UN EXCITADOR PARA SSB, MA y CW EN TODAS LAS BANDAS
(escaneado de una revista Radio Chassis, fecha desconocida)



El Laboratorio ER ha proyectado y construido un excitador para SSB, sistema de transmisión que en la actualidad es de muchísimo interés. En el futuro próximo será el único sistema de comunicaciones para radioaficionados, especialmente para comunicaciones intercontinentales. Se trata del primer equipo de fabricación nacional, muy completo, elaborado y previsto para trabajar en todas las bandas (radioaficionados) y en todos los sistemas actuales de transmisión.

El equipo satisface las siguientes exigencias:

a) Potencia de excitación para más de 1 kW.
b) Alta estabilidad de frecuencia.
c) Cubre todas las bandas.
d) Trabajo en todos los sistemas de transmisión.
e) Manejo simple.
f) Montaje compacto en una sola unidad.
g) Frecuencia variable en todas las bandas.
h) Lecturas bien legibles en todas las frecuencias.
El equipo ER, a diferencia de los importados, está respaldado por un laboratorio que está entre nosotros, y que se hace responsable del perfecto funcionamiento de sus productos ofreciendo así al adquirente la máxima garantía.

En lo que se refiere al punto a) el requisito se ha logrado gracias al empleo de una válvula modernísima, de elevado costo, especial para televisión en colores: la 6DQ5. Ésta presenta un extraordinario valor de transconductancia y una construcción interna que asegura una mínima tendencia a la auto oscilación.

El punto b) se solucionó con el empleo de osciladores controlados a cristal. Pero como esto conspiraba contra la condición de frecuencia variable, el problema se solucionó recurriendo al proceso heterodino, sistema empleado con todo éxito en recepción, desde hace varias décadas.
La estabilidad de nuestro OFV superheterodino depende, como es natural, de la estabilidad de las señales componentes. De ahí que se emplee un alto porcentaje de señal proveniente del cristal y un porcentaje pequeño proveniente de una frecuencia variable. Se necesitaron salidas del OFV en las siguientes frecuencias:

80 metros: 12,5 a 13 Mc
40 metros: 16 a 16,5 Mc
20 metros: 23 a 23,5 Mc
15 metros: 30 a 30,5 Mc
10 metros: 37 a 37,5 Mc

Estas frecuencias un poco raras fueron necesarias para obtener, luego de ser batidas por la frecuencia de 9 Mc, las frecuencias correspondientes a las bandas empleadas por los radioaficionados. Sobre este tema volveremos más adelante.
Veamos cómo componer por batido, la frecuencia variable necesaria, entre 12,5 y 13 Mc: Un cristal oscilando en su frecuencia de 6 Mc/s opera sobre un circuito sintonizado a esta frecuencia, seguido de un filtro calculado para la misma frecuencia acoplado débilmente al circuito anterior. Esto tiene por objeto eliminar eventuales armónicas o frecuencias parásitas.
Luego se hace oscilar un circuito sintonizado y variable entre las frecuencias de 6 a 6,5 Mc. Este circuito provee la única frecuencia variable en el sintonizador, y se emplea en todas las bandas. La estabilidad de este circuito tiene suma importancia en el funcionamiento total del equipo.
La estabilidad de un circuito sintonizado depende de muchos factores, entre los cuales es de mucha importancia un elevado Q del circuito. Esto se logra con bobinas de poca resistencia pura, o lo que es lo mismo, con pocas vueltas. Esto significa el empleo de altas capacidades en paralelo.
Por estabilidad de frecuencia entendemos, no una señal cuya máxima variación de frecuencia sea de tantos kc, sino que para nosotros es tanto más estable una señal, cuanto menor sea el porcentaje de su variación, con respecto a la frecuencia de trabajo. En consecuencia, no conviene en un OFV, partir de una frecuencia relativamente baja, la que variará considerablemente, frente a una variación de pocos ciclos. De ahí que hayamos empleado en nuestro OFV una frecuencia relativamente elevada.
Aclaremos también que la constancia en la frecuencia de las oscilaciones, no depende solamente del circuito empleado, sino también de la calidad de los elementos utilizados y de cómo son utilizados.
 

Empleamos un circuito de baja impedancia, alto Q, y alta capacitancia en paralelo, con coeficiente de temperatura cero.
El empleo de capacitores con este tipo de coeficiente térmico, se debe a que si empleásemos capacitores con coeficiente negativo, para compensar el corrimiento positivo de la bobina, se originaría un desplazamiento considerable de frecuencia al empezar a trabajar, debido a que la masa de los capacitores es tan pequeña, que adquieren temperatura instantáneamente, y corren la frecuencia antes que la bobina la haya desajustado.
En cambio utilizando capacitores de mica de buena calidad (coeficiente cero) el corrimiento depende exclusivamente de la bobina. Si ésta, como hemos dicho, es de muy pocas espiras, el efecto será insignificante y la frecuencia resultará sumamente estable.
Destaquemos que es imposible obtener una frecuencia absolutamente estable. No obstante la obtenida en nuestro OFV es más que suficiente para nuestros fines. En SSB es necesaria una estabilidad tal como para que la frecuencia no varíe mucho durante largos períodos de trabajo, y esto lo cumple en la práctica nuestro equipo. Estimamos inútil mencionar variaciones de frecuencia en cifras, cuando en el uso no se puede notar variación alguna.
Un aspecto que queremos destacar es que dado el sistema empleado en el OFV, una posible variación de frecuencia en la banda más baja, no se multiplica en las más elevadas como ocurre en los OFV comunes. Una variación de 1 Kc en la banda de 80 metros, representará también una variación de 1 Kc en la banda de 10 metros, correspondiendo en consecuencia a una variación porcentual mucho menor.
Repetimos que la frecuencia en que opera nuestro OFV es de 6 a 6,5 Mc/s. El valor de autoinducción de su bobina es de sólo 1,23 uH. La capacitancia en paralelo es de 554 pF, mientras que el capacitor variable es un modelo especial construido en nuestro laboratorio, de factura mecánica muy sólida, cuya capacidad mínima es de 24 pF y la máxima de 124 pF. Resulta así una variación de 100 pF que proporcionan una variación lineal de frecuencia, con lo que se obtiene una división proporcional de f, con divisiones y subdivisiones de 5 en 5 Kc, lo que facilita una lectura aproximada de 1 Kc.

Nuestro OFV puede considerarse un instrumento patrón de 6 a 6,5 Mc/s que aprovechamos de la siguiente manera:

La frecuencia suma (47 Mc/s) es muy elevada y cae en bandas no utilizadas. Pero no es esta sola la razón del empleo de estas frecuencias altas. Si empleáramos 5 Mc/s para batir con 9 Mc/s, resultaría efectivamente 14 Mc/s, pero el sentido de derecha e izquierda, así como la banda lateral superior e inferior, resultarían invertidas y tendrían que ser observadas, calculando el resultado al transmitir. Estos inconvenientes no existen si se emplea para batir, la frecuencia relativamente elevada, de 9 Mc/s.
Claro está que para operar en la banda de 28 Mc/s debemos contar con una frecuencia elevada como es la de 37 Mc/s. A pesar de las dificultades inherentes a las altas frecuencias, nos decidimos, teniendo en cuenta sus ventajas, por el camino más pesado, teniendo en cuenta que así podíamos aprovechar el mismo OFV para salir en la banda de 6 Mc/s. Para esto se bate la salida del OFV en 37 Mc/s con una señal de 13 Mc/s o la segunda armónica de 6,5 Mc/s, amplificando debidamente la resultante.

Hasta aquí las consideraciones teóricas. Desde el punto de vista de la realización práctica se encontró que muchos de los elementos, especialmente los desfasadores tanto en audio como en radio frecuencia, requerían ajustes y valores muy especiales, imposibles de obtener en plaza.
De acuerdo a nuestra norma de no emplear materiales insustituibles o difíciles de conseguir para satisfacer un futuro y posible service, optamos por construir nuestras propias redes desfasadoras (networks) tanto para audio como para r.f. en forma tal que fácilmente puedan ser reemplazadas. Para esto van provistas de un zócalo octal.

Para pasar de transmisión a Stand By están previstas las respectivas llaves de cambio, las que accionan un control de tensión negativa de 100 volts, la que bloquea totalmente las válvulas controladas.

Para colocarse exactamente en la frecuencia del corresponsal, se ha previsto un potenciómetro, el que, estando la llave respectiva en posición de calibrar, puede ser avanzado a mano, anulando paulatinamente el bloqueo hasta escuchar en el receptor la heterodina entre la señal recibida y la propia, hasta lograr el batido cero. Solamente de esta manera es posible efectuar comunicados seguros en una sola frecuencia sin molestar a otras estaciones ni ser molestado por otros. Esto es de suma importancia.
Supongamos dos estaciones comunicando con una diferencia de 10 kc/s. Mientras una de ellas está a la escucha, su frecuencia se encuentra libre, y cualquier estación tendrá derecho a usarla, resultando que se producirá interferencia al pasar a transmisión. Esto será difícil que ocurra si las dos estaciones que comunican están en la misma frecuencia, ya que la misma estará permanentemente ocupada. En realidad una determinada frecuencia corresponde a dos estaciones comunicando entre sí; no a cada estación una frecuencia propia. Esto tendrá mucha importancia en un futuro próximo, en que se prevé la mutilación de la banda de 20 metros en la que sólo quedará el pequeño espacio actualmente previsto para CW.

La etapa final del excitador posee un input de 18 W con una salida de 4 watts efectivos en r.f. para CW y la misma potencia de pico para SSB. Con esta potencia es posible realizar, con toda comodidad, comunicados con todo el continente sudamericano en CW y en SSB, y aun con Europa.

Para la transmisión en AM se reduce la salida de r.f. en un 50%, ya que el margen del otro 50% se dispone para la modulación.

La salida de r.f. de la etapa final cuenta con un adaptador en pi que permite la correcta adaptación del excitador a la etapa de poder o a la antena misma si se desea trabajar con el excitador solamente. Para este caso, la llave de comando (Calibración - Stand By - Transmisión) está acoplada a otra llave de comando que a su vez realiza automáticamente las siguientes operaciones:

a) En "calibración" permanece el receptor funcionando con su antena pero entrega la señal de batido para ponerse a cero beat con el corresponsal.

b) En "stand by" sigue funcionando el receptor aprovechando la antena del transmisor y con el excitador totalmente bloqueado.

c) En "Transmisión" se apaga el receptor, desconecta la antena del receptor y la conecta al excitador, pone en cortocircuito los bornes de antena del receptor; pone en funcionamiento el excitador y además entrega, sobre dos bornes, 220 volt de c.a. a fin de energizar uno o varios relays, los que a su vez hacen funcionar la fuente de alta tensión de la etapa final lineal de poder. Al mismo tiempo acciona el relay que realiza el cambio de antena de la etapa final de poder al receptor.

Para facilitar la sintonía del excitador a máxima salida y eficacia, como también para poder controlar la supresión de la portadora, una pequeña parte de la r.f. de salida se rectifica y pasa a un microamperimetro indicador del porcentaje de portadora, cuya sensibilidad se ajusta a voluntad.

Si se desea salir en AM se ajustan todos los controles a máxima salida teniendo ajustado el indicador a una lectura promedio. Luego se ajusta la sensibilidad del indicador para que indique 100 % y se reduce la portadora un 50% por medio de la perilla de comando de portadora (carrier). Se sigue el mismo procedimiento para transmisión en PM, la que prácticamente es la misma transmisión en AM, con la diferencia de la reducción en las bandas laterales, con lo que se ocupa un menor lugar en la banda.
Para la transmisión en banda lateral única, se elige primeramente la banda lateral inferior o superior. Luego se acciona el potenciómetro de comando de portadora totalmente hacia la izquierda y se ajustan alternadamente P1 y P2 hasta conseguir lectura cero en el indicador. Al mismo tiempo se observa la indicación del receptor sintonizado a la misma frecuencia, y se sigue buscando alternadamente con los dos potenciómetros, y con mucha atención, la mínima indicación en el receptor, con lo que se consigue suprimir la portadora a un mínimo.

La posición de estos dos potenciómetros quedará permanente. Sólo será conveniente controlar y proceder a un leve reajuste, de vez en cuando.
Si se desea hacer aparecer la portadora para operar en AM, para ajustar la antena o para calibrar la etapa de poder, se avanzará el potenciómetro de "comando de portadora" hasta obtener suficiente salida de r.f. Luego se retornará el potenciómetro hacia la izquierda, para salir en SSB.

El excitador posee un conjunto de 8 llaves de cambio distribuidas en el OFV y las etapas de salida, las que son manejadas simultáneamente al elegir la banda deseada.
Los contactos de estas llaves revisten una enorme importancia en el buen funcionamiento del equipo. En casi todos los equipos importados se emplean contactos de bronce plateados. El uso normal hace que al poco tiempo desaparezca la pequeña película de baño electrolítico de plata, quedando el bronce desnudo, y por lo tanto, sujeto a oxidación, de lo que resultan contactos imperfectos o intermitentes.
A fin de evitar estos inconvenientes, desde hace años el Laboratorio ER no emplea estos contactos sino que los fabrica con plata maciza 925 donde se necesita buen contacto sin elasticidad, y contactos de plata 750 donde se requiere buena elasticidad y presión segura. En nuestro laboratorio se construyen no solamente los contactos sino las llaves en su totalidad. Estas consideraciones no constituyen una propaganda, sino una información acerca de las necesidades técnicas para lograr un producto bien elaborado y que responda efectivamente a los fines a que fue destinado.

Con referencia al empleo de este excitador debemos llamar la atención sobre el hecho de que es sumamente fácil sobremodularlo según cual sea el micrófono usado y a qué distancia y nivel de voz actúe el operador. Conviene siempre abrir moderadamente el control de volumen del modulador y hablar con tranquilidad, pidiendo reportajes al respecto o empleando un adecuado monitor. Así se evitarán espurias.
Por otra parte, los controles de sintonía de r.f. deben estar correctamente ajustados para máxima salida. El tanque de salida en pi deberá merecer la máxima atención. De su correcto ajuste depende la eliminación de espurias y el grado de ganancia y eficacia de la transmisión. En SSB dependerá mucho de este ajuste, la perfecta supresión de la portadora.

Veamos una rápida descripción del esquema total. La primera parte del circuito está constituida por el OFV. La válvula V1 es la osciladora, con sus 7 cristales (uno para cada banda) la que desarrolla tensiones de pico de hasta 60 volts en r.f. En placa se observan los filtros de banda acoplados débilmente, por capacidad, para excitar luego la válvula V3 (primera mezcladora) en su grilla 3.

El OFV patrón está constituido por la válvula V2 y sus elementos asociados (la bobina de 1,3 uH, el capacitor de 454 pF y el tandem de 24-124 pF).
Se emplea realimentación por cátodo, la que excita la grilla 1 de la válvula V3. Como la frecuencia de trabajo del OFV está entre 6 y 6,5 Mc/s, dejando a cada lado un margen prudente, resulta en cada banda una variación de frecuencia de 500 Kc/s sobre casi 170 grados. Dividida la escala de 5 en 5 Kc, es posible apreciar hasta 1 Kc/s con suficiente precisión, hasta en la banda más alta.

El circuito de placa de la mezcladora V3 es sintonizado, y 03 lo selecciona para cada banda. Todas las bobinas conectadas a 03 poseen derivación, para proporcionar una impedancia de salida del orden de los 470 ohms. Este OFV excita, a través de un capacitor de 1000 pF a la segunda conversora, en el excitador propiamente dicho.

Los valores en el esquema están dados en ohms, kilo ohms, picofaradios y kilo picofaradios. Así, por ejemplo, un capacitar indicado 10, representa un valor de 10 pF. Un valor marcado 1 K, significa 1 kilo picofaradio, es decir 1000 pF, o lo que es lo mismo, .001 uF.

Todos los valores de resistencias indicadas dentro de un rectángulo, están expresadas en ohms, kilo ohms y mega ohms, y representan siempre tipos no inductivo o de carbón. Las resistencias de alambre están indicadas con el símbolo corriente, o sea línea en zig-zag.

En la entrada del excitador encontramos un plug para micrófono a cristal. La válvula V4 integra un preamplificador de dos etapas acopladas a RC. En esta etapa encontramos el control de volumen, el que deberá usarse moderadamente para no sobreexcitar la portadora.
En SSB esto tiene suma importancia, ya que puede ser regenerada la portadora suprimida solamente antes del nivel máximo anterior a la supresión. En este caso podríamos hablar de una "regeneración de la portadora", ya que debido a la modulación reaparece la portadora con intensidad proporcional a la modulación.
Cierto es que modulando más, se sale al éter con mayor intensidad; pero esto tiene su límite, y en este caso es la regeneración de la portadora.

La parte triodo de la 6U8 trabaja, a través del transformador T1, sobre la red desfasadora de audio, la que está constituida por cuatro resistencias y cuatro capacitores equilibrados para proporcionar un desfasaje de 90 grados operando en la gama de frecuencias de la voz humana.
Desde un punto de vista estrictamente teórico, este desfasaje se produce exclusivamente para una sola frecuencia. Para ésta, las cuatro ramas del puente presentan idéntica resistencia. Es por esta causa que los valores de los capacitores de acoplamiento entre las etapas preamplificadoras de audio, son relativamente bajos. Las frecuencias de alrededor de los 1000 ciclos se amplifican normalmente, mientras que las frecuencias por sobre los 3000 ciclos resultan atenuadas por la impedancia de los transformadores respectivos.

La importancia de la red desfasadora de audio está demostrada por el hecho de que tanto los resistores como los capacitores deben presentar una tolerancia de 1/2% si se quiere tener una supresión de portadora de 30 dB. A este fin se han incluido los dos potenciómetros ubicados debajo del chasis, y denominados en el esquema: P3 audio Frec. Balance, y P4 audio frec. Balance.

Al ajustar el equipo es preciso hacerlo controlando la salida de los transformadores T2 y T3 por medio de un osciloscopio. En la pantalla de éste debe aparecer un círculo perfecto para 1000 c/s. Esto se consigue mediante el ajuste de los potenciómetros. No conviene por lo tanto retocarlos sin control osciloscópico.

La válvula V4 amplifica cada rama desfasada, de acuerdo al porcentaje establecido por P4, y entrega sus señales por intermedio de los transformadores T2 y T3 a la red desfasadora de r.f.
Este elemento (Radio Frec. Network) así como el desfasador de audio, está construido como una unidad independiente e intercambiable, provista de un zócalo de 8 contactos, a fin de facilitar el ajuste y service de estos importantísimos elementos.

En la red desfasadora de r.f. ocurre lo mismo que en la de a.f., es decir, se generan dos ramas de r.f. en la misma frecuencia, pero desfasadas entre ellas, también en 90 grados.
A este fin, la frecuencia de 9 Mc/s generada por el cristal y la sección pentodo de V5 (sintonizada en placa por el circuito de 9 Mc) opera por medio del link de L1 sobre el modulador balanceado, recibiendo el link su modulación, de la red desfasadora de audio.
La otra rama desfasada en 90 grados en r.f., se toma del circuito sintonizado L2.

El por qué se encuentran desfasados entre ellos estos dos circuitos se explica por el hecho de que si en el primer circuito la corriente se encuentra en su valor máximo instantáneo, en el segundo circuito será la tensión la que se encuentre al máximo. Es decir, que la corriente del primero estará en fase con la tensión del segundo circuito, o lo que es lo mismo, que entre corriente y corriente, o entre tensión y tensión, habrá una diferencia de fase de 90 grados. Como resultado tendremos dos valores iguales y desfasados, con lo que se anularán recíprocamente.

Como es rigurosa la condición de que ambas ramas, tanto en audio frecuencia como en r.f. sean de igual magnitud y en oposición de fase, se advierte que este sistema ha de presentar ciertas dificultades para desempeñarse correctamente. El mínimo desajuste produce inconvenientes. Pero por otra parte ofrece este sistema muchas ventajas, de las que carece el sistema por filtro.
Una de las ventajas del sistema por oposición de fase consiste en que se puede pasar fácilmente a la modulación de amplitud por medio de la llave de cambio ru-ro, la que en SSB elige la banda superior o inferior, invirtiendo la señal de entrada de audio. Esta misma llave corta la modulación al pasar a CW y conecta el pulsador.
Los potenciómetros P1 y P2 tienen la misión de entregar al modulador balanceado corrientes de igual valor proveniente, ya sea de una rama desfasada, como de la otra rama.
Estos dos potenciómetros contribuirán a la supresión de la portadora, por medio de su alternado y preciso ajuste. El modulador balanceado entrega la portadora modulada por medio del transformador de r.f. T4 sintonizado a 9 Mc/s, a la válvula V7, a fin de preamplificarla, para excitar la segunda mezcladora V8, por intermedio de T5.

Todo lo dicho anteriormente constituye un minúsculo transmisor de unos milivatios, trabajando en 9 Mc/s, en la forma y sistema elegido por la llave ro-ru.
A partir de aquí comenzamos con la conversión de esta frecuencia a la frecuencia final de trabajo en la banda elegida.
Como ya hemos dicho, la frecuencia de salida del OFV inyectada en la segunda conversora, convierte siempre los 9 Mc/s en la frecuencia final. El OFV entrega aproximadamente 8 volts pico a la conversora, la que está sintonizada en placa por medio de C1 y el juego correspondiente de bobinas. Sigue luego V9 (preamplificadora de banda) cuya placa está también sintonizada mediante un juego de bobinas seleccionables mediante llave. Las resistencias en paralelo con estas bobinas constituyen cargas adicionales que impiden auto oscilaciones.
Con el objeto de evitar autooscilaciones en las distintas etapas, se advierte que en las distintas grillas y placas se han conectado pequeños chokes con resistencias de 6 ohms.

La portadora, amplificada de esta manera, excita la válvula final 6DQ5, sobre la que ya hemos hablado. Lo único que nos queda por destacar con respecto a esta válvula, es que trabaja como amplificadora lineal, con una tensión de placa de sólo 175 V a 110 mA. El tanque de salida está constituido por un circuito pi, el que ofrece la ventaja de poder adaptar la salida del excitador a la carga. El margen de adaptación está comprendido entre 50 y 300 ohm.
Cuando más baja sea la impedancia de carga, tanto más grande resultará el valor del capacitor adaptador, de 20-470 pF.

La salida del excitador trabaja preferentemente sobre una línea coaxil de 60 ohms sobre la carga respectiva, la que puede ser directamente la antena o el circuito sintonizado de grilla de la etapa de poder. En este caso conviene realizar el acoplamiento por medio de un link de una o dos vueltas, y buscar con el tanque pi la mejor adaptación posible para máxima excitación.

La línea entre el excitador y la etapa de poder podrá tener como máximo 1,50 m. de longitud para la banda de 10 metros, que es donde más importancia tiene la longitud de esta línea, la que en todos los casos deberá ser lo más corta posible.

La fuente de poder utiliza rectificación por silicones en puente, y se emplean los de la marca SEMIKRON. El consumo de c.c. es de aproximadamente 160 mA a 300 volts.

El bobinado de filamentos, de 6,3 V, lleva punto medio, y un bobinado especial suministra 100 volts a 10 mA los que después de rectificados son empleados para el bloqueo del excitador en stand by.


 

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