Conversor de 15 a 50 MHz (ART5428)

A faixa superior de ondas curtas e inferior de VHF é pouco explorada por muitos motivos. Um deles é a dificuldade em se obter um bom receptor, já que a maioria dos rádios comerciais comuns só cobre a faixa inferior de ondas curtas, sendo poucos os que que chegam aos 1? ou 2lMHz' Outro motivo é o próprio desinteresse, pois muitos não sabem o que podem ouvir a faixa que vai de 15 a 50MHz e com isso perdem as emoções e até a possibilidade de captar com muita nitidez estações distantes durante o dia Se o leitor ainda não explorou esta parte do espectro e deseja novas emoções, mesmo que seu radinho seja um simples receptor de ondas médias, por que não tentar este projeto?

A maioria dos rádios transistorizados que possui faixa de ondas curtas raramente cobre frequências acima dos 15, 17 ou mesmo 21 MHz. No entanto, as grandes emissoras internacionais possuem estações potentes que operam na faixa de 17,21 e até 25MHz, onde a recepção a longa distância é possível com muita clareza até mesmo durante o dia.

Além disso, na faixa dos 27 e 28 MHz temos radioamadores (PY e PX) operando em grande quantidade e, pouco acima, diversos serviços públicos que podem ser acompanhados. por quem tiver um receptor para o Sinal de chamada (BIP), viaturas de manutenção de empresas públicas repartições e muitos outros tipos de serviço usam esta faixa inferior de VHF que vai de 30 a 50MHz.

Se o leitor tem um rádio transistorizado que não cobre esta faixa ou nem ao menos tem um receptor de ondas curtas, existe uma solução econômica que aproveita o seu rádio de ondas médias. Esta solução é a montagem de um conversor'

Um conversor consiste num circuito que abaixa as frequências dos sinais de uma certa faixa de modo que eles possam ser recebidos em outra, por exemplo, na própria faixa de ondas médias de um rádio AM comum.

A utilização de um conversor' além de simplificar o projeto pois normalmente trata-se de algo muito mais simples que um receptor completo, possui outras vantagens. Uma delas é que utilizando um rádio comum aproveitamos toda sua sensibilidade, ou seja, todo o seu circuito interno de amplificação, obtendo com isso um sistema de recepção muito sensível.

 

Outra vantagem é a seletividade. ou seja. a capacidade de separação entre estações, que passa a ser do próprio receptor usado. normalmente muito superior à de rádios simples., como super-regeneralivos que não são bons no que se refere a esta característica

Finalmente, temos o próprio ganho do conversor que, utilizando um transistor, também amplifica o sinal, acrescenta ao rádio usado uma etapa adicional para melhorar ainda mais esta característica.

O conversor que descrevemos neste artigo é simples e pode ser alimentado com pilhas comuns com muito baixo consumo. Ele permite que rádios comuns de ondas médias recebam com clareza as estações na faixa de l5 a 50MHz sem qualquer modificação nos seus circuitos. Basta ligar o conversor na antena do rádio ou se ele não a tiver, acoplá-lo por meio de uma pequena bobina e pronto: estações da faixa superior de ondas curtas de 15 a 30MHz e da faixa de VHF inferior de 30 a 50MHz poderão ser captadas com facilidade.

Quais estações poderão ser captadas nesta faixa?

Radiodifusão internacional (ver seção de ondas curtas) - existem emissoras muito potentes, algumas com programas em português transmitindo na faixa de 15, 17, 21 e 25MHz. Estas estações poderão ser captadas com clareza até mesmo durante o dia, nas faixas superiores.

Radioamadores - na faixa de 21,28MHz e mesmo 15MHz temos os radioamadores dos 20 e dos 10 metros (PY) e os PX (11 metros) que poderão ser ouvidos com o conversor.

. Serviços públicos e particulares - estações de radiochamada (BlP), empresas' viaturas e muitas outras emissões poderão ser ouvidas nesta faixa (figura 1)

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Se o leitor já se animou com esta nova possibilidade de exploração do espectro eletromagnético, então não perca tempo.

COMO FUNCIONA

A base deste circuito é um transistor de efeito de campo MOS de porta dupla (MOSFET) cuja estrutura e símbolo são mostrados na figura 2.

 

Este componente possui características especiais, que permitem sua utilização em frequências tão altas como 1 000MHz sendo, por este motivo empregado até em seletores de canais de televisores que operam na faixa de UHF.

Num componente como este' a corrente que circula entre a fonte (s) e o dreno (d) não depende da polarização de um só elemento como num transistor comum, mas sim da polarização de dois elementos de controle que são as portas G1 e G2. É como se tivéssemos, na realidade "dois transistores em um".

Assim, as tensões aplicadas aos dois eletrodos de controle, que são estas comportas, controlam a corrente no componente, com uma grande amplificação.

Se usarmos o transistor num circuito de altas frequências, aplicando em cada comporta sinais de frequências diferentes, teremos como resultado final não só a amplificação destes sinais como também sua combinação ou mistura. Na combinação, aparecem na saída do transistor dois sinais: um que corresponde à soma das frequências dos sinais aplicados (f1 + f2) e outro que corresponde à diferença (f1 – f2) conforme a figura 3.

Figura 3

No nosso caso interessa-nos em especial o sinal-diferença.

Se quisermos receber um sinal de 21 600 MHZ, por exemplo, num rádio de ondas médias, ligado em I 600kHz (1,6MHz) bastará gerar no próprio circuito um sinal de 20,000 MHz e aplicar os dois no transistor de efeito de campo, conforme explica a figura 4.

Figura 4

É claro que o sinal-soma vai cair em 41,600MHz e não pode ser recebido no rádio transistorizado. Nosso conversor consiste então, numa etapa com este transistor em que aplicamos numa entrada, a entrada de uma antena, os sinais que devem ser recebidos.

Na outra entrada, ligamos a saída de um oscilador que vai operar entre 16,6MHz e 51,6MHz, de modo que os sinais-diferença na faixa dos 15 aos 50 MHz caiam em 1600 kHz. Neste oscilador, que utiliza um transistor comum, ligamos um capacitor variável que fará a sintonia do conversor.

Uma característica importante deste circuito e que facilita àqueles que não gostam de muitas bobinas num circuito, é que precisamos enrolar apenas uma, com número de espiras e dimensões mais críticas. A outra bobina (L1 é simplesmente um choque de RF não crítico que desvia para a terra os sinais das frequências mais baixas, principalmente os da faixa superior de ondas médias, evitando que eles cheguem ao receptor que poderia sintonizá-los indevidamente. A redução do número de bobinas foi estudada no sentido de facilitar ao máximo a montagem, mas para os que desejam uma melhoria ainda maior do projeto com o acréscimo de bobinas temos duas possibilidades, que são mostradas na figura 5.

Figura 5

Uma delas consiste em se empregar em lugar de R4 um choque de RF de pelo menos 1mH que poderá ser construído enrolando-se de 100 a 200 voltas de fio fino (32) num resistor de 100 k ohms x l/2 W' ou numa fôrma com núcleo de ferrite. Outra possibilidade é usar, em lugar de L1, uma bobina sintonizada na frequência da estação a ser ouvida, com uma segunda seção do capacitor variável em paralelo. O ajuste será bem mais crítico neste caso.

MONTAGEM

Neste projeto, além dos cuidados com a disposição dos componentes na placa já que se trata de circuito de alta frequência), temos algo em especial: o transistor de porta dupla MOSFET é extremamente delicado, podendo sofrer danos irreparáveis simplesmente ao tocarmos com os dedos nos seus terminais, principalmente nos dias secos, ou se trabalharmos sobre carpetes ou tapetes que possam acumular cargas estáticas. Assim, deixe para soldar este transistor em último lugar e evite tocar em seus terminais.

Na figura 6 temos o diagrama completo do conversor. O modelo de placa de circuito impresso é mostrado na figura 7.

Figura 6

Figura 7

Este padrão deve ser seguido com o máximo de rigor para que não ocorram problemas de instabilidades de funcionamento. Observe que o MOSFET tem seus terminais soldados do lado cobreado da placa.

A bobina L1 é um microchoque de 10uH ou então pode ser formada por 20 espiras de fio AWG 28 num pequeno núcleo de ferrite com 0,5cm de diâmetro e de I a 2cm de comprimento.

Os capacitores usados devem ser todos cerâmicos, com atenção especial para C7 que deve ser de boa qualidade

A bobina L2 admite outras configurações, conforme a faixa de frequência desejada. Para uma cobertura de l5MHz a aproximadamente 30MHz, L2 devem ser enroladas 11 espiras com diâmetro aproximado de um. sem núcleo, usando fio comum isolado bitola 22 ou esmaltado AWG 22. Para cobertura de 30MHz a 50MHz e até pouco mais, devem ser enroladas 7 espiras com diâmetros de 1cm, sem núcleo, usando o mesmo fio.

O leitor poderá fazer experiências para cobertura de outras faixas até um máximo de 250MHz, mas deverá reduzir C7 para 22pF na faixa de 50 a 80MHz, para 4,7pF na faixa de 80 a l20MHz e para 1pF acima de 120MHz.

O capacitor variável CV, para a faixa de 15 a 50MHz da versão básica, é do tipo com dielétrico de ar (podendo ser aproveitado de rádios antigos) com uma seção de capacitância máxima entre 120 e 360pF. Se for usado um capacitor variável com duas ou mais seções. basta deixar desligada a seção que não vai ser aproveitada no circuito. Na figura 8 mostramos como fazer a ligação deste tipo de capacitor variável.

Figura 8

Alguns tipos possuem uma pequena lâmina de encaixe que faz contato com a estrutura de metal consistindo no terminal das armaduras móveis ou terra.

Se o seu variável não tiver este recurso basta fixar com um parafuso (num dos furos existentes) um terminal comum onde será soldado o fio de ligação.

Os resistores são todos de 1/8 ou 1/4W' e para alimentação tanto podemos usar 4 pilhas pequenas (6V) como uma bateria de 9V, já que o consumo de corrente é bastante baixo.

O circuito possui 4 saídas que são feitas em duas pontes de terminais com parafusos. Em (A) e (T) fazemos a ligação de antena e terra. A antena deve ter de 4 a 10 m de comprimento, preferivelmente externa para melhor recepção, principalmente entre 15 e 30MHz, A ligação à terra poderá ser feita com fio comum no polo neutro da tomada de corrente ou em qualquer objeto em contato com o solo, como por exemplo o encanamento de água, se este não for de canos plásticos. Existe a possibilidade de se usar uma antena dipolo como mostra a figura 9.

Figura 9

Esta antena, de 2 a 5 metros pode ser interna ou externa. Para as faixas inferiores, seu tamanho deve ser de 5 a 20 metros.

Se seu rádio de ondas médias tiver antena telescópica, a conexão do conversor é feita simplesmente com a ligação da garra C nesta antena que deverá estar conectada, conforme ilustra a figura 10.

Figura 10

Se o rádio não tiver antena, o acoplamento do conversor será feito enrolando-se umas 2 ou 3 voltas de fio comum em torno do rádio e ligando as extremidades deste fio nos pontos C e X do aparelho.

PROVA E USO

A prova de funcionamento é imediata. Dê preferência à realização desta prova no final de tarde ou à noite, quando temos mais estações chegando até a antena e a recepção é melhor na faixa de ondas curtas de 15 a 30MHz.

Faça a conexão da antena e ligue o rádio de ondas médias com 3/4 de seu volume, fora de estação e perto do extremo superior da faixa, em torno de 1600kHz (1,6MHz).

Ligando o conversor e girando o variável deve imediatamente haver sinal no receptor e ajustando com cuidado você já çaptará

Se, ao girar o capacitor variável, não houver sinal algum verifique se Q2 está oscilando. Aproximando do receptor e do conversor um rádio de FM e girando o capacitor variável, deve haver a captação de sinais se a etapa de Q2 estiver boa.

Se houver oscilações, mas nada for captado tente modificar a bobina retirando uma espira ou duas ou fazendo outra com duas espiras a mais. Pode ser que, por azar você esteja tentando sintonizar uma "faixa morta" ou seja, em que no momento não existam estações operando.

Se não for possível captar nada, veja se você não fez ligações erradas no transistor de efeito de campo ou danificou-o com a instalação, já que se trata de componente delicado,

Depois de comprovado o funcionamento, mantendo a bobina fixa e instalando-o em caixa, procure identificar as estações, marcando suas frequências no painel.

Deve ser dada preferência à instalação do conversor em caixa de metal, com botão plástico no eixo do capacitor variável, pois a simples aproximação da mão pode causar variações de frequência.

Ao usar o aparelho, sintonize inicialmente a estação no capacitor variável do conversor e depois retoque sua sintonia no capacitor variável do próprio rádio, obtendo assim a melhor recepção.

Se você captar estações com sinais que não pode entender ou distorcidos não se assuste: nesta faixa operam estações de SSB e outros tipos de modulação que são usados com recepções especiais; os rádios de AM não conseguem fazer a detecção. Não se trata, pois. de defeito do conversor.

 

ESTAÇÕES DA FAIXA DE 35 A 50 MHZ

Damos a seguir algumas estações que podem ser captadas na faixa do conversor

21 840kHz - Voz da América - USA

21 770kÍlz - SRI - Suíça

21 135kHz - Noruega

21 700kHz - Portugal

21 165kHz - DW - Alemanha

11 1 kHz - Sófia - Bulgária

11 695kHz - BBC - Londres

11 620 kHz - RFI - França

10 6420 kHz - Estação de tempo – lsrael