Las ondas de radio, es decir, las ondas electromagnéticas, son generadas por dispositivos eléctricos y electrónicos. En el pasado, cuando las transmisiones se efectuaban en las frecuencias muy bajas (olas largas) los generadores eran en realidad alternadores electromecánicos. Se asemeja a un generador de corriente alterna, sólo que la frecuencia era muy por encima de las frecuencias industriales (40 - 60Hz). Normalmente estos generadores operaban en las bandas de 60 KHz a 100 KHz.
(*) Este artículo forma parte del libro Transmisores y Generadores de RF de Apollon Fanzeres de 1985 que reproducimos en su totalidad para descargar en este sitio, pues la parte teórica sigue siendo actual y algunos circuitos todavía pueden ser reproducidos con facilidad.
Después, con el descubrimiento de la utilidad de las frecuencias de ondas de radio más elevadas, descubierta enteramente debida al trabajo de los radioaficionados en las décadas de 1910/1920, y con el advenimiento de las válvulas termiónicas como eran llamadas, los generadores de RF dejaron de ser electromecánicos y, y en la década de los 40, de los semiconductores.
Hoy los generadores de RF y los transmisores utilizan válvulas y / o semiconductores. Al contrario de lo que puedan pensar muchos lectores, el advenimiento de los semiconductores no desbancó la válvula. En los manuales de la American Radio Relay League (ARRL), la importante asociación de radioaficionados de Estados Unidos y posesiones, junto a circuitos transistorizados, siguen surgiendo circuitos de generadores de RF y transmisores utilizando válvulas, principalmente cuando se trata de equipos de mayor potencia .
La verdad es que, a pesar de ciertas ventajas inherentes a los semiconductores, las válvulas se prestan a experiencias audaces que, si se practican con los semiconductores, resultan casi siempre en decepción cuando el mismo entra en pane, debido a un exceso provocado por un circuito proyectado de un circuito el modo poco adecuado o las circunstancias fortuitas. En el caso de las válvulas, siempre hay cierto tiempo para cortar el mal: el calentamiento excesivo de la placa, el enrojecimiento de las mismas, que tarda unos segundos hasta alcanzar el punto crítico, etc. hacen que ciertos aficionados experimentadores se sientan más a gusto en utilizar las válvulas. Pero no vean en esto un desprestigio o actitud negativista en relación al semiconductor. Los semiconductores poseen características propias que las válvulas no poseen, y si no fueran ellos los vuelos interplanetarios y los satélites no serían posibles, pues el consumo del filamento de las válvulas demandaría tal energía que el pay-load de los vehículos astrales sería algo imposible en la actual tecnología espacio.
Pero, ¿cómo se generan las ondas de radio? Obviamente con un generador, ya sea de válvula o semiconductor. Este generador es un circuito oscilador, donde componentes, tales como bobinas, capacitores y resistores, se agrupan alrededor del elemento principal (válvula o semiconductor) para producir oscilaciones alternas, con una frecuencia situada dentro del espectro electromagnético destinado a las radiocomunicaciones.
Se observa que los circuitos osciladores pueden operar en otras frecuencias distintas de las radiocomunicaciones, pero en este libro nos vamos a restringir a las oscilaciones radio frecuentes situadas en las bandas destinadas a las radiocomunicaciones y, así mismo, en las regiones destinadas por el Dentel para el aficionado. Naturalmente, un transmisor proyectado, digamos, para la franja de los 15 metros, puede operar en el rango de los 11 metros o 10 metros, bastando cambiar la parte de sintonía, pero, específicamente en este libro, vamos a restringir a equipos generadores de RF y transmisores, operando en la banda destinada al radioaficionado. Un generador de RF ideal debe producir oscilaciones sinusoidales, de perfil absolutamente correcto, en la frecuencia deseada. Si el perfil es sinusoidal puro y si la frecuencia es estable, tenemos la piedra fundamental de un buen transmisor o generador de RF: estabilidad de frecuencia y ausencia de armónicos. En la práctica esto es posible fácilmente, con bajas potencias. En la proporción que la potencia aumenta los problemas se multiplican y llegan al auge cuando se construye un transmisor con la potencia máxima permitida para el radioaficionado: 1 kW.
El recomendable al experimentador en generadores de RF y transmisores es que proyecte, pruebe y construya generadores y transmisores de pequeña potencia (5 a 20 W), hasta dominar completamente todos los aspectos de la transmisión. Sólo entonces se arriesga a entrar en el campo de los transmisores de mayor potencia.
Y no juzgue al lector que 20 W es potencia despreciable. Si sabe diseñar, ajustar y operar adecuadamente un transmisor de 20 W, podrá, cuando también utilizando un buen receptor, contactar con todos los países del mundo. Esto fue logrado en el pasado por el autor y actualmente existen grupos de radioaficionados en los que la condición de ingreso es de operar un transmisor de potencia reducida y con el mismo efectuar contacto con colegas situados en países o regiones distantes. Esto requiere no sólo que el transmisor esté dando un óptimo rendimiento, como también tenga línea de transmisión, antena, ubicaciones adecuadas, además de buen receptor y gran habilidad y paciencia del operador. Muchos prefieren comprar un transmisor, antena y receptor, pagar la instalación y operar el equipo ... sólo falta pagar un operador para reemplazarlo en el comunicado ...
En este libro partimos de la premisa que el lector posea conocimientos básicos de electrónica; de lo contrario tendrá alguna dificultad en entender ciertos capítulos.
Se puede decir que un circuito oscilador no es más que un circuito amplificador que se vuelve inestable. Si esta inestabilidad se sitúa dentro de ciertos parámetros, tendremos una oscilación controlada. Un amplificador al que se aplica una retroalimentación positiva (positiva feedback) alcanzará un punto que oscilará. Mantener la frecuencia de oscilación y la amplitud de la señal son los dos puntos importantes en lo que concierne a los osciladores de RF.
Oscilador de Estado Sólido
L1 - RFC 24 micro H
Q1 - 2N2222 o Archer 276 - 1617
R1 - 4,7 K
R2 - 47 K
R3 - 22 0
Cl - 25 uF x 25 V
C2 - .01 uF. cerámica
C3 - 0001 uF, cerámica
C4 - 00025 uF, cerámica
Xtai - 7 MHz
En la figura 1 tenemos un circuito oscilador de RF. Utiliza un transistor tipo 2N 2222A o Archer 276-1617. Se basa en un circuito original de Doug DeMaw (W1FB) publicado por ARRL (Weekend Projects. Vol. 1)
La potencia obtenida a la salida de este oscilador es del orden de algunos miliwatts, siendo adecuado para excitar un circuito amplificador de RF para un transmisor de unos pocos vatios de salida. La bobina L1 consiste en un choque de RF de 24 uH. Un molde de choque, con núcleo, donde se enrolle experimentalmente cerca de 60 espiras de hilo 28 o 30 esmaltado servirá perfectamente.
Oscilador Valvular
En la figura 2 tenemos un oscilador de la válvula. Se puede utilizar un trío de calentamiento indirecto o, como es el caso del circuito, la sección triple de una válvula doble (pentodo ECL86).
En ambos circuitos, la estabilidad de la frecuencia es principalmente asegurada por el uso de un cristal. Pero la fuente de alimentación debe ser estable para asegurar una tensión constante en el circuito, completando la estabilidad proporcionada por el cristal.
R1 - 47 K
C1 - 1000 pF
C2 - 1000 pF
L1 - 2,5 uH
V1 - ECLp86
Oscilador de frecuencia variable (VFO)
En algunos casos es deseable tener un circuito oscilador que proporcione una frecuencia estable, pero no fija, es decir, que pueda ser variada. Esto es particularmente interesante cuando se desea operar el transmisor en la misma frecuencia del transmisor que estamos recibiendo. El VFO, es decir, el oscilador de frecuencia variable, en este caso sustituye al cristal, permitiendo que se opere en la frecuencia deseada.
En la franja del ciudadano, sin embargo, este proceso no es adoptado. Se prefiere utilizar cristales para operar en los distintos canales. En la figura 3 tenemos el circuito de un VFO. Observe que utiliza un transistor tipo FET, Motorola (MPF 102) y que la bobina Ll debe ser en el rango de frecuencia que se desea excitar el amplificador de RF subsiguiente. En un próximo capítulo, se darán algunos datos constructivos de bobinas, donde el lector podrá encontrar soluciones para tal construcción. Este VFO utiliza transistores.
C1 - 500 pF
C2 / 500 pF
C3 - 1P
C4 - 0.01
C5 - 10 pF
RI - 100 K
R2 - 100
QI - MPF 102
LI - Ver texto
L2 - Choque RF 1 mH
En la figura 4 tenemos un VFO utilizando una válvula pentodo. Para evitar el deslizamiento de frecuencia producido por el calentamiento que la válvula introduce se utiliza un capacitor con coeficiente negativo de temperatura, de 10 pF.
Este capacitor tiene la capacidad alterada en sentido inverso de lo que sucede en los capacitores comunes. De este modo, el calentamiento producido por la válvula e incluso por el ambiente hace que contrabalance la alteración que ocurre en los capacitores comunes. Esto unido a un montaje rígido, con blindaje de chapas gruesas de aluminio o cobre, y una fuente viene estabilizada hacen de este simple VFO una robusta pieza que no decepciona.
- Enrollar hilo 28, esmaltado, sobre molde de material adecuado para radiofrecuencia, espiras juntas, hasta una extensión de 2.5 cm. El diámetro del molde debe ser de 2,5 cm.
L2 - Enrollar hilo 32, esmaltado, en tubo similar a Li, hasta ocupar extensión de 2,5 cm.
L3 - Enrollar sobre L2, en la parte inferior de la misma, 8 espiras de hilo nº 20, tipo radiocel (hilo de conexión para radio).
Los circuitos que dimos anteriormente son típicos generadores de señales de RF. Si se analizaba la señal producida a la salida de los mismos, con la ayuda de un osciloscopio, se observaría la existencia de una portadora de RF. De baja amplitud o potencia es cierto, pero sin duda una portadora de RF (figura 5). Si este circuito colocado cerca de una radio receptor y este sintonizado a la frecuencia de funcionamiento del oscilador, se percibía la presencia de la onda portadora. Esta señal se caracterizará por una reducción de la estática que un receptor siempre presenta cuando está conectado y no sintonizado a ninguna estación. Por otra parte, por la observación auditiva de esta portadora en un receptor, se puede saber si la misma está exenta de zumbidos (hum) o cualquier otra anomalía. Los osciladores, para permitir una señal adecuada a la transmisión, deben producir una portadora de baja potencia, estable y limpia. Recuerde, sin embargo, el lector de las observaciones que hicimos en el prefacio sobre legislación, Dentel (En Brasil) y jaula de Faraday ...