25-26/09/12: Transmitamos señales de Audio

                Cuando se trata de transmitir una señal  de audio debemos tener en cuenta que esta se puede aproximar como una suma de senoides con amplitudes fluctuantes y frecuencias en el rango de 20Hz<f<20kHz y ya que los tonos vocálicos son periódicos es difícil realizar una descripción matemática de la señal.  Sin embargo, como se trata de señales con frecuencias de audio, transmitirla de manera pura implicaría una antena cuya longitud ha de ser alrededor de centenares de kilómetros.

                Es por esto que para transmitir estas señales se pueden usar como estrategia realizar una modulación de la frecuencia de la misma, de tal forma de ubicar la información en la banda de onda media y luego restituirla en el receptor.

                Para la implementación de este concepto se utiliza en el emisor un multiplicador que permita multiplicar la señal de audio por otra señal portadora para radiar dos senoides cuyas amplitudes y frecuencias dependen de la señal que contiene la información de audio.

                Para recuperar esta información en el receptor se debe implementar nuevamente un multiplicador seguido de un filtro pasabajo. Sin embargo, la implementación de un multiplicador en el receptor implica complicaciones electrónicas indeseadas por lo que para eliminarlo se incorpora a la señal de audio una componente continua,  para generar de esta forma una señal en cuya envolvente se encuentra incorporada la información del mensaje, por lo cual, en el receptor se debe sustituir el multiplicador por un detector de envolvente, esta modulación es conocida como modulación por amplitud y en este caso el receptor conlleva un amplificador de alta frecuencia para asegurarse que la señal tenga el nivel suficiente para que se detecte la envolvente correctamente en la siguiente etapa de la recepción, finalmente se coloca una sección de filtraje de la señal que ya se encuentra lista para ser aplicada a un altavoz.  

19/09/12: Antenas, Antenas....

         En la sesión anterior se estudió la antena conformada por un dipolo de lambda/2 llegando a la conclusión de que conociendo la potencia transmitida de la onda podemos obtener la magnitud del campo magnético y el campo eléctrico, llegando así a cuantificar la OEM.   

            De igual forma se analizó otro tipo de antenas: la antena vertical de lambda/4, la cual es mas robusta y ocupa menos espacio, se caracteriza por tener una menor área de captura que los dipolos de lambda/2 y una impedancia de 37 ohmnios. La onda en este caso posee una polarización vertical. La estructura de esta antena consta de una barra metálica de longitud lambda/4 colocada en una posición vertical que se sostiene sobre un material de cerámica aislante, bajo el cual se ubican bajo el suelo mojado mallas metálicas enterradas.

            Por su parte, para la recepción de ondas media se puede implementar una bobina colineal con el campo magnético y bajo el principio de la ley de inducción de Faraday conocer la magnitud del campo magnético y el campo eléctrico. De esta forma, si se quiere transmitir información podemos incorporarla haciendo variar la amplitud o la frecuencia de la señal: modulación AM y FM respectivamente. 

            Asimismo, cuando se habla de transmisión de señales existe un factor limitante de gran importancia como lo es el ruido, donde se debe anticipar su valor eficaz en ausencia de señal emitida para que no existan confusiones y así no obtener un mensaje errado, una vez conocido este valor se obtiene el valor de la tensión de la mínima señal detectable, la cual se obtiene en base a la relación S/N deseada, finalmente, incluyendo este valor en la relación de transmisión se pueden variar la distancia hasta obtener los requerimientos exigidos. En el caso en que se fije una distancia se debe variar entonces la ganancia respecto al receptor, es a partir de esta necesidad que surgió la antena de Yagi-Uda que consistió en añadir líneas metálicas al dipolo de lambda/2 y así poder aumentar la capacidad de focalización y cumplir con los requerimientos de S/N deseados.

18/09/2012 - Principio de funcionamiento de la Radio

En la sesión de teoría se planteó el primer proyecto de la asignatura, el cual consiste de un Receptor de Onda Media Regenerativo. A partir de este objetivo se analizaron en clase los principios que rigen el funcionamiento de la radio convencional.

Como primer punto se trató la validez de la aproximación de Kirchhoff en circuitos de grandes dimensiones, donde se determinó que dependiendo de la frecuencia a la que trabaje el sistema existen ciertas limitaciones con respecto al tamaño del montaje circuital, ya que al sobrepasarse de ciertos valores no se cumplen con exactitud las aproximaciones circuitales que conocemos. 

Este hecho es el que sustenta el funcionamiento de las antenas, ya que la longitud de sus terminales es comparable con la longitud de onda que manejan, sin embargo, para el análisis de estos circuitos se utiliza la herramienta matemática conocida como “fasor” a través del cual  se puede predecir el comportamiento eléctrico de las antenas, así como también calcular la potencia media irradiada. Tomando los electrodos como  líneas de transmisión con una impedancia característica (generalmente 72 ohmnios) se puede lograr el fenómeno de máxima transferencia de potencia colocando una resistencia de igual valor en su extremo.

Basándonos en este hecho se analizó la emisión de ondas electromagnéticas  por parte de las antenas, el cual es un fenómeno reversible y se pueden aplicar los mismos principios en la recepción de OEM pero considerando el factor de atenuación debido a la propagación.

Finalmente, se realizó un análisis de la potencia de la señal recibida y su relación con la potencia de la señal radiada, llegando a la interesante conclusión de que la amplitud de la señal recibida es directamente proporcional a la amplitud de la onda emitida e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa a la antena emisora de la receptora.

1er Día de la Asignatura

En el primer día de la asignatura se realizó la presentación general del curso, indicado la evaluación general de la materia, el desarrollo de las sesiones de clases y la dinámica general del curso. De igual forma se realizó la presentación de cada uno de los asistentes a la clase, indicando su procedencia y sus estudios previos.  

En la introducción a la asignatura se nos planteó una implementación práctica de los conocimientos previos de comunicaciones. Adicionalmente en esta primera sesión  se hizo un resumen de los requerimientos necesarios para desenvolverse en el campo de las radio frecuencias, haciendo énfasis en la importancia de los circuitos LC, el conocimiento del principio que rige las antenas, comunicaciones AM y FM y en las leyes y reglamentos que rigen esta área.

Al final de la sesión de clases se organizaron los grupos de trabajo, en mi caso trabajaré con Vincenzo Caschetto.