Tercera opción en BLU
www.qsl.net/lw1ecp  Ing. Daniel Pérez  LW1ECP  danyperez1 {arrroba} yahoo.com.ar

Revista QSP Marzo y Noviembre/Diciembre de 1980

El ultimátum que ha recibido la transmisión de AM es actualmente (año 1980) tema obligado en las bandas. El planteo de muchos es: "o me pongo con equis megaciclos para tal transceiver, o quedo QRT". ¡No es para tanto, colega!. Anímese al CW si AM no debe y BLU no puede. Pero si Ud. es entusiasta del micrófono y tiene conocimientos técnicos, ¿se anima a armarse un BLU?.
Veamos todas las posibilidades.
- Si se elige el método de BLU por filtro, éste puede comprarse ya hecho o tallar uno mismo los cristales. Lo primero es caro pero seguro. La siguiente alternativa requiere instrumental que no está a mano de todos, no hay garantía de éxito, y además los filtros armados con cristales FT243 (los que se pueden desarmar) no son buenos debido a las resonancias espurias en la banda de atenuación.
- Otra posibilidad es el método de fase, el cual requiere ajustes cuidadosos y periódicos para asegurar la supresión de banda lateral indeseada.
- Hay un tercer método, que ha recibido poca difusión. Si bien se usa exclusivamente para la generación de BLU, el autor considera más sencilla la explicación si se analiza su aplicación en recepción, ya que teóricamente es reversible al igual que los otros métodos.
Supongamos querer recibir una emisora que transmite en BLI (banda lateral inferior), con portadora suprimida en 3700kHz. Si su información tiene un ancho de banda de 300 a 2900Hz por ejemplo, esta BLI se extenderá de 3697,1 a 3699,7kHz. Un receptor de conversión directa reinsertará la portadora en 3700kHz.
El audio recuperado pasará por un filtro pasabajos de audio para atenuar las frecuencias detectadas de más de 2,9kHz, que son producidas en el receptor por toda señal que esté por arriba de 3702,9 o por debajo de 3697,1, ver sección A) de {espectro}.



Sin embargo, esto significa que toda señal (QRM, QRN y BLS si existe) que se encuentre entre 3700 y 3702,9kHz también será detectada y pasará por el filtro de 2,9kHz al igual que la estación deseada. En otras palabras, el ancho de banda efectivo de un receptor de conversión directa es el doble del ancho de banda en el filtro de audio con que está equipado, en nuestro caso son 5,8kHz, ver B). Es el principal defecto de la conversión directa: no se aprovecha la reducción de ancho de banda que ofrece la BLU.
Ahora consideremos una idea audaz: inyectar una "portadora" no en 3700 sino en 3698,4. Sí, justo en el medio de la banda, en vez del lugar donde debería estar la portadora que se suprimió. Ahora, todo lo que esté dentro de 1,3kHz a la redonda de 3698,4 será lo que queremos recibir y nada más. El "audio" detectado se extiende así de 0 a 1,3kHz, de modo que con un pasabajos de 1,3kHz recuperaremos toda y únicamente la información deseada... sólo que en una forma ininteligible. En efecto, se trata nada más y nada menos que de una recepción de BLU totalmente fuera de sintonía, con graves y agudos mezclados en el mismo espectro, ver C).
Vamos a ver qué pasa si modulamos esto con un tono de 1,6kHz. La sección D) nos muestra el resultado: se restaura el ancho de banda original, pero seguimos teniendo una confusa mezcla de frecuencias. La forma de resolver esto escapa a la explicación sencilla, sin fórmulas.
Lo que se hace es duplicar la cadena ya vista: conversor, pasabajos y modulador, y disponerla en paralelo con la gemela de la siguiente manera:
- Se unen las entradas de los dos conversores.
- Se unen las salidas de los dos moduladores.
- Ambos conversores recibirán la "portadora" pero con una diferencia de fase de 90 grados uno con respecto al otro.
- Con idéntico desfasaje se inyectarán los 1,6kHz en ambos moduladores.
Puede demostrarse matemáticamente que la suma de las salidas de los moduladores produce la cancelación del espectro invertido y el refuerzo del que contiene la información en posición correcta, sección E).
En transmisión, el proceso es exactamente a la inversa: se aplica el audio del micrófono a los moduladores, excitados por dos señales de 1,6kHz en cuadratura. Sus salidas pasan por sendos pasabajos de 1,3kHz que eliminan las frecuencias suma y dejan pasar el espectro doblado sobre sí mismo. Luego, los filtros alimentan a sus respectivos conversores de transmisión, excitados por dos "portadoras" en cuadratura: la suma de sus salidas es BLU auténtica, ver {3bloques}.



Las ventajas del sistema son:
- No se requiere filtro pasabanda a cristal o mecánico, sólo dos filtros de audio realizables con capacitores, resistores y transistores.
- Los desfasajes de 90 grados se efectúan en puntos donde hay una sola frecuencia por vez, no en la información de audio, lo que requeriría redes desfasadoras complejas.
- La supresión de la banda lateral indeseada está garantizada por los filtros de audio: aunque los controles de fase y balance de ganancia estén totalmente desajustados NO se producirá emisión de banda lateral opuesta en el canal adyacente sino EN EL PROPIO, con las componentes espectrales invertidas.
Tengamos ahora un encuentro cercano con el tercer método. Las figuras {generad1} y {generad2} muestran el generador de BLU para 80m construido y probado por el autor.




Produce banda lateral inferior en 80m, se estima que puede excitar a una 12BY7 y ésta a una 6DQ6. El integrado LM301 amplifica 100 veces la señal del micrófono y la aplica a dos MC1496 que funcionan como moduladores doblemente balanceados. Los pasabajos son filtros activos con transistores. Otros dos 1496 sirven como conversores de transmisión. El generador de 1,6kHz es un oscilador a puente de Wien estabilizado por dos diodos, que emplea un 741. El OFV se aloja en un gabinete aparte, bien blindado, al igual que el del procesador.



Las figuras {3compo} y {3cobre} ilustran el circuito impreso.



Si a Ud. le parece un poco complicado piense que no lo es más que un buen preamplificador estéreo. No se ha hecho ningún intento por miniaturizarlo. La plaqueta, conviene que sea de epoxy-fibra de vidrio, o epoxy-papel. Las conexiones con el exterior se hizo con pines torneados de D=1,5mm con 7,5mm entre centros. Imprima la figura lado cobre y calcule la ampliación necesaria en el fotocopiado para llevarla a 80x200mm. O bien, cópiela al portapapeles y péguela en un programa de dibujo y tantee la escala de impresión. La retícula utilizada es de 2,5mm. Éste es un diagrama estilizado: las islas y pistas de cobre deben ensancharse todo lo posible, especialmente las de masa.
Los capacitores de poliester no son críticos en cuanto a tolerancia pero deben ir apareados entre sí los que se usen en lugares simétricos. Por ejemplo, el de 2,2nF de uno de los pasabajos tendrá un valor real próximo al de su compañero del otro filtro. Convendrá adquirir dos o tres capacitores más de los necesarios para cada valor.
Los electrolíticos son de montaje vertical. El styroflex de 1n5, si no se consigue puede reemplazarse por uno de 1n y el resistor de 30 ohm se pasará a 45.
La figura {3ofv} es el OFV. Oscila en la mitad de la frecuencia de transmisión y luego dobla. Incluye un clarificador con un varicap.



La bobina osciladora tiene la misma inductancia que la del transmisor del Radio Club Caseros. El agregado de un canuto tipo FI de TV con núcleo hexagonal de carbonil permite un centrado de banda fino. La capacitancia de 174pF se obtuvo con cerámicos NPO de 82, 82 y 10pF en paralelo. Según la tolerancia en la duplicación de L1 es muy posible que se necesite otro valor total para que el variable pueda cubrir la banda. Como choke en el surtidor se usa una bobina osciladora de Spica (núcleo rojo), unos 300uH. Casi cualquier FET de juntura puede usarse, reemplazos sugeridos son el MPF102, 2N3819.
Como en todo equipo de BLU, es de particular importancia la rigidez mecánica del OFV. El gabinete se hizo con rectángulos de chapa de hierro de 1,2mm: dos de 135x66 (bases), dos de 98x66 (costados) y uno de 135x100 (frente) unidos por dentro por costuras de estaño mediante un soldador de 150W o más. La construcción de la tapa trasera queda a criterio del armador. Se montó el capacitor variable directamente al frente, con tornillos de 1/8 x 1/4, cabeza fresada. Este variable es la sección de antena de un tándem para Spica/Gacela de eje largo (25mm) sin roscar, deschapado como se muestra en la figura. Eliminar el trimmer incorporado. La sección osciladora se deja tal cual, no interesa.
Las 6 chapas móviles que se dejan en total deberán conservar un trozo en común de la micarta de soporte para mayor rigidez. Ni qué decir que la extirpación deberá realizarse con sumo cuidado para no estropear las chapas que quedan.
El tener un control de clarificador compensa en parte la ausencia de demultiplicación mecánica, pero ésta es sumamente deseable. Cualquier varicap de sintonizador de TV puede usarse.

La caja que contiene al generador es de hojalata doblada y soldada, de 220x100x45, con tapa superior. La plaqueta lleva los siguientes componentes del lado cobre: un resistor de 330ohm en paralelo con el de 33 (éste del lado superior) en el desfasador de RF para obtener los 30ohm (que con seguridad no se conseguirá en plaza), y un capacitor indicado con un asterisco en el circuito, que es un cerámico de 33pF, que elimina una tendencia a la oscilación en los moduladores. Compre todos los componentes antes de hacer la plaqueta: algunos pueden tener dimensiones diferentes a las de los usados en el prototipo. En el prototipo se utilizó como material base el epoxy-papel, de mejor calidad en cuanto a pérdidas que el fenólico-papel (pertinax). Es muy probable que no se consiga dicho material, por lo que se recomienda el epoxy-fibra de vidrio. Como se necesita poca cantidad (160cm2), el mayor costo no aumentará sensiblemente el costo total.

Datos de las bobinas:

bobina

esps.

diám.

espaciado

forma

observaciones

L1

52

0,50

juntas

27,5mm

con forma FIV valvular pegada concéntricamente

L2=L3

70

0,16

juntas

7,2mm

forma FIV valvular c/ núcleo carbonyl

L4

3

0,50

juntas

---

sobre el centro de L3

L5

40

0,50

uniforme

toroide

toroide Artic, D externo = 15mm


Por no haber sido comprobado suficientemente, no se describe el resto del equipo (driver y salida). En pocas palabras, se trata de una 6DQ6 excitada por una conexión cascode de un BC548 y un BF459. El experimentador emprendedor querrá probar con una salida a transistores, por ejemplo con dos MRF406 que dan 40W PEP con 12,5V, o con MOS de potencia.
Para medición de tensiones de RF se recomienda la punta con dos diodos descripta en otra sección de este sitio. Lo que se leerá en el téster será aproximadamente la tensión pico a pico. Al usar la punta (y aún sin ella para realizar mediciones de CC en un circuito con alta potencia de RF presente) podrá ser necesario desconectar los diodos internos en algunos modelos de téster de aguja para evitar lecturas erróneas por captación del campo electromagnético.
Para aparear capacitores de improvisó el puente de la figura {puenteRC}.



El resistor R se coloca del lado del FET que tenga más corriente, para obtener iguales caídas sobre los resistores de 680. Su valor estará entre 0 y algunos cientos de ohm. Como detector audible de cero se utilizó un audífono de cristal, de un Juguetronic. Puede conectarse en cambio un pequeño amplificador, con parlante o audífono común. Desde luego, también puede usarse un puente comercial, si se dispone de uno en el QTH o en el taller del industrial.
Este aparato se usa para determinar cuáles dos capacitores forman un par lo más adaptado posible. El autor partió de lotes numerosos de cada valor, pudiendo aparear al 1%, pero en vista de la poca susceptibilidad a las tolerancias que demostró el generador de BLU, se estima que un apareamiento del 3 ó 4% es perfectamente aceptable. No se precisa calibrar el dial para esta aplicación, basta con señalar con marcas en lápiz sobre la cartulina del dial las posiciones obtenidas para cada muestra, y luego elegir los de las marcas más próximas.
Los resistores de 10k de los filtros deben ser apareados con téster digital. Van apareados los dos que se usen en iguales posiciones en cada filtro.
Los ajustes posteriores a la construcción corresponden al OFV: con el variable cerrado, ajuste el núcleo de la osciladora para una frecuencia algo menor que el límite inferior de la banda, escuchando la 2a armónica en un receptor. El rango del núcleo es pequeño, se hizo así para que tenga mínima influencia sobre la estabilidad con la temperatura. Si falta inductancia se puede agregar oreo núcleo; si sobra, sacar una espira. Las bobinas del doblador se ajustarán a máxima salida (midiendo con una punta de RF sobre L3) en el centro de banda, retocándolas luego para lograr simetría en los extremos pues están críticamente acopladas.
El ponerse en frecuencia es distinto a lo acostumbrado con los equipos convencionales, por cuanto si bien requiere un receptor aparte (no está transceptorizado), como el circuito no genera la portadora en ningún punto no es posible batirse a cero. Lo que hizo el autor fue modular con la etapa excitadora desconectada, escuchándose a sí mismo en receptor y ajustando el OFV para recepción correcta. Este sistema engaña fácilmente, pues uno además se está escuchando a sí mismo directamente. Un método que no se llegó a probar en el aire es, no batir a cero, sino "batir a 1600": desbalancear uno de los conversores conectando un resistor de 10k desde la pata 1 a masa, escuchar en un oído el oscilador interno de 1600Hz, con un audífono de cristal conectado a la pata 6 del 741, y en el otro oído se escucha el batido del receptor. Ajustar el OFV para escuchar iguales frecuencias. Se encontrará batido en 1600Hz a ambos lados de la "portadora": es correcto aquel en el cual al acercar la mano al OFV (aumentar la capacitancia) hace aumentar la frecuencia escuchada. El oído es muy sensible al error de frecuencia entre dos tonos casi idénticos, por lo que este sistema tiene mayor resolución que el batido a cero para sintonizar un transmisor convencional con el receptor.
Otra que no se probó, para crear una auténtica portadora y batir a cero como un transmisor común, es desbalancear en forma pareja ambos moduladores, lo que resulta algo más difícil ya que tienen un acoplamiento de alterna.
Las puestas en frecuencia señaladas, que pueden parecer algo exóticas, se obvian si se logra transceptorizar el circuito. La principal dificultad para obtener el receptor según el tercer método es el bajo nivel (del orden de los microvolts) con que debe realizarse el procesamiento a frecuencias de audio. Los transistores son más ruidosos por debajo de aprox. 50Hz debido a los ruidos de centelleo (flicker ó 1/f) y de "popcorn". Esta parte del espectro, junto con el zumbido, es eliminada en un receptor de conversión directa al atravesar algún acoplamiento de alterna que atenúe por debajo de 300Hz, pero en uno que utilice el tercer método será desplazada a una banda alrededor de 1600Hz, perfectamente audible!. Estos problemas se deberán tener en cuenta si se emprende el diseño del receptor, el cual sin duda será bien recibido por quienes hayan probado el transmisor.
Como palabras finales, aclaremos que el tercer método no es en absoluto invento del autor. La idea original fue presentada por D. K. Weaver en la década del 50. Lo que aquí se presenta es una solución acorde al "estado del arte" de la electrónica, desarrollada a partir del diagrama de bloques, del cual se tomó conocimiento en "Aprenda Transmisión en 15 Días". Esperamos que resulte útil para muchos de quienes mantienen encendida la antorcha del arte de la experimentación y el armado casero, a pesar de los made in. Quedamos QAP para cualquier idea o comentario.
73s y DXs de Daniel Pérez, LU8AKN, Radio Club Caseros.

Comentarios de Abril 2004:
- La existencia de oscilación en los MC1496 mencionada, se puede detectar si se observa variaciones de modulación u otra anormalidad al pasar el dedo cerca de los mismos o al tocar su masa. Véase "Malditas Oscilaciones" en este sitio. Tal vez una solución mejor sea insertar cuentas de ferrite o resistores de 10 a 22 ohm en serie con las patas 8 y 10.
- Actualmente es común poder conseguir un téster que mida capacitancia, lo que facilitará el apareamiento de los capacitores.
- Las formas de trapecios dibujadas en {espectro} simplemente identifican en qué sentido está ubicada la información. El eje 'y' no significa nada, no es nivel se señal. Otros autores usan los trapecios al revés de aquí (lado mayor para las bajas frecuencias) y está Ok.
- Para el método de BLU por filtro, también está la opción de filtro a cristal casero tipo ladder (escalera) que permite usar cristales idénticos, por lo tanto no es necesario usar cristales desarmables (FT243) para su cambio manual de frecuencia por pulido. Ver más sobre el tema en este sitio.
- Llegué a armar un prototipo de transceptor, y lamentablemente se cumplió el temor del ruido de baja frecuencia trasladado a una zona muy audible, suena como un campanilleo. No le recomiendo ensayar recepción por el tercer método salvo que sepa lo que está haciendo y disponga de mucho tiempo.
- Tenga en cuenta que el agujero central en el espectro transmitido, si bien no afecta perceptiblemente la calidad del audio, puede ser un problema si lo que se transmite es datos de alta velocidad.
- Actualmente puede hablarse de un cuarto método, generación de BLU por técnicas digitales. Con los DSP (digital signal processor) puede hacerse lo que se quiera con cualquier señal analógica; en nuestro caso sería implementar la transformada de Hilbert. También puede demodularse BLU con un DSP trabajando en la FI de un receptor, pero justamente la idea es evitar el superheterodino para mantener la simplicidad y evitar filtros. Sugiero informarse acerca de los últimos gritos de telefonía celular, que emplean variantes de la conversión directa con artimañas para evitar sus inconvenientes.
- O bien, repensar el método de fase, pero aplicando control automático del balance de fase y amplitud que garantice 50dB de supresión de lateral indeseada sin intervención del operador. Imaginemos que, al pulsar para transmitir por 1a vez en una frecuencia, por unas décimas de segundo se emite una combinación de tonos tal que evidencie fácilmente la supresión de banda lateral indeseada, y a través de un microcontrolador se optimiza el balance, y que éste permanece también para recepción.

(dic/08) Sugiero buscar los artículos de Rick Campbell sobre sus circuitos "R2" y "T2" que se basan en la fase. En www.seboldt.net/k0jd/ hay una recopilación de los originales y mejorados. Como es de imaginar, el principal 'pero' es mantener la fase exacta, más aún si se quiere sintonizar una banda amplia, pero tiene más futuro que el 3ro.

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