RADIO AM


Indice:

1.-Radio AM, ¿qué es?

2.- Vídeo Práctica: Emisión y recepción en radio AM

3.- Radio AM, lo que también debes saber

4.- Conclusión

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1.- Radio AM, ¿qué es?

Un receptor de radio AM o Amplitud Modulada es un equipo electrónico que permite sintonizar canales de radiofrecuencia (RF) para posteriormente obtener la información contenida en los mismos (proceso de demodulación¹). El sonido o señal moduladora¹, hace que varíe en amplitud una señal de más frecuencia llamada señal portadora¹, a esta señal portadora con amplitud variable se le llama señal modulada¹ y es la que se transmite y recibe por la antena.

Radio Galena
Figura 1: Radio AM de galena

El dibujo anterior muestra cómo construir una radio  AM  muy básica, radio a galena. Veamos su funcionamiento:

  • La señal captada por la antena es introducida en un circuito formado por una bobina y un condensador en paralelo llamado circuito tanque¹.
  • El circuito tanque está sintonizado a una frecuencia que puede ser ajustada con un condensador variable. Esta frecuencia será la del canal de la emisora que deseamos recibir.
  • La señal sintonizada es aplicada a un diodo realizado con una piedra de galena (cristal semiconductor de sulfuro de plomo), esta puede ser sustituida por un diodo semiconductor de germanio como el 1N34A. En esta etapa se elimina media onda de la señal recibida y se obtiene la envolvente de la misma que corresponde al sonido transmitido.
  • Conectamos unos auriculares que tengan una impedancia superior a 2000 ohmios. Como esto es difícil del encontrar, lo que se puede hacer es conectar un transformador pequeño de los de 220 voltios a 9 o 12 voltios. Su primario (el devanado de 220 v) irá al circuito y su secundario ( devanado de 9 o 12 v) irá a unos auriculares normales (de baja impedancia).

2.- Vídeo Práctica: Emisión y recepción en radio AM

VideoPráctica donde se monta una sencilla emisora de radio AM mediante un generador de RF TRIO SG-402 con entrada de modulación de AM. La señal modulada se recibe en un receptor de AM doméstico y en un dispositivo USB SDR conectado a un ordenador en el que podemos analizar el espectro de dicha señal.

3.-  Radio AM, lo que también debes saber

Según su constitución interna, hay dos tipos de receptores de radio:

  • Receptores de amplificación directa o homodinos
  • Receptores con Frecuencia Intermedia o heterodinos

Esta clasificación es válida tanto para radio AM como para radio FM.

Receptor Homodino

También se le conoce como receptor sintonizado en radiofrecuencia (RF).

Un ejemplo de este tipo de receptor es el de Galena de la figura 1, sólo que este no está equipado con etapa amplificadora ni filtro, por lo que el nivel de la señal recibida por la antena debe ser alto (del orden de 0,5 voltios).

receptor homodino
Figura 2: Receptor de radio  tipo homodino

Este tipo de receptor es poco usado debido a los siguientes inconvenientes:

  • Se necesita amplificar la señal recibida de la antena desde unos pocos microvoltios hasta el orden de 0,5 voltios (ganancia de casi un millón), por lo que se deben utilizar  varias etapas amplificadoras con su correspondiente filtro sintonizado a la frecuencia de la señal portadora. Es complejo sintonizar todas estas etapas amplificadoras simultáneamente, lo que los hace poco selectivos (dificultad a la hora de sintonizar una emisora).
  • Al requerirse amplificar en tan alto grado la señal de radio frecuencia, hace que el receptor sea propenso a la “oscilación” y se vuelve inestable (pérdida de emisoras sintonizadas).
Receptor Supeheterodino

Es más complejo que el homodino pero es el utilizado mayoritariamente debido a sus ventajas:

  • El filtrado y amplificación de la señal se hace a una frecuencia más baja que la de recepción, denominada frecuencia intermedia¹, con lo que se consigue más sensibilidad y estabilidad.
  • Los filtros están sintonizados a la frecuencia intermedia¹ que se mantiene constante independientemente del canal sintonizado, esto hace que el receptor sea muy selectivo (facilidad para sintonizar emisoras).

En la figura 3 se puede observar el esquema de bloques de un receptor superheterodino.

La señal de antena atraviesa un filtro paso banda ajustado al canal que deseamos recibir y se introduce en un amplificador para mezclarse posteriormente con un tono puro (onda senoidal) generado en un oscilador local.

Tras el mezclador se obtienen 4 señales, dejando pasar, mediante un filtro, únicamente la correspondiente a la frecuencia intermedia (FI o IF) que es amplificada para ser aplicada a un circuito demodulador¹ obteniéndose a la salida de este la señal de audio o en Banda Base (BB) que se amplifica para llevarla a un altavoz.

receptor superheterodino
Figura 3: Receptor de radio tipo superheterodino con filtro de rechazo a la banda de frecuencia imagen.

En la figura 4 se observa como se obtiene la señal de frecuencia intermedia (FI), restando  la  señal generada en un oscilador local (OL) a la señal de radio frecuencia sintonizada (RF).

banda imagen
Figura 4: Obtención de la banda de frecuencia intermedia.

Sucede que si por una interferencia, la antena captara señales de frecuencia igual a OL – FI, estas serían tratadas como la verdadera FI, por lo que en la salida tendríamos doble audio, el original del canal que deseamos y el del canal imagen.

Para solucionar el problema de la banda imagen se instala un filtro paso banda más selectivo tras la antena, como se muestra en la figura 5. Este filtro va cambiando de frecuencia central de forma solidaria al cambio en la frecuencia del oscilador local (OL).

banda imagen filtrada
Figura 5: Filtro para eliminar las frecuencias de la banda imagen

Aclaraciones

Circuito tanque: También llamado “circuito resonante paralelo”, es una conexión en paralelo de una bobina y un condensador. Tiene la propiedad de que al ser alimentado entra en resonancia, es decir, genera un señal senoidal de una frecuencia fija. Esta frecuencia (o banda de frecuencia) a la que oscila es la que se hace coincidir con la del canal que deseamos sintonizar.

Se cumple que para la frecuencia de resonancia la impedancia que ofrece dicho circuito es máxima, disminuyendo por encima y por debajo de esta frecuencia. Este es el motivo por el que se comporta como un filtro de tipo pasa banda, que elimina las frecuencias alejadas de la de resonancia y deja pasar las próximas a esta.

Frecuencia Intermedia:  es una frecuencia más baja que la recibida por la antena y se obtiene al mezclar la señal recibida por la antena  con la generada en el oscilador local. Esta mezcla genera cuatro señales:

  1. Señal  de RF: será eliminada
  2. Señal  del oscilador local: será eliminada
  3. Señal  de  RF + oscilador local: será eliminada
  4. Señal  de RF – oscilador local: frecuencia intermedia

Como ejemplo, la Frecuencia Intermedia de la radio AM comercial es de 455 KHz y la de la FM comercial es de 10,7 MHz.

Señal moduladora: Es el sonido o información que queremos transmitir. Su frecuencia es baja, de 20 a 20000 Hz.

Señal Portadora: Es una onda de forma senoidal (sinusoide) de frecuencia elevada usada para   variar su amplitud al son de la moduladora.

Señal modulada:  Es el resultado de la mezcla de la señal moduladora y la señal portadora. Es lo que emite y recibe la antena, contiene por tanto la señal portadora modulada en amplitud por la señal moduladora.

modulacion am
Figura 5 : Obtención de la señal modulada

Oscilador Local: Es un circuito electrónico que genera un tono puro (onda senoidal) cuya frecuencia es algo menor  (o a veces mayor) que la frecuencia de la portadora del canal que se recibe por la antena (que sintonizamos).

Mezclador: Es el circuito encargado de mezclar el tono generado por el oscilador local con la señal procedente de la antena (señal de Radio Frecuencia o RF), con el fin de obtener la señal de frecuencia intermedia.

Demodulador: Circuito electrónico encargado de extraer la información (señal moduladora) de la portadora. En receptores de AM suele ser un diodo de germanio

Banda de Frecuencia Imagen: Son frecuencias no deseables que pueden ser captadas por la antena y crean interferencias a la señal original.

Frecuencia Imagen     Frecuencia Oscilador Local      Frecuencia Intermedia

Se persigue, mediante un filtro instalado tras la antena, que no entren en el receptor.

Indice de modulación: en radio AM viene dado por la siguiente ecuación:

Indice de modulación  =  A max – A min / A max + A min

indice-de-modulacion
                            Figura 6 – Indice de modulación

Varía de 0 a 1, un 1 sería 100% de modulación y 0 un 0%.

4.- Conclusión

Aunque la calidad de la emisión en AM no es la de FM, se sigue utilizando con regularidad debido a:

  1. Los equipos de emisión/recepción son más simples que los de FM y más baratos.
  2. El ancho de banda utilizado por canal es mas estrecho.
  3. Se optimiza más la potencia. Por ejemplo en emisión AM de banda lateral superior (USB), la potencia necesaria en la emisión es 1/4 de la usada en AM standard. Esto se consigue gracias a que no se transmite la portadora (50% de la potencia) ni la banda lateral inferior (25% de la potencia). Estos receptores se utilizan en radioafición y son más complejos que los de AM de la banda comercial (desde 535 a 1605 kHz).

Hay que tener en cuenta que en radio AM la información va codificada en la amplitud de la señal portadora, por lo que un rayo de una tormenta, una chispa de un motor eléctrico o de una bujía de moto, etc, van a modificar la amplitud de esta señal y por tanto introducirán un ruido. Esto no sucede en radio FM.

Por tanto queda claro que donde busquemos calidad de sonido no se va a usar la radio AM, pero sí en otras muchas aplicaciones que no sean tan críticas ante los ruidos.

Un Saludo.

leandrogg68

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FILTRO PASIVO


Indice:

1.- Filtro Pasivo, ¿qué es?

2.- Vídeo Práctica: Funcionamiento de un Filtro Pasivo

3.- Filtro Pasivo, lo que también debes saber

4.- Conclusión

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1.- Filtro Pasivo, ¿qué es?

Un filtro pasivo es un circuito electrónico compuesto de resistencias, bobinas y condensadores (componentes electrónicos pasivos) cuya misión es dividir el sonido en varias bandas de frecuencia, como graves, medios y agudos para después aplicarlas a sus correspondientes altavoces.

Viene  en el interior de la caja acústica, o externo si es para instalaciones de sonido en vehículos.

Filtro pasivo en caja acústica reducido
Figura 1: Filtro pasivo interno en la tapa de una caja acústica.

2.- Vídeo Práctica: Funcionamiento de un  Filtro Pasivo

Vídeo en el que realizo el montaje de dos filtros pasivos, uno de 2 vías y otro de 3. Se visualiza la curva de respuesta en frecuencia de cada vía en un analizador de espectro de audio (RTA) Behringer  Ultracurve DSP 8024

Hay veces que el trabajo de los alumnos alcanza  la excelencia, este vídeo es un ejemplo de ello. Este grupo de alumnos de 2º de Sistemas de Telecomunicación e Informáticos del centro de Formación Profesional Salesianos – Cartagena ha realizado el siguiente video informe de esta práctica, rozando la perfección:

 

3.-  Filtro Pasivo, lo que también debes saber

Un filtro pasivo recibe la señal de la Etapa de potencia, por lo que ya está amplificada, al contrario de lo que sucede con un filtro activo el cual recibe una señal de bajo nivel (nivel de línea¹) de la mesa de mezclas. La entrada del filtro siempre va conectada al +1 y -1 del conector speakon, por tanto los terminales +2 y -2 de dicho conector quedan sin conectar.

Filtro pasivo pf115 cenital-reducida
Figura 2: Filtro pasivo de caja acústica DAS PF 115 usado en la vídeo práctica

¡ Ojo !  tanto las entradas, como las salidas (vías) del filtro pasivo tienen polaridad (positivo y negativo) que se debe respetar al conectar  los altavoces o el conector speakon.

Algunos filtros pasivos, como el mostrado en la figura 2 llevan unas lamparas de 12 voltios, como las que se colocan para iluminar las matrículas de los coches, que hacen de fusible, fundiéndose antes que la bobina de los altavoces. Es normal que cuando se aplique la potencia nominal a la caja acústica se enciendan.

Filtro pasivo de 3 vias - reducido
Figura 3: Filtro pasivo de tres vías usado en la vídeo práctica

En un filtro pasivo de tres vías como el de la figura 3, dispondremos de tres filtros básicos:

  • Filtro paso bajo para la vía de graves
  • Filtro paso banda para la vía de medios
  • Filtro paso alto para la vía de agudos

Este tipo de filtro pasivo, como los de las figuras 1, 2 y 3  es de primer orden¹. Uno de  segundo orden llevaría mas componentes electrónicos. Cuando deseamos un filtro de 2º orden o superior, se suele recurrir a un filtro activo.

Si  eres de los que busca nota y quieres ver como se monta un filtro pasivo de dos vías en una instalación de sonido en vehículo aquí tienes el vídeo donde lo explico (minuto 0′:50”), si sólo buscas el aprobado, ya sabes 🙂

Si no te has aburrido con el video anterior y quieres ver como va conectado un filtro pasivo en el interior de una caja acústica DAS DS 108, en este otro vídeo la destripo para enseñártelo (minuto 9′:52”).

Aclaraciones

Nivel de línea: una señal se considera que tiene un nivel de línea cuando ronda los 0 dBu que son 0,775 voltios de tensión eficaz. Equipos que entregan nivel de línea son: todo tipo de reproductores, mesas de mezclas, TV, móvil, etc, es decir todos aquellos que no sean un tocadiscos, un micrófono o una etapa de potencia.

Orden de un filtro: es la atenuación  en la salida del filtro a partir de la frecuencia de corte. Se mide en dB/octava. Un filtro de primer orden será de 6 dB/octava, uno de segundo orden: 12 dB/octava, uno de tercer orden: 18 dB/octava y así sucesivamente (saltos de 6 dB).

Orden de un filtro pasivo paso bajo
Figura 4: Orden de un filtro paso bajo

Vemos en la figura 4 como la pendiente de caída del filtro aumenta con el número de orden. Un orden superior es más deseable, pero el filtro será mas caro.

4.- Conclusión

En sonido profesional los filtros pasivos los encontraremos en el interior de las cajas acústicas  y si las vamos a utilizar en sistemas multiamplificados debemos anularlos para acceder directamente desde el conector speakon a los altavoces interiores.

Si eres un  friki del audio en vehículos también tendrás que poner filtros para que tu sonido tenga la calidad que buscas. Si tienes money pondrás un filtro activo y si no, pues varios pasivos que cuestan menos y también hacen su función. Piensa que cuando se pone un filtro activo luego hay que amplificar cada una de las vías, por lo tanto necesitas más etapas de potencia.

Un Saludo.

leandrogg68

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