Uno de los problemas que ocurre con el ensamblaje de transmisores, con circuitos elementales no muy elaborados es que las veces los ensambladores no pueden obtener el máximo rendimiento, y existe la producción de señales capaces de interferir a un nivel en no deseado en otros equipos. Estas señales terminaron interfiriendo con los aparatos cercanos como receptores, radios y la TV. El uso de antenas inadecuadas, la ausencia de filtros y la configuración imperfecta es la causa principal de estos problemas cuyas soluciones se abordarán en este artículo. Este artículo es parte del libro transmisores para principiantes, de nuestra autoría (agotado).
El matemático francés de Fourier demostró que cualquier forma de onda podría ser analizada como resultado de una onda sinusoidal (llamada la fundamental) a la que solapan una serie de señales de menor intensidad y múltiples frecuencias llamadas armónicas , como se muestra en la figura 1.
En resumen, cualquier señal puede siempre descomponerse en una sinusoidal de frecuencia igual a esta señal, llamada fundamental, y en componentes sinusoidales denominadas harmónicas. Fue solamente con el avanzo de la electrónica que se descubrió la profundidad de estas afirmaciones, ya que permite explicar fenómenos importantes que ocurren cuando generamos señales eléctricas con las distintas formas de onda.
De hecho, si un oscilador, por ejemplo, un pequeño transmisor FM, produce una señal en la frecuencia de 100 MHz, pero cuya forma de onda no sea perfectamente sinusoidal, o sea , una oscilación que sea considera pura, y también "aparecen" junto con esta señal, pero con Intensidad más baja, señales de frecuencia múltiples tales como 200, 300, 400 MHz, etc.
Por este razón, si ajustamos indebidamente un transmisor de este tipo para una frecuencia de 50 MHz, podremos recibir su señal a 100 MHz. En verdad, estaremos captado una "harmónica" que, sin embargo, tendrá menor intensidad y por eso no podrá ir mas alá de unos pocos metros de distancia. Vea entonces que las intensidades de las armónicas irán disminuyendo a medida que la frecuencia aumenta, de manera que a partir de su valor ya es difícil hacer su detección, y las interferencias que causan s, como se muestra en la figura 2.
Es debido a este problema que gran parte de los transmisores a la gama del ciudadano, en la faja de los 27 MHz, causan gran parte de los problemas de interferencia, especialmente en la recepción de los canales de TV en VHF, como el 2. Si mal ajustados, el primer armónico de estos transmisores cae exactamente en 54 MHz, que es la frecuencia de operación precisamente del canal 2. Muchos lectores, al tratar de ajustar sus pequeños transmisores FM, terminan generando señales que pueden caer justamente en los canales más altos de la gama de la TV causando interferencia en aparatos cercanos que usan antenas internas o externas.
Pero el mayor problema con estos armónicos en él es sólo la interferencia que causa. Estas oscilaciones indeseables terminan por "robar" la potencia del transmisor, ya que toda la energía generada debe ser distribuida entre varias señales. En otros casos, se pueden producir oscilaciones llamadas "espurias cuyas frecuencias coincidirán con los canales de TV o incluyendo la gama FM, y que termina causando problemas a los que intentó ajustar el aparato: se produce más una señal en frecuencias cercanas al deseado y desde allí las dificultades para identificar el más fuerte.
Ajustando el transmisor en una frecuencia indebida, la potencia cae y el alcance es reducido drásticamente. Mismo potentes transmisores en válvulas no pasan en algunas centenas de metros cuando eso ocurre. Este problema es más agudo en los transmisores que tienen varios pasos de amplificación y por lo tanto varios circuitos resonantes que deben ser ajustados individualmente, como se muestra en la figura 3.
Pequeñas diferencias en los ajustes de la bobina, la polarización incorrecta de los transistores deforman las señales y con eso ayudan en la producción de armónicos son algunos de los problemas que pueden ocurrir.
Es muy común que, para obtener un mayor rendimiento de un transmisor o de una válvula, se haga su polarización para que estos componentes operan en la clase C, que ' se muestra en la figura 4.
En estas condiciones el componente permanece en el corte (sin conducir) hasta que uno de los semiciclos de la señal alcance por lo menos 0,6 V (en el caso de los transistores) y con eso polarice la juntura base-emisor en el sentido de llevar este componente a la saturación (conducción total). El resultado de este modo de operación es una fuerte deformación en la señal amplificada, lo que tiene como consecuencia la aparición de una gran cantidad de armónicas, que tanto pueden robar la potencia del transmisor, ya que pueden causar una fuerte interferencia en los aparatos cercanos, dependiendo de la frecuencia y de la potencia, como se muestra en la figura 5.
Evidentemente, además de las prohibiciones que existe en relación la operación de aparatos en estas condiciones, mismo por los aficionados a la radio con licencia, el lector puede todavía tener que enfrentarse a la ira de los vecinos que desean ver sus programas favoritos de televisión, sin problemas. Líneas trenzadas en la imagen, inestabilidades de sincronismo (Imagen rodando), sonido perturbador, ondulaciones en la imagen son algunos problemas típicos causados por la interferencia de los transmisores. ¿Cómo resolver el problema?
Soluciones
No basta simplemente montar el aparato y simplemente conectarlo un conductor que se autodenomina antena para tener una transmisión eficiente, pura y buena, y esto es principalmente válida para los transmisores de mayor potencia el mayor número de etapas. El acoplamiento a la antena es el primer punto importante a tener en cuenta: con el uso de un sistema de acoplamiento del transmisor ajustable a la antena podemos transferir a esta antena la mayor potencia posible de las señales generadas y eso solamente en la frecuencia deseada, reduciendo así, la de modo automático, la irradiación de armónicos o espurias.
En la figura 6 tenemos una sugestión de circuito de acoplamiento de antena que ayuda a transferir la máxima energía del transmisor y reducir la intensidad de las armónicas.
Para la gama FM y VHF, en pequeños transmisores hasta unos 5 W de potencia, la bobina está formada por 3 o 4 espiras de 22 a 28 enrolladas en la bobina de la última etapa del amplificador y el trimmer puede tener capacitancia máxima en la gama de 20 a 50 pF. El circuito debe ser ajustado para tener la potencia máxima en la antena. Un medidor de intensidad de campo como el de la figura 7 puede ser usado para evaluar la energía irradiada.
Para la gama de ondas medias, donde las frecuencias son más bajas, la bobina está formada por 60 a 90 espiras de alambre esmaltado 28 sobre la bobina de la última etapa de amplificación del transmisor y el capacitor CV es una variable con capacitancia máxima de 120 a 300 pF. El circuito en cuestión es para transmisores de 500 kHz a 3 MHz. Vea que este circuito debe ser montado para operar con blindaje y con cables coaxiales en la interconexión de la antena y transmisor. Una sugestión de montaje para la versión de alta frecuencia es mostrada en la figura 8.
Otro problema que se produce en las salidas de los transmisores es que su baja impedancia dificulta la obtención de un alto factor Q. Eso significa que, siendo la selectividad baja, no solo pasan con facilidad las señales de la frecuencia sintonizada, así como de otras frecuencias. Este problema se minimiza mediante el uso de filtros. Para la gama FM y VHF, por ejemplo, tenemos el filtro de la figura 9 que consistente en una configuración en T del tipo pasa bajas.
Sintonizado en la frecuencia que queremos transmitir, que será considerado por el cómo baja, el bloqueará las frecuencias más altas que corresponden las armónicas. Las bobinas L1 y L2 están formadas por 4 o 5 espiras de hilo 20 o 22 en forma de 1 cm de diámetro sin núcleo. Otro tipo de filtro, de excelente rendimiento en este tipo de aplicación, es el filtro PI (nombre de la letra griega que se utiliza para indicar la constante 3,14) y que es mostrada en la figura 10.
En este circuito podemos tener la sintonía de los trimpots como de la propia bobina. La misma configuración utilizada en un circuito de válvula transmisor de circuito se muestra en la figura 11.
Para la gama de FM, la bobina L1 de este filtro está formada por 5 espiras de alambre 20 o 22 en forma de 1 cm, y siendo hecha una tomada en cada espiral para obtener el punto de ajuste. Los trimmers pueden tener capacitancias máximas entre 20 y 50 pF. En los circuitos de las válvulas esos trimmers deben tener una buena tensión de aislamiento, dando preferencia a los tipos con dieléctrico de mica. El mismo circuito puede ser ampliado de modo que se obtenga el llamado ajuste PI-L que se muestra en la figura 12.
Para la antena, una interesante opción para ser utilizado con pequeños transmisores de FM es la de la antena dipolo de media onda que debe conectarse por medio de una línea balanceada (cinta de 300 ohms), como se muestra en la figura 13.
Para estos tipos de salidas tenemos diversas opciones de acoplamiento ajustables que le permite encontrar el mejor punto de funcionamiento y que se muestran en la figura 14.
Vea que estos circuitos están indicados para líneas de transmisión de 300 ohms, pero pueden adaptarse fácilmente para funcionar con cables coaxiales de 50 el 75 ohms, según la antena. Para la gama FM, la bobina L2 tiene 6 o 7 espiras de alambre 22 a 26 enrollados sobre L1.
Conclusión
Como los lectores pueden percibir hay poca relación entre el alcance de un transmisor y su potencia. Varios factores, que se observan, pueden comprometer el alcance hasta mismo del más potente de los transmisores. En los Estados Unidos existe un club de radio aficionados cuyo propósito principal es ver quién obtiene el mayor alcance con el transmisor de menor potencia. Por en cuanto el considerado "vencedor" consiguió un contacto a más de 10 000 kilómetros con un transmisor cuyo poder es menor de los más pequeños de los transmisores que describimos en nuestros artículos, del orden de ¡solo 0,01 W! Vale la pena el viejo digitado que "el tamaño no es documento".
Buena antena, unión perfecta de impedancias entre todos los elementos, montaje perfecta son algunos de los requisitos que inducen su transmisor al mejor funcionamiento. Recordamos que gran parte de los proyectos que describimos no satisfacen a nuestros lectores que piensan que es necesario tener muchos watts para ir lejos, incluyendo desafiando la propia ley, cuando es mucho más importante tener una buena transferencia de potencia "limpia" y con eso una transmisión libre sin problemas.
También hemos observado que para las modernas tecnologías de transmisores de algunos milésimos de watts como las usadas en redes inalámbricas, links de seguridad, los controles son válidos las mismas consideraciones. Lo que cambia en estos casos es la frecuencia que por ser más elevada, es todavía mucho más crítica cuanto a los eventuales problemas que puedan surgir. Aprendiendo con los transmisores experimentales de baja potencia el lector estará apto para trabajar y entender lo que sucede con los transmisores de alta potencia o que operan en frecuencias muy alta de la orden del giga Hertz y que se vuelven cada vez más comunes.