Detector de pendiente

Receptores de modulación angular

Los receptores para señales con modulación angular son muy parecidos a los que se usan para recepción de AM convencional o de banda lateral única, a excepción del método que se usa para extraer la información de audio de la forma de onda compuesta de FI. En los receptores de FM, el voltaje a la salida del detector de audio es directamente proporcional a la desviación de frecuencia en su entrada. En los receptores de PM, el voltaje a la salida del detector de audio es directamente proporcional a la desviación de fase en su entrada. Como se presentan la modulación de frecuencia y de fase al mismo tiempo con cualquiera de los sistemas de modulación angular, las señales de FM se pueden demodular con los receptores de PM, y viceversa. En consecuencia, los circuitos para demodular las señales de PM y de FM se describen a la vez bajo el título de "Receptores de FM".
Receptores de FM
Los receptores de FM, son superheterodinos. La Fig. 1 muestra el diagrama en bloques simplificado de un receptor superheterodino de FM de doble conversión. Allí se ve que el receptor de FM es parecido a los receptores de AM que se describieron en el capítulo 4. Las secciones de RF, mezclador y de FI son casi idénticas a las utilizadas en los receptores de AM, aunque los receptores de FM generalmente tienen más amplificación de FI. Además, debido a las carácterísticas de supresión de ruido inherentes a la FM, los amplificadores de RF frecuentemente no necesitan. Sin embargo, la etapa del detector de audio en un receptor de FM es bastante diferente. El detector de envolvente de los receptores de AM se reemplaza por un limitador, discriminador de frecuencia y red de deénfasis. El circuito del limitador y red de deénfasis contribuyen a la mejora de la relación señal ruido que se logra en la etapa de audio. Para los receptores utilizados en la banda de radio difusión de FM, el primer FI es de frecuencia relativamente alta (10.7 MHz), para un buen rechazo a la frecuencia imagen, el segundo FI es de frecuencia relativamente baja (normalmente 455 kHz), que les permite a los amplificadores de FI tener una ganancia relativamente alta y aun así no ser susceptibles a la oscilación.

Demoduladores de FM

Los demoduladores de FM son circuitos dependientes de la frecuencia, diseñados para producir un voltaje de salida que sea proporcional a la frecuencia instantánea en su entrada

Se utilizan varios tipos diferentes de circuitos para demodular señales en FM. Los más comunes son el detector de pendiente, el discriminador de Foster-Seeley, el detector de relación, el demodulador PLL y el detector de cuadratura. El detector de pendiente, el discriminador de Foster-Seeley y el detector de relación son variantes de discriminadores de frecuencia con circuito sintonizado.

Detector de pendiente

detector por pendiente no balanceado, que es la forma más sencilla de discriminador de frecuencia con circuito sintonizado. El detector por pendiente no balanceado tiene las carácterísticas de voltaje en función de frecuencia no lineales y, en consecuencia, casi nunca se usa. Sin embargo, su funcionamiento es básico para todos los discriminadores de frecuencia con circuito sintonizado.

Detector por pendiente balanceado

Un detector por pendiente balanceado es simplemente dos detectores por pendiente no balanceados conectados en paralelo y alimentados con un desfasaje de 180°. La inversión de fase se logra con el punto medio del bobinado secundario del transformador T1 .

Aunque el detector por pendiente es, probablemente, el detector más sencillo de FM, tiene varias desventajas inherentes, entre las que están la mala linealidad, la dificultad de sintonía y la falta de provisiones limitadoras. Debido a que la limitación no es proporcional, un detector de pendiente produce un voltaje de salida que es proporcional a las variaciones tanto de amplitud como de frecuencia de la señal de entrada, y en consecuencia, debe estar precedido por una etapa limitadora.

Discriminador Foster-Seeley

También se lo conoce como discriminador de desplazamiento de fase. Es un discriminador de frecuencia de circuito sintonizado, cuya operación es muy similar a la de un detector de pendiente balanceado.

Detector de relación

Tiene una gran ventaja sobre el detector por pendiente y el discriminador Foster·Seeley para Ia demodulación de FM: es relativamente inmune a las variaciones de amplitud en su señal de entrada.

Demodulador de FM por cuadratura

Un demodulador de FM por cuadratura (llamado a veces demodulador por coincidencia) extrae la señal de información original de la forma de onda compuesta, de FI, multiplicando dos señales en cuadratura, es decir desfasadas 90°. Un detector por cuadratura usa un desplazador de fase de 90°, un solo circuito sintonizado y un detector de producto, para demodular señales de FM. El desplazador de fase produce una señal que está en cuadratura con las señales de FI recibidas. El circuito sintonizado convierte variaciones de frecuencia en variaciones de fase, y el detector de producto multiplica las señales recibidas de FI por la señal de FI con fase desplazada.

Supresión de ruido en FM

Es probable que la ventaja más importante de la modulación de frecuencia sobre la modulación de amplitud, es la capacidad que tienen los receptores de FM para suprimir el ruido. La mayor parte del ruido aparece en forma de variaciones de amplitud en la onda modulada, los demoduladores de AM no pueden eliminar el ruido sin eliminar también algo de la información. Esto se debe a que también la información está contenida en las variaciones de amplitud. Sin embargo, en la FM, la información está contenida en variaciones de frecuencia, lo cual permite eliminar las variaciones indeseadas de amplitud, con circuitos especiales llamados limitadores.

Limitadores de amplitud y umbral de FM

La gran mayoría de los sistemas de radio FM terrestre utilizan demodulación no coherente y convencional, porque la mayoría de los demoduladores de frecuencia usan detección de envolvente. Desafortunadamente, los detectores de evolvente (incluyendo los detectores de relación) demodulan las variaciones incidentales de amplitud, así como las de frecuencia.

En esencia, un limitador de amplitud es un amplificador adicional de FI que está sobreexcitado. La limitación comienza cuando la señal de FI es suficientemente grande para llevar al amplificador hasta la saturación y al corte, en forma alternativa. En las Figs. 8a y 8b se ven las formas de onda de entrada y salida de un limitador típico. La fig. 8b muestra que para señales de FI por debajo del umbral, el ruido de AM no se reduce y por arriba del umbral hay una gran reducción del nivel de ruido de AM. El objeto del limitador es eliminar todas las variaciones de amplitud de la señal de FI.

Circuitos limitadores

A esta configuración se le suele llamar limitador amplificador pasabanda (BPL, Bandpass Limiter Amplifier). Un BPL es un amplificador de FI clase A polarizado y sintonizado, y para que haya limitación y silenciamiento de FM, requiere que la señal de entrada de FI sea suficiente para llevarlo tanto a la saturación como al corte. El circuito tanque de salida se sintoniza con la FI central. El filtrado elimina la distorsión por armónicas e intermodulación que hay en los pulsos angulares.

Efecto de captura de FM

La capacidad inherente que tiene la FM para disminuir los efectos de las señales de interferencia se llama efecto de captura. A diferencia de los receptores de AM, los de FM tienen la capacidad de diferenciar entre dos señales recibidas con la misma frecuencia. Así, si se reciben dos emisoras en forma simultánea, con la misma o casi la misma frecuencia, el receptor se sintoniza con la emisora más intensa y suprime la más débil.

Receptor de FM en único CI

El TDA 7000 es un sistema de radio de FM en circuito integrado fabricado por Signetics Corporation, para radios portátiles de FM. En esencia es un radiorreceptor completo en un solo circuito integrado. Es de tamaño pequeño, carece de bobinas de FI, es fácil de ensamblar y tiene bajo consumo de potencia. La cantidad de componentes externos es mínima solo existen un circuito tanque LC sintonizado para el oscilador local, un resistor y unos pocos capacitores cerámicos.