Receptor de Onda Larga

Eduardo Alonso Rodríguez Universitat Autònoma de Barcelona

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Motivación n Experimentación con circuitos de radiofrecuencia n Elección de la frecuencia de trabajo ¨ Instrumental de medida sencillo ¨ Técnica constructiva sencilla, distancias no críticas ? Banda en desuso asignada recientemente al servicio

de radioaficionados

n Evolución técnica aunque en sentido contrario a la tendencia de incremento velocidad de transmisión (1Gbpsl 0.1bps)

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Problemas n Estaciones de interés de muy pequeña potencia

y antenas con muy baja eficiencia ? Velocidades de transmisión muy lentas ? Filtros digitales muy angostos

n Emisores cercanos (en frecuencia y distancia) de altísima potencia (radiodifusión OM) ? Efectos de desensibilización amplificadores ? Aparición de tonos de intermodulación

n Diseño cuidadoso de etapas amplificadoras n Utilización de filtros de entrada de alto Q

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Sistema de comunicación n Pt = 72W = +48dBm n GANT TX=-34dB n d=450km Lb ? -98dB n Pr= +48 -34 -98 = -84dBm n Pn= -74dBm (1Hz) n S/N = -10dB

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Esquema de modulación n ASK n Tiempo bit vs ancho de banda y S/N ¨1s l 1Hzl S/N= -10dB ¨10s l 0’1Hz l S/N = 0dB ?100s l 0’010Hz l S/N = +10dB

n ¡La comunicación es posible! n Codificación Morse A .- 10111000

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Receptor conversión directa

n Antena n Filtro preselector n Preamplificador G1 n Mezclador n Oscilador local

n Filtro duplexor n Amplificador G2 n Filtro anti-aliasing n Conversor ADC

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Antena n Solenoide expuesto al

campo magnético generado por el TX

n Criterio diseño: ¨Maximizar área ¨Maximizar número espiras

n Factores limitantes ¨ Resistencia hilo ¨ Capacidad parásita ¨ f trabajo < f resonancia

E RS L

C

λπε NA

E2

HeffS ===

8

Antena

n A=2’8m2

n N=14 espiras n L=1304uH n C=522pF n F=190kHz n Heff=0.11m (-20dB)

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Filtro preselector n La antena capta señales de interés muy

débiles y, señales interferentes de enorme potencia

n El preselector elimina señales fuera de la banda de interés. Evita desensibilización

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Filtro preselector

n Estructura diferencial, rechazo modo común n Doble circuito resonante de alto Q n La antena forma parte 1er paso sintonizado n Attn: 50Hz 170dB 540kHz -90dB

120KHz 126KHz 132KHz 138KHz 144KHz 150KHz-24dB

-20dB

-16dB

-12dB

-8dB

-4dB

0dB

4dB

8dB

12dB

16dB

20dB(V(4)-v(6))/v(1)

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Preamplificador n Problema ¨ Construido con elementos no lineales l

desensibilización ¨ La amplitud de salida de una pequeña señal queda

reducida en presencia de una señal de gran amplitud. n Solución ¨ Incremento linealidad con fuerte realimentación

n Ganancia tal que compense perdidas en filtros n Mantenimiento de la relación S/N en el RX n Adaptación impedancias antena-mezclador

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Mezclador

n Conmutador CMOS 4053 n Circuito lineal variable en el tiempo n VRF queda multiplicada por {1, -1} al ritmo del oscilador n VRF se desplaza a banda base

R

R

R1

0

VLO

1

0

1

0

-

+

+-

KR

-

+

KR

RR

GR

0

1

1

0

B

A

VFI

VRF

RFLON ϖϖ ±±

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Duplexor y amplificador

n Una vez la señal esta en banda base ¨ Se eliminan mezclas no deseadas con filtro duplexor ¨ Se amplifica al nivel requerido por el ADC

n Doble banda lateral l Doble nivel de ruido

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Oscilador local n Modulación con BW = 0.1 Hz n Ancho de la banda de 2700 Hz n Calibrado: necesidad de una frecuencia

patrón: DCF39, oscilador líneas TV n Estabilidad en temperatura de la

frecuencia

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Procesado digital n Digitalización señal audio con tarjeta sonido del PC n Idea: usar la FFT como un banco de filtros n Codificación del nivel de señal de cada bin con

falso color n El operador de radio decodifica el mensaje de

forma visual

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Resultados

Mensaje: QC A W W

Lmax=3000km