Radio - ¡ Todo lo que necesitas saber !

Tipos de modulación de señal
Tipos de modulación de señal

Radio

El funcionamiento de una radio se puede describir en varios pasos. Un micrófono recibe la voz y la transforma en una señal eléctrica. A continuación, la señal es procesada por los elementos transmisores a través de varias etapas y se transmite a la antena transmisora a través de un cable.

Esta misma señal es convertida por la antena transmisora en ondas electromagnéticas que se enviarán a una antena receptora. Las ondas electromagnéticas resultantes de la transformación de la señal eléctrica producida por el micrófono viajan a la velocidad de la luz, se reflejan en la ionosfera para acabar en una antena receptora.
Los relés terrestres se utilizan para garantizar que las ondas lleguen a los receptores situados lejos del transmisor. También se pueden utilizar satélites.

Una vez que las ondas electromagnéticas llegan al receptor, la antena receptora las transforma en una señal eléctrica. Esta señal eléctrica se transmite al receptor a través de un cable. A continuación, los elementos receptores la transforman en una señal audible.
La señal sonora obtenida de esta manera es reproducida por los altavoces en forma de sonidos.

Transmisor y receptor

El transmisor es un dispositivo electrónico. Asegura la transmisión de información mediante la emisión de ondas de radio. Consta esencialmente de tres elementos : el generador de oscilación que asegura la conversión de la corriente eléctrica en la oscilación de radiofrecuencia,
el transductor que asegura la transmisión de información a través de un micrófono, y el amplificador que, dependiendo de la frecuencia elegida, asegura la amplificación de la fuerza de las oscilaciones.

El receptor se utiliza para captar las ondas emitidas por el transmisor. Está compuesto por varios elementos : el oscilador, que procesa la señal entrante, y la saliente, y el amplificador, que amplifica las señales eléctricas captadas.
el demodulador que asegura la retransmisión exacta del sonido original, los filtros que aseguran la eliminación de señales que podrían estropear la correcta percepci
Mini pci
deriva de la PCI 2.2 pretende integrarse en los ordenadores portátiles Variantes 2.34 PCI de que existe en dos versiones : -32-bit bus a 33 MHz (133 MB/s ancho de banda máximo) 1 (el más común); -bus de 64 bits a 66 MHz (528 MB/s ancho de banda máximo) 1, usado en algunas placas base profesionales o servidores (son dos veces la longitud de la) PCI 2.2 bus de 32 bits);
ón de los mensajes, y el altavoz que sirve para convertir las señales eléctricas en mensajes sonoros para que puedan ser percibidos por los humanos.

Recordatorios sobre los diferentes modos de transporte aéreo

Portadora de HF

A veces oímos hablar de "portador" (carrier en inglés) o "portador de HF" sin saber realmente lo que es. Un portador es simplemente una señal que sirve como medio para transportar la señal útil (la que se quiere transmitir como voz, música, datos analógicos o digitales).
Cuando nos quedamos en el campo de las transmisiones analógicas, la portadora es una señal sinusoidal simple y única. En el ámbito de la radiodifusión digital (TDT y TDT, por ejemplo) existen multitud de portadores que comparten la información a transmitir.
No hablaremos aquí del caso de estos multitransportistas. La particularidad de una portadora es que oscila a una frecuencia mucho más alta que la frecuencia máxima de la señal a transmitir. Supongamos que desea transmitir un discurso hablado o cantado durante 10 km a la redonda (o en negro si el orador habla rápidamente).
Se utiliza un único transmisor que "emite ondas" que varios receptores pueden captar simultáneamente.

Pero la física no se puede inventar. Si desea transmitir la voz del orador simplemente conectando un bucle con cable o una antena enorme a la salida del amplificador LF, funcionará pero no muy lejos (cuente unos pocos metros o incluso decenas de metros).
Para que la transmisión tenga lugar a una distancia cómoda, se debe utilizar una onda portadora, que actúe como intermediaria y que tenga menos dificultades para cruzar distancias. La elección de la frecuencia de esta onda portadora depende de :

- el tipo de información que se va a transmitir (voz, radio, noticias o televisión digital de alta definición),

- rendimiento esperado;

- la distancia que desea recorrer,

- el relieve del terreno entre el transmisor y el receptor (a partir de 50 MHz, las ondas se propagan cada vez más en línea recta y temen los obstáculos),

- el precio que se compromete a pagar a su proveedor de electricidad o revendedor de baterías,

- Autorizaciones que las autoridades competentes estén dispuestas a concedernos.

¡ Porque te puedes imaginar los problemas de las olas que chocan si nadie viniera a poner un poco de orden en esto ! Todo ello muy regulado, y se han reservado rangos de frecuencia para tal o cual tipo de transmisión (CB, radiodifusión, televisión, telefonía móvil, radares, etc.).
Además de estas reservas en la gama de frecuencias, se exigen características técnicas bastante estrictas de los circuitos transmisores para limitar en la medida de lo posible el riesgo de interferencia con otros equipos que no funcionan necesariamente en las mismas gamas de frecuencias.
Dos circuitos transmisores vecinos que funcionan a frecuencias muy altas y cerca
RCA
El zócalo RCA, también conocido como fonógrafo o zócalo cinch, es un tipo muy común de conexión eléctrica. Creado en 1940, todavía se encuentra hoy en día en la mayoría de los hogares. Transmite señales de audio y vídeo. El acrónimo de RCA significa Radio Corporation of America.
uno del otro pueden muy bien bloquear un receptor que trabaja en un rango de frecuencia mucho más bajo. Especialmente cierto si los dispositivos son caseros y no están suficientemente filtrados en la salida de HF.
En resumen, antes de aventurarse en el campo de la radiodifusión, es mejor tener algún conocimiento de los riesgos de interferencia involucrados.
Transmisión de modulación de frecuencia
Transmisión de modulación de frecuencia

Transmisión de frecuencia modulada (FM)

En este modo de transporte, tenemos una portadora cuya amplitud permanece constante independientemente de la amplitud de la señal moduladora. En lugar de cambiar la amplitud de la portadora, se cambia su frecuencia instantánea. En ausencia de modulación (amplitud de la señal moduladora igual a cero), la frecuencia de la portadora permanece en un valor perfectamente definido y estable, que se denomina frecuencia central.
El valor del desplazamiento de la frecuencia portadora depende de la amplitud de la señal moduladora : cuanto mayor sea la amplitud de la señal moduladora, más lejos estará la frecuencia portadora de su valor original. La dirección del cambio de frecuencia depende de la polaridad de la alternancia de la señal moduladora.
Para una alternancia positiva, la frecuencia de la portadora se incrementa, y para una alternancia negativa, la frecuencia de la portadora disminuye. Pero esta elección es arbitraria, ¡ podríamos hacer lo contrario ! La cantidad de variación en la frecuencia portadora se denomina desviación de frecuencia.
La desviación de frecuencia máxima puede tomar diferentes valores, por ejemplo, +/-5 kHz para una frecuencia portadora de 27 MHz o +/-75 kHz para una frecuencia portadora de 100 MHz.
Los siguientes gráficos muestran una señal modulante con una frecuencia fija de 1 kHz modulando una portadora de 40 kHz (la escala horizontal está bien dilatada para ver mejor lo que está sucediendo en todas las variaciones).

Señal de audio real

Si sustituimos la señal de modulación fija de 1 kHz por una señal de audio real, así es como se ve.
Este segundo conjunto de curvas es bastante revelador, al menos para la curva verde para la que la desviación de frecuencia máxima es muy clara porque está "bien ajustada". Si hacemos la correspondencia entre la señal moduladora (curva amarilla) y la portadora modulada (curva verde), podemos ver perfectamente que las variaciones en la amplitud de la portadora son más lentas
- que corresponde bien a una frecuencia más baja, cuando la señal de modulación está en su valor más bajo (pico negativo).
Por otro lado, la frecuencia máxima de la portadora se obtiene para los picos positivos de la señal modulante (un poco menos fácil de ver en las curvas, pero lo sentimos con las partes más "llenas").
Al mismo tiempo, la amplitud máxima de la portadora permanece perfectamente constante, no hay modulación de amplitud relacionada con la señal de la fuente moduladora.
Un receptor de radio puede ser simple
Un receptor de radio puede ser simple

Recepción

Para hacer un receptor de FM, puede arreglárselas con unos pocos transistores o con un solo circuito integrado (un TDA7000 por ejemplo). Pero en este caso obtenemos una calidad de escucha estándar. Para una escucha de "alta gama", hay que ir a por todas y conocer bien el tema. Y esto es aún más cierto cuando se trata de decodificar una señal de audio estéreo.
Y sí, sin un decodificador estéreo, tienes una señal mono donde se mezclan los canales izquierdo y derecho (si el programa de radio se emite en estéreo, por supuesto). Desde el punto de vista de la alta frecuencia, la señal de origen no es visible en la amplitud de la portadora y no se puede estar satisfecho con un rectificador/filtro como el que se utiliza en un receptor AM.
Como la señal útil está "oculta" en las variaciones de frecuencia de la portadora, se debe encontrar una manera de transformar estas variaciones de frecuencia en variaciones de voltaje, un proceso que es el opuesto (espejo) al utilizado para la transmisión.

El sistema que realiza esta función se denomina discriminador FM y consiste básicamente en un circuito oscilante (y resonante) cuya respuesta de frecuencia/amplitud tiene forma de "campana". Para la función de discriminación, se pueden utilizar componentes discretos (pequeños transformadores, diodos y condensadores) o un circuito integrado especializado (SO41P, por ejemplo).

Transmisión digital

En su aplicación más simple, una transmisión digital le da a la portadora la posibilidad de tener dos estados posibles que corresponden a un estado lógico alto (valor 1) o un estado lógico bajo (valor 0).
Estos dos estados pueden identificarse por una amplitud diferente de la portadora (analogía obvia con la modulación de amplitud), o por un valor diferente de su frecuencia (modulación de frecuencia).
En el modo AM, por ejemplo, podemos decidir que una tasa de modulación del 10% corresponde a un estado lógico bajo y que una tasa de modulación del 90% corresponde a un estado lógico alto.

En el modo FM, por ejemplo, puede decidir que la frecuencia central corresponda a un estado lógico bajo y que una desviación de frecuencia de 10 kHz corresponda a un estado lógico alto.
Si desea transmitir una gran cantidad de información digital en muy poco tiempo y con una fuerte protección contra errores de transmisión (detección y corrección avanzada de errores), puede transmitir varias portadoras al mismo tiempo y no solo una.
Por ejemplo, 4 transportistas, 100 transportistas o más de 1000 transportistas.
Esto es lo que se hace con la televisión digital terrestre (TDT) y la radio digital terrestre (TDT), por ejemplo.

En los antiguos mandos a distancia para maquetas se podía utilizar una función de transmisión digital muy sencilla : activación o desactivación de la portadora de HF del transmisor, con un receptor que simplemente detectaba la presencia o ausencia de la portadora (sin portadora teníamos mucho aliento así que "BF" de alto volumen,
y en presencia de un portador, la respiración desapareció, la señal "BF" desapareció).
En otros tipos de control remoto, se implementó un principio de "proporcionalidad" que permitía transmitir varias piezas de información seguidas, simplemente utilizando las monoestables que producían ranuras de duración variable. La duración de los pulsos recibidos correspondía a valores "numéricos" muy precisos.

Transmisión de voz o música

La transmisión del habla no requiere una gran calidad de sonido, siempre y cuando se trate de transmitir un mensaje informativo. Lo principal es que entendamos lo que se dice. Por otro lado, esperamos más de la calidad de la transmisión cuando se trata de la voz o la música de un cantante.
Por esta razón, los métodos de transmisión utilizados para un par de intercomunicadores o walkie-talkies y los utilizados para la radiodifusión no se basan en reglas estrictamente idénticas. No podemos decir que tenemos un sonido necesariamente mejor con la transmisión de modulación de frecuencia que el transmitido en la modulación de amplitud (AM en francés, AM en inglés).
Incluso si es obvio que su sintonizador de alta fidelidad da mejores resultados en la banda FM 88-108 MHz. Si quieres, te puede ir bastante bien en AM y te puede ir muy mal en FM. Al igual que puedes hacer un audio analógico muy bueno y un audio digital muy malo.
Si desea transmitir música de una habitación a otra de su casa o del garaje al jardín, puede construir un pequeño transmisor de radio que pueda transmitir en la banda FM o en la banda de onda pequeña (PO en francés, MW en inglés), en cuyo caso un receptor comercial puede hacer el complemento.
En FM obtendrá mejores resultados de sonido, simplemente porque los estándares de radiodifusión proporcionan un ancho de banda muy diferente al disponible en las bandas AM (GO, PO y OC). La mayor sensibilidad de un receptor AM a las interferencias ambientales (atmosféricas e industriales) también tiene mucho que ver.

Transmisión de datos analógica "lenta"

En este caso, se trata de transmitir un valor analógico como una temperatura, una corriente, una presión, una cantidad de luz, etc., que primero se transformará previamente en una tensión continua que sea proporcional a ella.
Existen varios métodos y por supuesto cada uno tiene sus ventajas y desventajas, puedes utilizar la modulación de amplitud o la modulación de frecuencia. El término modulación de amplitud o modulación de frecuencia es algo exagerado ya que si el valor analógico a transmitir no varía,
La portadora conserva sus características de amplitud y frecuencia que corresponden al valor que se va a transmitir en curso. Pero hay que hablar de la grandeza que varía. De hecho, no es más difícil transmitir información que varía poco (si es que lo hace) que información que varía rápidamente.
Pero no siempre se puede utilizar un transmisor de radio AM o FM clásico (disponible en forma comercial o en forma de kit) porque este último puede muy bien tener un filtro de paso bajo en la entrada que limita las variaciones lentas de voltaje.

Y si se implanta un condensador de enlace en la ruta de la señal de entrada, ¡ entonces la operación es simplemente imposible ! Modificar un emisor de este tipo para hacerlo "compatible" no siempre es necesariamente fácil...
lo que puede implicar el diseño de un conjunto transmisor/receptor especializado para la operación.
Pero si miramos el problema desde un lado, nos damos cuenta de que podemos muy bien transmitir una señal cuya amplitud, dependiendo del valor de la tensión continua a transmitir, hace que la portadora varíe. Y si la señal de modulación intermedia está dentro de la banda audible (por ejemplo, entre 100 Hz y 10 kHz), entonces se puede considerar nuevamente el uso de un transmisor de radio convencional.

Como puede ver, un simple convertidor de voltaje/frecuencia en el lado de la transmisión y su complemento, un convertidor de frecuencia/voltaje en el lado del receptor, es una solución entre otros ejemplos.

Transmisión digital de datos

Tenga cuidado de no confundir "transmisión digital" y "transmisión digital de datos". Podemos transmitir información analógica con un modo de transmisión digital, al igual que podemos transmitir datos digitales con un modo de transmisión analógico, aunque para este último caso podamos discutirlo.
Para transmitir datos digitales con un modo de transmisión analógico, se puede suponer que los niveles eléctricos de las señales digitales corresponden al mínimo y al máximo de una señal analógica.
Sin embargo, hay que tener cuidado con la forma de las señales digitales, que si son rápidas y cuadradas, pueden contener una alta tasa de armónicos que no necesariamente pueden ser digeridos por el transmisor.
Puede ser necesario transmitir los datos digitales con señales que tengan una "forma analógica" como la sinusoidal. Si los datos digitales que se van a transmitir son muy importantes (acceso seguro con código de acceso, por ejemplo), se deben tomar algunas precauciones.

De hecho, en ningún caso se puede considerar que la transmisión de un punto a otro estará libre de defectos, y es muy posible que parte de la información transmitida nunca llegue o llegue distorsionada e inservible.
Por lo tanto, la información transmitida puede complementarse con información de control (CRC, por ejemplo) o simplemente repetirse dos o tres veces seguidas.
https : //onde-numerique.fr/la-radio-comment-ca-marche/

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