MANUAL TECNICO
EMISORA DE FM 10 WATTS (88-108 MHz)
Original emisora de FM con entradas ecualizadas y mezclador para
cinta y micrófono. Ideal por su importante alcance (10 Km).
Apta para enlaces de comunicaciones o para emplear como emisora
de baja potencia. También puede utilizarse con la batería de un
automóvil.
LISTADO DE COMPONENTES:
RESISTENCIAS:
R1=2,2 Kohms (Rojo-Rojo-Rojo) R2=100 Kohms (Marrón-Negro-Amarillo) R3=R16=10 Kohms (Marrón-Negro-Naranja) R4=270 Kohms (Rojo-Violeta-Amarillo) R5=R10=2,7 Kohms (Rojo-Violeta-Rojo) R6=R9=R13=22 Kohms (Rojo-Rojo-Naranja) R7=R8=470 Kohms (Amarillo-Violeta-Amarillo) R11=R14=100 Ohms (Marrón-Negro-Marrón) R12=R15=47 Kohms (Amarillo-Violeta-Naranja) R17=18 Kohms (Marrón-Gris-Naranja) R18=R21=100 Ohms (Marrón-Negro-Marrón) R19=1,8 Kohms (Marrón-Gris-Rojo) R20=1 Kohm (Marrón-Negro-Rojo) P1=Potenciómetro de 22 Kohms log (*) P2=Potenciómetro de 100 Kohms log (*)INDUCTORES:
L1=L3=Choque 1,8 µHy
L4=L5=L7=L8=L10=Choque VK200 L11=L13=L16=L17=Choque VK200 L2=L6=L9=L12=L14=Ver Tabla bobinas L15=L18=L19=L20=Ver Tabla bobinas
CAPACITORES:
C1=C2=C6=4,7 µF 25V (Electrolítico) C3=C44=47 µF 25V (Electrolítico) C4=C13=C19=C40=C43=C45=10 nF (Disco) C5=220 pF (Plate) C7=10 µF 50V (Electrolítico) C9=C17=68 pF (Plate) C10=C42=Trimmer cerámico 5-50 pF C11=18 pF (Plate) C14=C16=C22=C26=1 nF (Plate) C12=C20=56 pF (Plate) C15=C41=C46=100 nF (Disco) C21=C24=C29=C32=4,7 nF (Plate) C23=C31=C38=330 pF (Plate) C25=C27=C34 a C37=Trimmer cerámico 5-50 pF C48=C49=Trimmer cerámico 5-50 pF C28=C30=C33=C39=1 nF (Plate) C47=470 pF (Plate)C50=C51= trimmer cer. 5-50 pF (nota Potencia) (*) NOTA: los capacitores C8 y C18 no se colocan.
SEMICONDUCTORES:
D1=Zener 10V 1/2W D2=Diodo varicap BB106 T1=BF 199 T2=T3=2A2369A/2N3866 T4=2N3866/ 2N4427/ MRF227 T5=MRF226/ 2N5590/ PT8828/ 2CS2102 IC1=TL081/ LF351Se provee el alambre para hacer las bobinas.
Los componentes marcados con un asterisco no se proveen. Modelo Nº: 355
MANUAL TECNICO
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO:
El sistema transmisor de FM aquí descripto, consta de un amplificador mezclador con una ecualización adecuada a fin de efectuar el preénfasis de audio, según normas internacionales; un oscilador de RF modulado en frecuencia; dos etapas amplificadoras en clase A y dos etapas de amplificación en RF en clase C.
La alimentación de la plaqueta está dividida en dos partes, el transistor de salida se alimenta con 13,8 Vcc y el resto está alimentado con 12,5 Vcc, estabilizando las tensiones del preamplificador de audio y el oscilador modulado con D1.
El amplificador-mezclador de audio está preparado para recibir dos señales de audio, una procedente de un micrófono y la otra de un deck de cassettes o un grabador de cinta abierta, con los niveles e impedancias característicos de cada uno de ellos. Estas señales pueden ser amplificadas simultáneamente o en forma separada empleándose para ello los potenciómetros P1 y P2, la señal de cada una de estas entradas ingresa a la entrada inversora de IC1 que trabaja como inversor sumador; la relación de ganancia de las entradas es distinta entre si y depende de la relación de la resistencia serie formada por R3,R7 y R8 para la entrada de micrófono y R7+R8 y R4 para la entrada de cinta.C5 se encarga de atenuar el nivel de la señal realimentada a medida que aumenta su frecuencia , logrando así una mayor amplificación a frecuencias elevadas, a fin de compensar el efecto que causa la red de atenuación (de énfasis) que contienen todos los receptores de FM.
La señal así tratada se inyecta a través del divisor formado por R6 y R9, con lo cual la señal de audio se superpone aun nivel de corriente continua que es el encargado de lograr la polarización inversa del diodo varicap D2 a fin de hacerlo trabajar como capacitor variable; variando su capacidad con las variaciones en el nivel de la señal de audio, se varía también la capacitancia total del circuito tanque formado por L2,el trimmer C10,C1 y el diodo varicap, componentes que determinan la frecuencia del oscilador compaginado alrededor de T1.L3,C13 y C14 junto a R15 impiden el paso de la señal de RF hacia el amplificador de audio pero no ejercen influencia sobre la señal. C10 fija la frecuencia central de transmisión o “portadora” y el varicap es el encargado de lograr la desviación de frecuencia (+/-15KHz) .Se extrae señal desde la derivación de L2 y se acopla capacitivamente a través de C9 a la base de T2 que trabaja como primer amplificador de RF en clase A, polarizándose la base del mismo con un divisor resistivo formado por R16 y R17. Esta etapa, en configuración emisor común, entrega señal desde su colector a la base de T3, que trabaja en emisor común, con lo que se logra mayor amplificación y linealidad a fin de evitar la generación de armónicas. Este segundo amplificador de RF también trabaja en clase A, debido a que la polarización de su base es obtenida a través de un divisor resistivo formado por R19 y R20. R21 garantiza la estabilidad del punto de trabajo de T3 independizándolo de las variaciones propias de cada semiconduc
Modelo Nº: 355
MANUAL TECNICO
Modelo Nº: 355
Libro 11 - Experiencia 6 - Página 3/12
tor. C28 desacopla a chasis la señal de RF convirtiendo a la etapa en emisor común como antes se había mencionado.
La tensión de alimentación de T3 está filtrada por L7 y L8 y desacoplada por los capacitores C21 a C23.
Para los que recién se inician en el campo de la radiofrecuencia, sin duda, al ver que los desacoples de los colectores de los últimos 3 transistores se realizan a través de capacitores conectados en paralelo, se preguntarán si es que no existen en el mercado capacitores del valor adecuado o si es que se ha hecho el diseño en manera empírica y no se ha hecho un estudio final del resultado.
Tenemos que indicarles entonces, que es práctica común en el campo de RF repartir la capacidad de desacople de los colectores entre varios capacitores de valor diferente y conectados en paralelo, ya que a estas frecuencias se deben considerar las inductancias que presentan las conexiones físicas de los mismos.
Por medio del cálculo de las bobinas L9 y L14 y con el empleo de los capacitores variables C25 y C27, no solo efectuamos la adaptación de las impedancias entre la salida de T3 y la entrada de T4, sino que también el circuito sintonizado resultante proporciona una buena supresión de las armónicas que se producen en el paso por el amplificador.
La tercera etapa de amplificación está justificada en base a que el transistor de salida requiere, para ser excitado correctamente una potencia entre 0.8 y 1.5 W para obtener los 10 W deseados en la salida del lineal.
Resulta obvio que con la salida de T3 estamos lejos de estas potencias, por lo que es imprescindible la utilización de un paso medio de amplificación.
Para esta 4º etapa hemos utilizado un transistor NPN tipo 2N3866 (polarizado en clase C) con potencia de salida de 1 W, que nos permite excitar adecuadamente a T5 para obtener los 10 W en su salida.
Como se observa en el circuito eléctrico, T4 carece de polarización fija en su base, ya que lo hacemos trabajar en clase c para obtener una menor disipación en colector y por consiguiente un mayor rendimiento que trabajando en clase A.
Se debe recordar que en FM no es necesario utilizar amplificadores de gran linealidad, porque tratándose de circuitos sintonizados , aún teniendo corrientes de colector durante menos de medio ciclo, en el circuito se tiene una senoide, en la cual las ligeras variaciones de amplitud no afectan a la hora de demodular.
L10 y L11 filtran la tensión de colector y se desacopla a masa mediante el empleo de los capacitores C29 a C33. Como en el caso anterior, L12 y L15 junto a los trimmers C34 y C35 adaptan la impedancia de la salida de T4 .C47 es un capacitor de paso para aislar la impedancia de salida de T4 con la impedancia de entrada de T5. C48 y C49 junto con L15 y L16 forman el adaptador de la impedancia de base de T5.
En la etapa de salida se utiliza un transistor tipo 2N5590, polarizado en clase C, a fin de obtener un rendimiento del 50 %, esto se consigue con la circulación de
MANUAL TECNICO
corriente a través de la resistencia intrínseca de difusión de la base (polarización de base 0), cuyas características permiten producir una polarización inversa de la juntura base-emisor del transistor, de tal manera que se obtiene corriente de colector durante menos de la mitad de cada ciclo.
En el circuito se puede apreciar que, como en los pasos anteriores, el filtraje de la tensión del colector se efectúa por medio de L17 y se desacopla a masa mediante las capacidades repartidas entre C36 a C41. Mediante L18 y L19 junto a los trim-mers C36 y C37 se adapta las impedancias de salida del transmisor con la impedancia de carga, ya sea otro amplificador lineal o la antena de transmisión a la vez que se atenúan las armónicas. Sabiendo que las magnitudes de las armónicas producidas en un amplificador clase C son importantes, se ha agregado a la salida un filtro compuesto por L20 y C42, a fin de reforzar el rechazo a estas armónicas, que quedarán atenuadas en más de 60 dB.
La impedancia de salida del circuito está calculada en 52 Ohms.
Recomendamos el empleo de cable coaxil de 52 Ohms, con una antena de igual impedancia, a fin de lograr el máximo rendimiento del sistema.
NOTAS DE MONTAJE
1- Colocar blindajes de hojalata o chapa de cobre alrededor del oscilador. 2- Verificar las soldaduras en ambas caras del circuito impreso, de los componentes que puedan soldarse de los dos lados.
3- Colocar a T4 un disipador estrella de al menos 1 cm de alto. Utilizar grasa siliconada para mejorar el contacto térmico entre el transistor y el disipador.
4-Colocar a T5 un disipador de 3,5 ºC/W de 5 x 10 cm tipo U de 2 mm de espesor. Utilizar grasa siliconada para mejorar el contacto térmico entre el la rosca del transistor y el disipador.
5- Para las conexiones de los potenciómetros utilizar cable mallado, conectando en cada caso la malla a masa.
Para la salida utilizar cable de 50 Ohms tipo RG58 o similar.
6- Refrigerar el equipo con una turbina de 220 Vca. No se recomienda utilizar turbinas de 12 Vcc, ya que suelen generar ruido.
TABLA DE BOBINAS
BOBINA L2: Con alambre de cobre de 0,8 mm de diámetro se bobinan 4 espiras y 3/4 (diámetro interno de la bobina: 6 mm), separadas entre sí 0,5 mm, con una derivación a 1,25 vueltas del colector de T1.
BOBINA L6: Con alambre de cobre de 0,8 mm de diámetro se bobinan 2 espiras Modelo Nº: 355
MANUAL TECNICO
y 3/4 (diámetro interno de la bobina: 6 mm), separando las espiras entre sí hasta obtener una longitud de la bobina de 8 mm
BOBINA L9: Con alambre de cobre de 0,8 mm de diámetro se bobinan 3 espiras y 3/4 (diámetro interno de la bobina: 6 mm), separando las espiras entre sí hasta obtener una longitud de la bobina de 9 mm.
BOBINA L12: Con alambre de cobre de 1 mm de diámetro se bobinan 4 espiras y 3/4 (diámetro interno de la bobina: 8 mm), separando las espiras entre sí hasta obtener una longitud de la bobina de 13 mm.
BOBINA L14: Con alambre de cobre de 1 mm de diámetro se bobinan 4 espiras y 3/4 (diámetro interno de la bobina: 6 mm), separando las espiras entre sí hasta obtener una longitud de la bobina de 12 mm.
BOBINA L15: Con alambre de cobre de 1 mm de diámetro se bobinan 2 espiras (diámetro interno de la bobina: 8 mm), separando las espiras entre sí hasta obtener una longitud de la bobina de 7 mm.
BOBINA L18: Con alambre de cobre de 0,5 mm de diámetro se bobina 7 espiras juntas (diámetro interno de la bobina: 6 mm).
BOBINA L19: Con alambre de cobre de 1 mm de diámetro se bobinan 3 espiras (diámetro interno de la bobina: 8 mm), separando las espiras entre sí hasta obtener una longitud de la bobina de 10 mm.
BOBINA L20: Con alambre de cobre de 1 mm de diámetro se bobinan 4 espiras (diámetro interno de la bobina: 8 mm), separando las espiras entre sí hasta obtener una longitud de la bobina de 14 mm.
Antes de intentar soldar la bobina al circuito impreso se debe limpiar totalmente el esmalte, raspándolo con lija o una cuchilla en la parte donde se efectuará la soldadura; también es conveniente estañar estos terminales antes del montaje de la bobina, con lo que le ahorrara problemas de soldaduras posteriores.
CALIBRACION
Situar un receptor de F.M. en un lugar próximo, sintonizándolo en una zona en que no se captan emisoras, luego conectar un micrófono al potenciómetro P1 y girar este 2/3 partes de su recorrido.
Modelo Nº: 355
MANUAL TECNICO
Suministrar alimentación a la plaqueta excitadora y retocar C10 hasta oír un silbido en el parlante del receptor.Con ello se ajusta la frecuencia de transmisión deseada.Ahora sintonice el receptor en el extremo de banda contrario al cual ajustó la frecuencia de transmisión.
El ajuste del equipo se divide en dos pasos:
1) Sin colocar C47, conectar en el punto de unión de C34 y C35 (B) mediante un cable coaxil de 50 Ohms el watímetro y la carga.
Ajustar C25, C27, C34 y C35 hasta lograr leer en el watímetro entre 800 mW y 1W.
2) Retire el watímetro y la carga del punto B y colóquela a la salida de RF. Aplicar en serie con la rama positiva de la alimentación del lineal un amperímetro de corriente continua (debe ser analógico para detectar las rápidas variaciones de la corriente), capaz de medir hasta 3 amperes, sin olvidar de conectar entre las puntas de este un capacitor de valor comprendido entre 22 y 47 nF para evitar la lectura de cualquier residuo de R.F., que al entrar este en la bobina del instrumento puede influir negativamente en la lectura.Suelde C47 y alimente la etapa de salida.Ajuste los trimers C36, C37 hasta que indique máxima potencia y luego ajuste C42 con lo cual la potencia tendrá que subir nuevamente.Con esto tendríamos medianamente adaptado el colector de T5. Ajustar ahora los trimers de base (C48 y C49) , en caso de ser necesario repita esta operación varias veces, respetando el orden de ajuste colector-base.Controle que a máxima potencia en el amperímetro mida el mínimo consumo( 1,5 Aprox.).Si el equipo está oscilando desaparecerá la emisora que usted estaba sintonizando, escuchándose el silencio provocado por el equipo.Retoque los trimers hasta solucionar el problema.
No conectar jamás la alimentación al sistema si no se encuentra conectada la antena o la sonda de carga, ya que corre el riesgo de averiar irremediablemente al transistor de salida.
NOTA DE POTENCIA
En caso de que en el Kit para armar se provean trimers pinta amarilla se deberá agregar dos trimers más los cuales se incluyen en el Kit (en el circuito eléctrico están indicados como C50 y C51).
C50 se conecta entre masa y el punto de unión de C48 y C49. C51 se conecta entre masa y el punto de unión de L19 y C36.
Página 50
Modelo Nº: 355
MANUAL TECNICO
CONEXION DE LA CARGA Y EL WATIMETRO
CARACTERISTICAS TECNICAS
Tensión de alimentación del transistor de salida : 12 a 14.8 Vcc
Consumo de corriente 2 amperes
Tensión de alimentación del resto del circuito 12.5 Vcc
Potencia de salida de 10 a 12,5 Watts
Atenuación : espúreas de la banda 50 dB
Impedancia de entrada de micrófono 22 Kohms
Impedancia de salida 52 Ohms
Para un mejor funcionamiento del circuito se optó por alimentar con fuentes distintas al transistor de potencia y al resto del circuito. Lo cual no impide que se alimente todo el sistema con una fuente única de 12 Vcc 3A (puede ser unabatería),colocando además un diodo 1N5404 en directa hacia el excitador para evitar oscilaciones. Esto traerá como consecuencia una disminución en la potencia de salida.
Modelo Nº: 355
MANUAL TECNICO
RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS
ATENCION: NO ALIMENTAR LA PLAQUETA SIN HABER
SEGUIDO ESTAS INSTRUCCIONES
DISIPACION CALORICA
1 - Disipar muy bien la potencia con un disipador de aluminio aletado tipo U de al menos 10 x 5 cm x 2 mm de espesor. T4 deberá tener un disipador tipo estrella. 2 - Es conveniente inyectar aire con una turbina a los efectos de facilitar la refrigeración general (orientar la corriente de aire sobre la etapa excitadora y la potencia. Colocar la turbina a la mitad de la plaqueta).
ALIMENTACION
1 - Alimentar con fuentes separadas, una para el oscilador (12,5V 1A) y la otra para la potencia (13,8V 3A)
2 - Encender primero la etapa osciladora y esperar unos 5 segundos (con este tiempo se normaliza la frecuencia de transmisión) y recién después la potencia.
3 - Separe todo lo que pueda el conector de alimentación del conector de antena y a éste aproximelo lo mas que pueda a la salida de potencia.
4- Es posible alimentar todo el sistema con una sola fuente (por ejemplo una batería de automóvil). En este único caso se deberá agregar un diodo 1N5404 tal como indica el diagrama de conexiones.
INYECCION DE SEÑAL
Tener presente que en la entrada de micrófono la señal no debe superar los 50 mV y en la entrada de audio 100 mV; con esto se evita la saturación en la emisión.
Diagrama de
conexiones
Modelo Nº: 355
MANUAL TECNICO
Modelo Nº: 355
MANUAL TECNICO
Modelo Nº: 355
MANUAL TECNICO
Construcción de una antena de 3/4 de onda
“Slim-Jim”
Esta antena es un dipolo plegado, de una longitud igual a L/2, atacado en su extremo por un transformador de cuarto de onda de adaptación. Las características principales son:
* Ganancia de 3 db.
* Radiar con un ángulo de partida muy bajo sobre el horizonte.
* Se observará, además, que la antena no necesita un plano de tierra y puede, por ello, ser montada en lo alto de un mástil o de un poste.
La antena está realizada, con las cotas de la figura 1, de tubo de aluminio de 10 mm de diámetro. El cable de alimentación es de cualquier longitud y se fija a 102 mm de la base con el de 50 ohms o a 120 mm con el de 75 ohms. La separación entre los dos ramales es bastante indiferente; nosotros la hemos fijado en 60 mm de eje a eje. La puesta a punto consiste esencialmente en el ajuste de los puntos de unión del cable para obtener una proporción de ondas estacionarias lo más reducida posible, es decir, próxima a la unidad.
La fórmula para calcular esta antena es:
Para la 1/2 onda y para el 1/4 de onda restante se divide el resultado anterior por 2.
Donde 142.5 es una constante que está dada por la velocidad de propagación de la onda en el tiempo para las señales de VHF y UHF.
Ejemplo: Para hacer una antena de 3/4 de onda en 96.3 MHz tenemos que hacer:
El largo total será de 2,2 metros, en el transformador de 1/4 de onda se atacará a aproximadamente 10 cm de la base con el cable coaxil (en el caso de utilizar 50 W de Z); luego desplazando hacia arriba y abajo de a poco (pasos de 0,5 cm) se ajustará el R.O.E. hasta que no supere los 1.3.
Aplicando estas mismas fórmulas podremos, también, construir esta antena con otro tipo de material. Como es una cinta plana de 300 W de Z, utilizada comunmente en T.V., debido a que esta antena es banda ancha +/- 2 Mhz no hay problemas para adaptar la impedancia, utilizando sus dos conductores concentricos, soldados en
142 5. Frec = 1/ 2 ( metros) 1 / 4 = 1 / 2 2 = ( metros) 1 / 2 = 142.5 96. 3 = 1, 47 metros 1 / 4 = 1. 47 2 = 0, 73 metros Modelo Nº: 355
MANUAL TECNICO
Figura 1
Figura 2
Figura 3
Modelo Nº: 355
Libro 11 - Experiencia 6 - Página 12/12
los extremos superior e inferior y respetando las medidas y el corte de 2,5 cm del gama; lograremos una excelente antena experimental para utilizar con una potencia de hasta 20 Watts. Para darle rigidez al conjunto conviene introducir el cable estirado dentro de un caño tipo P.V.C. de un largo de 15 cm superior al de la antena para hacer el soporte, ya que el largo de la antena no se puede poner junto a una superficie metalica ya que esta desadaptaría la impedancia.
Esta antena tiene un óvulo de irradiación como se muestra en la figura 3. Tomando como referencia la torre para darle la directividad; la separación entre el dipolo y la torre debe ser un número impar mayor a 1/4 de onda, esto es así para evitar que el soporte entre en resonancia con la antena.
La ganancia de esta antena es de 3dB, el conjunto hecho con aluminio soporta una potencia de hasta 200 Watts.
