Detector (de radio)

Detector de diodo simple. ^{[ 2 ]} La entrada AM (verde) es rectificada primero por el diodo . El voltaje de salida (rojo) presenta ondulaciones justo por debajo de la envolvente superior debido a la carga y descarga del condensador .

La envolvente de una forma de onda es una curva que la define. Una categoría importante de técnicas de demodulación AM implica la detección de la envolvente , ya que la envolvente de una señal AM es la señal original .

Un detector de diodo es un tipo de detector de envolvente simple. Consiste en un diodo conectado entre la entrada y la salida del circuito, con una resistencia y un condensador en paralelo desde la salida del circuito a tierra para formar un filtro paso bajo . Su constante de tiempo RC debe ser lo suficientemente pequeña para descargar el condensador con la suficiente rapidez cuando la envolvente está cayendo. Además, la frecuencia de corte del filtro debe ser muy inferior a la frecuencia de la onda portadora para atenuarla adecuadamente.

Una forma temprana de detector de envolvente fue el detector de cristal , que se utilizaba en el receptor de radio de cristal . Una versión posterior que utiliza un diodo de cristal todavía se utiliza en los receptores de radio de cristal actuales. La respuesta de frecuencia limitada de los auriculares elimina el componente de RF, lo que hace innecesario el filtro de paso bajo. ^{[ 3 ] : 104-106}, 111, 115 [ 4 ]}

Entre los detectores de envolvente más sofisticados se incluyen el detector de fugas de rejilla , el detector de placa , el detector de impedancia infinita , sus equivalentes de transistor y los rectificadores de precisión que utilizan amplificadores operacionales.

Un detector de producto es un tipo de demodulador utilizado para señales AM y SSB , donde la señal portadora original se elimina multiplicando la señal recibida por una señal a la frecuencia portadora (o cercana a ella). En lugar de convertir la envolvente de la señal en la forma de onda decodificada mediante rectificación, como lo haría un detector de envolvente, el detector de producto toma el producto de la señal modulada y un oscilador local , de ahí su nombre. Mediante heterodino , la señal recibida se mezcla (en algún tipo de dispositivo no lineal) con una señal del oscilador local, para dar frecuencias de suma y diferencia a las señales que se están mezclando, al igual que una primera etapa de mezcla en un superheterodino produciría una frecuencia intermedia ; en este caso, la frecuencia de batido , la señal moduladora de baja frecuencia se recupera y las altas frecuencias no deseadas se filtran de la salida del detector de producto. Debido a que las bandas laterales de una señal modulada en amplitud contienen toda la información de la portadora desplazada del centro por una función de su frecuencia, un detector de producto simplemente mezcla las bandas laterales hasta el rango audible para que se pueda escuchar el audio original.

Los circuitos detectores de producto son esencialmente moduladores de anillo o detectores síncronos , y están estrechamente relacionados con algunos circuitos detectores sensibles a la fase . Pueden implementarse utilizando desde componentes tan simples como un anillo de diodos o un transistor de efecto de campo de doble puerta, hasta circuitos integrados tan sofisticados como una celda de Gilbert . Los oyentes de onda corta y los radioaficionados suelen preferir los detectores de producto a los detectores de envolvente, ya que permiten la recepción de señales AM y SSB. También pueden demodular transmisiones CW si el oscilador de frecuencia de batido se ajusta ligeramente por encima o por debajo de la portadora.

Un detector de fase es un dispositivo no lineal cuya salida representa la diferencia de fase entre dos señales de entrada oscilantes. Tiene dos entradas y una salida: una señal de referencia se aplica a una entrada y la señal modulada en fase o frecuencia se aplica a la otra. La salida es una señal proporcional a la diferencia de fase entre las dos entradas.

En la demodulación de fase, la información está contenida en la magnitud y la velocidad del desplazamiento de fase en la onda portadora .

El discriminador Foster-Seeley es un detector de FM ampliamente utilizado. El detector consta de un transformador especial con toma central que alimenta dos diodos en un circuito rectificador de CC de onda completa. ^{[ 5 ] [ 6 ]} Cuando el transformador de entrada está sintonizado a la frecuencia de la señal, la salida del discriminador es cero. Cuando no hay desviación de la portadora, ambas mitades del transformador con toma central están equilibradas. A medida que la señal de FM oscila en frecuencia por encima y por debajo de la frecuencia portadora, el equilibrio entre las dos mitades del secundario con toma central se rompe y se produce una tensión de salida proporcional a la desviación de frecuencia.

Un detector de relación es una variante del discriminador Foster-Seeley, pero un diodo conduce en dirección opuesta y utiliza un devanado terciario en el transformador precedente. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} La salida en este caso se toma entre la suma de los voltajes de los diodos y la toma central. La salida a través de los diodos se conecta a un condensador de gran valor, que elimina el ruido AM en la salida del detector de relación. El detector de relación tiene la ventaja sobre el discriminador Foster-Seeley de que no responde a señales AM , lo que potencialmente ahorra una etapa limitadora; sin embargo, la salida es solo el 50% de la salida de un discriminador para la misma señal de entrada. El detector de relación tiene un ancho de banda más amplio pero más distorsión que el discriminador Foster-Seeley.

En los detectores de cuadratura, la señal FM recibida se divide en dos señales. Una de ellas pasa a través de un condensador de alta reactancia , que desfasa la señal 90 grados. Esta señal desfasada se aplica a un circuito LC, que resuena a la frecuencia central o portadora de la señal FM sin modular. Si la frecuencia de la señal FM recibida es igual a la frecuencia central, las dos señales tendrán una diferencia de fase de 90 grados y se dice que están en cuadratura de fase, de ahí el nombre de este método. A continuación, las dos señales se multiplican en un dispositivo analógico o digital que actúa como detector de fase; es decir, un dispositivo cuya salida es proporcional a la diferencia de fase entre las dos señales. En el caso de una señal FM sin modular, la salida del detector de fase, después de filtrarla ( es decir, promediarla en el tiempo), es constante; es decir, cero. Sin embargo, si la señal FM recibida está modulada, su frecuencia variará con respecto a la frecuencia central. En este caso, el circuito LC resonante modificará aún más la fase de la señal proveniente del condensador, de modo que el desfase total de la señal será la suma de los 90 grados impuestos por el condensador y el cambio de fase positivo o negativo impuesto por el circuito LC. Ahora, la salida del detector de fase será distinta de cero, y de esta manera se recupera la señal original utilizada para modular la portadora FM.

El proceso de detección descrito anteriormente también puede lograrse combinando, en una puerta lógica XOR (compuerta OR exclusiva ), la señal FM original limitada con una copia de dicha señal procesada mediante una red que impone un desfase variable con la frecuencia (por ejemplo, un circuito LC , también limitado), o bien con una portadora de onda cuadrada de frecuencia fija en la frecuencia central de la señal. La puerta XOR genera una secuencia de pulsos de salida cuyo ciclo de trabajo corresponde a la diferencia de fase entre las dos señales. Debido a esta diferencia de fase variable, se produce una señal modulada por ancho de pulso (PWM). Al aplicar un filtro de paso bajo a estos pulsos, la salida del filtro aumenta a medida que los pulsos se alargan y disminuye a medida que se acortan. De esta forma, se recupera la señal original utilizada para modular la portadora FM.

Cuando se utiliza una versión con desfase de la señal original, el resultado es una demodulación de frecuencia, ya que la diferencia de frecuencia entre las entradas de la puerta XOR permanece cero y, por lo tanto, no afecta su relación de fase.

Con una portadora de frecuencia fija, el resultado es una demodulación de fase , que, en este caso, es una integral de la señal moduladora original.

Entre los tipos de detectores menos comunes, especializados u obsoletos se incluyen: ^{[ 11 ]}

• Discriminador de Travis ^{[ 12 ]} o de circuito doblemente sintonizado que utiliza dos circuitos sintonizados no interactivos por encima y por debajo de la frecuencia central nominal.
• Discriminador de Weiss que utiliza un único circuito sintonizado LC o cristal.
• Discriminador de conteo de pulsos que convierte la frecuencia en una serie de pulsos de amplitud constante, produciendo un voltaje directamente proporcional a la frecuencia.