODULACIÓN A BAJO NIVELTransmisor Homodino: la modulación se realiza directamente sobre la frecuencia de emisión 𝒇𝒆
MOD
x(t)
Señal de banda base
(Señal moduladora 𝑥 𝑡 )
Señal moduladaPortadora 𝑓𝑒 𝑓𝑒±𝑓𝑚 ≈ 𝑓𝑒
Si señal periódica 𝑓𝑚Si señal arbitraria (no periódica)
𝑓𝑚,𝑚𝑖𝑛 𝑦 𝑓𝑚,𝑚𝑎𝑥 𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎 𝑢𝑛𝑎 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑊
𝑓𝑚 es baja →𝑣𝑜𝑧: 𝑓𝑚,𝑚𝑎𝑥 = 2 𝑘𝐻𝑧
• Genera la señal modulada en baja potencia sobre
frecuencia de emisión 𝑓𝑒.
• Amplifica de forma lineal (AM…)
• Amplifica de forma no lineal (FM…)
• Filtra armónicos y espurios debido al modulador.
𝑓𝑒
x(t)
MOD
MODULADOR
•Modula en alto nivel en un modulador de alto rendimiento.
•Filtra armónicos y espurios debido al modulador.
b) TRANSMISOR HOMODINO CON
MODULACIÓN A NIVEL ALTOTransmisor Homodino: la modulación se realiza directamente sobre la frecuencia de emisión 𝒇𝒆
Señal moduladaPortadora 𝑓𝑒
Señal de banda base
(Señal moduladora 𝑥 𝑡 )
𝑓𝑒
• Genera y amplifica la frecuencia de
emisión 𝑓𝑒.
• Genera y amplifica la señal de
modulación (señal moduladora 𝑥 𝑡 )
𝑓𝑒±𝑓𝑚 ≈ 𝑓𝑒
𝑓𝑚 es baja →𝑣𝑜𝑧: 𝑓𝑚,𝑚𝑎𝑥 = 2 𝑘𝐻𝑧
MOD
X(t)
f1
f2
f1+f2
Señal de banda base
(Señal moduladora)Típico: señal periódica 𝑥 𝑡 =
𝐴 𝑡 𝑐𝑜𝑠 𝜔𝑚𝑡 + 𝜑 𝑡
FI RF
OL
fRF= 𝑓𝐹𝐼 ± 𝑓𝑂𝐿
c) TRANSMISOR HETERODINOTransmisor Heterodino: la modulación se realiza en frecuencia 𝒇𝒑 que es
diferente de la de emisión (que aquí es 𝒇𝑹𝑭)
•Genera la señal modulada en baja potencia sobre una frecuencia intermedia 𝑓𝐹𝐼.
•Traslada la señal 𝑓𝐹𝐼 (≈ 𝑓𝑝) a la frecuencia de emisión 𝑓𝑅𝐹 en un conversor.
•Amplifica la señal hasta la potencia de emisión 𝑓𝑅𝐹.
•Filtra armónicos y espurios debido al modulador y conversor.
Portadora fRF
𝑓𝑚
𝑓𝑝𝑓𝑝
𝑓𝐹𝐼 ≈ 𝑓𝑝
𝑓𝑶𝑳
ESQUEMA BÁSICO DEL RECEPTOR (Rx)
DemoduladorAmplificadorFiltro
paso
banda
Filtro
RFAntenaAntena
de señal
Amplificador
Banda base
Funciones de un receptor (Rx)
•Amplificación: aumentar el nivel de señal, amplificar la señal hasta
el nivel de entrada al demodulador.
•Filtrado: separar la señal de la interferencia y ruido, eliminar
interferencias y ruido que llegan al sistema receptor.
•Demodulación: obtener la señal original en banda base, demodular
la portadora para obtener la señal de banda base.
Ejemplo: LNA Banda Base (BB)
-80 a -100 𝑑𝐵𝑚
CRITERIOS DE CALIDAD Selectividad: capacidad de sintonizar la banda de frecuencia de interés, capacidad
de rechazar las señales RF no deseadas, se mide en términos de potencia de señal no
deseada e interferente que produce el mismo nivel a la entrada del detector.
– Capacidad de eliminar señales potencialmente interferentes. (filtrado,
intermodulación,…).
Sensibilidad: capacidad de recibir señales de muy baja potencia, nivel mínimo de
señal que es capaz de detectar con la calidad deseada, está limitado por ruido o por
ganancia.
– Potencia mínima de entrada para el correcto funcionamiento del sistema, viene
impuesta por el nivel de ruido e interferencias que acompañe a la señal deseada.
– Nivel mínimo de señal que es capaz de detectar con la calidad deseada. (ruido,
ganancia,..).
Fidelidad: capacidad de recibir y demodular la señal sin distorsión o con un nivel
de distorsión no superior al especificado.
– Capacidad de recibir y demodular la señal sin distorsión. (distorsión lineal y no
lineal, señales espurias, demodulación, etc.).
DEMDEM
Ventajas: •NO aparecen frecuencias interferentes
NO hay mezclador/conversor de
frecuencia
•Sencillez
•Bajo costo
Amplificación
RF
Filtrado
RF
Demodulación Nivel BB Filtrado BB
Aplicaciones: Aplicaciones de banda ancha (relativa)
Equipos militares como alertadores de radar
Equipos de laboratorio
Receptores de frecuencia (LF (30-300kHz), MF (300kHz-3MHz), HF (3-30 MHz))
RFLNA
Inconvenientes:•Difícil filtrado en RF si fp/B>100 →
𝐵
𝑓𝑝< 0.01 →
banda relativa por debajo del 1% necesita un
filtro muy selectivo muy caro
•Alta ganancia en los amplificadores de RF con
posibilidad de oscilación (Problema!).
a) RECEPTOR HOMODINO NO tiene mezclador de frecuencia, ni frecuencia intermedia 𝒇𝑭𝑰
La demodulación se realiza directamente sobre la frecuencia de recepción (que aquí es 𝒇𝑹𝑭).
𝑓𝑅𝐹
𝑓𝑅𝐹
DEMDEM
Amplificación
RF
Filtrado FI Demodulación
Conversión de frecuencia
Amplificación
FI
La etapa FI proporciona alta ganancia y buen filtrado
(selectividad)
La señal RF se traslada mediante mezcla con un
tono puro (OL) a la frecuencia intermedia 𝑓𝐹𝐼.
Ventajas:
• El filtrado se hace sobre una frecuencia más baja se
realiza en 𝑓𝐹𝐼 más fácil de realizar el filtrado
•Se amplifica en dos etapas de diferente frecuencia (𝑓𝑅𝐹 y
𝑓𝐹𝐼) reparto de ganancia entre las etapas de RF y de FI
menos posibilidad de oscilación mayor estabilidad
más fácil de obtener altas ganancias
Inconvenientes:
•Proceso de mezclas aparecen señales
interferentes, mezclas no deseadas
debido a la presencia del mezclador
•Es más complejo y caro.
•Hay que eliminar la banda imagen 𝑓𝑌
𝑓𝑅𝐹𝑓𝐹𝐼 = 𝑓𝑅𝐹 ± 𝑓𝑂𝐿
𝐵𝐹𝐼
𝐵𝑅𝐹
𝑓𝑂𝐿
b) RECEPTOR HETERODINO 𝒇𝑶𝑳 𝒆𝒔 𝒇𝒊𝒋𝒂
La demodulación se realiza en frecuencia 𝒇𝑭𝑰 que es diferente a la de recepción (que aquí es 𝒇𝑹𝑭)
𝑓𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑙 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜𝑅𝐹𝑓𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑙 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜𝐹𝐼
𝑓𝐹𝐼
𝑓𝑅𝐹
𝑓𝑅𝐹 𝑓𝐹𝐼
BANDAS ESPURIAS Y BANDA IMAGEN 𝑓𝑦ruido del demodulador
RF
fs
Filtro de rechazo
de banda imagen
Interferencias y ruido
Filtro de RF muy selectivo muy caro
DEMDEM
Ventajas:
• El filtrado se hace sobre una frecuencia más baja.
• Se amplifica en dos etapas de diferente frecuencia.
• Mejora de la selectividad.
•Mejora de la sensibilidad.
Amplificación
RF
Filtrado FI Demodulación
Conversión de frecuencia
Amplificación
FI
La etapa FI proporciona alta ganancia y buen filtrado
(selectividad)
c) RECEPTOR SUPERHETERODINO
Receptores sintonizables Analizador de espectro, receptores de radiodifusión FM comercial,
receptor TV
Es un receptor heterodino sintonizable donde se varia 𝒇𝑶𝑳 y 𝒇𝒄𝑭𝒊𝒍𝒕𝒓𝒐 𝑹𝑭
Inconvenientes:
•Proceso de mezclas aparecen
señales interferentes, mezclas no
deseadas.
•Es más complejo y caro.
•Hay que eliminar la banda imagen 𝑓𝑦.
La señal RF se traslada mediante mezcla con un
tono puro (OL) a la frecuencia intermedia 𝑓𝐹𝐼.
𝒇𝑶𝑳es variable
Filtro RF: 𝒇𝒄 𝒇𝒊𝒍𝒕𝒓𝒐 𝑹𝑭 es variable
Facilita la amplificación y se
mejora la selectividad
𝑓𝑅𝐹𝑓𝐹𝐼 = 𝑓𝑅𝐹 ± 𝑓𝑂𝐿
𝐵𝐹𝐼
𝑓𝑂𝐿 variable
𝐵𝑅𝐹
𝒇𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒍 𝒇𝒊𝒍𝒕𝒓𝒐𝑹𝑭 variable
𝑓𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑙 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜𝐹𝐼
𝑓𝑅𝐹
𝑓𝑅𝐹 𝑓𝐹𝐼 𝑓𝐹𝐼
BANDAS ESPURIAS Y BANDA IMAGEN 𝑓𝑦 ruido de
conversor de frecuencia mezclador (MX) y Oscilador local (OL)
RF Filtro RF Importancia del filtro RF
FIBanda Imagen
Filtro de rechazo
de banda imagen
OLB< BRF<4fFI
BFI= B
Filtro de frecuencia
intermediaElimina la banda
imagen antes del
mezclador
Filtro FI
𝑓𝐹𝐼 = 𝑓𝑅𝐹 ± 𝑓𝑂𝐿
𝑓𝑚,𝑛 = 𝑛𝑓𝑂𝐿 ±𝑚𝑓𝑅𝐹 = 𝑛𝑓𝑂𝐿 ±𝑚𝑓𝑦
𝑓𝑦 = 𝑓𝑅𝐹 ± 2𝑓𝐹𝐼 = 2𝑓𝑂𝐿 ± 𝑓𝑅𝐹 Imagen de 𝑓𝑅𝐹 con respecto a 𝑓𝑂𝐿
Ancho de banda de la señal recibida (salida=señal de banda base) 𝐵𝑅𝑋
Imagen de 𝑓𝑅𝐹 con respecto a 𝑓𝑂𝐿𝑓𝑌 = 𝑓𝑅𝐹 ± 2𝑓𝐹𝐼
𝑓𝐹𝐼 = 𝑓𝑅𝐹 − 𝑓𝑂𝐿 𝑓𝑌 = 2𝑓𝑂𝐿 − 𝑓𝑅𝐹 𝑓𝑂𝐿 𝑓𝑅𝐹 ⇒ 𝐴𝑞𝑢𝑖 𝑓𝑅𝐹 > 𝑓𝑂𝐿 𝑓𝐹𝐼 = 𝑓𝑅𝐹 + 𝑓𝑂𝐿
Frecuencia intermedia:
Mezclas espurias:
Banda Imagen:
DEMODULACIÓN
FI
BB Filtro de
Frecuencia
Intermedia
BFI= Bmodulación
Filtro de Banda base
𝑓𝑌 = 𝑓𝑅𝐹 ± 2𝑓𝐹𝐼
Ejemplo: Receptor Superheterodino
Diagrama de bloques de un receptor:
Ejemplo
Consideremos un receptor de AM sintonizable (ejemplo: Radio AM) en la banda
de 600 a 1200 kHz, para el que se ha elegido una frecuencia intermedia de 450
kHz. Determine la frecuencia del oscilador y la correspondiente banda imagen.
DET.DET.
fRF=600 a 1200kHz
BRF=100kHz BFI=20kHz
fFI=450kHz
fOL
Ejemplo: Opción OL Superior
Opción OL Superior: 𝑓𝑂𝐿 = 𝑓𝑠 + 𝑓𝐼𝐹
𝑓𝑠 =1200⋮
600kHz ⇒ 𝑓𝑂𝐿 =
1650⋮
1050kHz ⇒ 𝑓𝑦 =
2100⋮
1500kHz
Detalles:
• Τmax(𝑓𝑂𝐿) min(𝑓𝑂𝐿) = 1.571• Banda imagen fuera de la banda de
señal.
Separación mínima: 300 kHz
𝑓𝑠
𝑓𝑂𝐿
Ejemplo: Opción OL Inferior
Opción OL Inferior: 𝑓𝑂𝐿 = 𝑓𝑠 − 𝑓𝐼𝐹
𝑓𝑠 =
1200⋮
900⋮
600
kHz ⇒ 𝑓𝑂𝐿 =
750⋮
450⋮
150
kHz ⇒ 𝑓𝑦 =
300⋮0⋮
300
kHz
Detalles:
• Τmax(𝑓𝑂𝐿) min(𝑓𝑂𝐿) = 5• El oscilador local coincide con la
frecuencia intermedia para 𝑓𝑠 = 900 kHz• El oscilador local coincide con la imagen
a 𝑓𝑠 = 675 kHz a𝑓𝑂𝐿 = 𝑓5 = 225 kHz• Banda imagen fuera de la banda de señal.
Separación mínima: 300 kHz
𝑓𝐼𝐹 = 450 𝑘𝐻𝑧
𝑓𝑠
𝑓𝑂𝐿
𝑓𝑠 = 675 𝑘𝐻𝑧
𝑓𝑂𝐿 = 225 𝑘𝐻𝑧
Receptor de banda estrecha
DET.DET.
Consideremos un receptor de BPSK que recibe una sonda de espacio profundo en
3GHz con una banda de trabajo de 100Hz. Establecer una frecuencia intermedia y
definir los filtros del receptor.
Receptor de un equipo de medida
DET.DET.
Consideremos un receptor de un analizador de espectros que debe funcionar entre
10MHz y 20 GHz. Establecer una o más frecuencias intermedias y definir los filtros
del receptor.