Você montou um pequeno transmissor e não está satisfeito com seu rendimento? Veja neste artigo o que são harmônicas e como influenciam no rendimento de um transmissor e também como utilizar filtros para ter maior transferência de energia para a antena.
O matemático francês Fourier demonstrou que qualquer sinal, independentemente de sua forma de onda pode ser decomposto num sinal senoidal de mesma frequência e uma quantidade infinita de sinais senoidais de frequências múltiplas, ou seja, harmônicas, conforme mostra a figura 1.
Foi somente com o avanço da eletrônica que a profundidade deste fato se tornou patente, com a sua ampla utilização na eletrônica, das telecomunicações, aos DSPs, da síntese de sons aos computadores.
De fato, se um transmissor de FM produzir um sinal na frequência de 100 MHz, e que não seja perfeitamente senoidal, ou seja uma oscilação considerada pura, ele também irradiará sinais mais fracos nas frequências de 200, 300, 400 MHz, etc.
As intensidades vão caindo , de modo que para as oscilações harmônicas mais altas, as possibilidades de que causem interferências são uito baixas, como sugere a figura 2.
É por este motivo que os transmissores para a faixa do cidadão que operam em torno dos 27 MHz, interferem nos televisores analógicos dos canais baixos, que operam em torno de 54 MHz.
Essa frequência corresponde justamente à do canal 2.
Muitos leitores que tentam ajustar seus pequenos transmissores de FM podem, inadvertidamente, gerar harmônicas que vão cair nos canais mais altos da faixa de TV em VHF.
Não bastando a interferência que causam, estas oscilações indesejáveis ”roubam” a potência do transmissor, já que ela deve ser distribuída entre sinais de diversas frequências.
Em outros casos, podem ainda ocorrer oscilações denominadas “espúrias” que vão cair sobre a faixa de TV e mesmo de FM, além daquelas em que desejamos transmitir, causando sérios problemas para quem tenta ajustar um transmissor: mais de um sinal é captado ao longo da faixa e não sabemos qual devemos considerar.
Ajustando o transmissor em pontos indevidos a potência cai e o alcance também.
Mesmo com potentes transmissores valvulados não será possível ir além de algumas centenas de metros nestas condições.
Este problema é mais acentuado em transmissores que possuem diversas etapas sintonizadas de amplificação, como o mostrado na figura 3.
Pequenas diferenças de ajustes de duas bobinas, polarização invertida de transistores que deformam o sinal e ajudam na produção de harmônicas são alguns problemas que podem ocorrer.
É muito comum que, para se obter maior rendimento de um transistor numa etapa de amplificação de sinais, ele seja polarizado em classe C, conforme mostra a figura 4.
Nestas condições, ele permanece sem conduzir (no corte) até que um dos semiciclos do sinal atinja pelo menos 0,6 V e polarize a junção base-emissor para conduzir.
O resultado da operação nesta configuração é uma forte deformação do sinal, responsável pela produção de grande quantidade de harmônicas que roubam potência e causam muitas interferências, conforme sugere a figura 5.
Evidentemente, além das proibições existentes que impedem a operação de tais aparelhos, a não ser em local despovoado ou com potência muito baixa, podemos ter problemas dos mais diversos.
Soluções
Não basta montar o transmissor e simples ligar de qualquer modo uma antena,mesmo que seja um simples pedaço de fio, para se ter um sinal puro e maior alcance.
O acoplamento à antena é um primeiro ponto importante a ser considerado.
Com um bom acoplamento ajustável, poderemos transferir para a antena a maior potência de sinal na frequência desejada reduzindo a quantidade de harmônicas e obtendo maior alcance.
Na figura 6 temos uma sugestão de circuito de acoplamento de antena que ajuda a fazer uma transferência melhor dos sinais.
Para a faixa de FM, a bobina é formada por 3 espiras de fio 22 enroladas sobre a bobina da última etapa amplificadora do transmissor.
O trimmer é de 3 – 30 pF podendo ser do tipo antigo de porcelana ou moderno de plástico.
O circuito deve ser ajustado para se obter máxima potência de antena.
Um medidor de intensidade de campo, como o da figura 7, deve ser usado para esta finalidade.
Para a faixa de AM, onde os problemas são menores, a bobina é formada por 12 a 15 espiras de fio 28 sobre a bobina da última etapa do transmissor e CV é um variável de 120 pF.
A faixa de frequências coberta por este circuito vai de 500 kHz a 2 MHz.
Veja que este circuito deve ser instalado em caixa metálica que sirva de blindagem.
Na figura 8 temos uma placa de circuito impresso para a montagem.
Um outro problema que pode ocorrer nas saídas dos transmissores é que sendo o circuito de baixa impedância, o fator Q é baixo.
Com isso, temos uma baixa seletividade e a passagem de sinas que não correspondam à frequência que desejamos transmitir.
Esse problema pode ser resolvido com a utilização de filtros.
Para a faixa de FM, por exemplo, temos o filtro mostrado na figura 9, que consiste num filtro em T do tipo passa-baixas.
Sintonizado na frequência que desejamos transmitir, ele apresenta baixa resistência ao sinal, bloqueando os sinais das harmônicas.
L1 e L2 consistem e 4 ou 5 espiras de fio 20 ou 22 em forma de 1 cm sem núcleo.
Outro tipo importante de filtro é o da configuração PI (da letra grega) e tem sua configuração mostrada na figura 10.
Neste circuito, poderemos ter a sintonia dos trimmer como da própria bobina.
Encontramos este circuito em transmissores valvulados com configurações de saída como a mostrada na figura 11.
Para a faixa de FM a bobina L1 é formada por 5 espiras de fio 20 ou 22 em forma de 1 cm de diâmetro sem núcleo e podemos ter uma tomada por espira para ajustes.
O trimmer são de 3-30 pF com uma boa tensão de isolamento no caso dos circuitos valvulados.
O mesmo circuito pode ser modificado para uma configuração PI-L como a mostrada na figura 12.
Muitos acoplam seus transmissores a antenas dipolo, utilizando linhas paralelas (300 Ω), caso em que o circuito da figura 13 pode ser utilizado.
Outras opções de acoplamentos à linhas balanceadas são mostradas na figura 14.
Para a faixa de FM, a bobina L2 tem 6 a 7 espiras de fio 22 ou 24 sobre L1.
Conclusão
Conforme vimos neste artigo, um dos pontos importantes para se obter o bom desempenho de um transmissor está no acoplamento entre etapas e entre o transmissor e a antena.
O uso de filtros também é importante para se evitar a irradiação de sinais indesejáveis.
