Por asterion, hace 8 años y 4 meses

14 consejos para estabilizar tu transmisor de radio

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A los que hemos intentado construir OFV -Osciladores de Frecuencia Variable, que no son más que transmisores de radio que pueden variar su frecuencia de transmisión, nos ha sucedido con frecuencia que la frecuencia a la que transmitimos ya fijada tiende a variar, debido a muchos factores como la temperatura, el movimiento, la cercanía de objetos a la bobina del circuito tanque y un largo etcétera. Para evitar la mayoría de estos inconvenientes les traigo 14 consejos, los cuales son tomados del libro: De la galena a la banda lateral moderna por Frank W. Harris.

Secreto nº1.

Transistores de efecto de campo (JFETs)

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El transistor de efecto campo del semiconductor metal-óxido (MOSFET)

El primer secreto de un OFV estable es usar un JFET en lugar de un transistor bipolar. Como se ha descrito antes, un transistor de efecto de campo es mejor porque es menos sensible a la temperatura. Yo he usado JFETs de canal N 2N3823, 2N5484 y 2N4416 para los osciladores. Mi impresión es que cualquier FET de canal N pequeño funciona bien.

Secreto nº2.

Sella el OFV en una caja metálica.

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El OFV Tiny Tornado para la banda de los 40 metros en su caja metálica

Simplemente el proteger el OFV de las corrientes de aire causa una mejora enorme. Usa una caja pesada y de fundición para que la temperatura cambie lentamente por lo menos. En contraste, una caja ligera de lámina de aluminio se calentará y refrescará rápidamente. Por otro lado, CUALQUIER caja es una gran mejora respecto a no tener el circuito aislado de las corrientes de aire.

Secreto nº3.

Usa placa de circuito impreso de una sola cara.

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Circuito en construcción sobre placa de una sola cara en el estilo Manhattan

Una placa de doble cara es como un condensador, esto es, láminas finas de metal están pegadas a una capa dieléctrica. Desgraciadamente, el condensador resultante tiene un coeficiente de temperatura significativo. Cuando la temperatura aumenta, el material de la placa se dilata (se engrosa) y la capacidad de la placa disminuye. Si el OFV está construido sobre pistas y nodos que cambian de capacidad respecto a la masa, la frecuencia del oscilador cambiará ligeramente.

Secreto nº4.

Montar la placa del oscilador sobre separadores y lejos de las paredes de la caja.

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El famoso BITX20 en su gabinete respetando distancia entre la placa y las paredes. Y con las perforaciones listas para los separadores en la base

Usando el mismo principio que antes, no montes la placa de una sola cara pegada a la caja metálica. Elevando la placa por encima de la caja, la capacidad entre las pistas y la caja metálica se minimiza.

Secreto nº5.

Elige y monta con cuidado todos los componentes que afecten al circuito LC del oscilador.
Todos los componentes L y C del oscilador deberían ser diseñados para la mínima deriva en temperatura. Refiriéndonos al diagrama, no solo los condensadores C1 y C2 afectan a la frecuencia. Los condensadores en serie con el condensador de 220 pF, C3, C4 e incluso C5 afectan a la frecuencia. Al menos en una pequeña parte TODOS los componentes en contacto con estos condensadores pueden afectar a la deriva en frecuencia. Estos incluyen el diodo, el choque de RF, el transistor y la resistencia de 100 K.

Secreto nº6.

Los condensadores variables mecánicos deberían ser elegidos con cuidado.

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Condensador variable mecánico de una vieja radio AM

Aunque los condensadores variables mecánicos son difíciles de encontrar, pueden ser la mejor solución para ti. Elige un condensador de unos 30 a 60 pF, no más grandes. Los condensadores variables de alta capacidad son demasiado sensibles a los cambios de temperatura. Los menores no cubren lo suficiente. No usar un condensador con placas de aluminio – varían demasiado con la temperatura. El bronce es el mejor metal. Intenta encontrar un condensador con placas anchas y ampliamente espaciadas. Las placas delgadas como hojas de papel son compactas, pero varían mucho con la temperatura. Si la sintonía del condensador es lineal con los grados de rotación, la frecuencia que generará será un poco no lineal. Idealmente, las placas del condensador deberían tener una forma no lineal que les permite sintonizar un circuito LC de manera que la frecuencia sea lineal. Gira el condensador a lo largo de su margen y verás que los condensadores compensados tienen placas de rotor que no son simples semicírculos. Cuando giran, no se mezclan con las placas del estator en el mismo punto. La corrección no lineal no es imprescindible, pero es algo a tener en cuenta.

Secreto nº7.

Los varactores son los elementos de sintonía más estables.

varicap
El muy usado diodo varicap BB105

Es difícil comprar condensadores variables que sean mecánicamente y termalmente estables. Collins Radio hace años sintonizaba sus OFVs con bobinas sintonizadas con núcleos de polvo de hierro especiales, pero nunca he visto ninguno a la venta. Un diodo varicap controlado con un potenciómetro de calidad es una buena solución a estos problemas. Los varicaps son un tipo de diodos de silicio polarizados con tensión continua. En mi experiencia los varicaps son de un orden de magnitud más estables termalmente que los condensadores variables. Y son al menos dos órdenes de magnitud más estables mecánicamente. Puedes golpear el OFV con tu mano y, aunque otros componentes pueden vibrar, el varactor no cambiará su capacidad. Desafortunadamente, los varicaps producen una escala no lineal en el botón de
sintonía. Esto significa que tienen mucho recorrido en el extremo alto de frecuencia mientras que el extremo bajo puede estar comprimido en unos pocos grados de rotación. Para ser usable, el potenciómetro debe ser no lineal para compensar. Los varicaps son descritos con detalle más adelante.

Secreto nº8.

Usa condensadores fijos del tipo NP0.

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Algunos condensadores cerámicos NPO (tienen un punto negro en la parte superior)

Cuando elijas condensadores, búscalos del tipo NP0. Estos se supone que tienen el cambio de temperatura mínimo. Úsalos para TODOS los condensadores fijos del circuito LC.

Secreto nº9.

Usar varios condensadores NP0 en paralelo para alcanzar un valor determinado.

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Asi podria verse una agrupación de condensadores cerámicos en paralelo (estos no son npo)

Si debes usar condensadores fijos en paralelo con C1 y C2, es mejor usar varios pequeños en paralelo que un solo condensador grande. La temperatura de un condensador pequeño se estabiliza rápidamente, mientras que el calor sube más lentamente en un condensador más grande.

Secreto nº10.

La compensación de temperatura en el circuito LC es esencial. Me llevó cuatro prototipos el aceptarlo, pero la compensación de temperatura es tan importante como el poner el OFV en una caja. Mucha gente afirma haberlo conseguido sin ella, pero yo nunca lo he hecho. El no usar compensación de temperatura implica que cada condensador e inductancia del OFV deben tener un coeficiente de temperatura cero. Alternativamente, todos los coeficientes negativos deben ser compensados precisamente con componentes que tengan coeficientes positivos de temperatura. ¡Buena suerte cuando lo hagas!. Los circuitos de compensación se describirán más tarde.

Secreto nº11.

Usar una bobina de núcleo de aire.

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Bobinas varias con nucleo de aire

Como es normal, es muy conveniente usar un núcleo toroidal de polvo de hierro. Desafortunadamente, el polvo de hierro cambia su permeabilidad (factor de magnetismo) con la temperatura. Por tanto, no usando el hierro otra variable es eliminada. Yo he usado con éxito tubos de bolígrafo de plástico viejos como pequeñas formitas para bobinas de núcleo de aire. Taladré agujeros pequeños en el plástico para meter trozos pequeños de hilo de cobre rígido que sirvieran como terminales. Si usas polvo de hierro, entre los núcleos de CWS (Amidon), el tipo 7 se supone que tiene la mejor estabilidad en temperatura. Los núcleos del nº 6 de CWS Bytemark (Amidon) me han funcionado razonablemente, pero quizás los del nº 7 sean un poco mejores. Si haces
una bobina dando vueltas de hilo de cobre sobre una forma de plástico, el cobre también cambiará ligeramente sus dimensiones con la temperatura. Y puesto que una bobina de núcleo de aire necesita más espiras de hilo, hay más oportunidad para que el cobre cambie sus dimensiones, su capacidad entre espiras y también su resistencia. Finalmente, una bobina de núcleo de aire se acoplará como un transformador a los componentes cercanos, mientras que un toroide de polvo de hierro se acopla muchísimo menos. Bueno, nada es perfecto. Después de que tengas la bobina devanada y trabajando en el margen adecuado de frecuencia, sellarla con resina epóxica o pegarla a la placa. Sin la resina epóxica, la frecuencia gorjeará con la mínima vibración. Una vez intenté usar bobinas sobre formita con núcleo. Eran fáciles de ajustar, pero eran mecánicamente y termalmente inestables.

Secreto nº12.

La estabilización de tensión de precisión para la alimentación del OFV es vital para la estabilidad de frecuencia.

fuente
Fuente variable con terminales de tensión fijas

La alimentación de 12 voltios para el OFV debe ser estabilizada. Los estabilizadores de tensión normales como el LM317 o el LM7812 me dieron estabilización hasta 0.1 voltios. Esto era correcto para una estabilidad hasta una deriva de 20 Hz, pero para llevarla a menos de 5 Hz, necesitaba estabilizar mi fuente para el OFV hasta unos pocos milivoltios. Para conseguirlo, construí una fuente de precisión que sólo alimenta al OFV. Cuanta menos corriente tenga que suministrar, más contante será su tensión de salida. La fuente será analizada en detalle más tarde.

Secreto nº13.

El OFV debería disipada la mínima potencia posible.
Cuanta menos potencia disipe, menos calentamiento ocurrirá dentro de la caja del OFV. También cuanto menor potencia sea disipada, más fácil será el construir una fuente de precisión para alimentar el OFV. Por eso mi OFV fue diseñado para una carga de 500 ohmios en vez de 50 como la mayoría de los circuitos RF de radioaficionado. El OFV completo debería consumir menos de 20 mA, 10 mA sería incluso mejor.

Secreto nº14.

Olvidar los osciladores a válvulas.

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Oscilador de frecuencia variable a valvulas

Los radioaficionados de los viejos tiempos pueden estar tentados a usar un oscilador a válvulas. Primero intenté actualizar un viejo OFV a válvulas, pero las válvulas se calientan y hacen demasiado difícil la compensación de temperatura. Ya tendrás suficientes problemas sin esta carga extra. Puedes usar transistores bipolares para el amplificador final de tu OFV, pero no para el oscilador. Como una buena medida también puedes usar un JFET como buffer.

7 comentarios

Gravatar #1. Martha Patricia
hace 8 años y 3 meses

Hola: de pronto ustedes me puedan ayudar,o por lo menos saber donde lo puedo conseguir,unos condensadores :tipo g4 .001mf para caja de sintonia. 3000 v

Gravatar #2. asterion
hace 8 años y 3 meses

Martha, al menos yo lo busco todo en el Jiron Paruro en Lima, no se de que pais eres, sin embargo me imagino que debe ser complicado encontrar ese valor...

Gravatar #3. Santiago
hace 7 años y 9 meses

Hola:
Muy bueno el post, lo voy a poner en practica a la brevedad.
Saludos

Gravatar #4. Jose Horacio Fernandez
hace 7 años

e leido atentamente tu articulo sobre ofv, pero donde puedo leer sobre los temas enunciados mas adelante? no los encuentro.
desde ya gracias, por compartir tus experiencias

Gravatar #5. asterion
hace 7 años

Que tema especificamente quiere conocer?

Gravatar #6. Webmaster de ApuntesdeElectronica.com
hace 6 años y 10 meses

Excelente tutorial, lo hemos indexado en: http://www.apuntesdeelectronica.com/radio/

Gravatar #7. gerardo ruben martinez
hace 5 años y 8 meses

exelente, gracias por las recomendaciones,soy un aciduo experimentador de la electronica aplicada a la radiocomunicacion.
y es un buen articulo para el que quiera iniciarse en esto, y para el experimentador.
saludos. gerardo.

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