Oscilador de frecuencia de batido

En un receptor de radio, un oscilador de frecuencia de batido o BFO es un oscilador dedicado que se utiliza para crear una señal de audiofrecuencia a partir de transmisiones de radiotelegrafía (CW) en código Morse para hacerlas audible. La señal del BFO se mezcla con la señal recibida para crear una frecuencia heterodina o de batido que se escucha como un tono en el altavoz. Los BFO también se utilizan para demodular señales de banda lateral única (SSB), haciéndolas inteligibles, esencialmente restaurando la portadora que fue suprimida en el transmisor. A veces, los BFO se incluyen en receptores de comunicaciones diseñados para oyentes de onda corta; casi siempre se encuentran en receptores de comunicaciones para radioaficionados, que a menudo reciben señales CW y SSB.

El oscilador de frecuencia de batido fue inventado en 1901 por el ingeniero canadiense Reginald Fessenden. Lo que llamó el sistema "heterodino" El receptor fue la primera aplicación del principio heterodino.

Descripción general

En la transmisión de radio de onda continua (CW), también llamada radiotelegrafía o telegrafía inalámbrica (W/T) o manipulación on-off y designada por la Unión Internacional de Telecomunicaciones como tipo de emisión A1A, la información se transmite mediante pulsos de portadora de radio no modulada. ola que deletrea mensajes de texto en código Morse. Los pulsos de diferente longitud de la portadora, llamados "puntos" y "guiones" o "dits" y "dahs", se producen cuando el operador enciende y apaga rápidamente el transmisor usando un interruptor llamado tecla de telégrafo. El primer tipo de transmisión se generaba mediante una chispa, ya que la chispa se disparaba aproximadamente 1000 veces por segundo (cuando se presionaba la tecla del telégrafo). Las ondas amortiguadas resultantes (ITU Clase B) podrían recibirse en un conjunto de cristal básico que emplea un detector de diodos y un auricular como tono de velocidad de chispa. Sólo con la introducción de transmisores de tubo que fueron capaces de crear flujos de portadora de radiofrecuencia continua, se requirió un BFO. La alternativa era modular la portadora con un tono de audio de alrededor de 800 Hz y activar la portadora modulada para permitir el uso del detector de diodos básico en el receptor, un método utilizado para comunicaciones marítimas de frecuencia media (MF) hasta 2000 (emisión tipo A2A).. La transmisión por radio mediante tubos comenzó a sustituir a los transmisores de chispas en el mar a partir de 1920, pero no se eliminó por completo hasta 1950.

Dado que los pulsos de la portadora no tienen modulación de audio, una señal CW recibida por un receptor de radio AM simplemente suena como "clics". A veces, cuando los pulsos del portador son lo suficientemente fuertes como para bloquear el "silbido" atmosférico estático normal; en el receptor, las señales CW se podían escuchar sin un BFO como "pulsos" de silencio. Sin embargo, éste no era un método de recepción fiable. Para que los impulsos de la portadora sean audibles en el receptor se utiliza un oscilador de frecuencia de batido. El BFO es un oscilador electrónico de radiofrecuencia que genera una onda sinusoidal constante a una frecuencia f_BFO que está compensada con respecto a la frecuencia intermedia f_SI del receptor. Esta señal se mezcla con la FI antes del segundo detector (demodulador) del receptor. En el detector las dos frecuencias se suman y restan, y la diferencia entre ellas da como resultado una frecuencia de batido (heterodina) en el rango de audio: f_audio = |f _SI - f_BFO| que suena como un tono en el altavoz del receptor. Durante los pulsos de portadora, se genera la frecuencia del batido, mientras que entre los pulsos no hay portadora, por lo que no se produce ningún tono. Así, el BFO hace que los "puntos" y "guiones" de la señal del código Morse es audible, que suena como "pitidos" en el altavoz. Un oyente que conozca el código Morse puede decodificar esta señal para recibir el mensaje de texto.

Los primeros BFO, utilizados en los primeros receptores de radiofrecuencia sintonizados (TRF) en las décadas de 1910 y 1920, latían con la frecuencia portadora de la estación. Cada vez que la radio se sintonizaba en una frecuencia de estación diferente, la frecuencia BFO también debía cambiarse, por lo que el oscilador BFO tenía que poder sintonizarse en toda la banda de frecuencia cubierta por el receptor.

Dado que en un receptor superheterodino las diferentes frecuencias de las diferentes estaciones son traducidas a la misma frecuencia intermedia (IF) por el mezclador, los BFO modernos que baten con IF solo necesitan tener una frecuencia constante. Puede haber un interruptor para apagar el BFO cuando no sea necesario, al recibir otro tipo de señales, como AM o FM. También suele haber una perilla en el panel frontal para ajustar la frecuencia del BFO y cambiar el tono en un rango pequeño para adaptarse a las preferencias del operador.

Ejemplo

Un receptor está sintonizado a una señal de código Morse y la frecuencia intermedia del receptor (IF) es f_IF = 45000 Hz. Eso significa que los guiones y guiones se han convertido en pulsos de una señal de 45.000 Hz, que es inaudible.

Para que sean audibles, la frecuencia debe cambiarse al rango de audio, por ejemplo f_audio = 1000 Hz. Para lograrlo, la frecuencia BFO deseada es f_BFO = 44000 o 46000 Hz.

Cuando la señal en la frecuencia f_IF se mezcla con la frecuencia BFO en la etapa detectora del receptor, esto crea otras dos frecuencias o heterodinas: | f_SI − f_BFO| y |f_SI + f_BFO|. La frecuencia de diferencia, f_audio = |f_IF − f _BFO| = 1000 Hz, también se conoce como frecuencia de batido.

La otra, la frecuencia suma, (F_if + F_bfo) = 89000 o 91000 Hz, es innecesario. Se puede eliminar mediante un filtro de paso bajo, como el altavoz de la radio, que no puede vibrar a una frecuencia tan alta.

f_BFO = 44000 o 46000 Hz produce la frecuencia de batido deseada de 1000 Hz y cualquiera de las dos podría usarse.

Al variar la frecuencia BFO alrededor de 44000 (o 46000) Hz, el oyente puede variar la frecuencia de audio de salida; esto es útil para corregir pequeñas diferencias entre la sintonización del transmisor y el receptor, particularmente útil cuando se sintoniza voz en banda lateral única (SSB). La forma de onda producida por el BFO late contra la señal IF en la etapa del mezclador del receptor. Cualquier deriva del oscilador local o del oscilador de frecuencia de batido afectará el tono del audio recibido, por lo que se utilizan osciladores estables.

Para la recepción de banda lateral única, la frecuencia BFO se ajusta por encima o por debajo de la frecuencia intermedia del receptor, dependiendo de qué banda lateral se utilice.

Otros usos

Otra forma de oscilador de frecuencia de ritmo se utiliza como generador de señal de frecuencia de audio ajustable. La señal de un oscilador estable controlado por cristal se mezcla con la señal de un oscilador sintonizable; la diferencia en el rango de audio se amplifica y se envía como salida del generador de señal. Al utilizar cristal y frecuencias ajustables superiores a la frecuencia de audio deseada, se puede obtener un amplio rango de sintonización para un pequeño ajuste en el oscilador variable. Aunque el oscilador de frecuencia de batido puede producir una salida con baja distorsión, los dos osciladores deben ser muy estables para mantener una frecuencia de salida constante.