Preselector

Un preselector es el nombre que recibe 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 que impide que las frecuencias desafinadas problemáticas pasen de la antena al receptor de radio (o preamplificador ) que, de otro modo, estaría conectado directamente a la antena.

Objetivo

Los preselectores resultan cada vez más útiles en frecuencias más bajas de onda corta y onda media , donde el ruido de todo tipo se vuelve drásticamente más fuerte. Este gráfico logarítmico se ha extraído del Informe 322 del CCIR de la UIT ; muestra los rangos típicos de ruido de radio atmosférico y de origen humano. ^[1] El gráfico muestra que para frecuencias inferiores a 20 MHz, el ruido **de origen humano** y el ruido **natural** (" estático "), ambos aumentan al menos exponencialmente su intensidad a medida que la frecuencia cae por debajo de unos 3 MHz.

Un preselector mejora el rendimiento de casi cualquier receptor, pero es especialmente útil ^[a] para receptores con front-ends de banda ancha que son propensos a la sobrecarga , como escáneres , receptores de radio definidos por software de banda ancha, receptores de transmisión de AM y de onda corta comunes del mercado de consumo , particularmente con receptores que operan por debajo de 10~20 MHz donde la estática es omnipresente. A veces, las señales débiles que ocupan un rango de frecuencia muy estrecho (como la radiotelegrafía o "CW" ) se pueden escuchar más claramente si el ancho de banda de recepción se hace más estrecho que el más estrecho que un receptor de propósito general puede ser capaz de sintonizar; de la misma manera, las señales que usan individualmente un rango de frecuencias bastante amplio, como la transmisión 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 propósito general pueden manejar por sí solas.

Un preselector normalmente está sintonizado para tener un ancho de banda estrecho , centrado en la frecuencia de funcionamiento del receptor. El preselector deja pasar sin cambios la señal en su frecuencia sintonizada (o solo ligeramente disminuida), pero reduce o elimina las señales fuera de frecuencia, reduciendo o eliminando las interferencias no deseadas . ^[b]

Un 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 "). Los front ends de la mayoría de las radios amplifican todas las frecuencias de radio entregadas a la conexión de 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 utilizadas y no deseadas. " 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 ") y, en última instancia, el recorte (" zumbido ").

Cuando el front-end se sobrecarga, el rendimiento del receptor se reduce severamente y, en casos extremos, puede dañarlo. ^[2] En situaciones con bandas ruidosas y congestionadas, o donde hay interferencias fuertes 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 solo con señales dentro de la banda preseleccionada.

Preseleccionar banco de filtros

De manera similar a las radios convencionales, los analizadores de espectro , los analizadores de redes de servicio pesado y otros equipos de medición de RF pueden incorporar bancos conmutables de circuitos preselectores para rechazar señales fuera de banda que podrían generar señales espurias en las frecuencias que se analizan. ^[3] Los bancos de filtros conmutados automáticamente también se pueden incorporar en varios receptores de banda ancha de propósito general .

Preselectores multifunción

Se puede diseñar un preselector 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 la señal de entrada para proteger un receptor sensible de daños causados por descarga estática, picos de voltaje cercanos y sobrecarga de las señales de transmisores cercanos.
Puede proporcionar una ruta de CC a tierra, para drenar la carga estática ruidosa que tiende a acumularse en la antena.
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 bandas de frecuencia ruidosas típicas donde se necesita un preselector, un amplificador en el preselector no tiene ninguna función útil.

Por otro lado, cuando realmente se necesita un preamplificador de antena (preamp), se puede hacer "ajustable" incorporando un circuito preselector de entrada para mejorar su rendimiento. El dispositivo integrado es a la vez un preamplificador y un preselector, y cualquiera de los dos nombres es correcto. Esta ambigüedad a veces conduce a confusión: se confunde la preselección con la amplificación .

Los preselectores ordinarios y regulares (que son simplemente preselectores) no contienen amplificador: son dispositivos completamente pasivos . Un preselector estándar y ordinario a veces tiene la palabra "pasivo" prefijada; por lo tanto, "preselector pasivo" significa "preselector ordinario" . El adjetivo es redundante, pero enfatiza para aquellos que solo están familiarizados con preamplificadores sintonizables que el preselector es normal, no tiene amplificador interno y no requiere fuente de alimentación. Dado que todos los preselectores ordinarios son "pasivos" , agregar la palabra redundante es pedante, y en las bandas ruidosas de onda larga , onda media y onda corta donde se usan típicamente los preselectores, cuando se usan con receptores "modernos" (posteriores a 1950) funcionan sin una pérdida notable de la intensidad de la señal.

Relación entre ancho de banda e intensidad de señal

En todos los preselectores hay una pequeña pérdida en la frecuencia sintonizada; normalmente, la mayor parte de la pérdida se produce en el inductor (la bobina de sintonización). Si se aumenta la inductancia, el preselector obtiene un ancho de banda más estrecho (o $un valor Q$ más alto o una mayor selectividad) y aumenta ligeramente la pérdida, que, no obstante, sigue siendo muy pequeña.

La mayoría de los preselectores tienen configuraciones separadas para un inductor y un capacitor (al menos). ^[c] Entonces, con al menos dos ajustes disponibles para sintonizar solo una frecuencia, a menudo hay una variedad de configuraciones posibles que sintonizarán el preselector a frecuencias en su rango medio.

Para el ancho de banda más estrecho ( $Q$ más alto ), el preselector se sintoniza utilizando la inductancia más alta y la capacitancia más baja para la frecuencia deseada, pero esto produce la mayor pérdida. También requiere resintonizar el preselector con mayor frecuencia mientras se buscan señales débiles, para mantener la banda de paso del preselector superpuesta a la frecuencia de recepción de la radio.

Para lograr la menor pérdida (y el mayor ancho de banda), el preselector se sintoniza utilizando la inductancia más baja y la capacitancia más alta (y el valor $Q$ más bajo , o la menor selectividad) para la frecuencia deseada. El mayor ancho de banda permite que pasen más interferencias de frecuencias cercanas, pero reduce la necesidad de volver a sintonizar el preselector mientras se sintoniza el receptor, ya que cualquier configuración de inductancia baja para el preselector permitirá que pase un rango más amplio de frecuencias cercanas.

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 , tiene un propósito diferente: un sintonizador transmatch o "antena" conecta dos líneas de transmisión con diferentes impedancias 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 suavemente al cable de alimentación de la antena; un transmatch correctamente ajustado evita que la potencia transmitida se refleje de vuelta al transmisor ( "corriente de retroceso" ). Algunos circuitos de sintonización de antena pueden tanto adaptar la impedancia como preseleccionar, ^[4] por ejemplo, el sintonizador de condensador en serie y paralelo (SPC) , y muchos circuitos de adaptación de tipo "transformador sintonizado" utilizados en muchos sintonizadores de línea balanceada (BLT) se pueden ajustar para que también funcionen como filtros de paso de banda . ^[d]

Véase también

Notas al pie

^ A pesar de ser útil para reducir la interferencia fuera de frecuencia en antenas de banda relativamente ancha, como dipolos y antenas de alambre aleatorio , un preselector proporciona poco o ningún beneficio a los receptores o preamplificadores cuando se alimentan desde una fuente de banda estrecha, como una antena de bucle pequeño sintonizada .
^ Tenga en cuenta que un preselector no puede eliminar ninguna interferencia que llegue a la misma frecuencia a la que él y el receptor están sintonizados.
^ Los diales de ajuste pueden estar etiquetados como " BAND " (inductor, posiblemente también selección de un banco de capacitores) y " TUNE " (capacitador o capacitancia adicional para ajuste fino). Independientemente del etiquetado, si es posible más de un ajuste de los dos para la misma frecuencia, los anchos de banda de los ajustes diferirán junto con otras propiedades como las impedancias de entrada y salida .
^ Algunos tipos más simples de sintonizadores de antena que no son circuitos de paso de banda también pueden proporcionar una preselección limitada. La red 'T' de tipo $C L C$ , ahora común, es un circuito de paso alto que siempre elimina esencialmente las frecuencias por debajo de la frecuencia de operación, pero incluso cuando se ajusta para una mayor selectividad, no puede bloquear frecuencias más altas tan bien como un preselector convencional. [ ^5] Sin embargo, se puede ajustar para $una Q$ de operación alta que podría atenuar el ruido por encima de la frecuencia de operación hasta en 20 dB . ^[6] La red ' $π$ ' complementaria que se incorporó habitualmente en la etapa final de los transmisores y amplificadores de tubo 'vintage' es un circuito de paso bajo ; siempre elimina esencialmente las frecuencias por encima de la frecuencia sintonizada, y se puede ajustar de manera similar para proporcionar una atenuación por debajo de la frecuencia sintonizada hasta en 20 dB . ^[6]

Referencias

^ Características y aplicaciones de los datos sobre ruido atmosférico de radio (informe). Comité Consultivo Internacional de Radiocomunicaciones (CCIR). Ginebra, Suiza: Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT). 1968. Informe del CCIR 322-3. ; el primer Informe CCIR 322 fue de 1963; primera edición revisada; el segundo es ISBN 92-61-01741-X .
^ Cutsogeorge, George (2014) [2009]. Gestión de interferencias entre estaciones con conectores coaxiales y filtros (2.ª ed.). Aptos, CA: International Radio Corporation.
^ "Una 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 .
^ Stanley, John ( K4ERO ) (1999). "El sintonizador de filtros". Compendio de antenas de la ARRL . Vol. 6. Newington, CT: Liga de retransmisión de radio estadounidense .{{cite book}}: CS1 maint: nombres múltiples: lista de autores ( enlace ) CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
^ Griffith, Andrew S. ( W4ULD ) (enero de 1995). "Cómo aprovechar al máximo el sintonizador de antena de la red 'T'". Revista QST Magazine . Newington, CT: American Radio Relay League . págs. 44– 47. ISSN 0033-4812. OCLC 1623841.{{cite magazine}}: CS1 maint: nombres múltiples: lista de autores ( enlace ) CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
^ ab 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 múltiples: lista de autores ( enlace ) CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )

Enlaces externos

"Diseño y construcción de preselector". bobsamerica.com . Escucha de ondas cortas.

[2] A pesar de ser útil para reducir la interferencia fuera de frecuencia en antenas de banda relativamente ancha, como dipolos y antenas de alambre aleatorio , un preselector proporciona poco o ningún beneficio a los receptores o preamplificadores cuando se alimentan desde una fuente de banda estrecha, como una antena de bucle pequeño sintonizada .

[3] Tenga en cuenta que un preselector no puede eliminar ninguna interferencia que llegue a la misma frecuencia a la que él y el receptor están sintonizados.

[6] Los diales de ajuste pueden estar etiquetados como " BAND " (inductor, posiblemente también selección de un banco de capacitores) y " TUNE " (capacitador o capacitancia adicional para ajuste fino). Independientemente del etiquetado, si es posible más de un ajuste de los dos para la misma frecuencia, los anchos de banda de los ajustes diferirán junto con otras propiedades como las impedancias de entrada y salida .

[10] Algunos tipos más simples de sintonizadores de antena que no son circuitos de paso de banda también pueden proporcionar una preselección limitada. La red 'T' de tipo $C L C$ , ahora común, es un circuito de paso alto que siempre elimina esencialmente las frecuencias por debajo de la frecuencia de operación, pero incluso cuando se ajusta para una mayor selectividad, no puede bloquear frecuencias más altas tan bien como un preselector convencional. [ ^5] Sin embargo, se puede ajustar para $una Q$ de operación alta que podría atenuar el ruido por encima de la frecuencia de operación hasta en 20 dB . ^[6] La red ' $π$ ' complementaria que se incorporó habitualmente en la etapa final de los transmisores y amplificadores de tubo 'vintage' es un circuito de paso bajo ; siempre elimina esencialmente las frecuencias por encima de la frecuencia sintonizada, y se puede ajustar de manera similar para proporcionar una atenuación por debajo de la frecuencia sintonizada hasta en 20 dB . ^[6]

[CCIR-322-1] Características y aplicaciones de los datos sobre ruido atmosférico de radio (informe). Comité Consultivo Internacional de Radiocomunicaciones (CCIR). Ginebra, Suiza: Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT). 1968. Informe del CCIR 322-3. ; el primer Informe CCIR 322 fue de 1963; primera edición revisada; el segundo es ISBN 92-61-01741-X .

[Cutsogeorge_2014-4] Cutsogeorge, George (2014) [2009]. Gestión de interferencias entre estaciones con conectores coaxiales y filtros (2.ª ed.). Aptos, CA: International Radio Corporation.

[5] "Una 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 .

[K4ERO_1999-7] Stanley, John ( K4ERO ) (1999). "El sintonizador de filtros". Compendio de antenas de la ARRL . Vol. 6. Newington, CT: Liga de retransmisión de radio estadounidense .{{cite book}}: CS1 maint: nombres múltiples: lista de autores ( enlace ) CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )

[W4ULD-1995-01-QST-8] Griffith, Andrew S. ( W4ULD ) (enero de 1995). "Cómo aprovechar al máximo el sintonizador de antena de la red 'T'". Revista QST Magazine . Newington, CT: American Radio Relay League . págs. 44– 47. ISSN 0033-4812. OCLC 1623841.{{cite magazine}}: CS1 maint: nombres múltiples: lista de autores ( enlace ) CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )

[K4ERO_2015-9] 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 múltiples: lista de autores ( enlace ) CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )