Micrófono inalámbrico de FM – Parte 2

En el artículo anterior vimos el diseño de un Micrófono Inalámbrico de FM usando un oscilador LC de 130MHz.

En este artículo veremos algunas detalles sobre la construcción y calibración del circuito, debido a que los equipos de RF presentan una dificultad adicional para la puesta a punto.

Primeramente vamos a construir una herramienta que nos servirá para la calibración de este y otros circuitos de emisión de RF.

DETECTOR DE CAMPO: LA CORONA

El siguiente equipo es una antena sencilla que se usará como detector de campo  para medir la intensidad de RF que un circuito irradia.

A este circuito, que no requiere alimentación., le he llamado “La Corona”, por su forma circular y tamaño, similar al de una corona.

Su estructura es muy simple, a partir de un microamperímetro y un rectificador de media onda conectado a una antena bipolar de forma circular, para hacerlo más portable. La forma que tiene este dispositivo obedece más a razones de practicidad en la manipulación, y capacidad de enfoque de la zona de recepción, que a criterios de frecuencia de trabajo o ancho de banda.

El valor del choque no es crucial, solo se requiere que presente alta impedancia a la frecuencia de trabajo, que para nuestro caso, basta que sea mayor a 80MHz.

El microamperímetro debe ser de la mayor sensibilidad posible, para poder detectar campos débiles.

Las antenas son de alambre esmaltado número 20 arrolladas en casi una vuelta.  La forma elegida se basó en pruebas empíricas ya que no hubo ninguna deducción matemática para elegir la forma más óptima.

El alambre de cobre se puede mantener unido usando cinta aislante, cinta de pintor, silciona o algún otro material aislante que le de rigidez.

El uso de La Corona es simple. Basta con colocarla cerca del circuito emisor de RF (a unos centímetros) y luego se puede ir alejando para ver cómo va cayendo la intensidad del campo.

CONSTRUCCIÓN

Volviendo al circuito del Micrófono Inalámbrico, hay ciertos detalles que tienen que ver con la construción.

No se muestra el diagrama del circuito impreso, pero se debe tener en cuenta que una distribución errónea de los componentes, que manejan alta frecuencia, tiene consecuencias negativas en el desempeño del circuito y en la calibración.

Los primeros circuitos de prueba que fabriqué, tenían a la bobina del oscilador muy cerca de la bobina del amplificador de salida, así que se originaba un acoplamiento inductivo que producía la oscilación del conjunto oscilador-amplificador. Esta condición es fácil de detectar por el efecto de disminución en los niveles de modulación de audio. Tuve que rediseñar la posición de los componentes dentro del circuito impreso, para disminuir el riesgo de oscilación en el amplificador de salida. Así, se separaron las bobinas, aunque no demasiado, pero también se distribuyeron de forma que sean perpendiculares.

Es conveniente que los transistores 9018 que se van a usar, tengan alta ganancia. Los que se han usado aquí han sido probados antes de montarse. El hfe de ambos está cerca de 100. También los condensadores deben comprobarse antes de montarse en el circuito, sobre todo los que forman el tanque resonante (C7 y C12).

CALIBRACIÓN

Una vez que se han montado los componentes en la tarjeta queda todavía el problema de calibración. El conocido método de calibración por consumo[1], no es el que más uso aquí, por la relativamente escasa variación de corriente. Además la inclusión del amperímetro en el camino de alimentación origina de cualquier forma una alteración en las condiciones de sintonía[2] y aunque se logre sintonizar adecuadamente con el amperímetro conectado, nada nos garantiza que la calibración se mantenga cuando retiremos el instrumento.

Para la calibración recomiendo usar el detector de campo que se describe al inicio, (o alguno similar), o mejor, usar el indicador de nivel de señal de un receptor (si es que lo tiene), de manera que se obtenga la máxima lectura. Como este circuito no posee condensadores variables, la sintonización debe realizarse variando la separación física entre las bobinas de las espiras. Primero se selecciona la frecuencia de oscilación ajustando la bobina del oscilador. Luego se debe usar el detector de campo, o el indicador del receptor para obtener la máxima salida de señal conforme se varía la separación de espiras en la bobina del tanque del amplificador de salida. A 129 MHz ambas bobinas se deben encontrar con una separación normal entre sus espiras, de modo que no deberían existir problemas para lograr la calibración.

CURVAS DE DESEMPEÑO

Para terminar, muestro un par de curvas del transmisor, que constituye informaión valiosa a la hora de evaluar el desempeño  del circuito.

De esta curva se concluye que el circuito es casi lineal con respecto al consumo. Aunque el ensayo se realizó hasta con 15 voltios, no es un valor recomendable de trabajo puesto que el consumo es peligroso a partir de los 13 voltios, conforme el transistor de salida comienza a calentarse.

La frecuencia de transmisión es bastante estable con la alimentación (considerando la simplicidad de este diseño), como puede observarse. Sin embargo no se puede decir lo mismo de la estabilidad con objetos conductores cercanos.

[1] Era común en los primeros días de la radio, y lo es todavía en algunas ocasiones, el calibrar las etapas de salida de RF, y las etapas previas, a la frecuencia de resonancia adecuada, usando el consumo como parámetro, es decir, se gira el trimmer de sintonía hasta obtener el mínimo consumo en el amperímetro que por lo general está incluido en el mismo equipo de forma permanente. Lo mismo es cierto para sintonizar a frecuencias armónicas en el caso de multiplicadores, con la observación de que el consumo disminuye más cuando el tanque LC está sintonizado a la frecuencia fundamental y su variación es menor cuando se sintoniza a un armónico.

[2] Más aún en este circuito que padece de una inestabilidad exagerada con respecto a la frecuencia. Hasta un objeto conductor cerca de la antena puede ocasionar que la frecuencia se altere. En circuitos más estables podría ser útil usar el amperímetro como indicador del progreso de la calibración, pero es siempre bueno usar un método alternativo como el medidor de campo.

 

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