Circuito de amplificador RF de transistor:
Un receptor de radio siempre tiene una sección de RF, que es un circuito sintonizable conectado a los terminales de antena. Está ahí para seleccionar la frecuencia deseada y rechazar algunas de las frecuencias no deseadas.
Sin embargo, dicho receptor no necesita tener un circuito de amplificador RF de transistor después de este circuito sintonizado. Si hay un amplificador, su salida se alimenta al mezclador en cuya entrada está presente otro circuito sintonizable.
En muchos casos, sin embargo, el circuito sintonizado conectado a la antena es el circuito de entrada real del mezclador. Luego se dice que el receptor no tiene un amplificador de RF.
Razones para el uso y las funciones del amplificador de RF:
El receptor que tiene una etapa de RF es indudablemente superior en rendimiento al receptor sin uno, todo lo demás es igual.
Por otro lado, hay algunos casos en los que un circuito de amplificador RF de transistor no es económico, es decir, donde su inclusión aumentaría significativamente el costo del receptor mientras mejora el rendimiento solo marginalmente.
El mejor ejemplo de este tipo de receptor es uno doméstico utilizado en un área de alta señal de fuerza, como el área metropolitana de cualquier ciudad grande.
Las ventajas de tener un circuito de amplificador de RF transistor son las siguientes:
- Mayor ganancia, es decir, mejor sensibilidad
- Rechazo mejorado de la frecuencia de imagen
- Relación de señal / ruido mejorada
- Rechazo mejorado de señales no deseadas adyacentes, es decir, mejor selectividad
- Un mejor acoplamiento del receptor a la antena (importante en VHF y superior)
- Prevención de frecuencias espurias de ingresar al mezclador y heteroding allí para producir una frecuencia interferente igual a la señal IF de la señal deseada
- Prevención de la red radiación del oscilador local a través de la antena del receptor (relativamente raro)
El amplificador ajustado de transformadores sintonizado único se emplea más comúnmente para la amplificación de RF, como se ilustra en la Figura 6-3. Se considera que ambos diagramas en la figura tienen un control de ganancia de RF, lo cual es muy raro con los receptores nacionales pero bastante común en los receptores de comunicaciones.
El amplificador de frecuencia media de la Figura 6-3a es bastante sencillo, pero el amplificador VHF de la Figura 6-3b contiene una serie de refinamientos. Los condensadores de alimentación a través de los condensadores se usan como condensadores de derivación y, junto con el estrangulador de RF, para desacoplar la salida del VCC.
Como se indica en la Figura 6-3b, uno de los electrodos de un condensador de alimentación a través del condensador es el cable que lo atraviesa. Esto está rodeado por el dieléctrico, y alrededor de eso se encuentra el electrodo externo a tierra. Esta disposición minimiza la inductancia perdida en serie con el condensador de derivación.
Los condensadores de alimentación a través de los condensadores se proporcionan casi invariablemente para pasar por alto en VHF y a menudo tiene un valor de 1000 pf.
Se usa un circuito sintonizado en la entrada y se acopla a la antena mediante un recortador (este último es ajustable manualmente para coincidir con diferentes antenas). Tal acoplamiento se usa aquí debido a las altas frecuencias involucradas.
En la práctica, el circuito amplificador de RF del transistor tiene los condensadores de ajuste de entrada y salida ganados entre sí y al que ajusta el oscilador local.
Sensibilidad:
La sensibilidad de un receptor de radio es su capacidad para amplificar señales débiles. A menudo se define en términos del voltaje que debe aplicarse a los terminales de entrada del receptor para dar una potencia de salida estándar, medida en los terminales de salida.
Para los receptores de transmisión de AM, varias de las cantidades relevantes se han estandarizado. Por lo tanto, se usa una modulación del 30 por ciento por una onda sinusoidal de 400 Hz, y la señal se aplica al receptor a través de una red de acoplamiento estándar conocida como antena ficticia.
La salida estándar es de 50 miliwatios (50 MW), y para todos los tipos de receptores, el altavoz se reemplaza por una resistencia de carga de igual valor.
La sensibilidad a menudo se expresa en micro voltios o en decibelios por debajo de 1 V y se mide en tres puntos a lo largo del rango de ajuste cuando se alinea un receptor de producción. Desde la curva de sensibilidad se ve en la Figura 6-4 que la sensibilidad varía sobre la banda de ajuste.
A 1000 kHz, este receptor en particular tiene una sensibilidad de 12.7 μV, o 98 dBV (dB por debajo de 1 V).
A veces, la definición de sensibilidad se extiende, y el fabricante de este receptor puede citarla para que sea, no solo 12.7 μW, sino «12.7 μW para una relación señal / ruido de 20 dB en la salida del receptor».
Para los receptores profesionales, existe una tendencia a citar la sensibilidad en términos de potencia de señal requerida para producir una señal de salida mínima aceptable con una relación señal / ruido mínima aceptable.
Las mediciones se realizan en las condiciones descritas, y la potencia de entrada mínima se cita en DB por debajo de 1 MW o DBM.
Bajo el encabezado de «sensibilidad» en las especificaciones de un receptor, un fabricante podría cotizar, «A-85 dBm de 1 MHz de 1 MHz, 30 por ciento modulado con una onda sinusoidal de 400 Hz, cuando se aplicará a los terminales de entrada de este receptor a través de un antena ficticia, producirá una salida de al menos 50 MW con una relación señalización de señal no menos de 20 dB en la salida». «.». «.».
Los factores más importantes que determinan la sensibilidad de un receptor superheterodino son la ganancia de los amplificadores if (s) y el del circuito del amplificador RF del transistor, si hay uno. Es obvio que la figura de ruido juega un papel importante.
La Figura 6-4 muestra la gráfica de sensibilidad de una radio doméstica o de automóvil bastante buena.
Los receptores portátiles y otros pequeños utilizados solo para la banda de transmisión pueden tener una sensibilidad en las proximidades de 150 μV, mientras que la sensibilidad de los receptores de comunicaciones de calidad puede ser mejor que 1 μV en la banda HF.
Selectividad:
La selectividad de un receptor es su capacidad para rechazar señales no deseadas. Se expresa como una curva, como la de la Figura 6-5, que muestra la atenuación que el receptor ofrece a las señales en frecuencias cercanas a la que está sintonizada.
La selectividad se mide al final de una prueba de sensibilidad con condiciones iguales que para la sensibilidad, excepto que ahora la frecuencia del generador varía a cada lado de la frecuencia a la que está sintonizado el receptor.
La salida del receptor cae naturalmente, ya que la frecuencia de entrada ahora es incorrecta. El voltaje de entrada debe aumentarse hasta que la salida sea la misma que fue originalmente.
La relación del voltaje requerido de resonancia al voltaje requerido cuando el generador se ajusta a la frecuencia del receptor se calcula en varios puntos y luego se traza en decibelios para dar una curva, de la cual la de la Figura 6-5 es representativa.
Mirando la curva, vemos que a 20 kHz por debajo de la frecuencia sintonizada del receptor, una señal interferente tendría que ser 60 dB mayor que la señal deseada para salir con la misma amplitud.
La selectividad varía con la frecuencia de recepción si se usan circuitos sintonizados ordinarios en la sección IF, y empeora algo cuando se eleva la frecuencia receptora.
En general, está determinado por la respuesta de la sección IF, con los circuitos de entrada del amplificador de mezcladores y RF que juegan una parte pequeña pero significativa. Cabe señalar que es la selectividad la que determina el rechazo de canal adyacente de un receptor.
Frecuencia de imagen y su rechazo:
En un receptor de transmisión estándar (y, de hecho, en la gran mayoría de todos los receptores realizados), la frecuencia del oscilador local se hace más alta que la frecuencia de la señal entrante por razones que se harán evidentes.
Se hace igual en todo momento a la frecuencia de la señal más la frecuencia intermedia. Por lo tanto, F0 = FS+Fi, o FS = FO-Fi, no importa cuál sea la frecuencia de la señal. Cuando se mezclan FS y FO, la frecuencia de diferencia, que es uno de los subproductos, es igual a FI. Como tal, es el único aprobado y amplificado por la etapa if.
Si una frecuencia FSI logra llegar al mezclador, de modo que FSI = FO + FI, es decir, FSI = FS + 2FI, entonces esta frecuencia también producirá FI cuando se mezcle con FO. La relación de estas frecuencias se muestra en la Figura 3-2, aunque en un contexto diferente.
Desafortunadamente, esta espuria señal de frecuencia intermedia también será amplificada por la etapa IF y, por lo tanto, proporcionará interferencia. Esto tiene el efecto de que se reciben dos estaciones simultáneamente y es naturalmente indeseable.
El término FSI se llama frecuencia de imagen y se define como la frecuencia de la señal más el doble de la frecuencia intermedia.
Reiterando, tenemos
El rechazo de una frecuencia de imagen por un circuito sintonizado, es decir, la relación de la ganancia en la frecuencia de la señal a la ganancia en la frecuencia de imagen
Q = Q cargado de circuito sintonizado
Si el receptor tiene una etapa de RF, entonces hay dos circuitos sintonizados, ambos sintonizados a FS. El rechazo de cada uno se calculará mediante la misma fórmula, y el rechazo total será el producto de los dos. Lo que se aplique a los cálculos de ganancia se aplica también a aquellos que involucran rechazo.
El rechazo de la imagen depende de la selectividad frontal del receptor y debe lograrse antes de la etapa IF. Una vez que la frecuencia espuria ingresa al primero del amplificador IF, se hace imposible eliminarla de la señal deseada.
Se puede ver que si FSI/FS es grande, como lo es en la banda de transmisión de AM, el uso de una etapa de RF no es esencial para un buen rechazo de frecuencia de imagen, pero se vuelve necesario por encima de aproximadamente 3 MHz.
Selectividad de canal adyacente (doble mancha):
Este es un fenómeno bien conocido, que se manifiesta por la recogida de la misma estación de onda corta en dos puntos cercanos en el dial del receptor. Es causado por una mala selectividad frontal, es decir, el rechazo inadecuado de la frecuencia de imagen.
Es decir, la parte delantera del receptor no selecciona muy bien diferentes señales adyacentes, pero la etapa IF se encarga de eliminar casi todas ellas.
Siendo este el caso, es obvio que el ajuste preciso del oscilador local es lo que determina qué señal será amplificada por la etapa IF.
Dentro de los límites amplios, la configuración del circuito sintonizado en la entrada del mezclador es mucho menos importante (se supone que no hay un circuito de amplificador de RF transistor en un receptor que sufre gravemente una doble mancha).
Considere tal receptor en HF, que tiene un IF de 455 kHz. Si hay una estación fuerte a 14.7 MHz, el receptor naturalmente la recogerá. Cuando lo haga, la frecuencia del oscilador local será de 15.155 MHz.
El receptor también recogerá esta estación fuerte cuando (el receptor) se ajuste a 13.790 MHz. Cuando el receptor se sintoniza con la segunda frecuencia, su oscilador local se ajustará a 14.245 MHz.
Dado que esto es exactamente 455 kHz por debajo de la frecuencia de la estación fuerte, las dos señales producirán 455 kHz cuando se mezclen, y el amplificador IF no rechazará esta señal.
Si hubiera habido un circuito de amplificador de RF de transistor, la señal de 14.7 MHz podría haber sido rechazada antes de llegar al mezclador, pero sin un amplificador de RF, este receptor no puede rechazar adecuadamente 14.7 MHz cuando está sintonizado a 13.79 MHz.
La falta de selectividad es dañina porque una estación débil puede estar enmascarada por la recepción de una estación fuerte cercana en el punto espurio del dial.
Como una cuestión de interés, se puede usar doble manchas para calcular la frecuencia intermedia de un receptor desconocido, ya que el punto espurio en el dial está precisamente 2FI por debajo de la frecuencia correcta.
(Como se esperaba, una mejora en el rechazo de la frecuencia de imagen producirá una reducción correspondiente en la doble mancha).