3.1: Introducción
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Las arquitecturas de transmisores y receptores han cambiado significativamente desde que se transmitieron las primeras señales de radio. En gran parte esto es el resultado de una mayor integración de hardware pero también debido a los avances en los conceptos de modulación. En las radios modernas, como se usa con la radio celular 4G y 5G, muchas de las funciones de modulación que antes solo se implementaban con hardware analógico ahora se implementan digitalmente en una unidad de procesamiento de señal digital (DSP). Solo la traducción final a la frecuencia de la señal de radio se implementa en hardware analógico. Este concepto se conoce como radio definida por software (SDR) que también tiene la implicación adicional de que el hardware analógico se puede reconfigurar bajo control de software. La SDR tiene dos impactos significativos.
Figura\(\PageIndex{1}\): Modulador Hartley que implementa modulación de portadora suprimida de banda única (SSB-SC). Los bloques “\(90^{\circ}\)” desplazan la fase de la señal por\(+90^{\circ}\). El mezclador indicado por el círculo con una cruz es un multiplicador ideal, e.g\(a_{1}(t) = m(t)\cdot c_{1}(t)\).
Una es que es factible soportar un gran número de esquemas de modulación incluyendo esquemas de modulación heredados, sin ningún cambio en el hardware analógico. El segundo es que al simplificar la funcionalidad del hardware analógico es posible optimizar el hardware analógico para lograr la máxima eficiencia. La demodulación también se ha visto significativamente afectada por SDR con una transferencia similar de funciones de hardware analógico a digital.
En algunos diseños un receptor y un transmisor comparten componentes y luego el front-end de RF se llama transceptor. Este capítulo se refiere a las arquitecturas de receptores, transmisores y transceptores. Se toman decisiones de diseño para maximizar la tolerancia a las interferencias, administrar la complejidad del hardware, optimizar la eficiencia energética y permitir que varias radios funcionen juntas simultáneamente.
La presentación en este capítulo sigue de cerca el desarrollo histórico de transmisores y receptores. Además, los moduladores y demoduladores en diferentes etapas de evolución se consideran juntos.
La Sección 3.2 introduce la modulación de banda lateral única y doble banda lateral. Entonces la tecnología temprana de moduladores y demoduladores se considera en la Sección 3.3. Se trataba de circuitos que se podían implementar con apenas unos pocos tubos de vacío o transistores y, en un caso, se podía implementar un demodulador con un solo diodo. Con la creciente sofisticación del circuito se hizo posible un enfoque arquitectónico para el diseño de moduladores y demoduladores. Estas se consideran en la Sección 3.4. La demodulación requiere la generación local de una portadora de señal de radio en un proceso llamado recuperación de portadora. Esto se discute en la Sección 3.5. A continuación se presenta una discusión de transmisores y receptores más modernos como los utilizados en la radio celular 2G y 3G en las Secciones 3.6 y 3.7 respectivamente. Las radios actuales, por ejemplo 4G y 5G, son radios definidas por software (SDR) donde la mayor parte de la modulación y demodulación se implementa en DSP y existe una considerable adaptación basada en software del hardware analógico que ahora emprende la tarea de traducir entre y baja frecuencia intermedia y la frecuencia de la señal de radio. Las secciones 3.8 a 3.13 presentan los muchos aspectos de los transmisores y receptores SDR.