Transmissor de FM quilométrico (ART378)

Para os leitores que gostam de fazer experiências com rádiotransmissão ou que desejam um emissor de média potência para operação num hotel-fazenda, clube de campo ou outro local isolado damos um projeto simples que usa transistores comuns mas de excelente desempenho. Os dois transistores em push-pull podem fornecer mais de 1 watt de saída o que, com uma antena apropriada pode significar um alcance de vários quilômetros (A operação de transmissores de potências elevadas, que pode ser causa de rádio-interferências é proibida por lei. O transmissor descrito deve ser operado com antenas pequenas em locais despovoados ou em recintos fechados {clubes ou fazendas} de modo a não caracterizam uma emissora clandestina ou pirata.).

O circuito que descrevemos, além de poder ser usado com emissora experimental em escolas, hotéis e clubes, também pode servir para experiências que envolvam rádio-frequências.

Com uma etapa osciladora de boa potência e uma etapa de saída em push-pull classe AB ele pode fornecer uma boa potência de saída a uma antena pequena ou mesmo uma antena externa plano-terra.

A alimentação pode ser feita com tensões de 9 a 15V sob corrente da ordem de 1 ampère, obtida de uma fonte com excelente regulagem e filtragem para que não ocorram ruídos.

A entrada de áudio é suficientemente sensível para permitir a modulação a partir de fontes de pequenos sinais como mixers, pré-amplificadores e até mesmo diretamente de microfones ou cápsulas fonográficas.

A faixa de operação indicada é a de FM entre 88 e 108 MHz, mas com alterações das bobinas, esta faixa pode ser alterada. Podemos, por exemplo aumentar as espiras das bobinas L1 eL3 assim como L2 e L4 e obter a operação na faixa inferior de VHF entre 30 e 80 MHz.

Características:

* Tensão de alimentação: 9 a 15V

* Corrente exigida: 500 mA a 1 A

* Frequência de operação: 88 a 108 MHz (ver texto)

* Número de transistores: 3

* Entrada de modulação: 100 mV a 300 mV (tip)

* Número de ajustes: 3

COMO FUNCIONA

O transistor Q1 forma um oscilador na configuração de base comum, onde a frequência de operação é determinada por L1 e ajustada em CV1. A realimentação que mantém as oscilações é feita por C2e a polarização de base do transistor é feita por R1e R2.

A modulação é feita aplicando-se o sinal à base deste transistor via C5. O sinal altera a polarização de base e com isso a capacitância representada pelo transistor, o que influi na frequência do sinal gerado. Desta forma, temos deslocamentos de frequência que correspondem à modulação.

Uma possibilidade de alteração que permite uma modulação mais sofisticada é a mostrada na figura 1.

Circuito para modulação por varicap.

Nesta configuração a modulação é feita por um varicap (diodo de capacitância variável) em paralelo com o circuito ressonante. Neste circuito, a tensão do sinal muda a capacitância do diodo e com isso a frequência de ressonância do circuito LC.

O sinal gerado, já modulado, é obtido na bobina L2 com derivação de modo a aparecer com a fase normal de um lado e a fase invertida do outro.

Na tomada central fazemos a polarização em comum dos dois transistores em push-pull e pelas extremidades aplicamos o sinal a ser amplificado.

Assim, temos no transistor Q2 uma fase do sinal e no transistor Q3 a outra fase do sinal, o que significa que, enquanto um transistor amplifica metade do semiciclo o outro amplifica a outra metade, conforme mostra a figura 2.

Operação de uma etapa em contrafase (push-pull).

Veja que os transistores são polarizados de modo a ficar um pouco acima do ponto de condução, conforme mostra a figura 3, o que caracteriza a classe AB.

Modo de operação dos diversos circuitos amplificadores.

Na classe C que é outra modalidade, os transistores são polarizados pelo próprio sinal, ou seja, a tensão induzida na bobina deve ser maior que a de condução do transistor (0,6V) quando então ele amplifica o sinal. Trata-se de uma configuração de excelente rendimento em alta potência, mas que introduz muitas harmônicas.

O sinal amplificado é obtido no circuito ressonante formado por R3e CV2 de onde pode ser aplicado à antena via L4. Veja que CV2 deve ser ajustado para a ressonância para que haja máxima transferência de energia para a antena.

CV3 tem por finalidade casar a impedância do transmissor com a da antena usada.

MONTAGEM

O diagrama completo do transmissor é mostrado na figura 4.

Diagrama do transmissor.

Na figura 5 temos a disposição dos componentes numa placa de circuito impresso. O material desta placa deve ser boa qualidade, pois placas úmidas ou velhas podem afetar a estabilidade do circuito.

Placa de circuito impresso do transmissor.

Os resistores são todos de 1/8W ou maiores, exceto o resistor R6que deve ser de pelo menos 1W de dissipação.

As bobinas são enroladas com fio esmaltado com espessura entre 18 e 22 AWG. Até mesmo fios rígidos de capa plástica podem ser usados para enrolar estas bobinas.

As formas são de 0,5 a 0,7 cm de diâmetro sem núcleo e estas bobinas possuem as seguintes características:

L1 - 5 espiras

L2 - 2+2 espiras enlaçadas em L1

L3 - 4+4 espiras

L4 - 3 espiras sobre L3 ou enlaças em L3

Os capacitores devem ser todos cerâmicos tipo disco ou plate. Os trimmers são de base de porcelana ou plástico e não são críticos. Tipos com capacitâncias máximas entre 20 e 50 pF podem ser usados sem problemas.

As tolerâncias destes componentes podem ser compensadas posteriormente com alteração no número de espiras das bobinas.

O único capacitor eletrolítico é C5que deve ter uma tensão de trabalho de pelo menos 16 V.

Os transistores Q2 e Q3 devem ser dotados de radiadores de calor, pois tendem a aquecer em funcionamento. Os transistores BD135 admitem como equivalentes da mesma série os tipos BD137 e BD139.

Para a saída de sinal pode ser usado um conector coaxial ou então ligada diretamente uma antena telescópica de 60 a 120 cm de comprimento.

A fonte de alimentação sugerida para este circuito tem o circuito mostrado na figura 6.

Fonte para o transmissor.

O transformador da fonte de alimentação tem enrolamento primário de acordo com a rede de energia e secundário de 9+9V à 12+12V com corrente de pelo menos 1A.

O filtro (choque) pode ser enrolado num bastão de ferrite com 100 a 200 espiras de fio esmaltado 28 ou 30.

Os capacitores eletrolíticos da fonte devem ter uma tensão de trabalho de pelo menos 25V.

O LED é opcional servindo apenas para indicar que o aparelho está ligado.

Será importante que o fio de alimentação para o transmissor seja o mais curto possível para que não ocorram roncos ou instabilidades.

Se este fio tiver de ser mais longo, dê preferência ao tipo blindado.

O cabo de entrada para os sinais de áudio também deve ser blindado. J1 deve ser um jaque RCA e se ficar longe da placa, deve ser conectado ao circuito também por cabo blindado.

AJUTES E USO

Para ajustar podemos ligar uma lâmpada de 6V x 50 mA ou de 6V x 100 mA na saída, conforme mostra a figura 7.

Ligando uma lâmpada como "carga fantasma" para ajustes.

Um receptor comum de FM será ligado nas proximidades, sintonizado numa frequência livre em que desejamos operar o transmissor.

Inicialmente ajustamos CV1 para que o sinal mais forte do transmissor seja captado na frequência livre escolhida. Como fonte de sinal podemos utilizar um microfone ou mesmo a saída de um gravador que esteja com uma fita de música.

Para o gravador, seu volume deve ser ajustado para que, no momento em que o sinal seja captado não ocorram distorções.

Para o microfone, pode ocorrer que no momento em que o sinal seja captado ocorra um forte apito (microfonia). Basta reduzir o volume do receptor ou afastá-lo para que este apito cesse.

Ajustamos agora CV2 para que a lâmpada acenda com o máximo brilho e retocamos este ajuste em CV2.

Se, com este ajuste o sinal "fugir" de sintonia no receptor, fazemos o retoque em CV1. Os ajustes devem ser repetidos em conjunto, até termos máximo brilho da lâmpada com o sinal captado na frequência desejada.

O valor correto de R4pode ser obtido experimentalmente caso seja notado um baixo rendimento do transmissor, ou se o sinal for captado com muita intensidade em dois pontos da faixa de FM.

Obtidos os ajustes podemos usar o transmissor. Com a conexão da antena pode ser necessário retocar o ajuste de CV3 para se obter o máximo sinal de entrada.