INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD ZACATENCO

INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

MATERIA:ELECTROACÚSTICA Y TRANSDUCTORES

TRABAJO : MICRÓFONOS INALÁMBRICOS Y TRANSMISIÓN EN FM

PROFESOR: LÓPEZ DE ARRIAGA MAXIMILIANO

EQUIPO: GUTIÉRREZ NAVARRO MARCO ANTONIO

ALONSO CRISTOBAL

GRUPO: 7CV4

FECHA DE ENTREGA: 2-dic-15

Micrófono inalámbrico

Un micrófono inalámbrico es   un   dispositivo   que   capta sonidos y   los   transmite por radiofrecuencias; pueden ser de solapa (Lavalier) o de mano (tipo bastón).

Los micrófonos  inalámbricos no necesitan cable porque están dotados de un pequeño transmisor de FM (también puede ser de AM, pero los de FM son más habituales).  El transmisor de FM (frecuencia modulada puede estar dentro de la carcasa microfónica o ser   una   unidad   independiente   (del   tamaño   aproximado   de   una   cajetilla   de   tabaco) conectada al micro. Existen tres bandas para equipos:

Profesionales: 40-50 MHz. Aficionados: 88-108 MHz (banda comercial, corto alcance). En VHF y UHF: bandas de 470 Mhz y 900 MHz respectivamente.

Cada micro está formado por dos partes: la pareja transmisor-receptor (micro-base), que trabajan con la misma frecuencia. Es la salida de la base la que entra a la mesa de mezclas, altavoz,   etc.   En   determinados   modelos   una   sola   base   puede   trabajar   con   varios micrófonos inalámbricos.

Cada   transmisor   emitirá   a   una   determinada   frecuencia.   Cuando   se   utilizan   varios micrófonos, se establece una banda de seguridad mínima de 0,2 MHz entre las frecuencias asignadas   a   cada   par   base-micro,   para   evitar   las interferencias.   Dos   micrófonos transmitiendo   en   frecuencias   muy   próximas   pueden   influirse   mutuamente provocando reforzamientos, atenuaciones o, incluso, cancelaciones.

La mayoría de micrófonos inalámbricos, como la mayoría de equipos de audio profesional, tienen un tono de prueba de 1 kHz para permitir los ajustes.

La banda de frecuencias en que emiten los micrófonos inalámbricos, como todo el espacio de radiofrecuencias, está administrado por el Estado. Cada país establece el margen de frecuencias   en   que   los  micrófonos   pueden   operar.   Se   intenta   evitar   que   un  micro interfiera a una radio, a una cadena de TV, a las frecuencias que utilizan para comunicarse las fuerzas de seguridad del Estado, etc.

La   mayoría   de   receptores   cuentan   con   un   dispositivo CAG (control   automático   de ganancia)  que  amplifica   automáticamente  el  nivel   de   la  portadora   si   lo   requiere.  No obstante,  si  una señal   llega muy débil  y   requiere  gran amplificación,   se amplificará  la señal, pero también el nivel de ruido.

Los micrófonos inalámbricos no son autónomos, necesitan alimentación externa que se la proporciona una pila de 9 V. El micro suele tener un indicador que muestra la cantidad de batería que le queda, para prevenir el hecho de quedarse sin pilas en medio de una captación (entrevista en directo, secuencia de grabación por bloques, etc.). Además del indicador, cuando está a punto de acabarse la batería el micro manda a la base una señal inaudible, y un indicador de la misma empieza a parpadear.

La impedancia de salida de los micrófonos inalámbricos es mucho menor que la de los micrófonos de cable. El estándar se sitúa en torno a los 50 ohmios. Todos los elementos de los equipos inalámbricos (micro, base, cable de antena y conectores) deben adaptarse a esta impedancia.

Para evitar interferencias, el micro y la base deben estar separados entre sí al menos 10 metros.   La   base   cuenta   con   un   indicador   que   muestra   el   nivel   de   la   señal de radiofrecuencia recibida.   Si   la   señal   que   llega   es   insuficiente,   se   puede  mover   la posición de la antena o antenas.  Si  no es posible ajustarlo,  se debe buscar una mejor ubicación. 

Sistema Diversity

-  Ciertas bases utilizan el sistema diversity: cuentan con dos antenas conectadas a dos receptores idénticos. Un circuito se encarga de chequear constantemente la potencia de la señal recibida por cada receptor y de seleccionar automáticamente la señal de mayor potencia. Si ambos reciben la misma señal, la salida del sistema ofrece una suma de las dos.

- Las dos antenas (los dos receptores) del sistema diversity deben estar separados entre sí a una distancia concreta que depende de la frecuencia a la que operen (por otra parte, de no separarse tendría poco sentido su utilización en conjunto). El sistema diversity sería ineficaz y habría que tener en cuenta que este sistema incrementa considerablemente el coste  del  equipo  que  de  por   sí   ya  es  bastante  elevado.  Cuando  los   receptores  están separados es poco probable que una zona de sombra que afecta a un receptor afecte también al otro y, de igual modo, separados, las señales recibidas son distintas (cambian la proporción de ondas directas y ondas reflejadas que reciben). El sistema diversity resulta caro, no obstante, bien utilizado, incrementa exponencialmente la fiabilidad del sistema.

¿Qué componentes son necesarios para usar un sistema de micrófono inalámbrico?

Un sistema de micrófono inalámbrico está formado básicamente por dos componentes:

1. Transmisor

2. ReceptorLa  calidad  del   sonido  se  ve   influida  en  gran  medida  por   la   cápsula  del  micrófono.  El sistema inalámbrico en si mismo no debería afectar a la calidad. 

Transmisor

Existen dos tipos de transmisores - de mano o de petaca - que envían el sonido, sin usar 

cables, a un receptor inalámbrico colocado en la mesa de mezclas:

Transmisor de manoEl transmisor de micrófono de mano integra el transmisor en el tubo o agarre del micrófono, por lo que dispone de las dos funciones en una única unidad. Una característica exclusiva de   todos   los   sistemas   inalámbricos   de   Shure   es   que   la 

cápsula del micrófono es intercambiable, por lo que puede elegir  la mejor opción de micro posible para su aplicación concreta.Transmisor de petacaLos  micrófonos   lavalier,   de   cabeza   y   de   instrumento,   así como   los   cables   de   guitarra   deben   conectarse   en   un transmisor de petaca para enviar su señal audio. Puede fijar fácilmente transmisores de petaca elegantes y  ligeros a  la ropa o a la bandolera de su guitarra.Diademas o micrófonos vocales de cabezaLos   sistemas  de  cabeza,   cómodos  y   fáciles  de   colocar,   le ofrecen una captura de la señal de la voz de máxima calidad para entornos de gran actividad.

Micrófonos de voz lavalier (micrófonos con pinza)Existe una amplia gama con distintos tamaños que combinan un bajo nivel de visibilidad con una señal audio profesional de alta calidad. Ofrecen un sonido limpio y completo para aplicaciones de palabra y vocales.Micrófonos para instrumento con clipResultan   una   solución   muy   versátil   para   intérpretes   de instrumentos de metal, vientos o batería con alto nivel de volumen. Sus sistemas de pinza y cuello flexible le permiten una fijación y colocación segura y precisa.Sistema inalámbrico para guitarra (cable de guitarra / bajo)Le   permite   conectar   cualquier   guitarra   o   bajo   a   un transmisor de petaca para su uso inalámbrico.

ReceptorLos receptores  inalámbricos procesan  las señales enviadas desde  un  micrófono  de  mano  o  desde  un   transmisor   de petaca y las convierten en una señal eléctrica. Esa señal es enviada  después   a   través  de  un   cable  al   amplificador  de guitarra o mesa de mezclas.

TRANSMISOR FMEl transmisor FM es el que genera las altas frecuencias para que salgan por la antena rumbo a nuestros receptores.Algunos   transmisores   siguen   usando   el   invento   de   Lee   de   Forest,   eltriodo o audion, conocidos   como   válvulas   o   tubos,   cuya   función   es   transformar   pequeñas   corrientes eléctricas   en   potentes   señales   de   alta   frecuencia.   Esas   corrientes   son   las   llamadas 

radiofrecuencias que nos sirven de portadoras y aplicadas a la antena irradian al espacio las  ondas  electromagnéticas.   Los  nuevos   transmisores  ya  no   se   fabrican  con   tubos  o válvulas. Al triodo le salió un duro rival que le restó protagonismo. Se llama transistor y está construido con silicio, un semiconductor abundante en la naturaleza.

En   radiodifusión,   los   transmisores   de   FM   usan   transistores   y   reciben   el   nombre de transmisores de estado sólido. Se construyen con transistores de tecnología MOSFET y son los encargados de amplificar las señales al igual que hacen los tubos o válvulas triodo.

La primera pieza que encontramos es el oscilador que, como su nombre indica, oscila o vibra generando una señal constante de alta frecuencia que usaremos como portadora.

Como  la  señal  que genera el  oscilador  es  muy pequeña,  necesitamos aumentarla  con un amplificador de radiofrecuencia (RF). Ahora ya tenemos la portadora lista para recibir la señal moduladora que llega de los estudios, es decir, para ser modulada.

El modulador une la moduladora y la portadora. Las señal resultante será una portadora con una frecuencia entre 88 y 108 megahercios. Por eso, los diales de las emisoras, lo que indican es la frecuencia de la señal portadora.

Estos primeros componentes reciben el nombre de excitador, aunque si después no tiene amplificadores, se le denomina directamente transmisor. Los pequeños transmisores de muchas radios son sólo excitadores que salen al aire con potencias de 10 a 50 watts.

Si hay amplificación para aumentar la potencia de la señal de salida del excitador, por ejemplo en los grandes transmisores de 1 o 5 kilowatts, decimos que el transmisor está compuesto por el excitador más la etapa de potencia o amplificador.

Una vez que la portadora ha sido modificada por la señal que llega de los estudios (la moduladora)  amplificamos ambas. La potencia de amplificación dependerá del permiso que tengamos y de la capacidad del transmisor, si es de 50 watts, de 5.000 watts… Cuando hay varias  etapas amplificadoras  necesitamos sumar  las  potencias  de cada uno de  los módulos. Eso lo hace la sumadora.

Por último, llevamos la señal eléctrica de alta frecuencia desde el transmisor a la antena. En este paso, vigilaremos que el cable no sea excesivamente largo, ya que la señal sufrirá grandes pérdidas. En caso de que la torre de las antenas sea muy alta o esté muy lejos, emplearemos cables gruesos especiales como el tipo Cellflex. Hay también que prestar especial atención a la impedancia del cable.

Nunca jamás se debe poner a funcionar un transmisor sin tener colocada la antena o una carga fantasma, que simula serlo. Si lo haces, el transmisor quedará totalmente inservible. Al no tener por dónde disiparse la corriente de alta frecuencia del transmisor, es como si regresara   de   nuevo   a   los   componentes   dañando   irreversiblemente   el   equipo   de transmisiones.

RECEPTOR FM.En la figura se muestra el esquema en bloques del receptor de FM. Mediante un conversor de   frecuencia   logra   transformar   las   señales   recibidas   en   la   llamada frecuencia intermedia (FI),   bloque   este   que   además   de   amplificarlas   eliminan   perturbaciones   e interferencias como las producidas por el canal adyacente.

En esencia las señales se recepcionan mediante una antena, en los equipos del hogar esta suele  ser  del  tipo telescópica,  una antena directiva   formada por  pequeños  tramos de varillas, las señales captadas por la antena llegan al circuito de entrada, este constituye un circuito   resonante  del  tipo   L-C   formado  por  bobinas   y condensadores,  por   lo   general el condensador es variable, cuando sintonizamos una estación de radio en un receptor, estamos haciendo coincidir   la   frecuencia  de  resonancia  de nuestro  circuito  L-C con  la frecuencia de la señal que se recibe, de esta forma es posible al menos reducir el número de   estaciones   radiales   que   pudieran   ser   captadas,   pues   los   circuitos   resonantes   por eficientes que sean no son  ideales,  por  lo que aquellas frecuencias muy cercanas a  la frecuencia de resonancia de la señal deseada también pasarán a la siguiente etapa, es decir, al amplificador de RF creando inestabilidad e interferencias en nuestro receptor, por lo  que  estas  etapas  además  de  amplificar   la   señal   seleccionada  dotan  al   receptor  de 

selectividad, la que podemos definir como la propiedad de separar y amplificar la señal deseada de las no deseadas, eliminando aquellas señales cuyas frecuencias de resonancia se encuentren muy próximas a la de la señal deseada.

El   conversor   trabaja   mediante   la   señal   producida   por   un   oscilador   local   se   logra un batimiento entre  las señales de entrada y  la generada por el  oscilador formando la llamada frecuencia intermedia (FI),  en realidad a la salida del mezclador se obtienen 4 frecuencias, siendo estas la suma de la señal del oscilador y la frecuencia de la señal de entrada,   la resta de ambas señales,   la señal  de entrada,  y  la señal  del  oscilador  local, mediante un filtro pasabanda se selecciona la señal de nuestro interés del resto de las señales, en el caso de los receptores comerciales de radiodifusión se escogió como valor de la frecuencia intermedia 10,7 Mhz.

Es precisamente en estos pasos de frecuencia intermedia donde la señal experimenta la mayor   amplificación   antes   de   llegar   al   bloque   de   audio   frecuencias,   pues   al   ser   el amplificador de FI un filtro pasabanda donde todos sus circuitos están sintonizados a una frecuencia fija, 10,7 Mhz, dota al equipo de selectividad y estabilidad, tal es así que el funcionamiento estable del receptor se debe en gran medida al diseño de su etapa de frecuencia intermedia y al buen funcionamiento del mismo, una vez amplificada la señal en   el   bloque   de   FI   es   entregada   al   demodulador   de   frecuencia,   un   dispositivo   que responde a   las  variaciones  de  frecuencia  quien  se  encarga  de  separar   las   frecuencias sonoras que fueron moduladas en la portadora durante el proceso de transmisión de la señal en la estación de radio, una vez demodulada la señal pasa al amplificador de baja frecuencia   el   que   se   encarga   de   amplificarla   lo   suficiente   para   que   pueda   excitar al altavoz o bocina.

El control automático de frecuencia más conocido como (CAF) se encarga de corregir las inestabilidades   del   oscilador   local,   por   lo   general   se   emplea   un   diodo   especial llamado diodo varicap o voltacap,  este diodo tiene  la propiedad de variar   la capacidad entre sus electrodos (ánodo – cátodo) mediante el voltaje que se aplique al mismo, este voltaje de corrección es generado por el bloque de frecuencia intermedia y entregado al diodo mediante el discriminador, el voltaje de corrección es proporcional al corrimiento detectado en la etapa de FI, al aplicarse al diodo este varía su capacidad y actúa sobre el circuito resonante del oscilador local el que de inmediato deberá corregir la frecuencia generada de manera tal que el resultado de la mezcla siempre sea 10.7 Mhz.

Al diseñar el receptor superheterodino de FM se debe tener en cuenta varios requisitos, el primero  de  ellos   fue   la  anchura  de  la  banda de  la   frecuencia   intermedia,  el   segundo requisito es que cuente con un dispositivo que transformara las variaciones de frecuencia en variaciones de amplitud y el tercer requisito es aprovechar al máximo la capacidad de reducción de ruido mediante la utilización de un dispositivo limitador para eliminar las variaciones de amplitud antes que llegue al detector cosa esta que hace que la recepción en FM esté libre de interferencias y ruidos de amplitud.