Selectividad de canal adyacente, ACS

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La selectividad de canal adyacente, ACS, define qué tan bien un receptor de radio rechaza las señales no deseadas en frecuencias cercanas

La Selectividad de Canal Adyacente, ACS es una medida de la capacidad de un receptor de radio para recibir una señal en el canal o frecuencia deseado en presencia de otra señal en una frecuencia o canal adyacente.

La selectividad del canal adyacente se define como la relación entre la atenuación del filtro del receptor en el canal deseado o la frecuencia con la atenuación del filtro del receptor en la frecuencia del canal adyacente.

En vista de esto, el rendimiento del filtro del receptor es clave al definir la selectividad del canal adyacente, ACS, rendimiento.

Especificaciones del filtro del receptor de radio

Hay muchas especificaciones de filtro diferentes que se pueden utilizar para definir el rendimiento de un filtro y, por lo tanto, la selectividad del canal adyacente:

  • Banda de parada
  • Banda de paso
  • Onda en banda
  • Onda de banda de parada
  • Factor de forma
  • Máscara de respuesta
  • Impedancia de entrada y salida
  • Intermodulación

Parámetros de filtro

El rendimiento de selectividad de canal adyacente está asociado principalmente con el rendimiento del filtro y hay dos áreas principales de interés para cualquier filtro:

  • Banda de paso: Esta es la banda de frecuencias para la que se considera que el filtro pasa señales.
    • Banda de parada: Esta es la banda para la que se considera que el filtro receptor detiene las señales no deseadas que proceden más dentro de la radio. Esto determina el nivel de rechazo para el rendimiento de selectividad del canal adyacente.

    El siguiente diagrama muestra la respuesta ideal para un filtro. Hay una transición inmediata entre la banda de paso y la banda de parada. También en la banda de paso el filtro no introduce ninguna pérdida y en la banda de parada no se permite el paso de ninguna señal.

    Respuesta ideal para un filtro de paso de banda
    Respuesta ideal para un filtro de paso de banda

    La respuesta mostrada anteriormente proporcionaría un rendimiento ideal de selectividad de canales adyacentes, pero en realidad esto no se puede lograr.

 

La respuesta de un filtro ideal

En realidad no es posible realizar un filtro con estas características y una respuesta típica más como la que se muestra a continuación. Es bastante obvio del diagrama que hay una serie de diferencias. La primera es que hay alguna pérdida en la banda de pases. En segundo lugar, la respuesta no desaparece infinitamente rápido. En tercer lugar, la atenuación de la banda de parada no es infinita, a pesar de que es muy grande. Finalmente se notará que hay algunos en onda de banda. Es principalmente la diferente en respuesta entre la banda de paso y la banda de parada lo que gobierna la selectividad del canal adyacente, junto con la velocidad a la que la respuesta cae entre la banda de paso y la banda de parada.

Respuesta de un filtro de paso de banda de cristal de cuarzo típico que muestra la banda de paso, la banda de parada, la pérdida de inserción, etc.
Respuesta de un filtro de paso de banda de cristal de cuarzo típico

En la mayoría de los filtros, la atenuación en la banda de paso es normalmente relativamente pequeña. Para un filtro de cristal típico, las figuras de 2 a 3 dB son bastante típicas. Sin embargo, se encuentra que los filtros de banda muy estrecha como los utilizados para la recepción de Morse pueden ser más altos que esto. Afortunadamente, es bastante fácil contrarrestar esta pérdida simplemente agregando un poco de amplificación adicional en las etapas de frecuencia intermedia y este factor no se cita como parte de la especificación del receptor.

Se puede ver que la respuesta del filtro no se cae infinitamente rápido, y es necesario definir los puntos entre los que se encuentra la banda de paso. Para los receptores, se considera que la banda de paso es el ancho de banda entre los puntos donde la respuesta ha caído en 6 dB, es decir, donde está 6 dB hacia abajo o -6 dB.

Factor de forma del filtro

Se puede ver que es muy importante que el filtro alcance su nivel final de rechazo lo más rápido posible una vez fuera de la banda de pase. Este puede ser un parámetro clave para la selectividad del canal adyacente. Si la respuesta no cae lo suficientemente rápido, es posible que las señales de canal adyacentes no se atenúen lo suficiente.

Idealmente, la respuesta debería caer lo más rápido posible. Para poner una medida en esto, se utiliza una figura conocida como factor de forma en algunos filtros. Esta es simplemente una proporción de los anchos de banda de la banda de paso y la banda de parada. Por lo tanto, un filtro con una banda de paso de 3 kHz a -6dB y una cifra de 6 kHz a -60 dB para la banda de parada tendría un factor de forma de 2:1. Para que esta cifra tenga un significado real, también se deben citar las dos cifras de atenuación. Como resultado, la especificación del factor de forma completo debe ser 2:1 a 6/60 dB.

Tipos de filtros

Hay una variedad de diferentes tipos de filtro que se pueden utilizar en un receptor. Los conjuntos de difusión más antiguos utilizaban filtros LC. Los transformadores IF en el receptor se sintonizaron y fue posible ajustar la frecuencia resonante de cada transformador utilizando un núcleo de ferrita ajustable.

Hoy en día, los filtros cerámicos se utilizan más ampliamente. Su funcionamiento se basa en el efecto piezoeléctrico. La señal eléctrica entrante se convierte en vibraciones mecánicas por el efecto piezoeléctrico. Estas vibraciones se ven afectadas por las resonancias mecánicas del cristal cerámico. Como las vibraciones mecánicas se vinculan de nuevo a la señal eléctrica, el efecto general es que las resonancias mecánicas del cristal cerámico afectan a la señal eléctrica. Las resonancias mecánicas de la cerámica exhiben un alto nivel de Q y esto se refleja en su rendimiento como filtro eléctrico. De esta manera, se puede fabricar un filtro Q alto muy fácilmente.

Los filtros de cerámica pueden ser muy baratos, algunos cuestan solo unos pocos centavos. Sin embargo, también hay disponibles otros de mayor rendimiento.

Para niveles realmente altos de rendimiento del filtro se utilizan filtros de cristal. Los cristales están hechos de cuarzo, una forma natural de silicio, aunque los componentes de hoy están hechos de cuarzo cultivado sintéticamente. Estos cristales también utilizan el efecto piezoeléctrico y funcionan de la misma manera que los filtros cerámicos, pero exhiben niveles mucho más altos de Q y ofrecen grados de selectividad muy superiores. Al ser un elemento resonante, se utilizan en muchas áreas donde se puede encontrar un elemento resonante LC. Se utilizan en osciladores – muchas computadoras tienen osciladores de cristal en ellos, pero también se utilizan ampliamente en filtros de alto rendimiento.

Normalmente, los filtros de cristal están hechos de una serie de cristales individuales. A menudo se citará un filtro que tiene un cierto número de polos. Hay un polo por cristal, por lo que un filtro de cristal de seis polos contendría seis cristales y así sucesivamente. Muchos filtros utilizados en receptores de comunicaciones amateurs contendrán seis u ocho polos.

Elegir el ancho de banda de filtro adecuado

Es importante elegir el ancho de banda correcto para un tipo de señal dado. Obviamente es necesario asegurarse de que no sea demasiado ancho, de lo contrario las señales no deseadas fuera del canal podrán pasar a través del filtro. Por el contrario, si el filtro es demasiado estrecho, parte de la señal deseada será rechazada y se producirá distorsión.

Como los diferentes tipos de transmisión ocupan diferentes cantidades de ancho de banda del espectro, es necesario adaptar el ancho de banda del filtro al tipo de transmisión que se recibe. Como resultado, muchos receptores cambian diferentes filtros para diferentes tipos de transmisión. Esto se puede hacer automáticamente como parte de un interruptor de modo o utilizando un interruptor de filtro separado.

Normalmente, un filtro para la recepción AM en las bandas de onda larga y media es de alrededor de 9 o 10 kHz y en las bandas de onda corta tendrá un ancho de banda de alrededor de 6 kHz. Para la recepción de SSB será de aproximadamente 2,5 kHz. Para la recepción de Morse a menudo se utilizan filtros de 500 y 250 Hz.

 

La selectividad adyacente del canal es un factor importante para cualquier receptor, ya sea para comunicaciones de alta frecuencia, comunicaciones móviles (teléfonos celulares), Wi-Fi… o para cualquier forma de comunicaciones inalámbricas / de radio. La selectividad de canal adyacente de la radio dentro del sistema determinará muchos aspectos del rendimiento, especialmente la forma en que funciona cuando se utilizan canales o frecuencias cercanos.

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