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MANUAL TECNICO

EMISORA DE FM 10 WATTS (88-108 MHz)

Original emisora de FM con entradas ecualizadas y mezclador paracinta y micrófono. Ideal por su importante alcance (10 Km).

Apta para enlaces de comunicaciones o para emplear como emisorade baja potencia. También puede utilizarse con la batería de unautomóvil.

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 µHyL4=L5=L7=L8=L10=Choque VK200L11=L13=L16=L17=Choque VK200L2=L6=L9=L12=L14=Ver Tabla bobinasL15=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 pFC11=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 pFC48=C49=Trimmer cerámico 5-50 pFC28=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 1/2WD2=Diodo varicap BB106T1=BF 199T2=T3=2A2369A/2N3866T4=2N3866/ 2N4427/ MRF227T5=MRF226/ 2N5590/ PT8828/ 2CS2102IC1=TL081/ LF351

Se provee el alambre para hacer las bobinas.Los componentes marcados con un asterisco no se proveen.

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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO:

El sistema transmisor de FM aquí descripto, consta de un amplificador mezcladorcon una ecualización adecuada a fin de efectuar el preénfasis de audio, segúnnormas internacionales; un oscilador de RF modulado en frecuencia; dos etapasamplificadoras 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 salidase alimenta con 13,8 Vcc y el resto está alimentado con 12,5 Vcc, estabilizando lastensiones del preamplificador de audio y el oscilador modulado con D1.

El amplificador-mezclador de audio está preparado para recibir dos señales deaudio, una procedente de un micrófono y la otra de un deck de cassettes o ungrabador de cinta abierta, con los niveles e impedancias característicos de cadauno de ellos. Estas señales pueden ser amplificadas simultáneamente o en formaseparada empleándose para ello los potenciómetros P1 y P2, la señal de cada unade estas entradas ingresa a la entrada inversora de IC1 que trabaja como inversorsumador; la relación de ganancia de las entradas es distinta entre si y depende dela relación de la resistencia serie formada por R3,R7 y R8 para la entrada demicrófono y R7+R8 y R4 para la entrada de cinta.C5 se encarga de atenuar el nivelde la señal realimentada a medida que aumenta su frecuencia , logrando así unamayor amplificación a frecuencias elevadas, a fin de compensar el efecto que causala 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 locual la señal de audio se superpone aun nivel de corriente continua que es elencargado de lograr la polarización inversa del diodo varicap D2 a fin de hacerlotrabajar como capacitor variable; variando su capacidad con las variaciones en elnivel de la señal de audio, se varía también la capacitancia total del circuito tanqueformado por L2,el trimmer C10,C1 y el diodo varicap, componentes que determinanla frecuencia del oscilador compaginado alrededor de T1.L3,C13 y C14 junto a R15impiden el paso de la señal de RF hacia el amplificador de audio pero no ejerceninfluencia 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) .Seextrae señal desde la derivación de L2 y se acopla capacitivamente a través de C9a la base de T2 que trabaja como primer amplificador de RF en clase A, polarizándosela base del mismo con un divisor resistivo formado por R16 y R17. Esta etapa, enconfiguración emisor común, entrega señal desde su colector a la base de T3, quetrabaja en emisor común, con lo que se logra mayor amplificación y linealidad a finde evitar la generación de armónicas. Este segundo amplificador de RF tambiéntrabaja en clase A, debido a que la polarización de su base es obtenida a través deun divisor resistivo formado por R19 y R20. R21 garantiza la estabilidad del puntode trabajo de T3 independizándolo de las variaciones propias de cada semiconduc


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tor. C28 desacopla a chasis la señal de RF convirtiendo a la etapa en emisorcomún como antes se había mencionado.

La tensión de alimentación de T3 está filtrada por L7 y L8 y desacoplada por loscapacitores C21 a C23.

Para los que recién se inician en el campo de la radiofrecuencia, sin duda, al verque los desacoples de los colectores de los últimos 3 transistores se realizan através de capacitores conectados en paralelo, se preguntarán si es que no existenen el mercado capacitores del valor adecuado o si es que se ha hecho el diseño enmanera empírica y no se ha hecho un estudio final del resultado.

Tenemos que indicarles entonces, que es práctica común en el campo de RFrepartir la capacidad de desacople de los colectores entre varios capacitores devalor diferente y conectados en paralelo, ya que a estas frecuencias se debenconsiderar 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 capacitoresvariables C25 y C27, no solo efectuamos la adaptación de las impedancias entre lasalida de T3 y la entrada de T4, sino que también el circuito sintonizado resultanteproporciona una buena supresión de las armónicas que se producen en el paso porel amplificador.

La tercera etapa de amplificación está justificada en base a que el transistor desalida requiere, para ser excitado correctamente una potencia entre 0.8 y 1.5 Wpara obtener los 10 W deseados en la salida del lineal.

Resulta obvio que con la salida de T3 estamos lejos de estas potencias, por loque es imprescindible la utilización de un paso medio de amplificación.

Para esta 4º etapa hemos utilizado un transistor NPN tipo 2N3866 (polarizadoen clase C) con potencia de salida de 1 W, que nos permite excitar adecuadamentea T5 para obtener los 10 W en su salida.

Como se observa en el circuito eléctrico, T4 carece de polarización fija en subase, ya que lo hacemos trabajar en clase c para obtener una menor disipación encolector y por consiguiente un mayor rendimiento que trabajando en clase A.

Se debe recordar que en FM no es necesario utilizar amplificadores de granlinealidad, porque tratándose de circuitos sintonizados , aún teniendo corrientes decolector durante menos de medio ciclo, en el circuito se tiene una senoide, en lacual 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 empleode los capacitores C29 a C33. Como en el caso anterior, L12 y L15 junto a lostrimmers C34 y C35 adaptan la impedancia de la salida de T4 .C47 es un capacitorde paso para aislar la impedancia de salida de T4 con la impedancia de entrada deT5. C48 y C49 junto con L15 y L16 forman el adaptador de la impedancia de basede 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

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corriente a través de la resistencia intrínseca de difusión de la base (polarizaciónde base 0), cuyas características permiten producir una polarización inversa de lajuntura base-emisor del transistor, de tal manera que se obtiene corriente de colectordurante menos de la mitad de cada ciclo.

En el circuito se puede apreciar que, como en los pasos anteriores, el filtraje dela tensión del colector se efectúa por medio de L17 y se desacopla a masa mediantelas 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 impedanciade carga, ya sea otro amplificador lineal o la antena de transmisión a la vez que seatenúan las armónicas. Sabiendo que las magnitudes de las armónicas producidasen un amplificador clase C son importantes, se ha agregado a la salida un filtrocompuesto por L20 y C42, a fin de reforzar el rechazo a estas armónicas, quequedarán 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 roscadel transistor y el disipador.

5- Para las conexiones de los potenciómetros utilizar cable mallado, conectandoen 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 espirasy 3/4 (diámetro interno de la bobina: 6 mm), separadas entre sí 0,5 mm, con unaderivación a 1,25 vueltas del colector de T1.

BOBINA L6: Con alambre de cobre de 0,8 mm de diámetro se bobinan 2 espiras


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y 3/4 (diámetro interno de la bobina: 6 mm), separando las espiras entre síhasta obtener una longitud de la bobina de 8 mm

BOBINA L9: Con alambre de cobre de 0,8 mm de diámetro se bobinan 3 espirasy 3/4 (diámetro interno de la bobina: 6 mm), separando las espiras entre sí hastaobtener una longitud de la bobina de 9 mm.

BOBINA L12: Con alambre de cobre de 1 mm de diámetro se bobinan 4 espirasy 3/4 (diámetro interno de la bobina: 8 mm), separando las espiras entre sí hastaobtener una longitud de la bobina de 13 mm.

BOBINA L14: Con alambre de cobre de 1 mm de diámetro se bobinan 4 espirasy 3/4 (diámetro interno de la bobina: 6 mm), separando las espiras entre sí hastaobtener 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 obteneruna longitud de la bobina de 7 mm.

BOBINA L18: Con alambre de cobre de 0,5 mm de diámetro se bobina 7 espirasjuntas (diámetro interno de la bobina: 6 mm).



Antes de intentar soldar la bobina al circuito impreso se debe limpiar totalmenteel esmalte, raspándolo con lija o una cuchilla en la parte donde se efectuará lasoldadura; también es conveniente estañar estos terminales antes del montaje dela 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 enque no se captan emisoras, luego conectar un micrófono al potenciómetro P1 ygirar este 2/3 partes de su recorrido.


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Suministrar alimentación a la plaqueta excitadora y retocar C10 hasta oír unsilbido en el parlante del receptor.Con ello se ajusta la frecuencia de transmisióndeseada.Ahora sintonice el receptor en el extremo de banda contrario al cual ajustóla 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 uncable coaxil de 50 Ohms el watímetro y la carga.

Ajustar C25, C27, C34 y C35 hasta lograr leer en el watímetro entre 800 mW y1W.

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 amperímetrode corriente continua (debe ser analógico para detectar las rápidas variaciones dela corriente), capaz de medir hasta 3 amperes, sin olvidar de conectar entre laspuntas de este un capacitor de valor comprendido entre 22 y 47 nF para evitar lalectura de cualquier residuo de R.F., que al entrar este en la bobina del instrumentopuede influir negativamente en la lectura.Suelde C47 y alimente la etapa desalida.Ajuste los trimers C36, C37 hasta que indique máxima potencia y luego ajusteC42 con lo cual la potencia tendrá que subir nuevamente.Con esto tendríamosmedianamente adaptado el colector de T5. Ajustar ahora los trimers de base (C48y C49) , en caso de ser necesario repita esta operación varias veces, respetando elorden de ajuste colector-base.Controle que a máxima potencia en el amperímetromida el mínimo consumo( 1,5 Aprox.).Si el equipo está oscilando desaparecerá laemisora que usted estaba sintonizando, escuchándose el silencio provocado por elequipo.Retoque los trimers hasta solucionar el problema.

No conectar jamás la alimentación al sistema si no se encuentra conectadala antena o la sonda de carga, ya que corre el riesgo de averiarirremediablemente al transistor de salida.

NOTA DE POTENCIA

En caso de que en el Kit para armar se provean trimers pinta amarilla se deberáagregar dos trimers más los cuales se incluyen en el Kit (en el circuito eléctricoestán 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.

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CONEXION DE LA CARGA Y EL WATIMETRO

CARACTERISTICAS TECNICAS

Tensión de alimentación del transistor de salida : 12 a 14.8 VccConsumo 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 dBImpedancia de entrada de micrófono 22 Kohms

Impedancia de salida 52 Ohms

Para un mejor funcionamiento del circuito se optó por alimentar con fuentesdistintas al transistor de potencia y al resto del circuito. Lo cual no impide que sealimente todo el sistema con una fuente única de 12 Vcc 3A (puede serunabatería),colocando además un diodo 1N5404 en directa hacia el excitador paraevitar oscilaciones. Esto traerá como consecuencia una disminución en la potenciade salida.


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RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS

ATENCION: NO ALIMENTAR LA PLAQUETA SIN HABERSEGUIDO ESTAS INSTRUCCIONES

DISIPACION CALORICA

1 - Disipar muy bien la potencia con un disipador de aluminio aletado tipo U deal 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 larefrigeración general (orientar la corriente de aire sobre la etapa excitadora y lapotencia. Colocar la turbina a la mitad de la plaqueta).

ALIMENTACION

1 - Alimentar con fuentes separadas, una para el oscilador (12,5V 1A) y la otrapara la potencia (13,8V 3A)

2 - Encender primero la etapa osciladora y esperar unos 5 segundos (con estetiempo se normaliza la frecuencia de transmisión) y recién después la potencia.

3 - Separe todo lo que pueda el conector de alimentación del conector de antenay 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 unabatería de automóvil). En este único caso se deberá agregar un diodo 1N5404 talcomo indica el diagrama de conexiones.

INYECCION DE SEÑAL

Tener presente que en la entrada de micrófono la señal no debe superar los 50mV y en la entrada de audio 100 mV; con esto se evita la saturación en la emisión.

Diagrama deconexiones


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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 suextremo por un transformador de cuarto de onda de adaptación. Las característicasprincipales 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 102mm de la base con el de 50 ohms o a 120 mm con el de 75 ohms. La separaciónentre los dos ramales es bastante indiferente; nosotros la hemos fijado en 60 mmde eje a eje. La puesta a punto consiste esencialmente en el ajuste de los puntos deunión del cable para obtener una proporción de ondas estacionarias lo más reducidaposible, 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 por2.

Donde 142.5 es una constante que está dada por la velocidad de propagaciónde 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 quehacer:

El largo total será de 2,2 metros, en el transformador de 1/4 de onda se atacaráa aproximadamente 10 cm de la base con el cable coaxil (en el caso de utilizar 50W de Z); luego desplazando hacia arriba y abajo de a poco (pasos de 0,5 cm) seajustará el R.O.E. hasta que no supere los 1.3.

Aplicando estas mismas fórmulas podremos, también, construir esta antena conotro tipo de material. Como es una cinta plana de 300 W de Z, utilizada comunmenteen T.V., debido a que esta antena es banda ancha +/- 2 Mhz no hay problemas paraadaptar 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


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Figura 1

Figura 2

Figura 3


los extremos superior e inferior y respetando las medidas y el corte de 2,5 cmdel gama; lograremos una excelente antena experimental para utilizar con unapotencia de hasta 20 Watts. Para darle rigidez al conjunto conviene introducir elcable estirado dentro de un caño tipo P.V.C. de un largo de 15 cm superior al de laantena para hacer el soporte, ya que el largo de la antena no se puede poner juntoa una superficie metalica ya que esta desadaptaría la impedancia.

Esta antena tiene un óvulo de irradiación como se muestra en la figura 3. Tomandocomo referencia la torre para darle la directividad; la separación entre el dipolo y latorre debe ser un número impar mayor a 1/4 de onda, esto es así para evitar que elsoporte entre en resonancia con la antena.

La ganancia de esta antena es de 3dB, el conjunto hecho con aluminio soportauna potencia de hasta 200 Watts.

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