Electronica Alta Frecuencia

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PRUEBAS Y PROBLEMAS DE APLICACIÓN ELECTRÓNICA DE ALTA FRECUENCIA Ing. Diego Samaniego

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Electronica de alta frecuencia

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PRUEBAS Y

PROBLEMAS DE

APLICACIÓN

ELECTRÓNICA

DE ALTA

FRECUENCIA

Ing. Diego Samaniego

Ing. Diego Samaniego

PRUEBAS Y PROBLEMAS DE APLICACIÓN

Prueba 1

1.- Dibujar el diagrama de bloques de un transmisor

2.- Dibuja el diagrama de bloques del receptor superheterodino de convención simple.

Ing. Diego Samaniego

3.- Si tenemos una señal en banda las

Que el ser modulado por el transmisor queda

Determina a la grafica de portadora en fQF

Dibuja como quedaron la señal en las 3 frecuencias

SOLUCIÓN

Ing. Diego Samaniego

Si se recibe una señal deportadora en la frecuencia fQF:

Determinar cómo queda la señal después de pasar por el demulador

- Para esto graficar los tres portadores en las funciones frF o fc, foL, fFI, fimagen,

en los siguientes casos fc<foL conversión hacia arriba

fc>foL conversión hacia abajo

Nota: recuerde que el portador en fc puede tener portadores antiguos y lo mismo en

f.imagen. También dibujar el grafico de filtros.

Ing. Diego Samaniego

Solución

a)

b)

Ing. Diego Samaniego

PRUEBA 2

1) Ejercicios de aplicación

señal

Calcular potencia, y energía

energia infinita, energia de una señal periodoca

o onfinita

Ing. Diego Samaniego

2)Calcular la potencia pero en intervalo de tiempo

Ing. Diego Samaniego

3) Resuelva el siguiente ejercicio

4) Resuelva el siguiente ejercicio

=

=

Ing. Diego Samaniego

5) Resuelva el siguiente ejercicio

6) Resuelva el siguiente ejercicio

Ing. Diego Samaniego

Prueba 3

1)Si una señal albitraria x(t)= donde

halla la potencia

energia

Calcular potencia y energía

* calcular la potencia para un

Ing. Diego Samaniego

Intervalo de tiempo

Ing. Diego Samaniego

2) Dibujar el diagrama de bloques de un receptor superheterodino de

conversión bloque luego el dibujar el es espacio de frecuencia desde que

llega la señal portadora a la antena del receptor hasta la portadora que se

encuentra en la

Ing. Diego Samaniego

3) Sea una distinción lineal que obedezca a la ley cuadrática hallar

a) Hallar valores lineales de la potencia de salida del término

fundamental

b) Potencia de salida del 2do armonico

c) Las minmas potencias del literal Aen unidades logarítmicas

Ing. Diego Samaniego

d) Complete las siguientes graficas

3er armonico

Ing. Diego Samaniego

2do armonico

Ing. Diego Samaniego

Prueba 4

ELECTRÓNICA DE ALTA FRECUENCIA SEGUNDO PARCIAL

1.- Sea la distorsión no lineal presente en un bloque de ganancia que obedece a la ley cúbica, y si en la

entrada aparte de la señal útil existen dos señales interferentes que producen una distorsión de

intermodulación:

De forma general completar los siguientes ítems, en aquellas que exista más de un término, poner

únicamente el más relevante:

a) Respuesta Lineal: a1A1 cosw1t

b) Términos de 2 orden

Armónicos: a1A2 cos 2w1t

Productos de intermodulación: a1A2 cos (w1 – w2)t

c) Términos de 3 orden

Armónicos:

a1A2

3 cos (3w1t)

Productos de intermodulación:

a1A1

2 cos (2w1 - w2) t

2.- Obtener la expresión del nuevo punto de intersección (IP’i) para una distorsión de intermodulación

de orden m, cuando antes de la entrada se introduce un filtro sin pérdidas de inserción y con una

selectividad de dB a la frecuencia de las señales interferentes.

Seguir los siguientes pasos:

URr’= URr + (dB)

(

) (IPi’–Pi ) = (

) (IPi– Pi ) +

Ing. Diego Samaniego

Despejamos IPi’

IPi’= IPi +

(dB)

3.- La relación de rechazo a la entrada (URr) referida a la potencia equivalente de ruido a la entrada

(PN), es de 90 dB’s, calcular el factor de ruido (F).

Dado

IPi = 12,2 dBm

B = 100 KHz

To = 293 K

K = 1,38x10-23

URr |PN = = (

) [IPi – Pn] (dB) URr | PN = 90

URr (

) = [IPi – Pn] (dB) Pn(dBm) = 10 log( K To B F 103)

Pn = IPi – URr

= 10 log( K To B F 103)

Pn = 12,2dBm – (90dBm)(

)

= 10 log( K To B F 103)

Pn = 12,2 dBm – 135dBm -12,28 = log( K To B F 103)

Ing. Diego Samaniego

Pn = -122.8 dBm 10-12,28 = 10log ( K To B F 10)

10-12,28 = K To B F 103

F =

F =

F = 1,297

4.- Calcular el margen dinámico del nivel de compresión (MD 1dB)

Dado

IPi = 12,2 dBm

Ps = -115 dBm

Suponer que se usa la ley cúbica, usar la aproximación usada en clase entre IP im y P 1dB

Ing. Diego Samaniego

Prueba 5

Resolver la Identidad

Sea una señal aleatoria hallar la energía

X(t) = A cos wt [-∞;∞]

dt

Ing. Diego Samaniego

Hallar la potencia

X(t) = A cos wt [0;To]

Ing. Diego Samaniego

Prueba 6

1. Diseñe un amplificador sintonizado simple para que supere a una frecuencia central de 10Mhz con un

ancho de banda de 300Khz.el transistor tiene los siguientes parámetros gm: 0.04; hfe=100, cb`e=100pf,

cb`c=10pf. La red de polarización y la impedancia de entrada son ajustados de manera que la resistencia

de entrada de 5K Ω y rl=500 Ω.

Datos: cb`e=100pf cb`c=10pf rs= 5K Ω rl=500 Ω Fo=100Mhz Cm= cb`c(1+gm rl)= 10pf(1+0.04(500)) =0.21nf

cext=asumido 1000pf

c= cb`e+Cm+Cext = 100pf +0.21nf+ 1000pf =1.31nf

L=

=

Qo=

Qo=r

r=33.33

=405 Ω

R=rsII(rpIIrb´e) =

(rpIIrb´e)=

=

Ω

El amplificador con red de realimentación mostrado en la figura tiene la configuración de un oscilador.

Determine el tipo de elemento que debe tener la red de realimentación para que el circuito oscile.

LCK

I. (i1-i2)(jX1)+(i2)(jX2)+(i2-i3)jX3=0

II. (i3-i2)jX3+i3 hie=0

Ing. Diego Samaniego

III. )-jX3i3=i1jX1

I3(jX3+ hie)-j X3i2=0

I1= -hie i´b ; i3=ib

Ji2(X1+X2+X3)- jx3 ib=-jX1 hfe i`b

Ib(jX3+hie)-jX3i2=0

Ib=

A=B

i´b=

T=

T=

X1+X2+X3=0

X1+X2=-X3

T=

hfe=positivo x1y x3 del mismo tipo

Calcule los elementos de la rd de realimentación en un oscilador hartley con emisor común para

producir una frecuencia de 500Khz, sabiendo que hfe=50.

fo=500Khz hfe=50

hfe = 50 =

Ing. Diego Samaniego

fo=

L1+L2=

C=10nf suposición

L1+L2=10.13uf

L1+50L1=10.13uf

L1=0.19uf

Ing. Diego Samaniego

Prueba 7

1.- Como se resuelve el problema de la frecuencia imagen en un receptor superheterodino de una sola conversión de frecuencia?(0.75ptos)

Se resuelve porque tiene un filtro preselector y toma una sola señal útil o de por figura

2.- ¿Qué es lo que determina que se tenga que incorporar, o no, un amplificador de bajo ruido en un receptor? (0.75ptos)

Se incorpora el amplificador de bajo ruido para eliminar la poca señal interferente que existe cuando es frecuencia mayor a 30 MHz

Para que la señal portadora no tenga ruido

3.-la recepción de TV-sat.(analógica y digital)se realiza con receptor superheterodino de doble conversión. Explicar con ayuda de diagrama de bloques y eje de frecuencia el proceso que sigue un canal de TV seleccionado, desde Rf hasta Banda Base.(1.5ptos)

4.-para una no linealidad de tercer orden, hacer una representación gráfica, con ejes escalado en unidades logarítmicas (dBW o dBm) indicando:

a) Punto de intercepción(breve descripción)(0.75ptos) b) Nivel de comprensión a 1 db(breve descripción)(0.75ptos) c) Ganancias de las respuestas lineal y no lineal(indicar las coordenadas en función de los

coeficientes de la no linealidad), hacer el desarrollo en linealidad y en unidades logarítmicas.(2 ptos) X(t)=A coswt

Y(t)=

G(x)=

Y(t)=

X

fol

x

fol2

x fltro fltro fltro

Ing. Diego Samaniego

=

=

=

=

=

=

=

R Fundamental 3 Armónico

Po=

Po=

=

Po(log)=10

=10

=20

Po(log)=10

Pi

3

1

Ip3

URRI Pi

Ing. Diego Samaniego

5.-como resultado de análisis del comportamiento no lineal en un mezclador basado en puente de

diodos, se ha obtenido el siguiente resultado para el voltaje de salida sobre una carga Rl

Vo(t)=-

2 Rl [

]cos

Donde:

Vs(t) es el voltaje de la señal RF entrante

Wol es la frecuencia de oscilador local

Rx=RsRl+

siendo Rs la impedancia de la fuente de RF y R la resistencia serie de linealizacion de diodos

Determinar los coeficientes a1 y a3 de la no linealidad de tercer orden (1ptos)

vo(t)=

vo(t)=

vo(t)=

vo(t)=

vo(t)=vo(t)

= )=-

2 Rl [

]cos

6.-en el caso de que la señal de entrada por el acceso de RF sea de la forma

Vs(t)=g(t) cos(2 fst)+[Va cos(2 fat)+Vb cos(2 fbt)

Esto es, una señal útil a frecuencia de canal fs mas dos señales interferentes a frecuencias

fA=fs+

fB=fs+2

X g(X)

Vo(t) fol x

Vs(t)

Ing. Diego Samaniego

Identificar las diferentes componentes del voltaje de salida en frecuencia intermedia, asi como su efecto en la respuesta según sea el nivel de la señal útil a la entrada o el nivel de las señales interferentes. Es decir, expresar la respuesta fundamental completa y al respuesta de intermodulación de tercer orden, únicamente los términos que estén en frecuencia intermedia (fFI) (2ptos)

Vs(t)= a1(g(t) cos(2 fst)+[Va cos(2 fat)+Vb cos(2 fbt)+a3( Vb cos(2 fbt))3

=

=a1(

7.- ¿si la frecuencia intermedia es de 10.7Mhz y al frecuencia del oscilador de referencia es 8.81Mhz ¿con que valor de N se deberá configurar el divisor de frecuencia para seleccionar un canal con frecuencia de portadora de 165.5Mhz?(1pto)

¿Qué valor nominal de capacidad tomara el diodo varactor de unVCO para seleccionar el canal de frecuencia portadora de 165.5Mhz?considerese despreciable el efecto sobre la frecuencia de resonancia del VCO, que produce el factor de acoplamiento entre inductancias y elementos de acoplo entre resonador LC y elemento activo (1ptos)

Si L=30

fFI=fol-fc fol-fc=fFi fol=fFI+fc fol=10.7+165.5=176.2Mhz vco=?

X g(X)

Vo(t) fol x

Vs(t)

Ing. Diego Samaniego

Fc=165.5Mhz L=30nf Fol=n fref N=fol/f ref=176.2/8.81 =20

Prueba 8

1.- Para qué se utiliza el filtro preselector, explicarlo usando una gráfica con la Ffi. (3 puntos).

2.- ¿Qué quiere decir, que un receptor se desensibiliza? (1 punto )

Cuando el receptor no diferencia con total facilidad la señal de llegada de las interferentes.

¿Por qué ocurre esto?

Por la atenuación de la señal de llegada.

¿Cómo se evitaría?

Ing. Diego Samaniego

Mejorando la señal de llegada.

3.- Para el conjunto de cuadripolos que se muestran en la

figura

Hallar a3, para este seguiremos el siguiente procedimiento:

a) Calcular el punto de intersección a la entrada IPi de la última etapa.

b) Calcular el punto de intersección IPi2 teniendo en cuenta el filtro.

c) Calcular el punto de intersección IPi1 de la primera etapa.

d) Calcular el punto de intersección total, si no ha calculado los literales anteriores, usar los

valores de la figura 2.

SFDR= 85 dB L=2.5 dB

F=1.65 dB B= 5 Mhz

G= 40 dB

SFDR= 85 dB

Ing. Diego Samaniego

e) Calcular la amplitud ( ) de la señal útil a la entrada para el punto de intersección ).

f) Calcular α1.

NOTA: Para realizar los cálculos guiarse por las siguientes unidades de cada parámetro.

Prueba 9

Determinar la portadora en radio frecuencia

1.- D.B. TRANSMISOR.

2.- D.B. RECEPTOR.

3.- Si tenemos una señal en bb.

4.- Hacer el proceso inverso de Receptor Superheterodino.

2)

DEMODULADOR

f RF Preselector

f FI

fOL

Ing. Diego Samaniego

3)

4)

H (f)

f FI f RF

f c < f OL

f c > f OL

Ing. Diego Samaniego

Prueba 10

REACTIVO DE ELECTRÓNICA DE ALTA FRECUENCIA

1. En un sistema de radiofrecuencia, la estabilidad de la frecuencia de emisión depende de:

A) Componentes electrónicos

B) Temperatura, Humedad, Tensión y Componentes electrónicos

C) Únicamente temperatura y humedad

D) Únicamente tensión y componentes electrónicos

2. En el receptor superheterodino de los sistemas de radiofrecuencia el filtro preselector sirve para:

A) Eliminar las frecuencias imagen B) Selecciona la frecuencia intermedia

C) Demodula la señal a banda base

D) El filtro preselector no existe en el receptor superheterodino

3. En el receptor superheterodino de los sistemas de radiofrecuencia, el elemento que introduce

mayor ruido es:

A) El filtro preselector

B) El oscilador local

C) El demodulador

D) El mezclador

4. En el receptor superheterodino de los sistemas de radiofrecuencia, el ruido afecta tal que (seleccionar la respuesta incorrecta):

A) Es necesario introducir un amplificador de bajo ruido cuando se tiene señales de frecuencia inferior a 30 Mhz.

B) No es necesario introducir un amplificador de bajo ruido cuando se tiene señales de frecuencia

inferior a 30 Mhz.

C) Es necesario introducir un amplificador de bajo ruido cuando se tiene señales de frecuencia

superior a 30 Mhz.

D) Cuando hay señales de frecuencia inferior a 30 Mhz, el entorno es más ruido que el receptor

Ing. Diego Samaniego

5. En el receptor superheterodino de doble conversión de los sistemas de radiofrecuencia,

consta de:

A) Dos osciladores (frecuencia intermedia 1 y frecuencia intermedia 2 )

B) Dos filtros

C) Dos amplificadores

D) Doble receptor superheterodino

6. En la distorsión no lineal (caso ideal), el segundo armónico que se produce es:

A) Fácil de eliminar con un filtro

B) No se puede eliminar con un filtro

C) Se utiliza muy cerca de la frecuencia de la señal útil, por lo que es difícil de eliminar

D) La distorsión no lineal no produce armónicos

7. En la distorsión no lineal m_ésimo armónico:

A) Tiene pendiente: m-1

B) Tiene pendiente: m+1

C) Tiene pendiente: m

D) Tiene pendiente constante

8. En la distorsión no lineal (Ley cubica), el tercer armónico es:

A) Es muy importante, ya que cae cerca de la frecuencia de la señal útil

B) Poco importante ya que cae fuera de la frecuencia de la señal útil

C) Es importante únicamente si cae cerca de la frecuencia de la señal útil

D) Únicamente se producen armónico de segundo orden

9. En la distorsión no lineal (Ley cúbica) , el nivel de compresión a 1dB es:

A) Potencia de entrada a la cual la respuesta lineal está a 1 dB por debajo de la respuesta

fundamental

B) Potencia de salida a la cual la respuesta lineal está a 1 dB por debajo de la respuesta

fundamental

C) Potencia de entrada a la cual la respuesta fundamental está a 1Db por debajo de la respuesta

lineal

D) Potencia de salida a la cual la respuesta fundamental está a 1Db por debajo de la respuesta

lineal

10. El producto de intermodulación que afectan a la señal útil es:

A) La mezcla de la señal útil con una señal de frecuencia cercana que generan un batido que

aparece lejos de la frecuencia de la señal útil

Ing. Diego Samaniego

B) La mezcla de la señal útil con una señal de frecuencia cercana que generan un batido que

aparece cerca de la frecuencia de la señal útil

C) Fácil de eliminar

D) Se puede eliminar con un filtro

11. En la distorsión de intermodulación

A) El producto de intermodulación más problemático es el de orden 2

B) El producto de intermodulación más problemático es el de orden 3

C) Los armónicos de segundo orden son los más problemáticos

D) El producto de intermodulación más problemático es el de orden 3 , de forma cos (Wi-Wj)

12. Debido a la distorsión de intermodulación se produce (seleccione la respuesta incorrecta):

A) Desensibilización

B) Modulación cruzada

C) Únicamente modulación cruzada

D) Desensibilización y/o modulación cruzada

13. La relación de rechazo a la salida URR

A) Cuanto mayor es la señal útil con respecto a la señal interferente que se encuentra en la

misma frecuencia que la señal útil y se mide en dB

B) Cuanto mayor es la señal útil (a la salida) con respecto a la señal interferente (a la salida) que se

encuentra en la misma frecuencia que la señal útil y se mide en dBm

C) Cuanto se debe subir la potencia de la señal interferente a la entrada para que a la salida tenga

la misma frecuencia que la señal útil

D) Cuanto se debe subir la potencia de la señal útil a la entrada para que a la salida tenga la misma

frecuencia que la señal interferente

14. El margen dinámico libre de espúreos SFDR:

A) Margen a la salida, por encima de la potencia de ruido equivalente, dentro del cual las

interferencias a la salida están por debajo del ruido

B) Margen a la entrada, por debajo de la potencia de ruido equivalente, dentro del cual las

interferencias a la salida están por debajo del ruido

C) Margen a la entrada, por encima de la potencia de ruido equivalente, dentro del cual las

interferencias a la salida están por encima del ruido

D) Margen a la entrada, por encima de la potencia de ruido equivalente, dentro del cual las

interferencias a la salida están por debajo del ruido

15. Seleccione la respuesta correcta.

A) El margen dinámico del nivel de compresión a 1 dB es igual al margen dinámico del punto de

intersección

Ing. Diego Samaniego

B) El margen dinámico del nivel de compresión a 1 dB es depende al margen dinámico del punto de

intersección

C) El margen dinámico del punto de intersección depende del margen dinámico del nivel de

compresión a 1 dB

D) El margen dinámico de compresión a 1dB depende únicamente de la respuesta fundamental y

la respuesta lineal

16. Un método para evitar que las señales interferente afecten a la señal útil debido a los

productos de intermodulación es :

A) Amplificar la señal útil antes de que se produzca la distorsión de intermodulación

B) Atenuar únicamente las señales interferentes antes de que ingresen en el bloque de ganancia

C) Usar un filtro para atenuar la señal útil y las interferentes

D) Cambiar de frecuencia la señal útil para que así no sea afectada por los productos de

intermodulación.

17. Un filtro ideal que se usa para atenuar las señales interferentes, más no la señal útil. Mientras

que en la realidad un filtro presenta:

A) Perdida de inserción que afectan únicamente a las señales interferentes

B) Perdida de inserción que afecta tanto a la señal útil como a las señales interferentes

C) Perdida de inserción que afectan únicamente a la señal útil

D) Un comportamiento idéntico al filtro ideal

18. Para calcular el punto de intersección de tercer orden (IP_3) se puede usar la siguiente

aproximación:

A) IP_3(dBm)=P1dB(dBm) + 1(dB)

B) IP_3(dBm)=P1dB(dBm) + 10(dB)

C) IP_3(dBm)=P1dB(dBm) + 20(dB)

D) IP_3(dBm)=P1dB(dBm)

19. En la distorsión no lineal y/o distorsión de intermodulación se puede calcular la ganancia del

bloque de amplificación a partir de:

A) G=20log (a_3)

B) G=10log (a_3)

C) G=20log (a_1)

D) G=10log (a_1)

20. En altas frecuencia los filtros

A) Son muy selectivos

B) Son poco selectivos

C) Tienen el mismo comportamiento que en bajas frecuencias

D) Son imposibles de realizar

Ing. Diego Samaniego

21. En el receptor superheterodino de los sistemas de radiofrecuencia, cuando la frecuencia del

oscilador se encuentra por encima de la frecuencia de portadora de la señal transmitida, el

tipo de conversión se llama:

A) Conversión hacia abajo

B) Conversión hacia arriba

C) Conversión de oscilador local

D) Sistemas de doble conversión

EJERCICIOS DE APLICACIÓN

PROBLEMA 1

Determinar la relación entre IPi3 (para producto de intermodulación de orden 3)y P1dB (nivel de

compresión a 1 dB), en dispositivo de ley cubica

Zin= 50 ; Vo(t)= a1V1(t) –

Hallar como sugerencia

P1dB

URR Relacionar

IPi3

*Aplicamos la ley cubica

Ing. Diego Samaniego

*Para hallar URR hacemos un análisis de distorsion de intermodulación

-Aplicamos la ley cubica

Tomamos solo el tercer orden

Cuatro combinaciones 2w1±w2

2w1±2w2

Respuesta Lineal

= 10

Respuesta no Lineal

Ing. Diego Samaniego

Ahora relaciona con IP1dB para obtener una espresion que contenga ambos

Ing. Diego Samaniego

Problema 2

G= 10Db IP= 40dBm To= 293 K

B= 25 KHz F= 3Db Zin= 50 Ω

1) Calcular URr para una Pi=30 dBm

Ing. Diego Samaniego

2) Potencia no deseada a la salida cuando Pi= 20 dBm

3) Calcular el margen dinamico libre de espurios

4) Se introduce un filtro sin perdidas que atenua de 10dB las funciones suceptibles de generar

productos de intermodulación. ¿Cual es el IPi eq?

Ing. Diego Samaniego

5) A1, introducimos una etapa como se muestra en la figura. ¿Cual será la Geq y el IPeq?

Ing. Diego Samaniego

6) Determinar los coeficientes a1 y a3 de la no linealidad

En el IP tendremos para la respuesta lineal

V

=

Ing. Diego Samaniego

En el IP tendremos para la respuesta no lineal (producto de orden 3)