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◉ RADIOLAB / RA 1Guía interactiva · Tema 1

RA1 · Criterios de la entrega

Consultar el enunciado del profesor ↗

La documentación se organiza en seis ejes: función de los módulos; AM y FM; transmisión digital; medida de parámetros; comparación entrada/salida con manual; interpretación de los resultados. Los ejemplos y simuladores de los capítulos permiten estudiar cada criterio; las medidas de laboratorio deben registrarse cuando se realicen.

CAPÍTULO 01 / 07

Radiocomunicaciones · guía interactiva

Entiende la radio desde la señal hasta el altavoz.

Una estación transforma información en ondas de radio. El receptor selecciona una señal entre muchas y recupera su contenido. Explora los bloques, cambia las señales y aprende a comprobar un equipo.

Empezar el laboratorio
Tema 1 · ESP32 + radio6 criterios de evaluación1,2 puntos en total0,2 por criterio
DE LA VOZ AL ALTAVOZSEÑAL EN DIRECTO
VOZEMISORRECEPTORAUDIOInformaciónModula y amplificaOnda de radioSelecciona y recuperaResultado
La portadora transporta la informaciónEmisor → espacio → receptor

Tu mapa de estudio

Qué exige exactamente el RA 1

No basta con memorizar nombres: también debes reconocer señales, medirlas y explicar qué significan las medidas.

01 CE a · 0,2

Identificar módulos

Reconocer la función de audiofrecuencia, oscilador, mezclador, frecuencia intermedia, filtros y amplificadores.

02 CE b · 0,2

Distinguir AM y FM

Ver qué propiedad de la portadora cambia y saber identificar ambas señales en una gráfica.

03 CE c · 0,2

Reconocer señales digitales

Bits, símbolos y cambios discretos de amplitud, frecuencia o fase.

04 CE d · 0,2

Medir parámetros

Usar el instrumento correcto para tensión, frecuencia, nivel, potencia y ganancia.

05 CE e · 0,2

Comparar con el manual

Contrastar entrada y salida en puntos de prueba, con las mismas condiciones y unidades.

06 CE f · 0,2

Relacionar e interpretar

Vincular una medida anómala con la función del módulo y proponer una causa razonable.

Tema 1 · del documento de clase a la práctica

Arquitectura del ESP32 y sus bloques de radio

El documento del tema combina los fundamentos del RA 1 con un ejemplo concreto: el ESP32 clásico. Pulsa cada bloque para ver su papel y después explora los periféricos, el audio y las prácticas.

MAPA DEL SISTEMA
Entrada
micrófono / sensor
→Procesamiento
CPU + memoria
→Wi-Fi / Bluetooth
baseband + RF
→Antena
onda de 2,4 GHz
20 hDuración indicada en el tema1,2 ptRA 1 · seis criterios de 0,2
Fíjate en el modelo. El PDF describe principalmente un ESP32 clásico con CPU Xtensa LX6. Otras familias ESP32 tienen núcleos, radio y periféricos distintos; incluso la memoria flash y los pines accesibles cambian según el módulo y la placa.
01Periféricos y ADCGPIO, ADC, DAC e I²S

1.2 y 1.3 · entorno y periféricos

De un pin a una señal digital

01 / GPIO

Entrada o salida

Un GPIO lee un pulsador o controla un LED. Algunos pines tienen restricciones: los GPIO 34–39 del ESP32 clásico son solo de entrada; los pines de arranque requieren atención.

02 / ADC

Analógico → número

El ADC muestrea una tensión y entrega una lectura digital. La resolución de 12 bits permite códigos de 0 a 4095, pero convertirlos directamente con 3,3/4095 es solo una aproximación: la atenuación, referencia y calibración importan.

03 / DAC

Número → tensión

El ESP32 clásico tiene dos salidas DAC de 8 bits en GPIO25 y GPIO26. No todos los ESP32 incluyen DAC, y una escalera digital requiere filtrado si quieres una onda suave.

04 / I²S

Audio digital sincronizado

I²S transmite muestras de audio mediante reloj de bits, selección de palabra y datos. Un micrófono I²S ya entrega muestras digitales; un micrófono analógico necesita adaptación y ADC.

MINI SIMULADOR · ADC IDEAL

¿Qué valor digital representa una tensión?

Mueve la tensión aplicada al modelo ideal de 12 bits. En un montaje real, la tensión utilizable y la precisión dependen del ajuste de atenuación y de la calibración.

LECTURA TEÓRICA2048sobre 4095 niveles

En el tema aparece A0; ese alias no es universal. Para una placa concreta, elige un GPIO ADC válido según su esquema. Con Wi-Fi activo, conviene revisar las restricciones de ADC2 en el ESP32 clásico.

02Audio, reloj y RFDe la captura de voz a la antena

1.4 a 1.6 · audio, reloj y radio

Cómo encajan los bloques especializados

AUDIOFRECUENCIA

Captura de sonido

Micrófono I²S → muestras digitales → procesamiento. O micrófono analógico → acondicionamiento → ADC → muestras. El ejemplo del PDF espera 1 ms entre lecturas: eso equivale aproximadamente a 1 kS/s, insuficiente para cubrir una señal de audio de 20 kHz.

OSCILADOR + PLL

Referencia y relojes

El cristal de 40 MHz proporciona una referencia al ESP32 clásico. Una PLL genera relojes derivados para la CPU y otros circuitos. El reloj RTC puede usar una fuente de 32,768 kHz, según la configuración y el hardware.

RECEPCIÓN

LNA y cadena de RF

El amplificador de bajo ruido eleva una señal débil antes de etapas posteriores. Lo importante es aumentar nivel sin empeorar demasiado la relación señal/ruido. La ganancia y figura de ruido concretas se consultan en la hoja de datos del chip o módulo medido.

TRANSMISIÓN

Etapa de potencia

El amplificador de potencia alimenta la ruta hacia la antena. La potencia que puedes configurar depende del canal, la modulación, la calibración y los límites reglamentarios. El valor 84 del ejemplo de API no debe interpretarse como 84 dBm.

03Ejemplos de códigoArduino IDE y lectura analógica

1.2 · código legible

Dos ejemplos para entender la lógica

Arduino IDE · LED en GPIO2 ejemplo didáctico
const int LED = 2;
void setup() {
  pinMode(LED, OUTPUT);
}
void loop() {
  digitalWrite(LED, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(LED, LOW);
  delay(1000);
}

El pin del LED integrado no es el mismo en todas las placas. Comprueba el esquema de tu DevKit.

Arduino IDE · ADC en GPIO34 ESP32 clásico
const int SENSOR = 34;
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  analogReadResolution(12);
}
void loop() {
  int lectura = analogRead(SENSOR);
  Serial.println(lectura);
  delay(100);
}

Imprime la lectura cruda. Para obtener mV con más precisión, usa la calibración o la API apropiada para tu versión del núcleo.

El PDF incluye ejemplos de Arduino IDE y ESP-IDF, pero algunos están mezclados o dependen de versiones concretas. Estos fragmentos se centran en la idea básica y deben comprobarse con la placa y el entorno utilizados en clase.

04Actividades y prácticasQué hacer y qué entregar

Actividades y prácticas del PDF

Qué tienes que hacer en el laboratorio

01 · 2 horasConfiguración básica

Preparar el entorno, cargar un programa sencillo y medir consumo. Entrega: código comentado, medidas e informe.

02 · 3 horasGPIO y periféricos

Conectar entradas y salidas y observar señales. Entrega: esquema, código y medidas.

03 · 3 horasInterfaz de audio digital

Capturar audio por I²S y analizar la señal. Entrega: código, análisis e informe de rendimiento.

04 · 4 horasParámetros de RF

Medir potencia y espectro con los instrumentos disponibles. Entrega: tabla de medidas, análisis e informe técnico.

Actividades teóricas

Comparar microcontroladores, localizar bloques en el diagrama del ESP32, estudiar ASK/FSK/PSK, revisar cristal y osciladores y analizar amplificadores de RF.

Material del tema

ESP32 DevKit, protoboard, jumpers, LED y resistencia, pulsadores, potenciómetro y micrófono I²S opcional. Para medir: multímetro, osciloscopio y generador de señales. La medición RF completa puede requerir instrumental específico adicional.

Evaluación del tema según el documento:Examen teórico 30 %Prácticas 50 %Investigación 20 %

Entregables citados: código fuente, informes con mediciones, esquemas y análisis de resultados. Comprueba con tu profesor los requisitos exactos de cada práctica.

Consulta el documento completo de clase

Se incluye el PDF original para conservar los ejemplos y el orden del tema.

Abrir PDF del tema
Especificaciones contrastadas con documentación de Espressif: hoja de datos ESP32-WROOM-32, ADC, DAC y potencia Wi-Fi.

CE a · arquitectura

Abre cada bloque y sigue la señal

Los equipos reales varían. Este recorrido representa un transmisor y un receptor superheterodino habituales.

Pulsa cada etapa para ver qué recibe, qué hace y cómo se comprueba.

Frecuencia de radio (RF)

Es la señal que se transmite por la antena. La frecuencia elegida determina dónde sintonizar; las bandas y canales están regulados.

Frecuencia intermedia (FI)

En un receptor superheterodino, el mezclador combina la señal recibida con el oscilador local y genera componentes a suma y diferencia de frecuencias. Un filtro selecciona la FI prevista. Ejemplo didáctico: 100 MHz y oscilador local de 110,7 MHz producen una diferencia de 10,7 MHz.

Sintonía y bandas · exploración

Elige una frecuencia y encuentra una señal

El receptor debe seleccionar una porción del espectro y rechazar las demás. Mueve el dial: cuando coincida con una estación de ejemplo, el filtro deja pasar esa señal.

89,4 MHz
97,8 MHz
107,7 MHz
Rango didáctico de FM: 87,5–108,0 MHz.
RECEPTOR SINTONIZADO
97,8 MHz

Las tres emisoras son ficticias. El ancho de selección y los niveles están simplificados; una radio real tiene filtros y condiciones de recepción más complejos.

Frecuencia no equivale a contenido

Los MHz indican cuántos ciclos tiene la portadora por segundo. La música o la voz son la información que se incorpora mediante modulación.

La banda no describe por sí sola la modulación

AM y FM nombran métodos de modulación; también se usan para referirse coloquialmente a servicios de radiodifusión. No toda señal en una banda está obligada a usar una única técnica.

CE b · laboratorio de ondas

Mueve los controles y compara AM con FM

La onda naranja es la información de baja frecuencia. La verde representa la portadora modulada. El dibujo es conceptual y usa una escala reducida para que puedas verla.

AM no significa que toda la onda tenga siempre amplitud variable: la envolvente sigue la información. En FM, la separación entre ciclos cambia mientras la amplitud ideal permanece constante.
SEÑAL DE INFORMACIÓNPORTADORA MODULADA
InformaciónPortadora modulada

AM: información en la amplitud

Al variar la señal de audio, crece o disminuye la amplitud de la portadora. Su frecuencia central se mantiene fija en el modelo ideal. Un detector de envolvente puede recuperar el audio de una AM convencional.

FM: información en la frecuencia

La frecuencia instantánea sube o baja de acuerdo con el audio. Su amplitud ideal se mantiene constante. Un demodulador de FM traduce esas variaciones de frecuencia a información.

CE c · señales digitales

Los bits también viajan sobre una portadora

Un bit puede valer 0 o 1. Un símbolo es un estado de la señal transmitida y puede representar uno o varios bits. Introduce hasta ocho bits y observa tres formas básicas de representarlos.

SECUENCIA → ONDATIEMPO →

Representación ideal simplificada: los sistemas reales aplican filtrado, codificación y sincronización.

ASK

Cambia la amplitud entre estados. En el ejemplo, un 1 produce una onda grande y un 0 una pequeña.

FSK

Cambia la frecuencia. Un estado tiene más ciclos en el mismo tiempo que el otro.

PSK

Cambia la fase. En BPSK, los dos estados se separan 180°. Un cambio de fase puede aparecer como inversión de la onda.

ASK, FSK y PSK son familias de modulación; la transmisión digital también requiere temporización, codificación y tratamiento de errores. Que los datos sean digitales no significa que la onda electromagnética deje de ser una magnitud física continua.

CE d, e y f · banco de trabajo

Medir, comparar e interpretar

Qué se mideInstrumento habitualQué te diceCuidado al comparar
Tensión de alimentaciónMultímetroSi el módulo recibe la tensión prevista.Modo CC/CA, polaridad y punto de referencia.
Forma de onda y amplitudOsciloscopioSi la señal entra y sale con la forma y nivel esperados.Sonda, atenuación, acoplamiento, impedancia y escala.
FrecuenciaFrecuencímetro u osciloscopioSi oscilador, RF o FI trabajan donde corresponde.Unidades: Hz, kHz o MHz; tolerancia del manual.
Nivel, espectro y ancho de bandaAnalizador de espectroPortadora, bandas laterales, señales espurias y ocupación.dBm no es dB; atender al ancho de resolución.
Potencia de transmisiónVatímetro de RF y carga adecuadaPotencia entregada a la carga.Impedancia, frecuencia y potencia admisible.

Una comparación correcta

1. Localiza el punto de prueba, las condiciones y el valor esperado en el manual. 2. Mide entrada y salida con instrumento y escala adecuados. 3. Anota valor, unidad y tolerancia. 4. Compara y explica si la diferencia encaja con la función del módulo.

Ganancia y unidades

Si mides la misma magnitud de potencia en entrada y salida, la ganancia en dB es 10 log₁₀(Psalida / Pentrada). Para tensiones con igual impedancia: 20 log₁₀(Vsalida / Ventrada). dB expresa una relación; dBm expresa potencia referida a 1 mW.

Práctica guiada · CE e y f

Diagnostica un módulo con datos de ejemplo

Este caso es inventado para practicar. Los valores válidos de un equipo real deben salir de su manual técnico.

Amplificador de FI

El manual del ejemplo indica una entrada de 50 mV RMS y una salida de 200 mV RMS ±10 %, medidas con la misma impedancia y una señal de prueba de 10,7 MHz.

Rango esperado
180–220 mV
Ganancia esperada
4× · 12,0 dB
Ganancia medida
2,4× · 7,6 dB
Estado
Fuera de rango

Tu interpretación

Con una entrada correcta y esa salida, ¿qué conclusión está mejor apoyada?

Si no hay salida

Verifica alimentación, entrada, conexiones, configuración del instrumento y punto de prueba antes de atribuir el fallo a un componente concreto.

Si hay salida pero deformada

Una forma de onda recortada puede indicar saturación o un nivel de entrada excesivo. Un filtro puede reducir componentes no deseadas sin amplificar la señal.

Autoevaluación · 6 criterios

Comprueba si podrías explicarlo en un examen

Doce preguntas con explicación inmediata. Las respuestas incorrectas sirven para localizar el concepto que conviene repasar.

Pregunta 1 de 12CE a

Aciertos: 0

Mini glosario

AFAudiofrecuencia: la información de sonido antes o después de la modulación.
RFRadiofrecuencia: señal de alta frecuencia que puede alimentar una antena.
FIFrecuencia intermedia: frecuencia fija de trabajo en ciertos receptores tras el mezclador.
PortadoraOnda que se modifica para transportar información.
GananciaRelación entre el nivel de salida y el de entrada de un bloque.
DemodularRecuperar la información que se transportó en una señal modulada.

Repaso final

Seis frases que debes poder explicar

1 · Cadena de transmisión

Información → tratamiento y modulación → amplificación de RF → antena.

2 · Cadena de recepción

Antena → selección y amplificación → posible conversión a FI → demodulación → audio o datos.

3 · Analógico

AM modifica la amplitud; FM modifica la frecuencia instantánea.

4 · Digital

ASK, FSK y PSK representan estados mediante amplitud, frecuencia o fase.

5 · Medida

Todo valor necesita magnitud, unidad, condiciones e instrumento adecuado.

6 · Diagnóstico

Compara la medida con el manual y relaciona el resultado con la función del bloque.

Las fotos de clase muestran la idea general de emisor, receptor, antena, sintonía, filtros, amplificación y bandas. Esta guía desarrolla además FI, modulación digital y procedimientos de medida para cubrir el RA completo.

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