RECEPTORES DE COMUNICAÇÃO


O QUE É UM RECEPTOR DE COMUNICAÇÃO

Se você já tentou sintonizar uma estação de radioamador em um rádio comum para AM certamente encontrou alguma dificuldade. A intensidade do sinal captado é relativamente fraca, uma vez que a potência de um transmissor de radioamador é bem menor que a potência do transmissor de uma estação de radiodifusão comercial, que gira em torno de 5 kW até mais de 50 kW. Por outro lado, a sintonia de uma estação de radioamador é algo crítico nesse aparelho, pois as faixas destinadas aos amadores são bem mais estreitas, por exemplo a faixa de 40 metros, que vai de 7,0 MHz até 7,3 MHz. 

Os fatos mencionados estabelecem as primeiras características técnicas de um receptor de comunicações: 

Na atualidade, praticamente todos os receptores usados nas estações dos radioamadores são do tipo super-heteródino.

Apesar do princípio básico de funcionamento ser o mesmo entre um receptor comum para radiodifusão (como aquele usado em casa) e um receptor de comunicações, existem algumas diferenças. Um receptor de comunicações é um receptor de rádio comum com certos refinamentos para que possa desempenhar as suas funções adequadamente.

Entre esses refinamentos  podemos citar, por exemplo, o amplificador de RF, a dupla conversão, o limitador de ruídos, o silenciador, o indicador de intensidade de sina (ou S METER), o oscilador de batimento (ou BFO), o band-spread (ampliação de faixa), entre outros.

 A CONVERSÃO DE FREQÜÊNCIA

O princípio de funcionamento de um receptor super-heterodino é o da conversão de freqüência: o sinal captado pela antena do receptor é misturado com um outro sinal gerado por um circuito especial (o oscilador local) do próprio receptor, e cuja freqüência é um pouco superior à freqüência do sinal sintonizado. Como resultado dessa mistura (batimento) obtém-se um terceiro sinal de freqüência fixa igual à diferença entre as duas anteriores, e que denomina-se freqüência intermediária ou apenas FI.

O AMPLIFICADOR DE RF

Encontramos o circuito amplificador de RF somente em equipamentos de construção mais elaborada, como em alguns tipos de auto-rádios.

Nos receptores de comunicação, a amplificação de radiofreqüência antes do processo de conversão é praticamente obrigatória. O objetivo deste procedimento é conseguir uma elevada sensibilidade e uma alta seletividade, entre outros requisitos; porém, de todos eles o mais importante é a seletividade, conforme veremos mais adiante.

O BAND-SPREAD

Este é o dispositivo específico e exclusivo dos receptores de comunicações.

Num receptor comum de radiodifusão (AM), a faixa de ondas médias vai de 550 kHz a 1600 kHz. Vamos supor que o comprimento dessa escala gravada no mostrador (ou dial) do aparelho seja de 9 cm. Assim, teremos 1600 kHz - 550 kHz = 1050 kHz distribuídos ao longo do mostrador, o que nos permitirá uma sintonia razoavelmente cômoda das estações que operam nesta faixa.

Ainda nesse receptor, vamos imaginar que a faixa de ondas curtas vá de 6 MHz a 18 MHz. Neste caso, teremos 18 MHz - 6 MHz = 12 MHz (ou 1200 kHz) distribuídos ao longo dos mesmos 9 cm. Como é fácil notar, aqui a sintonia das estações se torna um pouco crítica, pois a largura da faixa sintonizada é muito maior (12 MHz) para um mesmo comprimento da escala (9 cm). E se quisermos sintonizar a banda de 40 m, a dificuldade aumenta, pois seremos obrigados a explorar os 300 kHz (de 7000 kHz a 7300 kHz) em 3 ou 4 mm da escala.

Como vemos, torna-se necessário empregar algum método que permita abrir ou ampliar mais a faixa, de modo que possamos sintonizar, por exemplo, o espectro de 300 kHz da faixa de 40 m ao longo de todo o dial.

Um dos processos utilizados para esse fim consiste em usar um capacitor variável (de pequeno valor) ligado em paralelo com o capacitor variável de sintonia principal (tanto no circuito de antena como no circuito de oscilador local). Este sistema requer o emprego de dois mostradores. Um deles, correspondente ao variável de sintonia principal, possui as escalas gravadas com as freqüências das diversas faixas cobertas pelo receptor. O outro, correspondente ao variável de ampliação de faixa (ou band-spread) normalmente possui a escala dividida em 100 partes.

O band-spread é usado em conjunto com o variável de sintonia principal, e permite separar as estações que estejam muito próximas no mostrador principal.

Muitos receptores de comunicação para uso exclusivo dos radioamadores já são projetados com as faixas ampliadas, mesmo assim possuem o band-spread.

FREQÜÊNCIA-IMAGEM

 Nos receptores de comunicação o problema da freqüência-imagem é muito importante. Portanto analisaremos mais detalhadamente tal fenômeno.

Como dissemos, a freqüência do sinal resultante da conversão (sinal de FI) é igual à diferença entre a freqüência do sinal do oscilador local e a freqüência do sinal captado pela antena. Em geral, a freqüência do sinal gerado pelo oscilador local é maior do que a do sinal sintonizado. Mas se for menor, o receptor super-heteródino também funcionará, desde que a diferença mencionada seja a mesma à da FI do aparelho.

Vamos imaginar que dispomos de um receptor cuja FI é de 100 kHz. Com ele desejamos ouvir as estações de radioamadores que operam na banda de 40 metros.

Se sintonizarmos uma estação que esteja transmitindo em 7040 kHz, por exemplo, o oscilador local do receptor irá trabalhar em 7140 kHz. Como resultado teremos um sinal de 7140 kHz - 7040 kHz = 100 kHz, que é a FI do aparelho, portanto ele será amplificado no estágio de FI, detectado, novamente amplificado no estágio de AF e finalmente reproduzido pelo alto-falante.

Caso nesse instante haja uma outra estação transmitindo em 7240 kHz, e admitindo que a seletividade do circuito de antena não seja tão aguda, de modo que ele consiga chegar até o misturador, o sinal de 7240 kHz irá misturar-se com o de 7140 kHz do oscilador, resultando um sinal de FI, pois: 7240 kHz - 7140 kHz = 100 kHz.

Em resumo, quando o receptor está sintonizado em 7040 kHz, além da emissora que transmite nesta freqüência, também escutaremos o sinal da estação que opera em 7240 kHz (a segunda emissora irá interferir na primeira). Neste exemplo, o sinal de 7240 kHz recebe o nome de sinal-imagem e a sua freqüência denomina-se freqüência-imagem.

Observe também que no exemplo dado, o sinal-imagem será ouvido em duas situações: a primeira quando o receptor estiver sintonizado em 7040 kHz e a segunda quando o aparelho for sintonizado nos próprios 7240 kHz, pois neste caso, o oscilador local irá trabalhar em 7340 kHz, resultando: 7340kHz - 7240 kHz = 100 kHz (FI).

É importante frisar que a freqüência-imagem sempre é igual à freqüência do sinal sintonizado mais duas vezes o valor da FI. No exemplo dado, 7240 kHz = 7040 kHz + 2 x 100 kHz + 200 kHz .

Num receptor comum de AM, que disponha de faixas de ondas curtas (entre 6 MHz e 18 MHz por exemplo), é bem fácil observarmos o problema ora analisado.

Em primeiro lugar, devemos conectar uma boa antena ao aparelho. Um simples fio estendido, com um comprimento de 12 m a 15 m, já é o suficiente.

A seguir sintonizamos o aparelho por volta de 6200 kHz (ou 6,2 MHz), um pouco acima da rádio Bandeirantes (49 metros). Nessa região do dial, fatalmente iremos escutar alguma estação de radioamador. Se "subirmos" a sintonia do receptor até aproximadamente 7110 kHz (ou 7,11 MHz), voltaremos a escutar a mesma estação de radioamador, agora com maior intensidade.

Observe que o lugar correto da emissora de radioamador, no dial do aparelho, é de 7110 kHz e não em 6200 kHz. Mas como a seletividade do circuito de antena do receptor não é muito aguda, quando o aparelho está sintonizado em 6200 kHz ocorre que o sinal de 7110 kHz também consegue entrar no conversor, apesar de relativamente atenuado. Por outro lado, lembrando que a FI do receptor é de 455 kHz, portanto, 6200 kHz + 2 x 455 kHz = 6200 kHz + 910 kHz = 7110 kHz.

Em outras palavras, o sinal de 7110 kHz aparece como sinal-imagem e pode causar interferências quando o receptor está sintonizado em 6200 kHz.

Para os receptores comuns de radiodifusão (AM) na faixa de ondas médias, o problema da freqüência-imagem praticamente não existe. Como nesses aparelhos a FI é de 455 kHz, o sinal-imagem cai fora dessa faixa. Já nas faixas de ondas curtas, esse problema é sentido mais de perto, pois as freqüências sintonizadas são mais altas.

Uma solução para evitar tal problema seria aumentar o valor da FI. Com isso o sinal-imagem ficaria mais distanciado do sinal sintonizado, e a própria seletividade do circuito de antena encarregar-se-ia de atenuá-lo o suficiente, de modo a evitar que esse sinal-imagem chegasse até o misturador. Entretanto, se aumentarmos o valor da FI perdemos em sensibilidade, pois o ganho do estágio de FI é maior em freqüências baixas.

Em vez de aumentar muito o valor da FI nos receptores de comunicação o problema é resolvido elevando-se a seletividade dos circuitos prévios ao conversor. Aqui vemos a necessidade do estágio amplificador de RF antes do conversor nesse tipo de receptor.

 O PROCESSO DA DUPLA CONVERSÃO

Uma outra maneira de se eliminar o sinal-imagem consiste em utilizar duas vezes o processo da conversão de freqüência. Este procedimento denomina-se dupla conversão. Com ele conseguimos melhorar bastante a seletividade do aparelho, daí o seu largo emprego nos receptores de comunicação.

O processo consiste em obter, pelo batimento do sinal sintonizado no circuito de antena com o sinal gerado no 1.º oscilador local, uma FI de valor alto. Em seguida, há um novo batimento entre essa FI elevada e o sinal gerado pelo 2.º oscilador local, resultando numa outra FI, mas agora de valor baixo.

Na primeira etapa desse processo conseguimos uma boa rejeição do sinal-imagem porque empregamos uma FI elevada (4,6 MHz por exemplo). E na segunda etapa, como usamos uma FI baixa (455 kHz por exemplo), ganhamos bastante em sensibilidade.

Nos receptores que empregam a dupla conversão, geralmente a sintonia é feita com um capacitor variável de três seções, unicamente na primeira conversão. A seção "Ca" desse capacitor é usada na sintonia do circuito de antena, a seção "Co" na sintonia do circuito do oscilador local e, por fim, a seção "Cc" é utilizada na sintonia do circuito que acopla a saída do amplificador de RF com a entrada do 1.º misturador. Daí em diante (até a saída do amplificador de FI) todas as demais sintonias são fixas, isto é, uma vez ajustados os circuitos sintonizados, não tocamos mais neles.

Uma outra característica da dupla conversão é que, em geral, o 2.º oscilador local trabalha numa freqüência fixa, o que proporciona uma grande estabilidade de freqüência. Para isso, o 2.º oscilador local emprega um cristal de quartzo, pois este componente é utilizado nos osciladores de freqüência fixa proporcionando grande estabilidade de freqüência.

Para entendermos melhor o processo de dupla conversão, vejamos um exemplo prático:

Vamos supor que o sinal sintonizado e captado pela antena seja de 7200 kHz; depois de passar pelo amplificador de RF, ele estará presente na entrada do 1.º misturador. Ao mesmo tempo, na entrada do 1.º misturador também estará presente o sinal gerado pelo 1.º oscilador local, cuja freqüência vale, nesta situação, 11800 kHz. Do batimento entre esses dois sinais resultará o 1.º sinal de FI em: 11800 kHz - 7200 kHz = 4600 kHz (freqüência fixa).

O AMPLIFICADOR DE FI

Num receptor de comunicação o estágio amplificador de freqüência intermediária reveste-se de grande importância, já que dele dependem, em grande parte, a seletividade e a sensibilidade totais do aparelho.

Em geral, o estágio amplificador de FI é constituído por dois ou três circuitos ligados em cascata, dependendo da categoria do receptor de comunicação.

A diferença básica entre os amplificadores de FI dos receptores comuns de radiodifusão e aqueles utilizados nos receptores de comunicação relaciona-se com a faixa passante.

Nas estações de radiodifusão, a freqüência máxima do sinal modulador é limitada em 5 kHz, a fim de se obter uma reprodução razoável dos programas musicais. Por outro lado, nas estações de comunicação geral (como as de radioamadores), a freqüência máxima do sinal modulador é fixada, por norma, em 3 kHz.

Nos receptores, o canal de FI deve permitir a passagem das duas faixas laterais produzidas pelo sinal modulador. Assim, num receptor de radiodifusão a faixa passante (ou largura de faixa) do amplificador de FI vale 10 kHz (5 kHz de cada lado da freqüência central). Por outro lado, num receptor de comunicação a faixa passante vale 6 kHz (3 kHz de cada lado da freqüência central).

 DETECTOR DE CAG

O circuito detector de AM usado nos receptores de comunicação é do tipo convencional a diodo.

A tensão CC negativa (ou positiva, conforme o caso) resultante da "retificação e filtragem" do sinal obtido na saída do amplificador de FI é a tensão do CAG. Nos receptores de comunicação com dupla conversão, essa tensão CC do CAG comanda automaticamente o ganho do amplificador de FI e do 2.º misturador, na maioria das vezes.

Nos receptores de comunicações, o ganho do amplificador de RF é geralmente controlado manualmente, e não pela tensão do CAG. Esse controle é comumente denominado ganho de RF (RF gain), ou controle de sensibilidade.

Nos circuitos valvulados, o controle de sensibilidade é um simples potenciômetro ligado entre a massa e o cátodo da válvula amplificadora de RF.

Nos receptores comuns de radiodifusão, o usuário não tem acesso ao CAG. Já nos receptores de comunicação existe um interruptor que permite, ao operador, desligar o CAG. Essa operação normalmente é feita durante a recepção de estações telegráficas.

 LIMITADOR DE RUÍDOS

Muitas vezes o sinal captado pela antena do receptor vem acompanhado de uma certa quantidade de ruído provocado por descargas elétricas, motores elétricos, sistemas de ignição de automóveis, etc. O ruído superpõe ao sinal útil, dificultando o entendimento da mensagem recebida. Deste modo, o uso de um limitador de ruído, num receptor de comunicações, é quase obrigatório.

No receptor de comunicação, o limitador de ruído vem conjugado com um interruptor, de forma a permitir que o circuito seja colocado em ação quando houver necessidade.

 O AMPLIFICADOR DE AF

Num receptor comum de radiodifusão (AM), a faixa de passagem do amplificador de AF estende-se desde 50 Hz até 5kHz, aproximadamente. Nos receptores de FM, essa faixa vai até os 15 kHz ou um pouco mais. Com tal procedimento, consegue-se uma boa fidelidade na reprodução tanto da voz como da música. Além disso, a etapa de saída do amplificador de áudio é projetada para fornecer a máxima potência sem distorção no alto-falante.

Num receptor de comunicação, a mensagem recebida é constituída da voz (fonia) ou de sinais em código morse (telegrafia), de modo que não é necessária uma fidelidade muito alta. Nos receptores desse tipo, a faixa de passagem do amplificador de AF vai de 300 Hz a 3 kHz, o que garante uma boa inteligibilidade. Por outro lado, a etapa de saída é projetada para uma potência bem menor (em geral de 3W a 6W), apenas o suficiente para excitar o alto-falante ou o fone de ouvido.

A maioria dos receptores para radioamadores inclui um jaque de fone de ouvido. Encaixando-se o plugue nesse jaque o alto-falante fica fora do circuito, funcionando apenas o fone de ouvido. Este procedimento é muito útil quando se escutam estações distantes ou quando não se quer molestar os vizinhos com o som produzido pelo alto-falante.

Todo receptor de comunicação está projetado para um certo tipo de fone, normalmente de alta ou baixa impedância. Os de alta impedância são, em geral, de 10 kW ou mais; os de baixa impedância normalmente são de 80 kW ou 40 kW. Em qualquer caso, para se obter os melhores resultados é aconselhável usar o tipo correto de fone, recomendado pelo fabricante do receptor.

Em muitos receptores de comunicação, o alto-falante é instalado numa pequena caixa à parte. Quanto maior seu tamanho, melhor a qualidade sonora. Os fabricantes de receptores comumente especificam o tamanho (diâmetro, em polegadas) e a potência do alto-falante requerido.

Quanto aos controles do amplificador de AF, volume (ou ganho de áudio) e tonalidade - este pode ser de variação sem escalões (ou graus) ou de variação contínua - constituem um refinamento não essencial ao perfeito desempenho do aparelho.

 O ESSÍMETRO

A denominação ESSÍMETRO vêm do inglês signal strenght meter e significa medidor de intensidade de sinais. É também conhecido como s-meter e medidor de s.

Trata-se de um dispositivo que proporciona uma indicação visual, mas relativa, da intensidade dos sinais captados pelo receptor. Essa indicação quase sempre se obtém por meio de um medidor de bobina móvel, cuja escala está graduada de acordo com um código preestabelecido (unidade "S").

O essímetro é usado como "indicador visual de sintonia", indicando o ponto correto de sintonia de uma determinada estação: nesse ponto, a deflexão do ponteiro do medidor é máxima.

Em geral, para se estabelecer comparações exatas dos sinais recebidos, é necessário que o controle de ganho de RF do receptor esteja todo aberto (virado para a direita) quando este controle existir. Somente assim as indicações do medidor serão corretas.

 O BFO

Um receptor comum de AM não é capaz de reproduzir os sinais telegráficos do tipo A1 (onda portadora interrompida), uma vez que esses sinais não possuem nenhuma modulação.

Para que seja possível a recepção de sinais em código morse, do tipo A1, ao receptor de AM deve ser incorporado um oscilador de freqüência de batimento (ou BFO). Trata-se de um simples circuito oscilador que gera um sinal de freqüência próxima à freqüência do sinal da 2.ª FI do receptor. Da mistura desses dois sinais, no detector, resulta um sinal de áudio que é reproduzido no alto-falante. A freqüência de tal oscilador pode ser variada dentro de certos limites, até que se obtenha um tom agradável (por volta de 1 kHz).

 FONTE DE ALIMENTAÇÃO

Nos receptores de comunicação a fonte de alimentação normalmente possui um transformador de energia, o qual fornece os diversos valores de tensão e corrente adequados aos circuitos do aparelho.

A retificação da tensão CA da rede elétrica, em geral, é obtida do tipo de onda completa, onde são utilizados diodos retificadores ou pontes retificadoras de silício.

O sistema de filtragem de uso mais comum é o do tipo RC. O seu emprego é altamente vantajoso devido ao custo relativamente baixo e ao nível de ondulação (ripple), perfeitamente tolerável neste tipo de aparelho.

A maioria dos receptores para radioamadores possui uma chave comutadora de duas posições (transmissão/recepção) que funciona como stand-by. Quando ela está na posição transmissão, o receptor não funciona, pois a chave desliga a alimentação do +B do aparelho; nos receptores valvulados, os filamentos permanecem ligados. Quando na posição recepção, o receptor funciona normalmente, pois a chave liga o seu +B.

A utilização dessa chave comutadora é necessária para evitar que o receptor capte os sinais emitidos pelo transmissor da própria estação de radioamador.

 DIAGRAMA EM BLOCOS DE UM RECEPTOR DE COMUNICAÇÃO

 Em linhas gerais, o funcionamento do aparelho resume-se no seguinte: o sinal sintonizado sofre uma primeira conversão, de onde se obtém um sinal de FI de alto valor. Em seguida, ocorre uma segunda conversão, resultando um sinal de FI de baixo valor. Este sinal então é amplificado adequadamente, para logo após ser detectado. Na saída do detector teremos apenas o sinal de AF (correspondente à informação transmitida). Depois de passar pelo limitador de ruído, quando necessário, o sinal de AF também é simplificado para finalmente ser reproduzido pelo alto-falante do aparelho.

O circuito CAG fornece a tensão CC necessária para comandar o ganho do amplificador de FI e do segundo misturador. Além disso, a tensão do CAG também é utilizado no funcionamento do essímetro, uma vez que ela é diretamente proporcional à intensidade do sinal captado pelo receptor.

Na recepção de sinais telegráficos (A1), o BFO gera um sinal de RF com valor próximo ao da segunda FI, com o que é possível demodular aqueles sinais.

Por fim, temos a fonte de alimentação, que fornece as tensões necessárias ao funcionamento dos diversos circuitos do receptor.


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