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Diseño de transmisor de radio

Un transmisor de radio o simplemente transmisor es un dispositivo electrónico que produce ondas de radio con una antena . Las ondas de radio son ondas electromagnéticas con frecuencias entre aproximadamente 30  Hz y 300  GHz . El transmisor en sí genera una corriente alterna de radiofrecuencia , que se aplica a la antena. Cuando se excita con esta corriente alterna, la antena irradia ondas de radio. Los transmisores son partes necesarias de todos los sistemas que utilizan la radio : transmisión de radio y televisión , teléfonos celulares , redes inalámbricas , radar , radios bidireccionales como walkie talkies , sistemas de navegación por radio como GPS , sistemas de entrada remota , entre muchos otros usos.

Un transmisor puede ser un equipo independiente o un circuito electrónico dentro de otro dispositivo. La mayoría de los transmisores constan de un oscilador electrónico que genera una onda portadora oscilante , un modulador que imprime una señal de modulación portadora de información en la portadora y un amplificador que aumenta la potencia de la señal. Para evitar interferencias entre diferentes usuarios del espectro radioeléctrico , los transmisores están estrictamente regulados por leyes nacionales de radio y están restringidos a ciertas frecuencias y niveles de potencia, según el uso. El diseño generalmente debe ser aprobado antes de la venta. Un requisito legal importante es que el circuito no irradie una potencia de onda de radio significativa fuera de su banda de frecuencia asignada, llamada emisión espuria .

Problemas de diseño

El diseño de un transmisor de radio debe cumplir con ciertos requisitos, entre los que se incluyen la frecuencia de operación , el tipo de modulación , la estabilidad y pureza de la señal resultante, la eficiencia en el uso de la energía y el nivel de potencia requerido para cumplir con los objetivos de diseño del sistema. [1] Los transmisores de alta potencia pueden tener restricciones adicionales con respecto a la seguridad radiológica, la generación de rayos X y la protección contra altos voltajes. [2]

Por lo general, el diseño de un transmisor incluye la generación de una señal portadora , que normalmente es [3] sinusoidal , opcionalmente una o más etapas de multiplicación de frecuencia, un modulador, un amplificador de potencia y un filtro y una red de adaptación para conectar a una antena. Un transmisor muy simple puede contener solo un oscilador que funciona de manera continua acoplado a algún sistema de antena. Los transmisores más elaborados permiten un mejor control sobre la modulación de la señal emitida y mejoran la estabilidad de la frecuencia transmitida. Por ejemplo, la configuración de oscilador maestro-amplificador de potencia (MOPA) inserta una etapa amplificadora entre el oscilador y la antena. Esto evita que los cambios en la carga presentada por la antena alteren la frecuencia del oscilador. [4]

Determinación de la frecuencia

Sistemas de frecuencia fija

En el caso de un transmisor de frecuencia fija , un método que se utiliza habitualmente es el de utilizar un cristal de cuarzo resonante en un oscilador de cristal para fijar la frecuencia. Cuando la frecuencia debe ser variable, se pueden utilizar varias opciones.

Sistemas de frecuencia variable

Multiplicación de frecuencia

Aunque los sintetizadores de frecuencia modernos pueden generar una señal limpia y estable hasta UHF, durante muchos años, especialmente a frecuencias más altas, no era práctico operar el oscilador a la frecuencia de salida final. Para lograr una mejor estabilidad de frecuencia, era común multiplicar la frecuencia del oscilador hasta la frecuencia final requerida. Esto se solucionó asignando las bandas de radioaficionados y marinas de onda corta en frecuencias relacionadas armónicamente, como 3,5, 7, 14 y 28 MHz. De este modo, un cristal o VFO podía cubrir varias bandas. En equipos simples, este enfoque todavía se utiliza ocasionalmente.

Si la salida de una etapa amplificadora se sintoniza simplemente a un múltiplo de la frecuencia con la que se activa la etapa, la etapa dará una salida de armónicos grande. Muchos transmisores han utilizado este enfoque simple con éxito. Sin embargo, estos circuitos más complejos harán un mejor trabajo. En una etapa push-push, la salida solo contendrá armónicos pares . Esto se debe a que las corrientes que generarían los armónicos fundamentales e impares en este circuito son canceladas por el segundo dispositivo. En una etapa push-pull, la salida solo contendrá armónicos impares debido al efecto de cancelación.

Añadiendo modulación a la señal

La tarea de un transmisor es transmitir algún tipo de información utilizando una señal de radio (onda portadora) que ha sido modulada para transportar la información. El generador de RF en un horno microondas , la electrocirugía y el calentamiento por inducción son similares en diseño a los transmisores, pero por lo general no se consideran como tales en el sentido de que no producen intencionalmente una señal que viajará a un punto distante. Dichos dispositivos de RF están obligados por ley a operar en una banda ISM donde no se producirán interferencias en las comunicaciones por radio. Cuando las comunicaciones son el objetivo, se utiliza uno o más de los siguientes métodos para incorporar la señal deseada en la onda de radio.

Modos AM

Cuando una onda de radiofrecuencia varía en amplitud de una manera que sigue la señal moduladora, generalmente voz, vídeo o datos, tenemos modulación de amplitud (AM).

Nivel bajo y nivel alto

En la modulación de bajo nivel se utiliza una pequeña etapa de audio para modular una etapa de baja potencia. La salida de esta etapa se amplifica luego utilizando un amplificador de RF lineal . La gran desventaja de este sistema es que la cadena de amplificadores es menos eficiente , porque tiene que ser lineal para preservar la modulación. Por lo tanto, no se pueden utilizar amplificadores de clase C de alta eficiencia, a menos que se utilice un amplificador Doherty , EER (eliminación y restauración de envolvente) u otros métodos de predistorsión o retroalimentación negativa . La modulación de alto nivel utiliza amplificadores de clase C en un transmisor de AM de radiodifusión y solo se modulan la etapa final o las dos etapas finales, y todas las etapas anteriores se pueden controlar a un nivel constante. Cuando se aplica modulación a la placa del tubo final, se necesita un amplificador de audio grande para la etapa de modulación, igual a la mitad de la potencia de entrada de CC de la etapa modulada. Tradicionalmente, la modulación se aplica utilizando un transformador de audio grande. Sin embargo, se han utilizado muchos circuitos diferentes para la modulación AM de alto nivel. Consulte Modulación de amplitud .

Tipos de moduladores AM

Se ha utilizado una amplia gama de circuitos diferentes para la AM. Si bien es perfectamente posible crear buenos diseños utilizando electrónica de estado sólido, aquí se muestran circuitos con válvulas (tubos). En general, las válvulas pueden producir fácilmente potencias de RF muy superiores a las que se pueden lograr utilizando estado sólido. La mayoría de las estaciones de transmisión de alta potencia por debajo de los 3 MHz utilizan circuitos de estado sólido, pero las estaciones de mayor potencia por encima de los 3 MHz aún utilizan válvulas.

Moduladores AM de placa
Modulación del ánodo mediante un transformador. El ánodo de la válvula ve la suma vectorial de los voltios del ánodo y el voltaje de audio.
Etapa modulada en serie. En los transmisores modernos, el regulador en serie utiliza conmutación PWM para lograr una alta eficiencia. Históricamente, el regulador en serie habría sido un tubo en modo analógico.

La modulación de placa de alto nivel consiste en variar el voltaje en la placa (ánodo) de la válvula de modo que oscile desde casi cero hasta el doble del valor de reposo. Esto producirá una modulación del 100% y se puede realizar insertando un transformador en serie con la fuente de alto voltaje al ánodo de modo que se aplique la suma vectorial de las dos fuentes (CC y audio). Una desventaja es el tamaño, el peso y el costo del transformador, así como su respuesta de frecuencia de audio limitada, especialmente para transmisores muy potentes.

Alternativamente, se puede insertar un regulador en serie entre la fuente de CC y el ánodo. La fuente de CC proporciona el doble del voltaje promedio que ve el ánodo. El regulador puede permitir que pase todo el voltaje o ninguno, o cualquier valor intermedio. La entrada de audio opera el regulador de tal manera que produce el voltaje instantáneo del ánodo necesario para reproducir la envolvente de modulación. Una ventaja del regulador en serie es que puede establecer el voltaje del ánodo a cualquier valor deseado. Por lo tanto, la salida de potencia del transmisor se puede ajustar fácilmente, lo que permite el uso del control dinámico de la portadora . El uso de reguladores de conmutación PDM hace que este sistema sea muy eficiente, mientras que los reguladores analógicos originales eran muy ineficientes y también no lineales. Los moduladores PDM en serie también se utilizan en transmisores de estado sólido, pero los circuitos son algo más complejos, utilizando circuitos push-pull o puente para la sección de RF.

Estos diagramas simplificados omiten detalles tales como el filamento, la pantalla y las fuentes de polarización de la rejilla, y las conexiones de la pantalla y el cátodo a tierra de RF.

Moduladores AM de pantalla
Modulador AM de pantalla. No se muestra la polarización de la rejilla

En condiciones de portadora (sin audio), la etapa será un amplificador de RF simple donde el voltaje de pantalla se establece más bajo de lo normal para limitar la salida de RF a aproximadamente el 25% de la potencia total. Cuando se modula la etapa, el potencial de pantalla cambia y, por lo tanto, altera la ganancia de la etapa. Se necesita mucha menos potencia de audio para modular la pantalla, pero la eficiencia final de la etapa es solo del 40%, en comparación con el 80% con la modulación de placa. Por esta razón, la modulación de pantalla se utilizó solo en transmisores de baja potencia y ahora está efectivamente obsoleta.

Modos relacionados con AM

Se utilizan habitualmente varios derivados de AM, a saber:

Modulación de banda lateral única

La modulación de portadora completa de banda lateral única (SSB, por sus siglas en inglés) o SSB-AM es muy similar a la modulación de portadora suprimida de banda lateral única (SSB-SC). Se utiliza cuando es necesario recibir el audio en un receptor AM, mientras se utiliza menos ancho de banda que con AM de doble banda lateral. Debido a la alta distorsión, rara vez se utiliza. Tanto la SSB-AM como la SSB-SC se producen mediante los siguientes métodos.

Método de filtrado

Utilizando un mezclador balanceado se genera una señal de doble banda lateral, que luego se pasa a través de un filtro de paso de banda muy estrecho para dejar solo una banda lateral. [5] Por convención, es normal utilizar la banda lateral superior (USB) en los sistemas de comunicación, excepto en radioaficionados cuando la frecuencia portadora está por debajo de 10 MHz. Allí normalmente se utiliza la banda lateral inferior (LSB).

Método de fases
Método de generación de SSB por fases

El método de desfase para la generación de señales de banda lateral única utiliza una red que impone un desplazamiento de fase constante de 90° en las señales de audio en todo el rango de audio de interés. Esto era difícil con los métodos analógicos, pero con los DSP es muy sencillo.

Estas salidas de audio se mezclan en un mezclador lineal balanceado con una portadora. El control de la portadora de uno de estos mezcladores también se desplaza 90°. Las salidas de estos mezcladores se agregan en un circuito lineal para proporcionar la señal SSB mediante la cancelación de fase de una de las bandas laterales. Al conectar la señal retrasada 90° del audio o de la portadora (pero no de ambas) al otro mezclador se invertirá la banda lateral, por lo que tanto USB como LSB están disponibles con un simple interruptor DPDT .

Modulación de banda lateral vestigial

La modulación de banda lateral vestigial (VSB o VSB-AM) es un tipo de sistema de modulación que se utiliza habitualmente en los sistemas de televisión analógica. Se trata de una modulación de amplitud normal que se ha pasado por un filtro que reduce una de las bandas laterales. Normalmente, los componentes de la banda lateral inferior que se encuentren a más de 0,75 MHz o 1,25 MHz por debajo de la portadora se atenuarán considerablemente.

morse

El código Morse se suele enviar mediante modulación de encendido y apagado de una portadora no modulada ( onda continua ). No se necesita ningún modulador especial.

Esta portadora interrumpida puede analizarse como una portadora modulada por AM. La modulación de encendido y apagado produce bandas laterales, como se esperaba, pero se las conoce como "pulsaciones de modulación". Se utilizan circuitos de modelado para encender y apagar el transmisor de manera uniforme en lugar de hacerlo instantáneamente, con el fin de limitar el ancho de banda de estas bandas laterales y reducir la interferencia con los canales adyacentes.

Modos FM

La modulación angular es el término adecuado para la modulación que se produce al cambiar la frecuencia o fase instantánea de la señal portadora. La modulación FM verdadera y la modulación de fase son las formas de modulación angular analógica más comúnmente empleadas.

FM directa

La modulación de frecuencia real (FM) directa es aquella en la que se altera la frecuencia de un oscilador para imponer la modulación sobre la onda portadora. Esto se puede hacer utilizando un condensador controlado por voltaje ( diodo varicap ) en un oscilador controlado por cristal o un sintetizador de frecuencia . La frecuencia del oscilador se multiplica luego utilizando una etapa multiplicadora de frecuencia, o se traduce hacia arriba utilizando una etapa de mezcla, hasta la frecuencia de salida del transmisor. La cantidad de modulación se denomina desviación , que es la cantidad en que la frecuencia de la portadora se desvía instantáneamente de la frecuencia de la portadora central.

FM indirecta

Circuito de estado sólido FM indirecto.

La FM indirecta emplea un diodo varicap para imponer un cambio de fase (que se controla mediante voltaje) en un circuito sintonizado que se alimenta con una portadora simple. Esto se denomina modulación de fase . En algunos circuitos de estado sólido de FM indirecta, se aplica un impulso de RF a la base de un transistor . El circuito tanque (LC), conectado al colector a través de un capacitor, contiene un par de diodos varicap . A medida que cambia el voltaje aplicado a los varicaps, cambiará el cambio de fase de la salida.

La modulación de fase es matemáticamente equivalente a la modulación de frecuencia directa con un filtro de paso alto de 6 dB/octava aplicado a la señal moduladora. Este efecto de paso alto se puede aprovechar o compensar utilizando circuitos de modelado de frecuencia adecuados en las etapas de audio anteriores al modulador. Por ejemplo, muchos sistemas FM emplearán preénfasis y deénfasis para la reducción de ruido, en cuyo caso la equivalencia de paso alto de la modulación de fase proporciona automáticamente el preénfasis. Los moduladores de fase normalmente solo son capaces de cantidades relativamente pequeñas de desviación mientras permanecen lineales, pero cualquier etapa multiplicadora de frecuencia también multiplica la desviación en proporción.

Modos digitales

La transmisión de datos digitales es cada vez más importante. La información digital se puede transmitir mediante modulación AM y FM, pero a menudo la modulación digital consiste en formas complejas de modulación que utilizan aspectos tanto de AM como de FM. COFDM se utiliza para transmisiones DRM . La señal transmitida consta de múltiples portadoras, cada una modulada tanto en amplitud como en fase. Esto permite velocidades de bits muy altas y hace un uso muy eficiente del ancho de banda. Los métodos digitales o de pulsos también se utilizan para transmitir voz, como en los teléfonos celulares, o video, como en la transmisión de TV terrestre. Los primeros mensajes de texto, como RTTY , permitieron el uso de amplificadores de clase C, pero los modos digitales modernos requieren una amplificación lineal.

Véase también modulación sigma-delta (ΣΔ)

Amplificando la señal

Válvulas

Para sistemas de alta potencia y alta frecuencia, es normal utilizar válvulas; consulte Amplificador de RF con válvulas para obtener más detalles sobre cómo funcionan las etapas de potencia de RF con válvulas. Las válvulas son muy robustas eléctricamente y pueden tolerar sobrecargas que destruirían los sistemas de transistores bipolares en milisegundos. Como resultado, los amplificadores con válvulas pueden resistir mejor la desconfiguración, los rayos y las subidas de tensión. Sin embargo, requieren un cátodo calentado que consume energía y fallará con el tiempo debido a la pérdida de emisión o al quemado del calentador. Los altos voltajes asociados con los circuitos de válvulas son peligrosos para las personas. Por razones económicas, las válvulas continúan utilizándose para el amplificador de potencia final de los transmisores que funcionan por encima de 1,8 MHz y con potencias superiores a unos 500 vatios para uso amateur y superiores a unos 10 kW para uso de radiodifusión.

Estado sólido

Los dispositivos de estado sólido, ya sean transistores discretos o circuitos integrados, se utilizan universalmente para nuevos diseños de transmisores de hasta unos pocos cientos de vatios. Las etapas de nivel inferior de los transmisores más potentes también son todas de estado sólido. Los transistores se pueden utilizar en todas las frecuencias y niveles de potencia, pero como la salida de los dispositivos individuales es limitada, los transmisores de mayor potencia deben utilizar muchos transistores en paralelo, y el coste de los dispositivos y las redes de combinación necesarias pueden ser excesivos. A medida que aparezcan nuevos tipos de transistores y baje el precio, el estado sólido puede acabar sustituyendo a todos los amplificadores de válvulas.

Conexión del transmisor a la antena

La mayoría de los equipos de transmisión modernos están diseñados para funcionar con una carga resistiva alimentada a través de un cable coaxial de una impedancia característica particular , a menudo 50 ohmios . Para conectar la etapa de potencia del transmisor a esta línea de transmisión de cable coaxial se requiere una red de adaptación. Para los transmisores de estado sólido, esto suele ser un transformador de banda ancha que eleva la baja impedancia de los dispositivos de salida a 50 ohmios. Un transmisor de tubo contendrá una red de salida sintonizada, más comúnmente una red PI, que reduce la impedancia de carga que requiere el tubo a 50 ohmios. En cada caso, los dispositivos de producción de energía no transferirán energía de manera eficiente si la red está desafinada o mal diseñada o si la antena presenta una ROE distinta de 50 ohmios en la salida del transmisor. Comúnmente se utiliza un medidor de ROE y/o un vatímetro direccional para verificar el grado de adaptación entre el sistema de antena y el transmisor a través de la línea de transmisión (alimentador). Un vatímetro direccional indica la potencia directa, la potencia reflejada y, a menudo, también la ROE. Cada transmisor especificará un desajuste máximo permitido en función de la eficiencia, la distorsión y los posibles daños al transmisor. Muchos transmisores tienen circuitos automáticos para reducir la potencia o apagarse si se excede este valor.

Los transmisores que alimentan una línea de transmisión balanceada necesitarán un balun . Este transforma la salida de un solo extremo del transmisor en una salida balanceada de mayor impedancia. Los sistemas de transmisión de onda corta de alta potencia suelen utilizar líneas balanceadas de 300 ohmios entre el transmisor y la antena. Los aficionados suelen utilizar alimentadores de antena balanceados de 300 a 450 ohmios.

Consulte Sintonizador de antena y balun para obtener detalles sobre las redes y baluns compatibles respectivamente.

Asuntos relacionados con la compatibilidad electromagnética

Muchos dispositivos dependen de la transmisión y recepción de ondas de radio para su funcionamiento. La posibilidad de interferencia mutua es grande. Muchos dispositivos que no están diseñados para transmitir señales pueden hacerlo. Por ejemplo, un calentador dieléctrico puede contener una fuente de 2000 vatios y 27 MHz en su interior. Si la máquina funciona como está previsto, no se filtrará ninguna de estas ondas de radio. Sin embargo, si debido a un diseño o mantenimiento deficientes permite que se produzcan fugas de radiofrecuencia, se convertirá en un transmisor o un radiador involuntario.

Fugas de RF y blindaje

Todos los equipos que utilizan componentes electrónicos de radiofrecuencia deben estar dentro de una caja conductora apantallada y todas las conexiones dentro o fuera de la caja deben estar filtradas para evitar el paso de señales de radio. Un método común y eficaz para hacerlo en cables que transportan suministros de CC, conexiones de CA de 50/60 Hz, señales de audio y control es utilizar un condensador de paso , cuya función es cortocircuitar cualquier RF en el cable a tierra. También es común el uso de perlas de ferrita.

Si un transmisor intencional produce interferencias, se debe conectar a una carga ficticia ; se trata de una resistencia en una caja o recipiente blindado que permitirá que el transmisor genere señales de radio sin enviarlas a la antena. Si el transmisor continúa causando interferencias durante esta prueba, existe una vía por la que la potencia de RF se está filtrando del equipo y esto puede deberse a un blindaje deficiente . Es más probable que dicha fuga se produzca en equipos caseros o en equipos que se han modificado o a los que se les han quitado las cubiertas. Las fugas de RF de los hornos microondas , aunque son poco frecuentes, pueden ocurrir debido a sellos de puertas defectuosos y pueden ser un peligro para la salud.

Emisiones espurias

En los primeros tiempos del desarrollo de la tecnología de radio se reconoció que las señales emitidas por los transmisores tenían que ser "puras". Los transmisores de chispa fueron prohibidos una vez que se dispuso de una mejor tecnología, ya que dan una salida que es muy amplia en términos de frecuencia. El término emisiones espurias se refiere a cualquier señal que sale de un transmisor que no sea la señal deseada. En los equipos modernos hay tres tipos principales de emisiones espurias: armónicos , productos de mezclador fuera de banda que no se suprimen por completo y fugas del oscilador local y otros sistemas dentro del transmisor.

Armonía

Estos son múltiplos de la frecuencia de operación del transmisor, pueden generarse en cualquier etapa del transmisor que no sea perfectamente lineal y deben eliminarse mediante filtrado.

Evitar la generación de armónicos

La dificultad de eliminar los armónicos de un amplificador dependerá del diseño. Un amplificador push-pull tendrá menos armónicos que un circuito de un solo extremo. Un amplificador de clase A tendrá muy pocos armónicos, los de clase AB o B más, y los de clase C la mayoría. En el amplificador de clase C típico, el circuito de tanque resonante eliminará la mayoría de los armónicos, pero en cualquiera de estos ejemplos, probablemente se necesitará un filtro de paso bajo después del amplificador.

Eliminación de armónicos con filtros
Un filtro de paso bajo simple adecuado para la reducción de armónicos.

Además de un buen diseño de las etapas de amplificación, la salida del transmisor debe filtrarse con un filtro de paso bajo para reducir el nivel de los armónicos. Normalmente, la entrada y la salida son intercambiables y coinciden con 50 ohmios. Los valores de inductancia y capacidad varían con la frecuencia. Muchos transmisores incorporan un filtro adecuado para la banda de frecuencia que se utiliza. El filtro dejará pasar la frecuencia deseada y reducirá todos los armónicos a niveles aceptables.

La mejor forma de comprobar la salida armónica de un transmisor es utilizando un analizador de espectro de RF o sintonizando un receptor con los distintos armónicos. Si un armónico cae en una frecuencia que está siendo utilizada por otro servicio de comunicaciones, esta emisión espuria puede impedir que se reciba una señal importante. A veces se utiliza un filtrado adicional para proteger un rango sensible de frecuencias, por ejemplo, frecuencias utilizadas por aeronaves o servicios relacionados con la protección de la vida y la propiedad. Incluso si un armónico está dentro de los límites permitidos legalmente, se debe reducir aún más.

Osciladores y productos mixtos

Mezclador simple pero deficiente. Se muestra un diodo pero se puede utilizar cualquier dispositivo no lineal.
Mezclador doblemente balanceado que utiliza diodos acoplados. También es posible utilizar dispositivos activos como transistores o válvulas.

Al mezclar señales para producir una frecuencia de salida deseada, la elección de la frecuencia intermedia y del oscilador local es importante. Si no se eligen correctamente, se puede generar una salida espuria. Por ejemplo, si se mezclan 50 MHz con 94 MHz para producir una salida de 144 MHz, el tercer armónico de los 50 MHz puede aparecer en la salida. Este problema es similar al problema de respuesta de imagen que existe en los receptores.

Un método para reducir la posibilidad de que se produzca este defecto en el transmisor es el uso de mezcladores balanceados y doblemente balanceados. Un mezclador simple pasará ambas frecuencias de entrada y todos sus armónicos junto con las frecuencias de suma y diferencia. Si el mezclador simple se reemplaza por un mezclador balanceado, se reduce la cantidad de productos posibles. Si el mezclador de frecuencia tiene menos salidas, la tarea de asegurarse de que la salida final sea limpia será más sencilla.

Inestabilidad y parásitos

Si una etapa de un transmisor es inestable y puede oscilar, puede comenzar a generar RF a una frecuencia cercana a la frecuencia de operación o a una frecuencia muy diferente. Una buena señal de que esto está ocurriendo es si una etapa de RF tiene una salida de potencia incluso sin ser impulsada por una etapa de excitación. La potencia de salida debería aumentar suavemente a medida que aumenta la potencia de entrada, aunque con la Clase C, habrá un efecto de umbral notable. Se utilizan varios circuitos para la supresión parásita en un buen diseño. La neutralización adecuada también es importante.

Control y protección

Controles del transceptor Yaesu FT-817
Un botón y dos perillas permiten controlar 52 parámetros separados.

Los transmisores más simples, como los dispositivos RFID, no requieren controles externos. Los transmisores de seguimiento simples pueden tener solo un interruptor de encendido y apagado. Muchos transmisores deben tener circuitos que permitan encenderlos y apagarlos y ajustar la potencia de salida y la frecuencia o los niveles de modulación. Muchos transmisores modernos con múltiples funciones permiten el ajuste de muchos parámetros diferentes. Por lo general, estos están bajo el control de un microprocesador a través de menús de varios niveles, lo que reduce la cantidad de perillas físicas necesarias. A menudo, una pantalla de visualización proporciona información al operador para ayudarlo con los ajustes. La facilidad de uso de esta interfaz suele ser uno de los factores principales en un diseño exitoso.

Los transmisores controlados por microprocesador también pueden incluir software para evitar el funcionamiento fuera de frecuencia u otro funcionamiento ilegal. Los transmisores que utilizan una potencia importante o componentes costosos también deben tener circuitos de protección que eviten situaciones como sobrecarga, sobrecalentamiento u otro abuso de los circuitos. Los circuitos de sobrecarga pueden incluir relés mecánicos o circuitos electrónicos. Se pueden incluir fusibles simples para proteger componentes costosos. Los detectores de arco pueden apagar el transmisor cuando se producen chispas o incendios.

Las características de protección también deben evitar que el operador humano y el público entren en contacto con los altos voltajes y la energía que existen dentro del transmisor. Los transmisores de tubo suelen utilizar voltajes de CC de entre 600 y 30.000 voltios, que son mortales si se tocan. La potencia de radiofrecuencia superior a unos 10 vatios puede provocar quemaduras en el tejido humano por contacto y una potencia superior puede incluso cocer la carne humana sin contacto. Se requiere un blindaje metálico para aislar estos peligros. Los transmisores correctamente diseñados tienen puertas o paneles que están interconectados, de modo que las puertas abiertas activan interruptores que no permiten que el transmisor se encienda cuando las áreas peligrosas están expuestas. Además, se emplean resistencias que eliminan los altos voltajes o relés de cortocircuito para garantizar que los condensadores no retengan una carga peligrosa después de apagarlos.

Con transmisores de alta potencia y gran tamaño, los circuitos de protección pueden representar una fracción significativa de la complejidad y el costo totales del diseño.

Fuentes de alimentación

Algunos dispositivos RFID toman energía de una fuente externa cuando interrogan al dispositivo, pero la mayoría de los transmisores tienen baterías autónomas o son sistemas móviles que normalmente funcionan directamente con la batería de 12 voltios del vehículo. Los transmisores fijos más grandes requerirán energía de la red eléctrica. Los voltajes utilizados por un transmisor serán CA y CC de muchos valores diferentes. Se requieren transformadores de CA o fuentes de alimentación de CC para proporcionar los valores de voltaje y corriente necesarios para operar los diversos circuitos. Algunos de estos voltajes deberán regularse. Por lo tanto, una parte significativa del diseño total consistirá en fuentes de alimentación. Las fuentes de alimentación se integrarán en los sistemas de control y protección del transmisor, que los encenderán en la secuencia adecuada y los protegerán de sobrecargas. A menudo se requerirán sistemas lógicos bastante complicados para estas funciones.

Véase también

Referencias

Citas y notas
  1. ^ Rudolf F. Graf, William Sheets, Construya sus propios transmisores de bajo consumo: proyectos para el experimentador electrónico Newnes, 2001 ISBN  0750672447 , página 2
  2. ^ Ronald Kitchen, Manual de seguridad de radiación de RF , Butterworth Heinemann 1993, ISBN 0 7506 1712 8 Capítulo 10 
  3. ^ Algunos sistemas de espectro ensanchado utilizan pulsos o conjuntos de formas de onda ortogonales.
  4. ^ Joseph J. Carr Tecnología de comunicación inalámbrica y por microondas , Newnes, 1997 ISBN 0750697075 página 339-341 
  5. ^ Pappenfus, Bruene y Schoenike Principios y circuitos de banda lateral única McGraw-Hill, 1964, capítulo 6
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