Reinventando la Radio. Semana 9.

Esta semana hemos iniciado un nuevo tema, el diseño de un emisor radio baliza. En las anteriores semanas hemos definido el receptor de radio, pero para completar el sistema hay que definir el emisor mediante el cual se transmitirá la señal radio a recibir.
Los conceptos explicados se muestran a continuación:

- El primer element fundamental de un emisor radio baliza es el oscilador sinusoidal que permitirá crear una onda electromagnética capaz de iluminar el espacio. El diseño de dicho dispositivo presenta importantes dificultades y no es trivial.

- Se propone la estructura de bloque amplificador + filtro pasobanda. Si la constante multiplicativa de dicha cadena K = 1, tenemos que a la salida del circuito la tensión es la misma que a la entrada. Por leyes de circuitos, se pueden interconectar dichos nodos sin alterar el resultado. De dichas conclusiones nace la "Condición de Barkhausen" la cual dictamina que para que dicha combinación de elementos actue como un oscilador sinusoidal, la ganancia del lazo debe ser la unidad y la fase nula.

- Definida la constante K del lazo, se dan 3 posibles stuaciones: K = Kosc (oscilación estable), K<Kosc (oscilación decreciente), K>Kosc (oscilación creciente).

- Otro aspecto de importancia es el arranque de la oscilación, pues se necesitará de un tono sinuoidal para iniciar la oscilación lo que genera de nuevo el problema de como generarlo. Como solución a este problema se propone usar el ruido térmico. A la entrada del amplificador, por el simple hecho de estar a una cierta temperatura, existe una señal aleatoria de baja amplitud y un completo rango espectral. Por lo tanto usando el filtro paso-banda se puede seleccionar parte de la componente espectral del ruido y quedarse únicamente con el tono frecuencial que corresponderá a la sinusoide.

- Aplicando este método basado en el ruido térmico, si se cierra el lazo con K>Kosc, se generará una sinusoide a la frecuencia deseada con amplitud creciente la cual acabará recortada por la saturación del amplificador.

- Hemos implementado en el laboratorio un prototipo de este diseño usando un Amplificador Operacional configurado como amplificador no inversor. Entonces, para evitar que la sinusoide creada quede recortada, hemos incorporado una resistencia ajustable en el lazo de ajuste de ganancia del AO para, una vez generada la sinusoide, disminuir el factor K hasta alcanzar el valor óptimo.

- Finalmente, se proponen mecanismos que permitan realizar automáticamente el ajuste del factor K. Uno de ellos es el uso de un transistor FET el cual como más negativa es la tensión de puerta del dispotivo, mayor es la resistencia que ofrece. Por lo tanto, con un detector de envolvente (trabajado en anteriores capítulos), configurado para extraer el nivel negativo, y el transistor FET conectado a él y a su vez a el lazo de ajuste de ganacia se realiza el ajuste automatizado del factor K.

- Lamentablemente, el uso del AO está fuertemente limitado en frecuencia, así que para poder realizar osciladores en frecuencias mayores se deberán usar modelos basados en transistores. La estructura usada consistirá en una etapa amplificadora unidad (seguidor de tensión) y un filtro paso-banda con amplificación a la frecuencia de resonancia.