En radio , un detector es un dispositivo o circuito que extrae información de una corriente o voltaje de radiofrecuencia modulada . El término data de las tres primeras décadas de la radio (1888-1918). A diferencia de las estaciones de radio modernas que transmiten sonido (una señal de audio ) en una onda portadora ininterrumpida , las primeras estaciones de radio transmitían información por radiotelegrafía . El transmisor se encendía y apagaba para producir períodos largos o cortos de ondas de radio, deletreando mensajes de texto en código Morse . Por lo tanto, los primeros receptores de radio no tenían que demodular la señal de radio, sino simplemente distinguir entre la presencia o ausencia de una señal de radio, para reproducir los "puntos" y "guiones" del código Morse. El dispositivo que realizaba esta función en el circuito receptor se denominaba detector . [1] Durante la era de la telegrafía inalámbrica se utilizaron una variedad de dispositivos detectores diferentes, como el coherer , el detector electrolítico , el detector magnético y el detector de cristal , hasta que fueron reemplazados por la tecnología de tubos de vacío.
Después de que la invención de la modulación de amplitud (AM) permitió el desarrollo de la radiotelefonía AM , la transmisión de sonido (audio), durante la Primera Guerra Mundial, el término evolucionó hasta significar un demodulador (generalmente un tubo de vacío ) que extraía la señal de audio del onda portadora de radiofrecuencia . Este es su significado actual, aunque los detectores modernos suelen estar compuestos por diodos semiconductores , transistores o circuitos integrados .
En un receptor superheterodino, el término también se utiliza a veces para referirse al mezclador , el tubo o transistor que convierte la señal de radiofrecuencia entrante en la frecuencia intermedia . El mezclador se denomina primer detector , mientras que el demodulador que extrae la señal de audio de la frecuencia intermedia se denomina segundo detector . En la tecnología de microondas y ondas milimétricas, los términos detector y detector de cristal se refieren a guías de ondas o componentes de línea de transmisión coaxial, utilizados para mediciones de potencia o ROE , que normalmente incorporan diodos de contacto puntual o diodos Schottky de barrera superficial.
Una técnica importante se conoce como detección de envolvente. La forma más simple de detector de envolvente es el detector de diodos que consta de un diodo conectado entre la entrada y la salida del circuito, con una resistencia y un condensador en paralelo desde la salida del circuito a tierra para formar un filtro de paso bajo . Si la resistencia y el capacitor se eligen correctamente, la salida de este circuito será una versión con voltaje desplazado casi idéntica de la señal original.
Una de las primeras formas de detector de envolvente fue el detector de cristal , que se utilizaba en el receptor de radio con juego de cristal . Una versión posterior que utiliza un diodo de cristal todavía se utiliza en los aparatos de radio de cristal en la actualidad. La respuesta de frecuencia limitada de los auriculares elimina el componente de RF, lo que hace innecesario el filtro de paso bajo.
Los detectores de envolvente más sofisticados incluyen el detector de fugas en la red , el detector de placas , el detector de impedancia infinita , sus equivalentes en transistores y los rectificadores de precisión que utilizan amplificadores operacionales.
Un detector de producto es un tipo de demodulador utilizado para señales AM y SSB , donde la señal portadora original se elimina multiplicando la señal recibida por una señal en la frecuencia portadora (o cerca de ella). En lugar de convertir la envolvente de la señal en la forma de onda decodificada mediante rectificación como lo haría un detector de envolvente, el detector de producto toma el producto de la señal modulada y un oscilador local , de ahí el nombre. Mediante heterodinación , la señal recibida se mezcla (en algún tipo de dispositivo no lineal) con una señal del oscilador local, para dar frecuencias suma y diferencia a las señales que se mezclan, tal como una primera etapa mezcladora en un superhet produciría una frecuencia intermedia. ; En este caso, la frecuencia de batido se recupera, la señal moduladora de baja frecuencia y las altas frecuencias no deseadas se filtran de la salida del detector de producto. Debido a que las bandas laterales de una señal modulada en amplitud contienen toda la información en la portadora desplazada del centro en función de su frecuencia, un detector de producto simplemente mezcla las bandas laterales en el rango audible para que se pueda escuchar el audio original.
Los circuitos detectores de productos son esencialmente moduladores en anillo o detectores síncronos y están estrechamente relacionados con algunos circuitos detectores sensibles a la fase . Se pueden implementar usando algo tan simple como un anillo de diodos o un transistor de efecto de campo de doble puerta hasta cualquier cosa tan sofisticada como un circuito integrado que contenga una celda Gilbert . Los oyentes de onda corta y los radioaficionados suelen preferir los detectores de productos a los detectores de envolvente, ya que permiten la recepción de señales AM y SSB. También pueden demodular transmisiones de CW si el oscilador de frecuencia de batido está sintonizado ligeramente por encima o por debajo de la portadora.
Los detectores AM no pueden demodular Señales de FM y PM porque ambas tienen una amplitud constante . Sin embargo, una radio AM puede detectar el sonido de una transmisión FM mediante el fenómeno de detección de pendiente que ocurre cuando la radio se sintoniza ligeramente por encima o por debajo de la frecuencia de transmisión nominal. La variación de frecuencia en un lado inclinado de la curva de sintonización de radio le da a la señal amplificada una variación de amplitud local correspondiente, a la cual el detector AM es sensible. La detección de pendiente proporciona una distorsión y un rechazo de ruido inferiores en comparación con los siguientes detectores de FM dedicados que se utilizan normalmente.
Un detector de fase es un dispositivo no lineal cuya salida representa la diferencia de fase entre las dos señales de entrada oscilantes. Tiene dos entradas y una salida: a una entrada se le aplica una señal de referencia y a la otra la señal modulada en fase o frecuencia. La salida es una señal proporcional a la diferencia de fase entre las dos entradas.
En la demodulación de fase, la información está contenida en la cantidad y tasa de cambio de fase en la onda portadora .
El discriminador Foster-Seeley [2] [3] es un detector de FM ampliamente utilizado. El detector consta de un transformador especial con derivación central que alimenta dos diodos en un circuito rectificador de CC de onda completa . Cuando el transformador de entrada está sintonizado a la frecuencia de la señal, la salida del discriminador es cero. Cuando no hay desviación del portador, ambas mitades del transformador con toma central están equilibradas. A medida que la señal de FM oscila en frecuencia por encima y por debajo de la frecuencia portadora, el equilibrio entre las dos mitades del secundario con derivación central se destruye y hay un voltaje de salida proporcional a la desviación de frecuencia.
El detector de relación [4] [5] [6] [7] es una variante del discriminador de Foster-Seeley, pero un diodo conduce en dirección opuesta y utiliza un devanado terciario en el transformador anterior. La salida en este caso se toma entre la suma de los voltajes del diodo y la toma central. La salida a través de los diodos está conectada a un condensador de gran valor, que elimina el ruido AM en la salida del detector de relación. El detector de relación tiene la ventaja sobre el discriminador de Foster-Seeley de que no responderá a las señales AM , ahorrando así potencialmente una etapa limitadora; sin embargo, la salida es sólo el 50% de la salida de un discriminador para la misma señal de entrada. El detector de relación tiene un ancho de banda más amplio pero más distorsión que el discriminador de Foster-Seeley.
En los detectores de cuadratura, la señal de FM recibida se divide en dos señales. Luego, una de las dos señales pasa a través de un condensador de alta reactancia , que desplaza la fase de esa señal 90 grados. Esta señal desfasada luego se aplica a un circuito LC, que resuena en la frecuencia "central" o "portadora" no modulada de la señal de FM. Si la frecuencia de la señal de FM recibida es igual a la frecuencia central, entonces las dos señales tendrán una diferencia de fase de 90 grados y se dice que están en "cuadratura de fase", de ahí el nombre de este método. Luego, las dos señales se multiplican en un dispositivo analógico o digital, que sirve como detector de fase; es decir, un dispositivo cuya salida es proporcional a la diferencia de fase entre dos señales. En el caso de una señal FM no modulada, la salida del detector de fase es, después de filtrar la salida ; es decir, promediado a lo largo del tiempo: constante; es decir, cero. Sin embargo, si la señal de FM recibida ha sido modulada, su frecuencia variará con respecto a la frecuencia central. En este caso, el circuito LC resonante cambiará aún más la fase de la señal del capacitor, de modo que el cambio de fase total de la señal será la suma de los 90 grados impuestos por el capacitor y el cambio de fase positivo o negativo impuesto por el Circuito LC. Ahora la salida del detector de fase será diferente de cero, y de esta forma se recupera la señal original que se utilizó para modular la portadora de FM.
El proceso de detección descrito anteriormente también se puede lograr combinando, en una puerta lógica OR exclusiva (XOR), la señal de FM original limitada y una copia de esa señal pasada a través de una red que impone un cambio de fase que varía con la frecuencia, por ejemplo un circuito LC (y luego limitado también), o una portadora de onda cuadrada de frecuencia fija en la frecuencia central de la señal. La puerta XOR produce un flujo de pulsos de salida cuyo ciclo de trabajo corresponde a la diferencia de fase entre las dos señales. Debido a la diferencia de fase variable entre las dos entradas, se produce una señal modulada por ancho de pulso (PWM). Cuando se aplica un filtro de paso bajo a esos pulsos, la salida del filtro aumenta a medida que los pulsos se alargan y su salida cae a medida que los pulsos se acortan. De esta forma se recupera la señal original que se utilizó para modular la portadora de FM.
Cuando se utiliza una versión desfasada de la señal original, el resultado es una demodulación de frecuencia, ya que la diferencia de frecuencia entre las entradas de la puerta XOR permanece cero y, por lo tanto, no afecta su relación de fase.
Con una portadora de frecuencia fija, el resultado es una demodulación de fase , que, en este caso, es una integral de la señal moduladora original.
Los tipos de detectores menos comunes, especializados u obsoletos incluyen: [8]
El detector de bucle de bloqueo de fase no requiere una red LC de frecuencia selectiva para lograr la demodulación. En este sistema, un oscilador controlado por voltaje (VCO) está bloqueado en fase mediante un bucle de retroalimentación , lo que obliga al VCO a seguir las variaciones de frecuencia de la señal de FM entrante. El voltaje de error de baja frecuencia que obliga a la frecuencia del VCO a rastrear la frecuencia de la señal de FM modulada es la salida de audio demodulada. El detector de bucle de bloqueo de fase no debe confundirse con el sintetizador de frecuencia de bucle de bloqueo de fase, que a menudo se utiliza en radios AM y FM sintonizadas digitalmente para generar la frecuencia del oscilador local .
Medios relacionados con detectores (radio) en Wikimedia Commons