Introducción
El receptor de FM se parece mucho al de AM en varios aspectos. En la banda comercial ocupa el espectro entre 88 Mhz y 108 Mhz; es decir , opera con frecuencias superiores a los receptores de AM, lo que obliga a una construcción más critica con cables cortos y componentes en su mayoría pequeños.
Los bloques que difieren en el receptor de FM son el limitador, el demodulador (también conocido como detector de FM o discriminador) y el circuito de énfasis. Recordemos el diagrama en bloques de un receptor de FM monoaural
El limitador recorta los picos de la señal de FM amplificada con el fin de presentar al discriminador una señal de amplitud constante. El discriminador convierte la señal de FM en una señal de audio y la función bloque de énfasis es compensar el preénfasis introducido en el transmisor de FM.
Conceptos
Las señales de AM y FM
Las primeras transmisiones radiales comerciales se efectuaban con el sistema denominado "modulación en amplitud" (AM) donde la información de baja frecuencia varía la amplitud de una señal "portadora" de frecuencia bastante superior.
A la modulación en amplitud no se puede considerar como un sistema de alta fidelidad ya que existen limitaciones en el ancho de banda de la información que se puede transmitir, lo que atenta con la calidad sonora que se persigue. También existirán limitaciones en el rango dinámico de la señal.
Un inconveniente bastante apreciable en las señales es el ruido que generalmente produce modulación superpuesta a la portadora que se confunde con la información, sin pode separarla de esta.
Gran parte de estas señales de ruido pueden eliminarse si se colocan con el receptor filtro supresores de ruido cuya misión es silenciar al receptor cuando la portadora presenta variaciones bruscas de nivel o cuando la frecuencia de la información supera un numero de KHz (4 KHz) por entenderse que estas señales corresponden a ruido indeseados. El sistema que permite eliminar los problemas que ocasionan las señales que modifican la amplitud de la portadora de transmisión de frecuencia modulada FM, que presenta varias ventajas respecto de las transmisoras de AM.
Una de las principales ventajas radica en la gran reducción de ruidos en la recepción ya que en todo momento la amplitud de la portadora permanece constante durante la transmisión; luego, en el receptor con un circuito limitador de amplitud se evitan las sobre modulaciones que en el ruido provoca la amplitud.
Una señal de AM la frecuencia y fase de la portadora no varían , mientras que la amplitud cambia al ritmo de la información ; en cambio, en una señal de FM son la amplitud y la fase del portador las que permanecen inalterables mientras que la frecuencia se modifica con los cambios de información que se desea transmitir.
En este caso, la forma en que consigue la señal de frecuencia modulada consiste en que, de alguna manera, la frecuencia de oscilación de un circuito aumenta en forma proporcional al aumento de la amplitud de la señal de audio en un semiciclo positivo. Durante el semiciclo negativo, la frecuencia de oscilación del circuito ira disminuyendo en forma proporcional con la amplitud de información.
Todo sucede en forma tal que a pequeñas amplitudes de la señal de audio corresponden pequeñas variaciones en la frecuencia de la portadora, mientras que las grandes amplitudes de la información provocaran variaciones considerables de frecuencia. También sabemos que en las señales de audio están formadas por distintas frecuencias en la señal de FM, estás quedaran evidenciadas en la velocidad con que se producen las variaciones de frecuencia de la señal. En la siguiente figura note que hay corrimientos de frecuencia al ritmo de la frecuencia de la información mientras que el valor de ese corrimiento depende de la amplitud de la señal de audio.
Se observa que las variaciones en la frecuencia de la portadora dependerán de la amplitud de la información.
El Receptor de FM
Básicamente un receptor de FM se compone de la mismas etapas que un receptor comercial de ondas medias , solo varia la banda de frecuencias de trabajo (y por ende las disposiciones circuitales) y la forma en que se detecta la señal de audio.
Debemos aclarar que, antes de demodular la información, se agrega un circuito limitador que permite que la señal RF llegue al detector con amplitud constante. Por lo tanto un receptor de FM posee el siguiente diagrama de bloques:
La banda asignada para lo canales de FM se halla ubicada entre 88 MHz y 108 MHz como ya se ha mencionado, entre los canales bajos de TV y los canales altos en la banda de VHF.
Etapa Limitadora de FM
La señal de FM posee la ventaja respecto de una señal de AM, de que no le afecta en gran parte medida el ruido impulsivo que se suma durante la transmisión. Precisamente, el bloque limitador cumple la función de recortar o suprimir dicha señal interferente (el ruido impulsivo se debe a cambios o perturbaciones atmosféricas y ruidos introducidos por el hombre).
En realidad, el sistema de FM no es totalmente inmune al ruido. Es posible recortar o limitar la mayor parte de las interferencias producidas ya que estás se presentan principalmente como pulsos de ruido en amplitud, Pero en menor proporción también producen desviaciones de fase que se notan parcialmente como una desviación de frecuencias; este efecto se hace mínimo al permitir una variación grande de frecuencia al modular la portada.
Antenas Utilizadas
La función de las antenas en las plantas trasmisoras es convertir la corriente correspondiente a la señal modulada en frecuencia en una onda electromagnética que pueda viajar por el espacio.
Por el contrario, la antena del receptor convierte la onda electromagnética emitida por la antena transmisora en una corriente de radiofrecuencia que será conducida hacia el sintonizador.
Por supuesto, de la eficiencia de la antenas transmisoras y receptora dependerá la calidad de trasmisión, La antena transmisora determinar el porcentaje de señal producido por la emisora que se convirtiera en campo electromagnético mientras que la antena receptora determina el porcentaje de señal que llega al sintonizador.
Montaje y Elementos a Utilizar
Lista de Materiales o Componentes
- 2 Transistores 2N2222(También pueden usar los 2N3904, BC547, BC548)
- 1 Micrófono Electret
- 2 Condensadores Electrolíticos 10uF/25v
- 1 Condensador Electrolítico de 2.2uF/25V
- 2 Condensadores Cerámicos de 0.1uF/50v
- 2 Condensadores Cerámicos de 2.7pF/50v(También pueden usar de 2.5pF)
- 1 Condensador ajustable de 5-60pF (trimmer)
- 2 Resistencias 1k
- 1 Resistencia 1M
- 1 Resistencia 6.8k
- 2 Resistencias 10K
- 2 Resistencias 4.7K
- 1 Resistencia 2.2K
- 1 Resistencia 220 Ohm
- 50 cm. Alambre para puentes
- 1 Baquelita
- 1 Batería 9V
- Cautín
- Taladro
- Estaño
Descripción de proyecto
EA continuación haremos una descripción de cada parte del circuito: R1 establece la polarización del micrófono. C1 acopla la señal del micrófono al transistor Q1. Como vemos el circuito cuenta con dos etapas una de amplificación y otra de modulación. A continuación para mayor entendimiento del circuito explicaremos cada una de la etapas.
1. Etapa amplificadora:
El audio para la modulación de la portadora la hacemos con un preamplificador que tiene como base un transistor 2N2222 las resistencias R2, R3, R4 y R5 establecen los voltajes de polarización del transistor Q1, C3 ayuda a establecer la ganancia de CA de Q1. C2 y R6 proporcionan la comunicación entre las dos etapas, el capacitor C2 ayuda a bloquear la componente de dc de la señal y acopla la señal de AC para la siguiente etapa, R6 limita la corriente que llega a la base de Q2. .
2.Etapa de modulación:
Esta etapa está encargada también por un transistor 2N2222, configurado en un oscilador controlado por voltaje, el cual es modulado por el voltaje de audio que es amplificado por Q1, la frecuencia de oscilación la determina la bobina L1(ANT) y el capacitor de 5-60 pF(variable), con lo cual podemos ajustar entre 88 y 108 Mhz. Los resistores de R7 y R8 son los encargados de polarizar la base del transistor Q2, el capacitor C6 conectado entre el colector y el emisor se encarga de la realimentación para que el transistor oscile. El resistor R9 limita la corriente a través del transistor y el condensador C8 actúa como condensador de filtro.
Construcción de La Bobina
Para fabricar la bobina, se tomo el alambre para puentes y se corto por la mitad, los 2 trozos resultantes son enrollados en un lapicero común dando 6 vueltas alrededor del mismo.
Una vez hecho esto, se retira el lapicero y se separan las bobinas teniendo especial cuidado en no deformarlas, luego aquella que sea más uniforme se coloca en el circuito.
La otra, puede ser utilizada como antena
Prueba y Calibración del Circuito
Una vez que todos los componentes han sido ensamblados se puede proceder a la prueba y calibración del circuito.
Para ello, se ubica una radio de FM cerca del circuito, se busca en el dial un punto en silencio (sin emisoras) y se sube el volumen del receptor hasta un punto en el que se puedean oír las interferencias.
Lentamente y con la ayuda de un destornillador pequeño, de plástico preferiblemente, se ajusta el condensador (trimmer C5) hasta que en el receptor se escuche un silbido o sonido similar, lo cuál quiere decir que en dicho punto se ha sintonizado en el transmisor la frecuencia dial.
En ese momento se puede hablar por el micrófono y se debe escuchar en la radio lo que se habla.
Si en la frecuencia seleccionada, no se logra una buena recepción, puede repetirse el proceso en otro punto de la banda de FM.
Si se prefiere, en vez de variar el capacitor, se sintoniza la radio hasta hallar el punto donde se encuentre mejor recepción (silencio).
Si después de hacer esto, no se consigue sintonizar el transmisor, se puede ajustar la bobina que conforma el circuito oscilador juntando sus espiras para elevar la frecuencia, o separando las mismas si lo que se desea es reducirla un poco.
Si después de hacer esto, no consigue sintonizar el transmisor, puede ajustar la bobina que conforma el circuito oscilador juntando sus espiras para elevar la frecuencia, o separando las mismas si lo que desea es reducirla un poco.
Este circuito Funciona mejor cuando es alimentado por una batería pero si lo desea puede hacerlo con una fuente de alimentación regulada.
Sugerencias:
Si usted desea mejorar la calidad de la transmisión de su circuito, en vez de soldar la antena directamente al circuito impreso, hágalo sobre la segunda espira de la bobina, partiendo del punto donde se une con el colector del transistor Q2.
Adicionalmente, si desea tener la posibilidad de controlar el volumen del transmisor, cambie la resistencia R6 por un potenciómetro, el cuál puede ser aproximadamente de 10K.
Para alargar la vida de la Batería, desconéctela cuando no se este usando el transmisor.
Si se quiere aplicar una señal de audio externa como por ejemplo de un IPOD, se debe suprimir el micrófono y su resistencia de polarización R1, dejando como entrada de audio el capacitor de desacople C1.
La radiofrecuencia y los protoboard no se la van, por lo que es muy probable que si arman este circuito en un protoboard no funcione, es mejor ir a la fija y montarlo en una placa.
