Contenido

PRÓLOGO ...............................................................................................................................................

CAPÍTULO 1. Introducción a los sistemas de radiofrecuencia ......................................................

CAPÍTULO 2.

1.1.1.2.1.3.

Modulación de portadoras ...............................................................................

Diagrama de un sistema de radiofrecuencia :.....Parámetros de diseño .......................................................................................

El espectro radioeléctrico ................................................................................Potencia de emisión .........................................................................................Sensibilidad ......................................................................................................Distorsión e interferencias ...............................................................................

Sistemas analógico~ y sistemas digitales ........................................................El entorno docente de la electrónica de RF ...................................................Organización del libro .....................................................................................Bibliografía .......................................................................................................

1.4.1.5.1.6.1.7.

Procesos de distorsión y ruido en RF ......................................................................

2.1. Características de la distorsión ........................................................................2.2. Distorsión lineal ...............................................................................................

Distorsión de amplitud .....................................................................................Linealidad de fase. Medios dispersivos """"""""""""""""."""""""""""""Ecos y reflexiones múltiples ............................................................................

2.3. Distorsión no lineal. Modelo polinómico .......................................................Saturación y distorsión armónica ....................................................................Intermodulación de tercer orden con dos tonos ..............................................Procesos no lineales en cascada ......................................................................Intermodulación de tercer orden con N tonos ................................................

2.4. Distorsión no lineal en señales moduladas .....................................................Transmodulación ..............................................................................................Conversión AM-PM .........................................................................................

Xl1l

1

235567789

1011

15

16171819202223252934353637

viii Contenido

CAPÍTULO 3.

CAPÍTULO 4.

""'

,2.5. Ruido , 37

Ruido generado por un dipolo 37Ruido en un cuadripolo , 39Ruido equivalente de una cadena de cuadripolos 41

Ejercicios propuestos , ' 42

Oscilado res ..................................................................................................................

3.1. Principio de funcionamiento de un oscilador "..........3.2. Parámetros característicos de un oscilador "............

Frecuencia. Margen y forma de sintonía "........Estabilidad de un oscilador "...................Potencia, rendimiento y nivel de armónicos ".......Pulling ..............................................................................................................Pushing .............................................................................................................Deriva de frecuencia con la temperatura "

Espectro de ruido. Estabilidad a corto plazo "............Estabilidad a largo plazo "....................................................................

3.3. Ruido de fase de un oscilador. Modelo de Leeson "................

3.4. Tiposde osciladores ::: ,......Osciladores LC .................................................................................................Osciladores de cristal de cuarzo ".............Oscilador de resonancia serie "...................................Oscilador de resonancia paralelo "...............

3.5. Osciladores controlados por tensión (VCO) "...Oscilador controlado por varactor "..

Apéndice 3.1. Especificaciones del diodo varactor MV1O4 ".......

Ejercicios propuestos ,.....................

47

485050515252535353565760626264646565

69

72

Lazos enganchadosen fase (PLL) "...

4.1. Introducción ......................................................................................................Aplicaciones .....................................................................................................Frecuencia y fase instantáneas ".....

4.2. Estudio de un PLL ideal..................................................................................Detector de fase ideal ,.................Filtro del bucle ,.......................................................................VCO ideal .........................................................................................................Funciones de transferencia del lazo ,....

4.3. Especificaciones ...............................................................................................Procesos de enganche ,..............Respuesta en régimen permanente ..................................................................Respuestas transitorias ,..........................Filtrado del ruido de fase "............

4.4. Influencia del filtro ,.......................................................PLL de orden 1 " ,..........PLL de orden 2 tipo 1 ,PLL de orden 2 tipo 2 "..................................

4.5. Detectores de fase ............................................................................................Multiplicador analógico "

Detector digital de onda cuadrada "...................

77

78787879808080808383848686898991929999

101

CAPÍTULO 5.

CAPÍTULO 6.

CAPÍTULO 7.

Contenido ix

Detector digital biestable 101Detector digital de fase frecuencia 102Bomba de carga """""""""""""""""""""""""""""""""""'" 104

Ejercicios propuestos 105

Sintetizadores de frecuencia con PLL .....................................................................

5.1. Definiciones ......................................................................................................5.2. Sintetizador básico ...........................................................................................5.3. Configuraciones de sintetizadores ...................................................................

Sintetizador con divisor programable ..............................................................Sintetizador con divisores fijo y programable ................................................Sintetizador con divisor de doble módulo ......................................................Sintetizador con mezclador ..............................................................................

5.4. Ruido de fase en sintetizadores .......................................................................5.5. Filtrado de la frecuencia de referencia ...........................................................5.6. Circuitos integrados sintetizadores ..................................................................5.7. Otros sintetizadores ..........................................................................................

Apéndice 5.1. Especificaciones de los sintetizadores LMX2315/LMX2320/LMX2325 ,....................................

Ejercicios propuestos .................................................................................................

109

110110112112113114116116121122123

124

126

Mezcla y conversión de frecnencia 1316.1. El mezclador básico 1326.2. Especificaciones de un mezclador 134

Frecuencia de funcionamiento 134Pérdidas de conversión 134Impedancias nominales y adaptación 135Aislamiento 135Mezclas espurias 137Ruido de un mezClador 138

6.3. Dispositivos utilizados como mezcladores 139Diodos de barrera Schottky 139Diodos varactores , 139Transistores bipolares 140Transistores de efecto de campo 140Circuitos integrados 140

6.4. Circuitos mezcladores 140Mezclador simple 140Mezclador equilibrado 142Mezclador doblemente equilibrado 145Mezclador con rechazo de imagen 146

Ejercicios propuestos 147

Amplificadores de RF 151

7.1. Parámetros de un amplificador de RF 152Función de transferencia 153Impedancias nominales. Reflexión 156Banda de trabajo """"""""""""""""""""""""""""""""""" 158Temperatura de ruido. Figura de ruido 159

x Contenido

CAPÍTULO 8.

""'

CAPÍTULO 9.

Banda de ruido .................................................................................................Estabilidad ........................................................................................................Respuesta no lineal de un amplificador ..........................................................

7.2. Amplificadores sintonizados ............................................................................Circuito de sintonía simple , \.

7.3. Amplificadores multietapa de sintonía simple ................................................Amplificadores de sintonía fija ,.....Amplificadores de sintonía escalonada ...........................................................

7.4. Amplificadores de banda ancha ......................................................................Amplificadores realimentados .........................................................................Amplificadores distribuidos ,..............................

7.5. Amplificadores de potencia .............................................................................7.6. Amplificadores de potencia lineales ................................................................

Amplificadores clase A ,...................................................................Amplificadores clase B ....................................................................................

7.7. Amplificadores no lineales ..............................................................................Amplificadores clase C ....................................................................................Amplificadores clase C saturados ...................................................................Amplificadores de alto rendimiento ':"..............................................Amplificadores clase D ....................................................................................Amplificadores clase E ....................................................................................

Apéndice 7.1. Ecuaciones de la ganancia de un amplificador ,.......

Apéndice 7.2. Circuitos de adaptación ,.....................

Ejercicios propuestos .................................................................................................

160160161161161165166167169169170171172172176179179182183183184

186

187

189

Filtros pasivos de RF 193

8.1. Tipos de filtro. Respuesta en frecuencia 1948.2. Transformación de frecuencia 1978.3. Filtros de cavidades , 199

Diseño de filtros de cavidades 199Cavidades más utilizadas 200

8.4. Efectos de las pérdidas en el filtrado 203

Apéndice 8.1. Funciones de atenuación en filtros paso bajo 205

Apéndice 8.2. Ecuaciones de diseño de filtros de cavidades 209

Ejercicios propuestos 210

Modulación y demodulación lineal 2159.1. Modulación de Amplitud (AM) 216

Modulación AM por mezcla 216Modulación AM con amplificadores de ganancia variable 218

9.2. Modulación en Doble Banda Lateral (DBL) 2219.3. Modulación en Banda Lateral Única (BLU) 222

Modulación en BLU por desfasaje 222Modulación en BLU por filtrado 224

9.4. Modulación I&Q 2269.5. Modulación con señales digitales 227

Modulación ASK 228Modulación QAM 228

CAPÍTULO 10.

Contenido

9.6. Detección AM ..................................................................................................Detección de envolvente ..................................................................................Detección coherente de AM ............................................................................Detección DBL .................................................................................................Detección BLU .................................................................................................Detección I&Q .................................................................................................Detección de señales digitales .........................................................................Detección ASK con detector de envolvente ...................................................Detección ASK con detector coherente ..........................................................Detección QAM """"""""""""""""""""""""""""'"....................................

9.11. Recuperación de reloj """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""

Apéndice 9.1. Especificaciones de moduladores y demoduladores I&Q ..................

Ejercicios propuestos ...................................................................................................

9.7.9.8.9.9.

9.10.

Modulación y demodulación de fase y frecuencia ...............................................

10.1. Procesos de modulación no lineal .................................................................10.2. Modulación de fase ........................................................................................

Modulación con varactor ...............................................................................Modulador Armstrong ....................................................................................Distorsión en modulación de fase .................................................................Modulación de fase con PLL ........................................................................

10.3. Modulación de frecuencia ..............................................................................Modulación indirecta de frecuencia ..............................................................Modulación con VCO ....................................................................................Estabilización con PLL ..................................................................................

10.4. Modulación PSK ............................................................................................Modulación BPSK ..........................................................................................Codificación BPSK diferencial ......................................................................Modulación QPSK .........................................................................................

10.5. Modulación FSK .."::.......................................................................................Moduladores FSK lineales .............................................................................

Moduladores FSK digitales ...........................................................................10.6. Demodulación FM """""""""""""""""""""""""""""""""""".................

Detección FM por discriminador ...................................................................Circuitos limitadores """"""""""""""""""""""""""""""....................

Discriminadores de FM ...........................................................................Detector de FM de cuadratura .......................................................................

Desfasadores con células RLC ................................................................Desfasador con línea de retardo ..............................................................

Demodulación FM con PLL ..........................................................................Demodulación PM con PLL ..........................................................................Demodulación FSK ........................................................................................Detector FSK no coherente ...........................................................................Detector FSK coherente .................................................................................

10.9. Demodulación PSK ........................................................................................Demodulador para PSK diferencial...............................................................Bucle elevador al cuadrado ...........................................................................Bucle de Costas para demodulación PSK .....................................................Bucle de Costas para demodulación QPSK ..................................................

10.7.10.8.

xi

230230234236237239239239240240240

242

244

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250253253255256257259259262264267267268269269270270271271271273276276279279282282283284284284285286288

xii Contenido

CAPÍTULO 11.

CAPÍTULO 12.

...

EJERCICIOS

Apéndice 10.1. Modulador FM BH1414 ROHM 289Ejercicios propuestos 291

Transmisores 297.

11.1. Tipos de transmisores """"""""""""'" 298Transmisores homodinos o de modulación directa 298Transmisores heterodinos 299

11.2. Parámetros característicos 300Frecuencia de transmisión 300Señal en banda base 303Tipo y profundidad de modulación 304Ancho de banda 304Emisiones no deseadas 306Potencia de emisión 307Rendimiento , 308Fidelidad , 309

11.3. Niveles de potencia en el transmisor. Control automático de ganancia 310Ejercicios propuestos 311

,..

Receptores 319

12.1. Tipos de receptores 320Receptor homodino 321Receptor superheterodino 323Receptor de doble conversión de frecuencia 324Frecuencias interferentes 326Elección de la frecuencia intermedia 330Selectividad de un receptor 333Ruido en un receptor 337Sensibilidad de un receptor 340Margen dinámico de un receptor 344Control automático de ganancia 345Circuitos para control de polarización : 348Atenuadores a diodo 349

Apéndice 12.1. Transceptor de radioaficionados MARK-V (YAESU) 351

Apéndice 12.2. Transceptor superhetErodino W-CDMA 355Ejercicios propuestos 357

12.2.12.3.12.4.12.5.12.6.12.7.12.8.

3611. Sintetizador de frecuencias 3622. Modulación lineal 3683. Detector de FM """""""""""""""""""""'" 3724. Transmisor 3755. Receptor 1 3796. Receptor 2 3827. Diseño del sistema de televisión digital por satélite DVB-S 386

SOLUCIONES A LAS PREGUNTAS DE TEST """"""""""""""""""""""""""""" " 391

ACRÓNIMOS 395

ÍNDIC.E 399