¿Podría un AM/FM de 9 transistores vintage implementar un bucle de bloqueo de fase de alguna forma?

Una discusión paralela en torno a una respuesta a la pregunta ¿Cuántas estaciones se pueden escuchar con una radio AM/FM frente a la ventana de la cúpula de la ISS? ha surgido con respecto a la posibilidad de que un cambio en la frecuencia del orden de 2,6 kHz necesitaría que alguien girara la perilla de un receptor de transmisión de FM con cuidado para rastrearlo, o si un PLL rudimentario u otro circuito podría haber sido capaz de permitir la recepción.

La radio en cuestión (que se muestra a continuación) tenía solo 9 transistores y cubría las bandas AM y FM.

Así que en realidad hay dos partes en esta pregunta:

  1. ¿Podría una radio AM/FM de 9 transistores implementar algo que podría llamarse bucle de bloqueo de fase?
  2. ¿Podría una radio AM/FM de 9 transistores proporcionar una buena recepción si la transmisión se desviara 2,6 kHz debido a un cambio Doppler? (El receptor estaría en una órbita terrestre baja, probablemente interceptando un lóbulo o un lóbulo lateral del transmisor).

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El doppler de 2,6 kHz no afectará la sintonización de FM lo suficiente como para ser observable en una radio tan básica... pero será bastante significativo en la banda de AM.
¿Qué tienen que ver las dos preguntas entre sí? Si no hay un microcontrolador (lo cual es obvio para esta radio), el uso de un PLL haría incluso más difícil implementar el seguimiento de frecuencia porque la frecuencia tenía que controlarse digitalmente.

Respuestas (2)

El doppler máximo de 2,5 kHz es solo alrededor del 3% de modulación. Como han dicho otros, la radio es de 110 MHz. el oscilador local se desviaría al menos tanto: probablemente sería un capacitor variable rotado mecánicamente que resuena con un inductor de bobina.
Tal radio puede incluir Control Automático de Frecuencia (AFC). A menudo se incluye un interruptor para permitir que AFC se deshabilite. La estación se sintoniza manualmente de oído con AFC apagado, luego AFC se habilita para ayudar al oscilador local a rastrear cualquier deriva. El circuito AFC consideraría el desplazamiento Doppler (muy lento) como deriva.

AFC es un bucle de servo proporcional cuya entrada proviene del discriminador del detector de FM de la radio. El audio también se deriva de este discriminador. Un filtro de paso bajo garantiza que el audio se elimine del voltaje del servo AFC que se envía de vuelta al oscilador local. Una radio de 9 transistores podría tener un circuito AFC, ya que el filtro de paso bajo podría incluir solo componentes pasivos.
El oscilador local acepta este voltaje cercano a CC para controlar su frecuencia en un rango estrecho, no lo suficiente como para cambiar su frecuencia a un canal adyacente.

Incluso sin AFC, el desplazamiento Doppler aumentaría muy ligeramente la distorsión del audio, probablemente ni siquiera se notara, ya que el ancho de banda del discriminador es mayor que el ancho de banda del amplificador selectivo de frecuencia intermedia.

¡En 2018 descubrí que había estado usando mal el interruptor AFC durante todas estas décadas! ;-) ¡Gracias por la útil publicación!

¿Podría una radio AM/FM de 9 transistores tener algo que podría llamarse bucle de bloqueo de fase?

No, este tipo de radio tiene una construcción demasiado simple para contener un PLL. Para un sintetizador basado en PLL en un receptor de radio, se necesita un divisor de frecuencia que se pueda programar en diferentes proporciones de división para que podamos recibir muchos canales. Tal divisor de frecuencia requiere del orden de cien transistores o mucho más. Entonces, en cualquier receptor de radio que contenga un PLL, encontrará al menos un IC que contiene muchos transistores.

No creo que el cambio Doppler sea un problema, ya que 2,6 KHz es mucho menor que el cambio de frecuencia de recepción que puede esperar de un receptor tan simple (no PLL). Mi conjetura es que los cambios de temperatura causarán más cambios de compensación de frecuencia (en el propio receptor) que esos 2,6 kHz.

en.wikipedia.org/wiki/Phase-locked_loop#History Sé que los PLL actuales son sofisticados, pero el principio y la función de un bucle de bloqueo de fase es bastante antiguo, ¿no es así?
Su pregunta es sobre PLL en radios. La antigüedad del principio y que uno podría hacer un PLL mecánico es irrelevante para su pregunta. Un PLL mecánico no puede recibir señales de radio ni significa que siendo un principio antiguo se necesitan menos de 9 transistores para construir un PLL. Pero por favor demuéstrame que estoy equivocado y muéstrame un PLL de 9 transistores (o menos) adecuado para un receptor de FM.
No estoy interesado en demostrar que tiene razón o no, pero esto me ha llevado a leer más sobre los PLL electrónicos de los años 30, 40 y 50, lo que significa que mi productividad para el resto del día ahora está completamente destruida. (por ejemplo, 1 , 2 ) Mientras tanto, parece que estaba pensando en la detección de FM en general, no en ninguna implementación de PLL.
@EdwinvanMierlo ¿De dónde sacaste esos 30 kHz? La separación entre canales de la banda de FM es de 200 kHz (por lo que 2,6 KHz es un poco más del 1 %) y el ancho de banda real utilizado depende de la profundidad de modulación. En mi opinión, hacer un oscilador LC (como el que se usa en los receptores de FM simples) y hacer que varíe menos del 1% sobre la temperatura es imposible. 10% sobre la temperatura sería factible tal vez. Las mejores radios FM usan AFC para compensar esta variación de temperatura.
Una radio de nueve transistores podría tener un circuito AFC (control automático de frecuencia). No es exactamente un bucle de frecuencia bloqueada, pero tiende a rastrear a la portadora.
@EdwinvanMierlo Me temo que no entiendes la modulación FM. Lo que dices sería correcto para un transmisor de AM, pero la ocupación del espectro de FM es mucho más complicada, siendo un conjunto de bandas laterales de amplitud definidas por la función de Bessel del índice de modulación para tonos simples y algo mucho más desagradable para algo más interesante. El espaciado de canales de 200 KHz en FM es anterior al estéreo, y es un compromiso incluso entonces....
@DanMills, es justo... Yo también estoy aquí para aprender. Gracias por la actualización
@glen_geek ¡De hecho! Tal vez eso es lo que estoy recordando parcialmente mal, ese interruptor deslizante de tres posiciones AM/FM/ FM- AFC en algunas radios de escritorio de transistores más antiguas de esta época. ¿Considera publicar una respuesta complementaria o un enlace? Puedo hacer una nueva pregunta si ayuda (por ejemplo, ¿cómo funcionaba AFC en las primeras radios de transistores FM?) Editar: ... aunque acabo de encontrar esta y esta respuesta.
Un PLL no requiere necesariamente un divisor de frecuencia. Además de lo cual, todo lo que realmente estamos hablando aquí es el control automático de frecuencia, una forma simple de bucle bloqueado de frecuencia.
@DaveTweed Un PLL no requiere necesariamente un divisor de frecuencia. Cierto, pero nunca he visto un diseño para un receptor de FM con un sintetizador basado en PLL sin divisor de frecuencia. El punto del divisor de frecuencia es que una frecuencia de referencia (por ejemplo, de un oscilador de cristal) se multiplica de modo que pueda ser la señal LO para el receptor. Pero actualizaré mi respuesta con "para un receptor".
Los PLL se usaron para la demodulación de FM mucho antes de que se usaran para la síntesis de frecuencia. Hay al menos dos formas de hacerlo: 1) hacer que el ancho de banda del bucle sea relativamente amplio y tomar la salida de audio del voltaje de control del VCO, o 2) hacer que el ancho de banda del bucle sea relativamente estrecho y tomar la salida directamente del detector de fase. Este último solo funciona con FM/PM de banda estrecha (o FSK/PSK digital), en los que la fase de la portadora no puede deslizarse más de un ciclo como resultado de la modulación.
¿Podría un AM/FM de 9 transistores vintage implementar un bucle de bloqueo de fase de alguna forma?
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