Construcción de Tx/Rx 50Mhz FM

#1
"Durante todos estos dias iré subiendo una cantidad de articulos de RF que he estado escribiendo para el foro. La informacion aquí contenida es el inicio para lo que sera un Walkie Tokie en AM con construccion modular y partes accesibles para todos. A canlentar el soldador se ha dicho! ENJOYYYYYYYY:D!"
Anthony Sotillet
Venezuela
El presente artículo describe la construcción, desarrollo y puesta en funcionamiento de un transmisor (Tx) y receptor (Rx) FM de audio para la banda de 50Mhz.
El modo de modulación fue elegido por su gran ventaja de enviar datos (análogos o digitales) a través de una portadora de gran frecuencia con una relación señal-ruido muy alta, lo que deriva en una salida en el receptor casi libre de distorsiones en los datos originales. En términos de RF, la frecuencia de la portadora se tomo pensando en 2 cosas:
1.- Alejarla lo más posible de las emisiones AM comerciales (Aumenta el rechazo de AM del discriminador)
2.- Evitar los armónicos de la FM comercial
Partiendo de estas premisas, se me hizo casi imposible no pensar en el tema de la estabilidad. ¿Cómo lo resuelvo? Pues simplemente encargándole el control de la frecuencia a un cristal de cuarzo. Como latinoamericanos que somos, conocemos nuestra realidad: es complicado adquirir cristales overtone en estos lados del planeta pero eso no será un impedimento para cumplir el objetivo primario.
El funcionamiento se basa en el fenómeno de que una onda cuadrada está compuesta de muchos armónicos. Si tenemos un cristal de 14, 76 MHz, lo dividimos por 2 (74HC74) y obtenemos 7,38. La cosa no queda de esta forma, a la salida del pin 5 tenemos 22,14 MHz (*3), 36,9 MHz (*5), 51,76Mhz (*7), 66,42MHz (*9) y así sucesivamente. Dado al amplio espectro ocupado, intercalamos un filtro pasabanda (BFP) que solo deja pasar la de 51,76hz y atenúa las demás a una nivel aceptable. Por otro lado, la señal de audio ingresa a través de un buffer de alta impendancia en torno al TL082, este modifica el voltaje que “aparece” sobre el diodo polarizado en inverza y modifica su capacitancia interna, llevando al VXO (crytal oscillator) a funcionar como un VCO (voltaje controled oscillator) generándose a la final una portadora modulada en frecuencia (FM)
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Receptor
Diseñar el receptor no fue fácil, traté de eliminar la mayor cantidad de bobinas (que tanto muchos odian) pero aun así manteniendo un diseño que haga honor a su propio concepto: heterodinación. Como la información descrita no se inclina hacia una explicación meramente teórica, dejaré de lado lo que es ese proceso.
En primer lugar tenemos 4 “zonas” (por así llamarlo) bien diferenciadas: BPF, mexclador, detector y amplificador de audio. La tarea del mexclador (TA7358p) es la de sumar y restar las frecuencias presentes en sus puertos ( LO, RF, IF). El detector de audio está recuperado de un viejo autoradio y puede ser obtenido de otros lugares como radios portátiles o tiendas electrónicas. La ventaja del primero es que ya obtendríamos en combo 2 partes adicionales: el filtro cerámico de 10,7 Mhz (~70Khz BW) y el Quad Coil que se emplea para la detección.
El stage final reposa sobre el conocido LM386 (aunque con bastante distorsión armónica, puede ser sustituido por algo mejor)


PD: Esquemas pronto.
PD2: Un compañero del foro está desarrollando el primer prototipo
PD3: ANIMATE tu tambien

Receptor
Rx.jpg

Transmisor
Tx.jpg

El AN7273 al igual que el "Quad Coil" se encuentran en receptores FM/AM. Cumplen la misma funcion los AN7222, TA2003,etc

El filtro de 10,7 Mhz también lo podrán encontrar cerca del IC demodulador: tiene 3 patillas, fíjense bien en cual es la que está orientada al IC. Utilicen la placa de desguace como guía.

IMG_3496.jpg

En la imagen pueden apreciar lo antes dicho: el filtro seguido (rojo) por la resistencia de 330, en la parte superior (T3) está el Quad Coil (que retiré para otro proyecto)

PD: Para los que viven en Caracas, Venezuela. Tomando el metro, quedándose en "Teatros", bajan a la plaza Candelaria y hay un negocio que vende placas de receptores AM/FM en 5bF (La de la foto la compre alli)

PD2:Cualquier cosa pregunten

PD3: El diodo varicap puede ser un 1N4001 o uno sacado de tunners de TV

PD4: Los inductores de 10uH y 2,7uH son comerciales. Los demas inductores son de núcleo de aire. Recomiendo fervientemente que los capacitores sean NP0.

PD5: Para los +8 usen un LM7808

PD6: La impendancia de salida del Tx y la del entrada del Rx es de 50 ohm (está determinada por el divisor capacitivo 10pF+50pF, traten de mantener dichos valores)

PD7: El flip flop tiene que ser TTL, los CMOS no soportan mas de 5MHz

PD8: El esquema del LM386 lo omiti por la gran cantidad que rondan en el foro y en internet. Tomen cual les haya funcionado mejor

ERRADATA: El capacitor que está entre el pin 8 y el LC debe ser de 22pF en paralelo con uno de 4pF. El de 22pF del LC cambienlo por 15pF. En paralelo con en Quad Coil coloquen una resistencia de 2,2K. Agregar blindajes entre los inductores de los filtros y el LC del receptor.

Demodulador.jpg

Ajuste:

Para ajustar ambos equipos se requiere de un DVD/Ipod (para la música o información), un destornillador de plástico (ajustar trimmers capacitivos), una resistencia de 51 ohm, un 1N4148, dos capacitores de 100nF y un inductor.

1.- Conecte la fuente de alimentación solo en el Tx. Coloque la sonda de prueba en la salida de la antena y una batería de 1,5V en la juntura del varicap con el capacitor (desconectando previamente la salida del amplificador operacional; ver imagen). Ajuste los trimmers del filtro que sigue al amplificador (BBAmplifier) hasta que el voltímetro marque el mayor valor posible (cerciórese moviendo los trimmers a ambos lados; la operación será más gráfica con un voltímetro análogo). Luego repita la operación pero esta vez en el filtro que sigue el 74HC74.

2.- Conecte, a través de un cable coaxial (ejm: RG-58) la salida del Tx y la entrada del Rx. Coloque la sonda de prueba en el otro extremo del filtro (desconectándolo del pin 1 del TA7358) y ajuste para la mayor lectura en el voltímetro.

3.- Desconecte el cable y ponga un alambre de 1 a 1,5m en el Tx. Ponga en la entrada de audio cualquier pista musical, encienda el Rx, aléjese un par de metros y con el destornillador de plástico mueva el trimmer de 1,5~5pF hasta que logre escuchar la información por el parlante.

4.- Disfrute su trabajo. ENJOYYYYYY
 
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#2
Estoy listoooo!!!!

Compadre, va a ser AM o FM? en el titulo dice Fm pero en el escrito pones:
Walkie Tokie en AM
Dime, si es en FM estoy interesado pro alcanzar la banda de los 2 metros, se podra con lo que estas fabricando? si quieres puedo ser uno de esos que va haciendo otro prototipo para la banda que te digo!!!
 
Última edición por un moderador:
#5
El Tx/Rx fm es con 2N3904's, un 7474 (se puede sustituir con un par de calculos), bobinas de nucleo de pitillo (jajaja) y un TA7853 (sustituible tambien)

Para el am, coloqué cristales de 4Mhz, 2N3904's, microfono electrec, LM386, toroides de lamparas dse bajo consumo y un par de diodos.
 
#6
en espera... tengo los planos de un receptor de fm con un ic ta2003 muy facil de realizar
pero no ecuentro la manera de subirlos ?? le are empeño
 
#11
Felicitaciones anthony123 por el esquema.
Hay algo que no entiendo en el circuito.
¿Por qué en el transmisor la salida del 2N3904 esta tomada entre los capacitores de 33pF y 100 pF? No entiendo que función cumpliría dicho transistor.
Por otro lado, ¿por qué hay dos filtros pasa banda? Uno después del 74HC74 y otro después de la etapa amplificadora, ¿no alcanzaría con el que está después de la etapa amplificadora?

Saludos.
 
#12
¿Por qué en el transmisor la salida del 2N3904 esta tomada entre los capacitores de 33pF y 100 pF? No entiendo que función cumpliría dicho transistor.
Por otro lado, ¿por qué hay dos filtros pasa banda? Uno después del 74HC74 y otro después de la etapa amplificadora, ¿no alcanzaría con el que está después de la etapa amplificadora
Es un divisor capacitivo para el oscilador a cristal (VXO)

Hay 2 filtros para atenuar al maximo los demás harmónicos de la señal cuadrada saliente del pin 5.
 
#15
En realidad no los necesito para nada en particular, simplemente por el echo de aprender.
Después del TL081 hay una R de 100 ohm, una bobina de 100 uH y el diodo varicap a masa. ¿De donde salen esos valores? ¿Los copiaste de algún lado?
Luego por lo que entiendo, el el 2N3904 esta en configuración colector común. La polarización la puedo deducir y calcular los valores de las resistencias necesarias, pero no me queda claro como funciona y de donde salen los valores del varicap, el capacitor de 10pF, las dos inductancias de 10 uH y el cristal en serie que entran a la base del colector común. Al igual que no comprendo porque están esos dos capcitores de 37pF y 100pF que me dijiste antes forman un divisor capacitivo.

Te agradecería si me orientas o cuentas de donde partiste para calcular esos valores y porque elegiste una configuración colector común y no emisor o base común.
 
#16
Después del TL081 hay una R de 100 ohm, una bobina de 100 uH y el diodo varicap a masa. ¿De donde salen esos valores? ¿Los copiaste de algún lado?

No, (observa el ERRADATA) cambie R a 100Kohm en serie con la bobina de 100uH. El resistor es para limitar la cantidad de corriente que llega al varicap. Generalmente se usan valores de 100K,47K y 39K (dependiendo del varicap y la frecuencia en que se está usando). El inductor es para evitar que la RF "contamine" la etapa de audio y ponga en funcionamiento errático dicha etapa. Esto se debe a que el inductor representa una gran "impendancia" (una resistencia en AC que disminuye u elimina el rastro de RF)

El 2N3904 esta en configuración colector común. La polarización la puedo deducir y calcular los valores de las resistencias necesarias, pero no me queda claro como funciona y de donde salen los valores del varicap, el capacitor de 10pF, las dos inductancias de 10 uH y el cristal en serie que entran a la base del colector común. Al igual que no comprendo porque están esos dos capcitores de 37pF y 100pF que me dijiste antes forman un divisor capacitivo.

El capacitor de 10 pF determina el grado de incursion (variabilidad de la frecuencia del VXO-VCO). Se toma en cuenta que 2 capacitores en serie su total es de 1/Ct= 1/C1+1/C2+...... Empiricamente, he leido y he experimentado que mientras más pequeño es el capacitor que está en serie con el varicap, el rango del oscilador es menor y viceversa.

Los capacitores del divisor capacitivo estan calculados segun la bibliografia EMRFD, cada uno debe tener una "impendancia" especifica que viene dada por Xc=1/[2*pi*F*C] ; donde F en Hz y C en Faradios.

Las inductancias en serie con el cristal tambien vienen dadas por una "impendancia" especifica que se calcula con Xl= 2*pi*F*L ; donde F en Hz y L en Henry

Saludos
Anthony

****Atención****
Hoy revisando el montaje (en fisico) descubri que los 8volt de alimentacion del TA7358 deben ser cambiados a 5volt (al igual que el detector FM). Por error, omiti que los 8v era el maximo admisible y quemé el integrado.

 
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#19
Si, de hecho esta en esa banda. Puedes abarcar mas rango cambiando un poco el VXO y consiguiendo mas cristales de 14MHz= (ejemplo) 14,318 , 14,716 , 14,xxx

Saludos
 

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