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04/01/2011 #1

Avatar de angelcastell

Receptor FM para banda 2m
Hola a tod@s,

Pretendo realizar un receptor FM para la banda de 2m. La idea es utilizar el método de muestrear una señal filtrada pasabanda por debajo de la frecuencia de Nyquist.

Los pasos que voy a segir en el diseño son los siguentes:

1. Determinar frecuencia de muestreo.
2. Programar para la FPGA para realizar el filtrado y la demodulación.
3. Diseño de filtro pasabanda antena
4. Diseño amplificador RF
5. Diseño filtro pasabanda antes del conversor AD
04/01/2011 #2

Avatar de Black Tiger1954

No entiendo cual es la duda o consulta.
Si querés sacar muestras de una señal analógica a 144 MHz, deberás, y al menos, sacar muestras a 288 MHz.
Ahora, hacer esto, para obtener una demodulación de +/- 75 kHz, yo no lo haría, sintonizá y demodulá con electrónica analógica, y luego digitalizá o lo que quieras.
Y además, obtener conversores analógico digital a esas frecuencias, me parece que ya estamos hablando de cosas que se escapan a la experimentación.
04/01/2011 #3

Avatar de Agucasta

Angel, vos buscás un diagrama? un esquema? una PCB? o consejos?
05/01/2011 #4

Avatar de angelcastell

Perdón porque no me he explicado lo suficiente al abrir el tema.... mi idea es compartir el proyecto que he comenzado. De momento no pido nada en concreto, solo los comentarios, opiniones o consejos que queráis aportar.

Respecto a lo que comentas Black Tiger1954 referente a la frecuencia de muestreo. Si la señal a muestrear está filtrada pasabanda, no es necesario muestrear por encima del doble de la frecuencia. Lo que importa es el ancho de banda, exactamente 2BW.

Así que se me ocurren dos escenarios: Conversión AD directa o heterodinar y muesterar.

Conversión AD directa:
El ancho de banda: 160MHz-144MHz= 16MHz. Entonces tendria que muestrear a 32MHz y trabajar con los alias que irian de 0 a 16MHz y se coresponderian con las frecuencias de 144 a 106MHz.
Aquí toca trabajar con un conversor AD relativamente rápido.

Heterodinar y muesterar. Pues eso, lo de toda la vida: con un oscilador local, un mezclador y un filtrado digamos 10,7MHz. Muestreamos la señal de 10,7Mhz, con un ancho de banda 150Khz, a un poco más de 300kHz. El alias representará la señal que queremos demodular.

Bueno eso si, hay que tener en cuenta que el sample and hold ha de tener el ancho de banda suficiente para trabajar a la máxima frecuencia 160MHz en el caso de conversión AD directa 10,7MHz si heterodinamos, aunque después muestreemos a una frecuencia inferior.

Un saludo,
05/01/2011 #5

Avatar de Black Tiger1954

Y pregunto, el muestreo y retención, a 160 MHz, ya lo tenés resuelto?
05/01/2011 #6

Avatar de fdesergio

Black Tiger1954 dijo: Ver Mensaje
Y pregunto, el muestreo y retención, a 160 MHz, ya lo tenés resuelto?
Sample and hold a 160Mhz eso quiero verloooooooooo
06/01/2011 #7

Avatar de angelcastell

Black Tiger1954 dijo: Ver Mensaje
Y pregunto, el muestreo y retención, a 160 MHz, ya lo tenés resuelto?
Pues la verdad que no tengo resuelto nada... para el conversor estaba pensando el el ADC08500, o el ADC08200, 500Msps y 200Msps respectivamente. Pero nada definitivo.

Todabia tengo que estudiar que frecuencia de muestreo utilizar, anchos de banda, precisión del tiempo de muestreo, etc, y si es factible la "conversión directa" o tendré heterodinar y muestrear.
07/01/2011 #8

Avatar de angelcastell

Determinando la frecuencia de muestreo
Para determinar la frecuencia de muestreo he realizado los siguientes cálculos:

Se determina el ancho de banda 160-144 = 16MHz
Se averigua "cuantas veces cabe" este ancho de banda debajo de la frecuencia mínima: n<=144/16=9

Se establecen los límites para que todo el ancho de banda esté en una página (ver figura) tiene que cumplir las ecuaciones

Para la frecuencia inferior

y para la frecuencia superior

Despejando :

Donde:
:frecuencia de muestreo,
frecuencia máxima analógica a convertir
frecuencia mínima analógica a convertir

Para que quede el ancho de banda centrado tomaré como frecuencia de muestreo la frecuencia que está en el punto medio entre la frecuencia de muestreo máxima y la mínima.
Y obtengo los siguientes resultados para los diferentes valores de n (en MHz) :
n=9 :Frecuencia de muestreo 32, Ancho de banda muestreada 16
n=8 :Frecuencia de muestreo 35,8, Ancho de banda muestreada 17.9
n=7 :Frecuencia de muestreo 40.6, Ancho de banda muestreada 20.3
n=6 :Frecuencia de muestreo 46.9, Ancho de banda muestreada 23.4
n=5 :Frecuencia de muestreo 55.5, Ancho de banda muestreada 27.7
etc...

Muestreando a 32Mhz da justo el ancho de banda donde están las señales que nos interesan 16MHz, y como el filtro pasabanda para nada será ideal seguro que hay solapamiento de otras señales de frecuencias superiores o inferiores.

Con la frecuencia de muestreo de 35,8MHz ya hay casi un margen de 1MHz por cada lado de la banda para evitar que las frecuencias que pasen en los margenes del filtro pasabanda no interfieran en las frecuencias de interés.

El filtro pasabanda utilizado va a determinar la frecuencia de muestreo, y cuanto más abrupto sea menor frecuencia de muestreo podré utilizar, por eso aquí va una pregunta:
¿Que filtros pasa-banda puedo utilizar?

Un saludo

PD:Como documento de referencia he tomado la siguiente pagina web: http://spazioscuola.altervista.org/U...mplingARnv.htm
Imágenes Adjuntas
Tipo de Archivo: gif image037.gif (15,1 KB (Kilobytes), 15 visitas)
07/01/2011 #9

Avatar de COSMOS2K

Hola:

Puedes intentar que te sea mas facil en las probaturas si utilizas un NE602 como conversor de frecuencia, en este caso puedes elegir la frecuencia resultante y te sera mas facil hacer la demodulacion por el metodo de Nyquist, pues la frecuencia resultante es abundantemente mas baja y facil de digerir por electronica convencional.

Saludos

COSMOS
08/01/2011 #10

Avatar de angelcastell

COSMOS2K dijo: Ver Mensaje
Hola:

Puedes intentar que te sea mas facil en las probaturas si utilizas un NE602 como conversor de frecuencia, en este caso puedes elegir la frecuencia resultante y te sera mas facil hacer la demodulacion por el metodo de Nyquist, pues la frecuencia resultante es abundantemente mas baja y facil de digerir por electronica convencional.

Saludos

COSMOS
Gracias por el comentario, pero mi idea es probar primero con la conversión analogico-digital directa de la RF. Si no lo consigo, el siguiente paso es lo que apuntas un mezclador y digitalizar la IF. Me apunto la referencia que me das del mezclador.

La demodulación por el método de Nyquist, la desconozco... lo que yo he encontrado es utilizando la transformada Hilbert, sera cosa de profundizar un poco más.

Un saludo
08/01/2011 #11

Avatar de fdesergio

Perdon yo creo tienes un error, La frecuencia de muestreo es muy diferente del ancho de banda de muestreo, para tu caso la Frecuencia a muestrear seria o estaria comprendida entre 140 y 160Mhz, como minimo deberias tener una frecuencia de muestreo de 320Mhz (por que la maxima frecuencia a muestrear es 160Mhz) , segun el Teorema de Muestreo de Nyquist y eso no lo podes cambiar, revsia aca, chauuuuuuuuuu

http://www.eveliux.com/mx/teoria-del...de-nyquist.php

COSMOS2K dijo: Ver Mensaje
la demodulacion por el metodo de Nyquist,
s

COSMOS
Demodulacion explicame, eso no lo conozco

angelcastell dijo: Ver Mensaje

Respecto a lo que comentas Black Tiger1954 referente a la frecuencia de muestreo. Si la señal a muestrear está filtrada pasabanda, no es necesario muestrear por encima del doble de la frecuencia. Lo que importa es el ancho de banda, exactamente 2BW.



Un saludo,
Esto es cierto para frecuencias a muestrear entre 0Hz y Fx, no para un ancho de banda dodne la Fmin sea diferente de 0, chauuuuuuuuuuuHz
08/01/2011 #12

Avatar de angelcastell

fdesergio dijo: Ver Mensaje
Perdon yo creo tienes un error, La frecuencia de muestreo es muy diferente del ancho de banda de muestreo, para tu caso la Frecuencia a muestrear seria o estaria comprendida entre 140 y 160Mhz, como minimo deberias tener una frecuencia de muestreo de 320Mhz (por que la maxima frecuencia a muestrear es 160Mhz) , segun el Teorema de Muestreo de Nyquist y eso no lo podes cambiar, revsia aca, chauuuuuuuuuu
Eso es correcto si me interesasen las señales con frecuencias de 0 a 160MHz, pero solo me interesan de 140 a 160MHz. La idea, a grandes rasgos es: que al muestrear a una frecuencia que al estar por debajo de la frecuencia de la señal analógica, se genera el efecto de aliasing. Entonces los "alias" que están entre 0 y fs/2, son los que realmente me interesan y son los que representan las señales entre 140 y 160MHz.

Te remito a la wikipedia en el párrafo cuarto, verás como no dice nada de frecuencia máxima y habla de ancho de banda (Siempre para señales pasabanda) http://es.wikipedia.org/wiki/Teorema...yquist-Shannon

Un saludo,
08/01/2011 #13

Avatar de fdesergio

Bueno mirando encontre esto:

"El teorema demuestra que la reconstrucción exacta de una señal periódica continua en banda base a partir de sus muestras, es matemáticamente posible si la señal está limitada en banda y la tasa de muestreo es superior al doble de su ancho de banda".

Habla de banda limitada mas no de ancho de banda, banda limitada hace referencia a que la señal a muestrear esta dentro de unos limites para los cuales la frecuencia de muestreo es efectiva y matematicamente efectiva

"Dicho de otro modo, la información completa de la señal analógica original que cumple el criterio anterior está descrita por la serie total de muestras que resultaron del proceso de muestreo. No hay nada, por tanto, de la evolución de la señal entre muestras que no esté perfectamente definido por la serie total de muestras.
Si la frecuencia más alta contenida en una señal analógica es y la señal se muestrea a una tasa , entonces se puede recuperar totalmente a partir de sus muestras mediante la siguiente función de interpolación"

Si notas B es la maxima frecuencia (para tu caso 160Mhz) no es ancho de banda ni nada parecido, revisa bien y si no es asi a mi enseñaron mal
08/01/2011 #14

Avatar de angelcastell

Hola fdesergio,

fdesergio dijo: Ver Mensaje
[/I]Si notas B es la maxima frecuencia (para tu caso 160Mhz) no es ancho de banda ni nada parecido, revisa bien y si no es asi a mi enseñaron mal
No te enseñaron mal... quizas no me he explicado claramente.

La técnica que pretendo utilizar es "undersampling". Con esta técnica de muestreo no se pretende tener todas las muestras necesarias de la señal para "reconstruirla". Mas bien es, tener las suficientes muestras para poder extraer la información. La señal muestreada resultante será sin duda un "alias" de la señal original. (Ver figura)


Poganos un ejemplo: Supongamos un mundo ideal. Muestreamos una señal sinusoidal de 10MHz a 9MHz. Las señales muestreadas por lo tanto tendrán una frecuencia máxima de 9MHz/2=4,5MHz. Por lo tanto la señal muestreada será un alias de la señal original de 10-9=1MHz. Eso quiere decir que si analizo las muestras sin conocer la señal original creeré que es una señal de 1MHz.
La gracia está, en que se filtra la señal de entrada pasa-banda digamos de 9,1MHz a 14,4MHz. Entonces si veo que la señal muestreada tiene una frecuencia de 1MHz, en realidad representa a la de 10MHz porque por debajo de 9MHz está filtrado.
Ahora si modulo en frecuencia los 10MHz, tendré una señal muesterada de 1MHz modulada en frecuencia => 10,1MHz corresponderán 1,1MHz ,9,9MHz a 0,9MHz, etc...

Espero haber arrojado algo de luz con esta explicación!

Respecto al teorema Nyquist y Shannon, y volviendo a la wikipedia:

"El teorema demuestra que la reconstrucción exacta de una señal periódica continua en banda base a partir de sus muestras, es matemáticamente posible si la señal está limitada en banda y la tasa de muestreo es superior al doble de su ancho de banda ".

Para mi, limitada en banda es que sus componentes frecuenciales están entre unos límites, y estos son independientes de la tasa de muestreo.

Y pego a continuación otro párrafo del mismo tema de la wikipedia:

Hay que notar que el concepto de ancho de banda no necesariamente es sinónimo del valor de la frecuencia más alta en la señal de interés. A las señales para las cuales esto sí es cierto se les llama señales de banda base, y no todas las señales comparten tal característica (por ejemplo, las ondas de radio en frecuencia modulada).

¿Que? te he convencido fdesergio

Fuentes wikipedia:
http://es.wikipedia.org/wiki/Teorema...yquist-Shannon
http://es.wikipedia.org/wiki/Aliasing
08/01/2011 #15

Avatar de fdesergio

Dejame masticarlo..............eso es lo bueno de discutir con argumentos, lo miro............lo miro............
08/01/2011 #16

Avatar de Black Tiger1954

Antes de seguir, una gran duda, el proyecto es para ser construido o es solo un diseño?
09/01/2011 #17

Avatar de angelcastell

Black Tiger1954 dijo: Ver Mensaje
Antes de seguir, una gran duda, el proyecto es para ser construido o es solo un diseño?
Mi idea es construirlo. Pero antes de empezar a soldar hay que hacer algunos números, compartir y discutir la ideas por si estoy en el camino correcto o no.

Mi objetivo durante la próxima semana es tener definido el esquema del conversor AD.
09/01/2011 #18

Avatar de Black Tiger1954

Ok, ahora, tenés instrumental como para medir y ajustar un filtro de 144 MHz y alguna experiencia en la construcción de un filtro de este tipo?
09/01/2011 #19

Avatar de angelcastell

Black Tiger1954 dijo: Ver Mensaje
Ok, ahora, tenés instrumental como para medir y ajustar un filtro de 144 MHz y alguna experiencia en la construcción de un filtro de este tipo?
Pues no tengo un laboratorio de electrónica de RF completo. Lo que si tengo es ganas y recursos para conseguir lo que necesite.

Y no tengo ninguna experiencia en construcción de filtros de ese tipo. Realizar este proyecto es una manera de aprender. Espero que con estudio, investigación y vuestra ayuda pueda solucionar los problemas que me encuentre.

Un saludo
09/01/2011 #20

Avatar de Black Tiger1954

Te pregunto todo esto porque no me gustaría que llegues a un punto en el diseño que se te escape de las manos.
A mi entender, lo más crítico en este caso, va a ser justamente el filtro.
No solo en su construcción (que de por sí es bastante complicada) si no en su ajuste, ya que para eso, deberás contar con instrumental nada común. Un generador de barrido de RF que llegue hasta estas frecuencias calibrado y, o un osciloscopio o un analizador de espectro o un votímetro de RF calibrado que puedan medir estas frecuencias. Podes conseguir este tipo de instrumentos?

Aunque estuve buscando un poco, y no sé, pero se podría probar con un filtro de este tipo:
http://www.krfilters.com/PDF%20Files/2157-144-10-50.pdf
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