Circuitos de RF y las Comunicaciones Analógicas

Transcripción

1 Circuitos de RF y las Comunicaciones Analógicas Pr. Héctor Fernando Cancino de Greiff, PhD I

2 II

3 Prefacio El presente libro es la recopilación de los apuntes de muchos años de experiencia docente en el área de los Circuitos de RF y las Comunicaciones Analógicas y sus aplicaciones como producto del desarrollo docente tanto en Universidades Colombianas como algunas Venezolanas, así como los avances obtenidos en mi doctorado en la Universidad Central de las Villas de Cuba. En esta primera edición se contemplan la mayoría de tópicos relacionados en los sistemas de comunicaciones analógicos, orientado inicialmente a la comprensión de los temas relacionados con los circuitos de Radio frecuencia en las bandas del HF, UHF, VHF y la parte inicial del SHF, para su posterior aplicación en la comprensión y el diseño de los circuitos de modulación y demodulación empleadas en las comunicaciones analógicas según el programa presente para la fecha en el Proyecto Curricular de Ingeniería electrónica de la Universidad Distrital, con la inclusión de muchos ejemplos en cada uno de los temas así como ejercicios propuestos a ser desarrollados por el estudiante. Sin embargo, cabe anotar que en este trabajo está dirigido fundamentalmente al estudio y desarrollo de señales y sistemas analógicos incluyendo su estudio en el dominio del tiempo y en dominio de la frecuencia para establecer las características y diferencias en los dos los dominios de cada uno de los diferentes Sistemas de Comunicación en RF. Este texto presenta un estudio de las principales herramientas y desarrollos requeridas en el manejo y diseño de los sistemas de comunicaciones analógicas, distribuidos en quince capítulos comenzando por los conceptos básicos de los elementos empleados en RF en el capítulo1, los circuitos resonantes y las redes de acople en el capítulo 2, estudio y diseño de filtros en RF en el capítulo 3 y el 4 con la Carta de Smith y sus aplicaciones en los sistemas y conexiones típicas de RF. El capítulo 5 se dedica al diseño de amplificadores de pequeña señal mientras que en el capítulo 6 se desarrolla el diseño de los osciladores en RF. El Capítulo 7 está dedicado a los amplificadores de RF empleados en los circuitos III

4 de transmisión. No obstante la gama del diseño se complementa con el estudio de los circuitos multiplicadores y las redes de enganche de fase (PLL) que se describen en los capítulos 8 y 9. El estudio de desarrollo de las comunicaciones se inicia con el capítulo 10 que resume el concepto de las comunicaciones banda base analógica. El capítulo 11 maneja la modulación y demodulación de los sistemas lineales que afectan esencialmente la amplitud de la portadora. La translación de frecuencia y el receptor superheterodino se manejan en el capítulo 12. Los sistemas por multicanalización por división de frecuencia en el capítulo 13, el 14 estudia los sistemas de modulación exponencial y se finaliza en el capítulo 15 con el análisis del ruido y la interferencia tanto en las modulaciones lineales como en las exponenciales. Agradecería se me hiciera saber a mi correo electrónico de cualquier error que se encontrara en este texto o del descubrimiento de fallas o de erratas en el texto a fin de corregirlas. Pr. Héctor Fernando Cancino de Greiff, PhD fcancino@udistrital.edu.co IV

5 Contenido Hoja Título. Prefacio.. Referencias Bibliográficas. I III VI Capítulo I: Componentes en RF. 1 Capítulo II: Circuitos resonantes y redes de acople Capítulo III: Filtros en RF.. 37 Capítulo IV: La carta de Smith en el diseño de redes de acople 51 Capítulo V: Amplificadores de RF pequeña señal.. 71 Capítulo VI: Osciladores en RF.. 95 Capítulo VII: Amplificadores RF de Potencia. 109 Capítulo VIII: Multiplicadores Analógicos. 125 Capítulo IX: Circuitos de malla asegurada en fase (PLL) 151 Capítulo X: Comunicaciones banda base analógicas Capítulo XI: Sistemas de Modulación y Demodulación lineal Capítulo XII: El Receptor superheterodino Capítulo XIII: Los sistemas FDM y su aplicación en la modulación estéreo 229 Capítulo XIV: Sistemas de Modulación y Demodulación exponencial. 237 Capítulo XV: Ruido e interferencia en las Modulaciones. 269 Anexos: Anexo 1: Que son los decibelios? Anexo 2: Tabla de Transformadas de Fourier. 315 Anexo 3: Relaciones Trigonométricas. 317 V

6 Referencias Bibliográficas 1. ROY BLAKE. Sistemas Electrónicos de Comunicaciones, Editorial Thomson. 2 Edición H. KRAUSS, C. BOSTIAN, F. RAAB. Estado sólido en Ingeniería de Radiocomunicación. Editorial LIMUSA. 3. A. OPPENHEIN, A. WILLSKY. Señales y sistemas. Editorial PRENTICE HALL. 4. SIMON HAYKYN. Sistemas de Comunicación. Editorial WILEY. Tercera edición FERREL STREMLER. Introducción a los sistemas de Comunicación. Editorial ADISON WESLEY. 6. CHRIS BOWICK. RF Circuits design. Editorial SAMS. 2 nd Edition, B. P. LATHI. Sistemas de Comunicación. Editorial Mc. Graw Hill. Cuarta edición A. BRUCE CARLSON, PAUL B. CRILLY, JANET C. RUTLEDGE. Sistemas de Comunicación. Editorial Mc. Graw Hill.Cuarta edición WAYNE TOMASI. Sistemas de comunicaciones electrónicas. Editorial PRENTICE HALL HISPANOAMERICANA SA. Segunda Edición K.SAM SHANMUGAN. Digital and analog communications systems. Ed. JOHN WILEY SCHWARTZ M. "Information Transmission, Modulation, and Noise: A unified Aproach to Communication Systems. McGraw Hill. 12. LEON W. COUCH II. Modern Communication Systems. Editorial PRENTICE HALL Hoja de datos de bobinas Toroidales. Amidon Associates. 14. MIGUEL GHEZZI Construcción de inductores de radiofrecuencia PACKMAN EMILIO, Vademecum de Radio Frecuencia Editorial Arbó, SMITH F. LANGFORD Radiotron Designer s Handbook, 4ta. Edition, Wireless Press P. HOROWITZ AND WITHILL The art of electronics,. Cambridge University Press. 18. A. MANSUKHANI Phase Lock Loop Stability Análisis, Applied Microwave and Wíreles Magazine, S. LAPATINE, Electrónica en Sistemas de Comunicación Editorial Limusa, J. PROAKIS, M. SOLEHI. Contemporary Communication Systems using Matlab. Ed. Thomson, PAUL GRAY, ROBERT MEYER Analysis and Design of analog Integreted Circuits 5a. Edución, Ed. Wiley VI