Examen convocatoria Febrero 2006 ELECTRÓNICA DE COMUNICACIONES Ingeniería de Telecomunicación Apellidos Nombre N o de matrícula o DNI Grupo Firma
Electrónica de Comunicaciones Examen. Convocatoria del 9 de Febrero del 2006. Duración: 3 horas PROBLEMA 1: (3,5 puntos) Se pretende diseñar una cadena de recepción para demodular una señal TDT. El esquema de bloques es el de la figura adjunta. FPb 1 A 1 A 2 A 3 FPb 2 Dem ~ CAG Banda de frecuencias: 474-862MHz Nivel de potencia a la entrada: 45-80 dbµv Impedancia de entrada: 75Ω. Ancho de banda de cada canal: 8MHz Factores de ruido de los amplificadores: f 1 = 4 db; f 2 =f 3 = 10 db Atenuación del mezclador: 6 db Factor de ruido del mezclador: 6 db T=T o El primer bloque de filtrado consiste en un banco de filtros que permiten sintonizar electrónicamente la salida. La respuesta en frecuenta de los amplificadores y de los filtros disponible para su diseño se ha medido en el laboratorio y corresponde a las figuras adjuntas. Para el bloque de filtrado de la entrada, la medida corresponde al filtro de sintonía más elevada. El primer bloque de filtrado es de sintonía variable electrónicamente. Calcule: a) El ancho de banda de la cadena de los tres amplificadores. (0.5 puntos) b) Todas las posibles frecuencias del oscilador local. Si el oscilador es de frecuencia superior y se desea un rechazo de la frecuencia imagen de 10 db, determine si se alcanza esta especificación con el filtro utilizado. (1 punto) c) Si la relación de señal a ruido mínima a la salida del filtro 2º es de 10 db, calcule la potencia de ruido a la entrada. (1 punto)
d) Calcule el punto de intercepción de tercer orden total si la potencia máxima admisible del término de tercer orden es igual al ruido a la salida del tercer amplificador. (1 punto)
PROBLEMA 2: (3 puntos) Se desea implementar un transmisor superheterodino con señal de entrada de audio entre 100Hz y 15KHz, modulación en AM y frecuencias de salida entre 27MHz y 33 MHz. El diseño es el que sigue: Las características de los dispositivos son: Pérdidas por inserción de los mezcladores M1 y M2: 3dB Ganancia de los Filtros F1 y F2 3dB Ganancia del amplificador 10dB Impedancia de salida del amplificador 50Ω a) Calcule los valores o rango de valores de frecuencia de OL1 y OL2 para que la frecuencia intermedia FI1 sea de 2MHz y la frecuencia de salida esté entre 27 y 33 Mhz (0.5 puntos) b) Caracterice los filtros F1 y F2 (frecuencias de corte, ancho de banda, frecuencia central Q, y tipo de filtro). Justifique su selección (0.7 puntos) c) Si la potencia de entrada de la señal X(t) es de 6dBm, y el mezclador M1 es ideal (no introduce distorsión armónica), calcule la potencia máxima del OL2 si se exige que la relación de señal a armónicos a la salida del amplificador sea superior a 30dB (1 punto) d) Si el transmisor se conecta a una antena de impedancia 300Ω+j10Ω, diseñe un circuito de acoplo de impedancias. (0.8 puntos) La tabla de atenuación de armónicos para el mezclador M2 es la que sigue: Atenuación de armónicos para OL:0 dbm y RF: 0 dbm RF/OL 1 2 3 4 5 1 0 31 47 42 32 2 15 45 39 48 46 3 25 49 37 52 42 4 64 60 58 56 59 5 71 69 59 72 55 La atenuación está dada por: [db] donde m es el armónico de la señal de RF y n es el armónico de la señal de OL y [db] y ΔP OL está definido de manera similar. - Para acoplo de impedancias: Si es conversión paralelo-serie se utilizan las siguientes equivalencias: Si es conversión serie-paralelo se utilizan estas otras: y y
PROBLEMA 3: (3,5 puntos) Se desea diseñar una emisora de radiodifusión de FM utilizando un esquema de modulación FM directa. Para ello se utilizará un circuito PLL formado por los siguientes elementos: Un oscilador controlado por tensión (VCO) cuya constante de proporcionalidad es K v =5 KHz/V. Un detector digital de fase frecuencia con factor de conversión K d =0.5 V/rad, y margen lineal de ±2π. Un filtro de lazo con un filtro activo tipo PI. Un divisor programable La señal de referencia que alimenta el PLL se genera con un sub-bloque de 2 etapas: un oscilador local de alta estabilidad de cristal a 5 MHz, y un divisor fijo de valor Q. Se especifica que la señal emitida tiene una desviación máxima de frecuencia de 75 KHz y la frecuencia de portadora será conmutable en la banda entre 86 y 106 MHz con saltos de 0.5 MHz. La señal moduladora ocupa la banda comprendida entre 100 Hz y 15 KHz. Se pide: 1. Calcular los valores del divisor programable del PLL, así como el valor del divisor fijo Q. Obtener también la frecuencia de referencia en este esquema. (1 punto) 2. Para un coeficiente de amortiguamiento, la relación entre el ancho de banda a 3 db de la respuesta del PLL ( ) y la pulsación propia ( ), para este tipo de filtro de lazo, es. Asuma que el ancho de banda del PLL se solapa en 100 Hz con la banda de la moduladora, lo que provoca cierta distorsión. Considerando que la frecuencia de salida del PLL son 86 MHz, calcule las constantes de tiempo del filtro en dicho caso. (1 punto) 3. Obtener el margen de tensiones de la señal moduladora para que se garantice la excursión de frecuencia especificada. (0.5 puntos) 4. Determinar el valor máximo de la desviación de fase en el detector de fase. Indique si el detector de fase funcionaría correctamente, teniendo en cuenta su margen lineal. (1 punto) Recuerde que: - Para un filtro PI se cumple: