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Preselector

Circuito de un preselector muy simple. Para cualquier frecuencia, usar una bobina de sintonización más grande resulta en un ancho de banda más estrecho , es decir, una mayor sup...

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Circuito de un preselector muy simple. Para cualquier frecuencia, usar una bobina de sintonización más grande resulta en un ancho de banda más estrecho , es decir, una mayor supresión de señales desafinadas.

Un preselector es un dispositivo electrónico que se conecta entre una antena de radio y un receptor de radio . El preselector es un filtro de paso de banda ajustable que bloquea las frecuencias desafinadas, impidiendo que pasen de la antena al receptor de radio o preamplificador, que de otro modo estaría conectado directamente a la antena.

Objetivo

Los preselectores se vuelven cada vez más útiles en frecuencias bajas de onda corta y onda media , donde el ruido de todo tipo se vuelve drásticamente más fuerte. Este gráfico logarítmico se toma del Informe 322 de la UIT CCIR ; [ 1 ] muestra rangos típicos de interferencia (potencia de señal) para el ruido de radio atmosférico y artificial . El gráfico muestra que el ruido es alto para frecuencias inferiores a 20 MHz , y que tanto el ruido causado por el hombre ( rojo , "interferencia" , "QRM" ) como el ruido natural ( azul , "estático" , "QRN" ) aumentan más que exponencialmente a medida que la frecuencia cae por debajo de aproximadamente 1,5 MHz .   

Un preselector mejora el rendimiento de casi cualquier receptor, pero es especialmente útil [ a ] para receptores con front-ends de banda ancha propensos a la sobrecarga , como escáneres , receptores de radio definidos por software de banda ancha, receptores de radiodifusión AM y de onda corta comunes del mercado de consumo , particularmente con receptores que operan en frecuencias donde la estática es generalizada, por debajo de 10~20 MHz (la mitad de baja frecuencia de las ondas cortas y todas las ondas medias , ondas largas y longitudes de onda más largas ). A veces, las señales débiles que ocupan un rango de frecuencia muy estrecho (como la radiotelegrafía o 'CW' ) se pueden escuchar con mayor claridad si el ancho de banda de recepción se hace más estrecho que el más estrecho que un receptor de propósito general puede sintonizar; de igual manera, las señales que individualmente usan un rango de frecuencias bastante amplio, como la radiodifusión AM , se pueden hacer menos ruidosas al estrechar el ancho de banda de la señal, aunque hacer que el rango de frecuencias recibidas sea más estrecho que el transmitido sacrificará algo de fidelidad de audio . Un buen preselector a menudo puede reducir el ancho de banda de recepción de una radio a un rango de frecuencia más estrecho del que muchas radios de uso general pueden lograr por sí solas. 

Un preselector normalmente se sintoniza para tener un ancho de banda estrecho , centrado en la frecuencia de funcionamiento del receptor. El preselector deja pasar la señal en su frecuencia sintonizada sin cambios (o solo ligeramente atenuada), pero reduce o elimina en gran medida las señales fuera de frecuencia, disminuyendo o eliminando la interferencia no deseada . [ b ]

Curvas de respuesta en frecuencia para un preselector simple sintonizado mediante un capacitor ajustado a 10, 30, 100 o 300 pF ; el inductor es cercano a 160 μH .  

El filtrado adicional puede ser útil porque la primera etapa de entrada ("front end") de los receptores contiene al menos un amplificador de RF , que tiene límites de potencia (" rango dinámico "). La mayoría de las etapas de entrada de las radios amplifican todas las radiofrecuencias que llegan a la conexión de la antena. Por lo tanto, las señales fuera de frecuencia constituyen una carga para el amplificador de RF, desperdiciando parte de su rango dinámico en señales no deseadas e inutilizadas. " Rango dinámico limitado " significa que los circuitos amplificadores tienen un límite en la cantidad total de señal de RF entrante que pueden amplificar sin sobrecargarse ; los síntomas de sobrecarga son la no linealidad ( distorsión tonal ) y, en última instancia, el recorte (" zumbido ").

Cuando la etapa de entrada se sobrecarga, el rendimiento del receptor se reduce drásticamente y, en casos extremos, puede dañarlo. [ 2 ] En situaciones con bandas ruidosas y saturadas, o donde hay fuertes interferencias de estaciones cercanas de alta potencia, el rango dinámico del receptor puede superarse rápidamente. El filtrado adicional del preselector limita el rango de frecuencia y las demandas de potencia que se aplican a todas las etapas posteriores del receptor, cargándolo únicamente con las señales deseadas dentro de la banda de paso del preselector.

Banco de filtros preseleccionado

Los analizadores de espectro , los analizadores de red de alta potencia y otros equipos de medición de RF pueden incorporar bancos conmutables de circuitos preselectores individualmente similares a los circuitos preselectores en las radios convencionales, que rechazan el ruido fuera de banda en las frecuencias que se analizan. [ 3 ] Asimismo, se pueden incorporar bancos de filtros conmutados y sintonizados automáticamente en varios receptores de banda ancha de alta calidad y de propósito general .

Selectores preselectores multifunción

Un preselector puede diseñarse con funciones adicionales, de modo que, además de atenuar la interferencia de frecuencias no deseadas, pueda proporcionar servicios adicionales que pueden ser útiles para un receptor:

  • Puede limitar el voltaje de entrada de la señal para proteger un receptor sensible de los daños causados ​​por descargas electrostáticas, picos de voltaje cercanos y sobrecargas provocadas por las señales de transmisores cercanos.
  • Puede proporcionar una conexión a tierra de corriente continua para disipar la carga estática que tiende a acumularse en la antena cuando el viento seco o polvoriento, o la nieve, soplan sobre su superficie metálica.
  • También puede incorporar una pequeña etapa amplificadora de radiofrecuencia para potenciar la señal filtrada.

Ninguna de estas comodidades adicionales es necesaria para la función de preselección y, en particular, para las típicas bandas de frecuencia ruidosas donde se necesita un preselector, un amplificador en el preselector no tiene ninguna función útil.

Por otro lado, cuando se necesita un preamplificador de antena (preamp), [ c ] se puede hacer "sintonizable" incorporando un circuito preselector frontal para mejorar su rendimiento. El dispositivo integrado es tanto un preamplificador como un preselector, y ambos nombres son correctos. Esta ambigüedad a veces genera confusión, al confundir preselección con amplificación .

Los preselectores comunes y corrientes (simplemente preselectores ) no contienen amplificador: son dispositivos totalmente pasivos . Un preselector estándar, sin amplificador, a veces lleva el prefijo "pasivo" ; por lo tanto , "preselector pasivo" significa "preselector estándar" . Dado que los preselectores suelen ser "pasivos" , añadir la palabra redundante es pedante, pero aun así, enfatiza para quienes solo están familiarizados con los preamplificadores sintonizables que el preselector "pasivo" no tiene amplificador interno y no requiere ninguna fuente de alimentación.

En las ruidosas bandas de onda larga , onda media y onda corta donde normalmente se utilizan preselectores, cuando se usan con receptores "modernos" (posteriores a 1940) [ d ] funcionan sin una pérdida notable de la intensidad de la señal.

Compromiso entre ancho de banda y potencia de la señal

En todos los preselectores se produce una pérdida mínima a la frecuencia sintonizada; por lo general, la mayor parte de la pérdida se produce en el inductor (la bobina de sintonización). Aumentar la inductancia reduce el ancho de banda del preselector (o aumenta el factor Q , o la selectividad) e incrementa ligeramente la pérdida, que, no obstante, sigue siendo muy pequeña.

La mayoría de los preselectores tienen ajustes separados para un inductor y un condensador (como mínimo). [ e ] Así, con al menos dos ajustes disponibles para sintonizar a una sola frecuencia, suele haber una variedad de ajustes posibles que sintonizarán el preselector a frecuencias en su rango medio.

Para obtener el ancho de banda más estrecho ( Q más alto ), el preselector se ajusta utilizando la inductancia más alta y la capacitancia más baja para la frecuencia deseada, pero esto produce la mayor pérdida. Además, requiere reajustar el preselector con mayor frecuencia al buscar señales débiles, para que la banda de paso del preselector se solape con la frecuencia de recepción de la radio.

Para minimizar las pérdidas (y maximizar el ancho de banda), el preselector se ajusta utilizando la inductancia mínima viable y la capacitancia máxima (y el factor Q mínimo , o menor selectividad) para el rango de frecuencia deseado. El mayor ancho de banda permite el paso de más interferencias de frecuencias cercanas, pero reduce la necesidad de reajustar el preselector al sintonizar el receptor, ya que cualquier ajuste de baja inductancia para el preselector permitirá el paso de un rango más amplio de frecuencias cercanas.

Normalmente, el operador de radio alterna el ancho de banda del preselector entre amplio y estrecho: banda ancha (baja inductancia, alta capacitancia, factor Q más bajo ) mientras busca señales, y luego lo reajusta a banda estrecha (alta inductancia, baja capacitancia, factor Q más alto ) para inspeccionar de cerca una señal interesante.

Diferente de un sintonizador de antena

Aunque un preselector se coloca entre la radio y la antena, en la misma ubicación eléctrica que una unidad de adaptación de línea de alimentación , cumple una función diferente: un transmatch oEl sintonizador de "antena" conecta dos líneas de transmisión con impedancias diferentes y solo bloquea incidentalmente las frecuencias desafinadas (si es que bloquea alguna).

Un transmatch adapta la impedancia del transmisor a la impedancia y fase de la línea de alimentación, de modo que la potencia de la señal del transmisor de radio se transfiera sin problemas al cable de alimentación de la antena; un transmatch correctamente ajustado evita que la potencia transmitida se refleje de vuelta al transmisor ("corriente de reacción"). Algunos circuitos de sintonización de antena pueden tanto adaptar impedancia como preseleccionar, [ 4 ] por ejemplo el sintonizador de condensador serie-paralelo (SPC) , y muchos circuitos de adaptación de tipo 'transformador sintonizado' utilizados en muchos sintonizadores de línea balanceada (BLT) pueden ajustarse para funcionar también como filtros de paso de banda . [ f ]

Véase también

Notas a pie de página

  1. ↑ A pesar de ser útil para reducir la interferencia fuera de frecuencia en antenas de banda ancha relativamente, como dipolos y antenas de hilo aleatorio , un preselector proporciona poco o ningún beneficio a los receptores o preamplificadores cuando se alimentan desde una fuente de banda estrecha, como una pequeña antena de bucle sintonizada .
  2. ↑ Tenga en cuenta que un preselector no puede eliminar ninguna interferencia que llegue en la misma frecuencia a la que están sintonizados tanto él como el receptor.
  3. ↑ Un ejemplo de la necesidad de un preamplificador sería el caso relativamente raro de una antena receptora remota, quizás ubicada en la cima de una colina a más de una milla del puesto de escucha. Una antena remota bien ubicada puede proporcionar una línea de visión clara para las señales bloqueadas por el terreno circundante y mantener la antena receptora lejos de cualquier fuente de ruido local, si la hubiera, como el generador utilizado para alimentar una instalación de radio remota. Si el cable de alimentación es excepcionalmente largo, puede sufrir pérdida de señal debido a la resistencia del cable, y puede actuar como una antena de hilo largo , captando interferencias locales y remotas a lo largo de un tramo extenso. Un preamplificador modesto colocado en la antena (alimentado mediante CC a través del cable de alimentación) puede amplificar la señal "limpia" directamente desde la antena, de modo que la señal amplificada pueda viajar una larga distancia sin una pérdida de potencia perceptible, ni captar suficiente interferencia como para afectar la señal amplificada más fuerte.
  4. ↑ Un ejemplo de radios "modernas" que no necesitan preamplificador en el preselector son los diseños heterodinos y superheterodinos, ahora casi universales . Un receptor regenerativo es un diseño de circuito antiguo que puede beneficiarse de un preamplificador, separado de la radio, dentro del preselector.
  5. ↑ Los diales de ajuste pueden estar etiquetados como " Banda " (inductor, posiblemente también selección de un banco de condensadores) y " Sintonización " (condensador o capacitancia adicional para ajuste fino). Independientemente del etiquetado, si una frecuencia admite más de un ajuste para los controles de sintonización, los anchos de banda, las impedancias de entrada y salida, y otras propiedades eléctricas de dichos ajustes diferirán, al menos ligeramente.
  6. ↑ Algunos tipos más simples de sintonizadores de antena que no son circuitos de paso de banda también pueden proporcionar una preselección limitada. La red en T de tipo CLC, ahora común,es un circuito de paso alto que elimina esencialmente las frecuencias por debajo de la frecuencia de operación, pero incluso cuando se ajusta para obtener la máxima selectividad, no puede bloquear las frecuencias más altas tan bien como un preselector convencional. [ 5 ] Sin embargo, se puede ajustar para un factor Q de operación alto que podría atenuar el ruido por encima de la frecuencia de operación hasta en 20 dB . [ 6 ] 
    La red ' π ' complementaria es un circuito de paso bajo que también se utiliza para la adaptación de impedancias . Bloqueará prácticamente todas las señales por encima de la frecuencia adaptada y, si se desea, una red ' π ' puede ajustarse de forma similar a una red 'T' para proporcionar una atenuación por debajo de la frecuencia adaptada de hasta 20 dB . [ 6 ] 
    Los transmisores y amplificadores de válvulas "clásicos" normalmente incorporaban redes " π " en sus etapas finales, tanto para la adaptación de impedancias como para el bloqueo de armónicos. Aunque actualmente no son tan populares como las redes "T" para la adaptación de impedancias, muchos radioaficionados prefieren las redes " π ", ya que su licencia de operación les exige no interferir con otras señales. La principal preocupación suele ser la interferencia de un transmisor o amplificador que genera armónicos fuertes . Dado que los armónicos son el doble, el triple, etc., de la frecuencia transmitida, se producen tan lejos de la señal transmitida que los radioaficionados que escuchan sus señales en la frecuencia de transmisión pueden fácilmente no darse cuenta de la interferencia que están causando en frecuencias mucho más altas. Para este tipo particular de interferencia, la red " π " es una medida de seguridad muy útil, ya que bloquea casi todas las transmisiones involuntarias por encima de la frecuencia de transmisión para la que se ajustó su adaptación de impedancias.

Referencias

  1. ↑ Características y aplicaciones de los datos de ruido radioeléctrico atmosférico (Informe). Comité Consultivo Internacional de Radiocomunicaciones (CCIR). Ginebra, Suiza: Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT). 1968. Informe CCIR 322-3. ; el primer Informe CCIR  322 fue en 1963; primera edición revisada ; la segunda es ISBN 92-61-01741-X.
  2. ↑ Cutsogeorge, George (2014) [2009]. Managing Interstation Interference with Coaxial Stubs and Filters (2nd ed.). Aptos, CA: International Radio Corporation. 
  3. ↑ "Introducción a los filtros de RF para radio definida por software" . Radio definida por software simplificada (blog). 24 de febrero de 2020. Consultado el 17 de abril de 2022 .
  4. ↑ Stanley, John (K4ERO) (1999). "El sintonizador de filtro". Compendio de antenas de la ARRL . Vol. 6. Newington, CT: American Radio Relay League . {{cite book}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  5. ↑ Griffith, Andrew S. (W4ULD) (enero de 1995). "Cómo sacar el máximo provecho de su sintonizador de antena de red 'T'". Revista QST . Newington, CT: American Radio Relay League . págs. 44–47 . ISSN 0033-4812 . OCLC 1623841 .   {{cite magazine}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  6. 1 2 Stanley, John (K4ERO) (septiembre de 2015). "Sintonizadores de antena como preselectores". Correspondencia técnica. Revista QST . Newington, CT: American Radio Relay League. pág. 61. {{cite magazine}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  • Diseño y construcción de preselectores . bobsamerica.com . Escucha de onda corta.