Transmisor FM

TRANSMISOR FM

1. INTRODUCCCIÓN

Definiciones Importantes.

Onda: Es una perturbación que avanza o que se propaga en un medio material o incluso en el vacío (ejemplo clásico de esto son las ondas que produce tirar una piedra a un estanque). Pues bien, las ONDAS SONORAS (que utilizan el aire como medio de propagación y van a una velocidad aproximada de 300 metros por segundo) tienen la virtud de estimular el oído humano y generar la sensación sonora. Evidentemente, no todas las ondas pueden ser percibidas por el oído humano, el cual es sensible únicamente a aquellas cuya frecuencia (número de ciclos que efectúa una onda por unidad de tiempo) está comprendida entre los 20 y los 20.000 Hz. Ejemplo claro, es el sonido producido por los silbatos para perros que al tener una frecuencia superior a 15.000 Hz no es oído por las personas y sí por estos animales que oyen esas frecuencias. De todas formas, oímos mejor (distinguimos más) las frecuencias medias, luego las bajas y por último las agudas o altas.

Longitud de onda: Es igual a la velocidad de propagación dividida entre la frecuencia de la onda. Como la velocidad de propagación de las ondas es casi constante (depende del medio de propagación, etc. por ejemplo en el aire es de 300 metros por segundo) a mayor frecuencia, menor es la longitud de la onda y por tanto más difícil son las interferencias.

Espectro de frecuencias:

Para FM, se utiliza el rango concreto de las Frecuencias Muy Altas (VHF Very High Frecuency). Ese rango utilizado es de 87.500 Hz hasta 108.000 Hz.

La señal de radio frecuencia (RF) que es transmitida por la antena y que llega a nuestro receptor se llama PORTADORA.

Cuando sólo está emitiendo el excitador (no ponemos música), se le denomina PORTADORA ESTACIONARIA.

Cuando mandamos información (música) obtenemos la PORTADORA MODULADA.

A la acción que produce esto, se le llama MODULACIÓN. La modulación se produce en un circuito llamado MODULADOR. Uno de los métodos de modulación que se utilizan es: la onda senoidal varía al ritmo de frecuencia de audio, y se superpone a la portadora de RF para transmitir la información. Existe MODULACIÓN DE AMPLITUD (AM), en la que se varía la amplitud de la portadora y MODULACIÓN DE FRECUENCIA (FM), que varía la frecuencia de la portadora.

En resumen, el excitador crea una portadora modulada en frecuencia (el oscilador crea una portadora que se une a la audiofrecuencia), se envía a la antena, y ésta, crea un campo magnético y otro campo electrostático a su alrededor, que radian la energía a la atmósfera, donde existen diferentes partículas que tienen carga, y por reflexión, “reenvían” las ondas radioeléctricas, y así llega a nuestro receptor que por un proceso inverso convierte la radiofrecuencia en frecuencia audible para el ser humano.

2. FRECUENCIA MODULADA.

Señal Moduladora (Datos)

Señal Portadora

Señal Modulada

En telecomunicaciones, la frecuencia modulada (FM) o modulación de frecuencia es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia (contrastando esta con la amplitud modulada o modulación de amplitud (AM), en donde la amplitud de la onda es variada mientras que su frecuencia se mantiene constante). En aplicaciones analógicas, la frecuencia instantánea de la señal modulada es proporcional al valor instantáneo de la señal moduladora. Datos digitales pueden ser enviados por el desplazamiento de la onda de frecuencia entre un conjunto de valores discretos, una modulación conocida como FSK.

La frecuencia modulada es usada comúnmente en las radiofrecuencias de muy alta frecuencia por la alta fidelidad de la radiodifusión de la música y el habla (véase Radio FM). El sonido de la televisión analógica también es difundido por medio de FM. Un formulario de banda estrecha se utiliza para comunicaciones de voz en la radio comercial y en las configuraciones de aficionados. El tipo usado en la radiodifusión FM es generalmente llamado amplia-FM o W-FM (de la siglas en inglés "Wide-FM"). En la radio de dos vías, la banda estrecha o N-FM (de la siglas en inglés "Narrow-FM") es utilizada para ahorrar banda estrecha. Además, se utiliza para enviar señales al espacio.

La frecuencia modulada también se utiliza en las frecuencias intermedias de la mayoría de los sistemas de vídeo analógico, incluyendo VHS, para registrar la luminancia (blanco y negro) de la señal de video. La frecuencia modulada es el único método factible para la grabación de video y para recuperar de la cinta magnética sin la distorsión extrema, como las señales de vídeo con una gran variedad de componentes de frecuencia - de unos pocos hercios a varios megahercios, siendo también demasiado amplia para trabajar con equalisers con la deuda al ruido electrónico debajo de -60 dB. La FM también mantiene la cinta en el nivel de saturación, y, por tanto, actúa como una forma de reducción de ruido del audio, y un simple corrector puede enmascarar variaciones en la salida de la reproducción, y que la captura del efecto de FM elimina a través de impresión y pre-eco. Un piloto de tono continuo, si se añade a la señal - que se hizo en V2000 o video 2000 y muchos formatos de alta banda - puede mantener el temblor mecánico bajo control y ayudar al tiempo de corrección.

La frecuencia modulada también se utiliza en las frecuencias de audio para sintetizar sonido. Está técnica, conocida como síntesis FM, fue popularizada a principios de los sintetizadores digitales y se convirtió en una característica estándar para varias generaciones de tarjetas de sonido de computadoras personales.

En un comienzo, y para emisoras de radio, sólo se emitía en AM, por diversas cuestiones técnicas, entre las que podemos citar que con un sólo transmisor abarcaban bastante territorio. Un inconveniente importante de la modulación en amplitud es la presencia de interferencias y estáticos, además si la amplitud de la señal transmitida aumenta, también aumenta la amplitud del ruido.

Los sistemas FM requieren mayor anchura de banda y se demuestra que la relación señal/ruido de la señal transmitida aumenta, es decir, aumenta la calidad de la señal.

• La frecuencia de portadora de un transmisor de FM se denomina FRECUENCIA CENTRAL O DE REPOSO.

• Cuando es aplicada una señal moduladora, la magnitud de la variación de frecuencia por encima o por debajo de la frecuencia de reposo se denomina DESVIACIÓN DE FRECUENCIA.

• La variación total entre los valores mínimo y máximo de frecuencia se llama EXCURSIÓN U OSCILACIÓN DE PORTADORA.

3. PARTES DE UN TRANSMISOR

ANTENA

El funcionamiento de la antena es sencillo. Desde el emisor llega corriente y la antena crea un campo magnético y otro campo electrostático a su alrededor que radian la energía al espacio.

Existen varios tipos de antena que se clasifican de diferentes formas según sus caracteristicas: tipo de dirección (direccional, onmidireccional...) por cantidad de dipolos que tengan (un dipolo, bipolar), etc

CABLE

El cable es un elemento esencial para un buen aprovechamiento de la potencia del emisor. Debe ser de calidad, es decir apantallado, y lo menos largo posible para evitar pérdidas. El emisor, el cable y la antena deberan estar acopladas para evitar estacionarias grandes (ondas que rebotan en antena y vuelven a emisor) .

EMISOR

En realidad se llaman transmisores o excitadores (este último nombre se utiliza si después de él, existe un amplificador de potencia). Existen transmisores de estado sólido (más frecuentes) o a válvulas.

Un excitador de frecuencia modulada, básicamente hace lo siguiente: crea una señal portadora continua que, con las variaciones de audio provenientes del compresor, que a su vez provienen de la mesa de mezclas, forman una portadora modulada en frecuencia que manda hacia la antena y esta hacia la atmósfera.

4. FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSMISOR FM

Diagrama de Bloques

El micrófono es el dispositivo encargado de transformar la potencia de la voz (ondas de presión) en una señal eléctrica. La voz humana tiene tonos entre 300Hz y 5KHz, y por tanto la señal eléctrica a la salida del micrófono ocupa un ancho de banda desde 300Hz a 5KHz.

Existen principalmente dos tipos de micrófonos; los magnéticos y los de condensadores. Ambos funcionan de forma similar, a través de la presión de la voz se deforma una membrana que hace variar las propiedades eléctricas del componente en cuestión (la inductancia en el caso de un micrófono magnético y la capacidad en el caso de un micrófono condensador).

La primera etapa de amplificación es la encargada de amplificar la señal para poder atacar las etapas siguientes. La señal proveniente del micrófono es una señal con poca potencia que necesita ser amplificada antes de entrar en el modulador. La señal a la salida de la etapa amplificadora ocupa el mismo rango de frecuencias ya que en esta etapa no se produce translación frecuencial.

La señal se desea transmitir con modulación FM, es decir, modulada en frecuencia. Para ello hace falta introducir

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