Mediciones en Receptores

Mediciones Electrónicas

~1960 ~1980 ~2015

Normativas de medición

En AM:

IRAM 4017 (Métodos de ensayo de radiorreceptores)

En FM:

IEC 60315-4/82 (ex Nº 91 recomendaciones (1958)) IEC 60315-4/82 (ex Nº 91 recomendaciones (1958))

IRAM 4051 (Equipos transmisores, receptores y tranceptores radiotelefónicos de ondas métricas y decimétricas con modulación angular para los servicios fijo y móvil terrestre.)

Diagrama simplificado de un receptor de FM

Amplificadorde RF

Amplificadorde FI

Mezclador LimitadorDiscrim.de frec.

Detector

Amplificadorde audio

Altavoz

Oscilador local

Nota: En AM el detector es un detector de envolvente.

Sensibilidades

Mínimo nivel de señal de portadora (etapa de RF) queproduce una señal de salida (etapa de audio) condeterminadas características …

Sensibilidad útil. Sensibilidad útil.

Sensibilidad de silenciamiento de ruido.

Sensibilidad a la desviación.

Sensibilidad útil

Representa la capacidad del Receptor de FM para convertir lasdesviaciones de frecuencia en señales de audio.

Valor mínimo de la señal de RF que con modulación normal(400Hz , fm=30%) produce Pmax/2 a la salida con una relación(400Hz , fm=30%) produce Pmax/2 a la salida con una relaciónSINAD de por lo menos 12dB

DN

DNSSINAD

Nota: Pmax corresponde a la máxima potencia de audio sin distorsión.

Sensibilidad útil

Generadorde RF

ReceptorAntena Ficticia

Rg 300Hz-15KHz

Elimina Banda ZL

Modulante 400 Hz

Medidor

• En FM comunicaciones Rin=Rg.

Potencia RF (Rg)

Modulante 400 Hz

Receptores:

• Comerciales: fmax = 75 kHz (f = 0.3*75kHz = 22.5 kHz)• Comunicaciones: fmax = 5 kHz. (f = 0.3*5kHz = 1.5 kHz)

• En FM comunicaciones Rin=Rg.• En FM comercial y AM, adapto impedancia mediante antena ficticia.

Potencia Audio (ZL)

Sensibilidad útil

Generadorde RF

ReceptorAntena Ficticia

Rg 300Hz-15KHz

Elimina Banda ZL

Modulante 400 Hz

Medidor

Procedimiento:

Potencia RF (Rg)

Procedimiento:

1) Busco Pmax sin distorsión con Volumen = máximo y PRF fuerte. Con el control de Volumen ajusto Po=Pmax/2.

2) Disminuyo PRF, manteniendo (control volumen) Po=Pmax/2.3) Mido SINAD, y compruebo que se mantenga por encima de 12 dB. 4) Si se cumple 3 vuelvo al paso 2.5) El mínimo valor de PRF obtenido es la Sensibilidad Útil.

Nota: También se puede medir con distorsímetro, analizador de espectros, etc.

Sensibilidad de silenciamiento de ruido

Amplificadorde RF

Amplificadorde FI

Mezclador

Oscilador local

LimitadorDiscrim.de frec.

El detector de FM presenta un umbral, en el cual un pequeñoincremento de PRF produce una disminución considerable del nivel deruido a la salida.

Mínimo nivel de una señal de RF no modulada, que produce 20 dBde silenciamiento de ruido, referido a la Pruido en ausencia de RF.

Amplificadorde audio

Altavoz

Sensibilidad de silenciamiento de ruido

Generadorde RF

ReceptorAntena Ficticia

Rg

ZL

Modulante 400 Hz

Medidor

Procedimiento:

1) Sin portadora mido Pruido a la salida del receptor.2) Inyecto portadora (sin modular) y aumento el nivel hasta lograr

Po=Pruido-20dB. El nivel de portadora así logrado es la sensibilidad desilenciamiento de ruido del receptor de FM.

Nota: El ruido remanente (sin portadora) se debe al ruido y zumbido de la etapa deaudio.

Sensibilidad a la desviación

Amplificadorde RF

Amplificadorde FI

Mezclador LimitadorDiscrim.de frec.

Es una medida de la adecuación de la ganancia de audio (Gaudio f ).

Amplificadorde audio

Altavoz

Oscilador local

Sensibilidad a la desviación

Generadorde RF ReceptorAntena

Ficticia

Rg

ZL

Modulante 400 Hz

Medidor

Procedimiento:

1) Sintonizo el receptor a fp y se ajusta, con Volumen al máximo,Vp=-54dBm (1100V/300Ω, 550V/75Ω, 450V/50Ω).Iniciar con f = 0.

2) Incremento f hasta obtener Po = Pmax/2.

Así, la sensibilidad a la desviación (S) es el f en kHz ó en % de f máx.

Rechazos

Rechazo de AM.

Rechazo al canal adyacente.

Rechazo a la frecuencia imagen.

Rechazo a la frecuencia intermedia (FI). Rechazo a la frecuencia intermedia (FI).

Rechazo de AM

Amplificadorde RF

Amplificadorde FI

Mezclador

Oscilador local

LimitadorDiscrim.de frec.

AM+FM

La mayoría de los discriminadores de FM responden a variaciones defrecuencia y amplitud. Debido a ello, es que se utilizan en la etapa previalos limitadores para mantener constante la amplitud.

En consecuencia señal de salida también depende de la amplitud de laportadora el receptor de FM no debe responder a la modulación enamplitud.

Amplificadorde audio

Altavoz

Oscilador local

Rechazo de AM

Generadorde FM+AM

ReceptorAntena Ficticia

Rg 350Hz-450Hz

ZL

FM=400Hz

Medidor

11

2 2450Hz-15KHz

AM=1KHz

110 log

3 2AM

PR

P P

Procedimiento:

1) Con el primer filtro (llave en 1) se aplica una FM con fmax y un tono defm=400Hz, así se mide P1.

2) Con el segundo filtro (llave en 2) se mide ruido y distorsión = P2.

3) Se agrega AM superpuesta con m=0.3 y fm=1kHz (modulo en frecuencia yamplitud), así se mide P3 (llave en 2).

Nota 1: La supresión de AM depende del nivel de la portadora se mide para diferentes niveles.

Nota 2: Para evitar el uso de filtros se puede utilizar un AE y medir todos los valores sobre lapantalla (considerando los correspondientes factores de calibración).

3 2P P

Rechazo de canal adyacente

FIcanal

adyacentecanal

adyacente

( )10 log

( )

P fsRca

P fs fc

fIfI-fc ffI+fcfI+ fmx

10.7MHz 10.9MHz

Rechazada por el sintonizado de FI.

Procedimiento:1) Se aplica fs (condiciones de sensibilidad útil) y se fija AGC (si tiene).2) Se aplica fs±fc y se desatenúa (o se aumenta) RF hasta que nuevamente

Po=Pn. La relación entre la pot. de sensibilidad útil y la P(fs±fc) es elrechazo (desatenuación).

( )P fs fc

Rechazo de frecuencia imagen

OL

RF

( )10 log

( )

P fsRfim

P fim

Rechazada por el sintonizado de RF, cuanto mayor sea la fI, mayor será elrechazo a fim.

Procedimiento:1) Se aplica fs (condiciones de sensibilidad útil) y se fija AGC (si tiene).2) Se aplica f=(fs-2fI) con modulación normal y el receptor sintonizado a fs.3) Se aumenta la potencia hasta llegar a la condición sensibilidad útil

(Pmax/2 en parlante). La relación entre la pot. de sensibilidad útil y laP(fim) es el rechazo.

fo fsfs-2fI ff=fs-foI

frecuencia imagen

frecuencia intermedia

Rechazo de frecuencia intermedia

( )10 log

( )FI

I

P fsR

P f

OL

RF

Rechazada por el sintonizado de RF, cuanto menor sea la fI, mayor será elrechazo a fI.

Procedimiento:1) Se aplica fs (condiciones de sensibilidad útil) y se fija AGC (si tiene).2) Se aplica f=fI con modulación normal y el receptor sintonizado a fs, se

aumenta la potencia hasta llegar a la condición de Pmax/2 (en parlante).La relación entre la pot. de sensibilidad y la P(fI) es el rechazo.

fo fs ff=fs-foI

frecuencia intermedia

Relación de captura

Generadorde FM (F1)

ReceptorAntena Ficticia

Ri/3

ZL

Medidor

Generadorde FM (F2)

Ri/3

Ri/3

RiRi

2 ( 2)10 log

( 1)

P fRcap

P f

de FM (F2)

Ri

Procedimiento:1) Generador de FM(f2) (interferente) conectado para mantener la adaptaciónpero sin señal, se aplica f1 (deseada) con amplitud -54dBm.2) Se modula f1 a condiciones de sensibilidad útil.3) Se corta la modulación de f1 y se modula f2 en condiciones normales y seaumenta el nivel de f2 hasta obtener -54 dBm; midiéndose P2.

Los valores de f1 y f2, ó su diferencia, son especificados por el fabricante.

1( 1)P f

Característica de sintonía

Indica la variación de la salida de audio a medida que se sintoniza elreceptor, es decir, cuánto puede estar desintonizado un receptor de FM yaún escuchar bien la señal (ya que actúan los limitadores). Esta medición esimportante porque a veces hay espúreas adyacentes al punto correcto desintonía.

Procedimiento: Procedimiento:

1) Se sintoniza el receptor a la frecuencia del generador. Modulación normal y con volumen Po=Pmax/2.

2) Se mide la salida a medida que se desplaza la portadora (por ej. 500 kHz para cada lado) y se grafica Po vs. fp.

3) Se repite para diversos valores de la señal de entrada.

Nota: En AM, si desintonizo 1 ó 2 kHz ya no se escucha bien; la sintonía es más

crítica.

Determinación de la característica del discriminador

GeneradorBarredor At.

Antena Ficticia

RgMedidor

x y

Receptor

Discrim.de frec.

Amplificadorde FI

Procedimiento:

1) Se barre en FI al receptor y se observa la salida del discriminador sobreun osciloscopio. Si f aumenta, el rechazo al canal adyacente disminuye.

Nota: Para Rx de FM comerciales: fmx = ±75 kHz , Separación entre canales =200 kHz.

Mediciones

En AM (IRAM 4017): En FM (IRAM 4051):

• Sensibilidad.• Característica de silenciamiento de ruido.

• Relación Señal a Ruido (SNR).• Selectividad (BW del canal de FI).

• Sensibilidad útil.• Sensibilidad de silenciamiento de ruido.• Sensibilidad a la desviación.

• Rechazo de Canal Adyacente.• Rechazo a la Frecuencia Imagen (fim).• Rechazo a la Frecuencia Intermedia (FI).

• Distorsión en audiofrecuencia.• Respuesta total en frecuencia (RF+FI+audio).

• Rechazo de Canal Adyacente.• Rechazo a la Frecuencia Imagen (fim).• Rechazo a la Frecuencia Intermedia (FI). • Rechazo de AM.

• Relación de captura.• Característica de sintonía.• Determinación de la característica del discriminador.

Apéndice:

Mediciones en receptores de AM

Nota: Las mediciones listadas a continuación son aquellas cuyo procedimiento no está o difiere de aquellas presentadas para receptores de FM.

Sensibilidad

Capacidad de un receptor para recibir señales débiles. Mínimatensión de RF modulada capaz de producir una salidademodulada de nivel y relación señal a ruido determinadas.

Valor mínimo de la señal de RF que con modulación normalValor mínimo de la señal de RF que con modulación normal(fm=400Hz, m=0.3) produce 50mW a la salida (etapa de audio) conuna SNR de por lo menos 20dB (equipos de fidelidad) o 15 dB (eq.comunicaciones)

Relación Señal a Ruido

Indica como se mide la SNR referida a una señal moduladafm=400Hz, m=0.3

Procedimiento:1) P=50mW=Ps+Pr.1) P=50mW=Ps+Pr.2) Corto modulación, mido Pr.3) SNR=P/Pr

Nota: se puede medir también intercalando un filtro eliminabandacentrado en fm.

Característica de silenciamiento de ruido

Además del ruido térmico, está presente el ruido captado por la antena.En general cuando se aplica una señal no modulada, este ruido decrecedebido a que actúa el AGC. Este comportamiento varía con la amplitud dela señal de entrada y su variación no es lineal.

Se aplica una señal no modulada en la entrada y se mide la potencia totalSe aplica una señal no modulada en la entrada y se mide la potencia totalde ruido. La potencia de ruido se refiere a una potencia de salida de1mW, m=0.3 con una frecuencia de 1kHz. En general se alcanza unazona plana, en la cual el incremento de la señal produce una reducciónmínima del ruido.

Selectividad

Capacidad de separar la señal deseada de las indeseadas (impuesta porel canal de FI en los superheterodinos).

1

( )20 log señal interferente

( )

a) 50

i ox

i x

in

E fS f

E f

E E P mW

Curva de selectividad en función de la frecuencia paraE = 2, 10, 100, y 1000 veces la sensibilidad (-6, -20, -40, y –60dB).

Nota: AGC debe estar desconectado.

1

1 2 1 2 1

b) 2 4 (aumento 6 dB)

c) y hasta obtener ,

d) se puede repetir para distintos valores de

(60

in

in

E E P P

f f f P f f f

E

AB dBRS

)

(6 )AB dB

Distorsión en Audiofrecuencia

Contempla la distorsión total ejercida por el receptor sobre una senoide de audio frecuencia.

Medición: Intercalando un filtro pasa alto que elimine (>40dB) fm=400Hz, y deje pasar (<1dB para f>700Hz) las armónicas se mide Ed. pasar (<1dB para f>700Hz) las armónicas se mide Ed. Sin el filtro se mide la potencia total E1.

Se efectúa para distintas potencias de salida D(Ps), para ello se varía el control de volumen del receptor. Así, se levantan curvas de D = f (Ps).En general, la distorsión se debe a la etapa de potencia de audio.

1

100 %dEDE

Respuesta total del sistema

Similar a la medición de selectividad (canal de Fi). Se determina larespuesta de todas las etapas RF+FI+AUDIO. Se verifica para todas lasfrecuencias de audio.

Se coloca en serie con la bobina del parlante un amperímetro con Se coloca en serie con la bobina del parlante un amperímetro conR<0.1 Zparlante y se aplica señal de RF con m=0.3 y fm variable.

Se reemplaza el parlante por una impedancia normalizada.

Rechazo de canal adyacente

1

2

80

80

g s

in s

R R

R R

ReceptorZR’

ZL Medidor

Rs2Rin

At.Rs1Rg

Ein

Eg

Los canales se separan en 10 kHz. Se mide inyectando simultáneamente 2 señales separadas en frecuencia. AGC conectado (fijado por los generadores)1) Hago funcionar Eg a f0 y m=0.3, fm=400Hz. Hago que P0=Pn.10=500mW.2) Corto modulación y dejo sólo portadora.

3) Hago funcionar Ein a m=0.3, fm=400Hz y Pint=P0.0,001=0,01.Pn

4) Corto modulación de la interferente (2 portadoras sin modular) => Pruido<0,00025P0

=> Pint / Pruido=6dB

5) Si se cumple esa relación, entonces

El atenuador está porque Ein /Eg y se podría dañar el generador.

Nota: se puede medir con un solo generador fijando externamente el nivel del AGC

0

.

in

c ady

f f

20 logg

in

ERca

E

Bibliografía:

• “Electronic Measurement and Instrumentation”, Capítulo 14. Oliver and

Cage. McGraw Hill.

• Normas IRAM