Electronica Pascual

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Resonancia de un circuito de Sintonia LC

13 Febrero, 2016

En el vídeo se puede ver en un analizador de espectro HP 3589A que hemos reparado en el laboratorio, la señales durante el proceso de sintonía de un circuito resonante paralelo LC.

El circuito resonate esta formado por:

Una bobina sobre una barra de ferrita, el bobinado esta realizado con hilo de litz que hace que el factor de calidad o Q sea mucho mejor sobre todo en bajas frecuencias.

https://c2.staticflickr.com/2/1489/24661615799_8bf9049ce0.jpg

Es importante dejar un espacio entre el hilo y la ferrita para disminuir las capacidades parásitas y ( aunque en la foto no es así ) dejar un espaciado de la mitad de la sección del hilo para disminuir la capacidad entre espiras.

El hilo de lintz ha de ser del mayor numero de hebras posible, los hay hasta de 600 hebras.

El condensador en este caso variable es un condensador con dieléctrico al aire lo que también aumenta su factor de calidad.

Factor de calidad del circuito LC en resonancia:

https://c2.staticflickr.com/2/1577/24703351230_de83e80443_o.gif

Dependiendo del factor de calidad del circuito LC se obtienen las distintas curvas.

https://c2.staticflickr.com/2/1600/24973277256_43cee4d738_m.jpg

Los factores de calidad de la bobina y el condensador de penden de su construcción

Rc y Rl representan las perdidas aun así este es un circuito con una representación simplificada.

Cuanto mejor es el Q (más elevado) del circuito resonante, más afilada es la curva,  tenemos una mayor tensión de salida y una mejor selectividad frente a señales ayacentes.

El factor de calidad del circuito LC es elevado y la curva de selectividad se estrecha.

En esta imagen podemos ver como el Q del circuito LC a bajado con respecto a la imagen anterior y la curva de selectividad se ha extendido.

( Para la obtención de estas dos curvas se hace uso del generador de arrastre del analizador de espectro, la señal se radia con una espira que se puede ver en primer plano.)

La impedancia en los extremos de un circuito sintonizado paralelo es máxima a la frecuencia de resonancia ( Infinita en el caso de componentes ideales ) y tiende a cero según nos alejamos de la frecuencia de resonancia.

EL RECEPTOR:

https://dl.dropboxusercontent.com/u/25013786/Blog/Radio%20MadFab/Radio%201.png

El receptor es parecido al del esquema pero con algunas modificaciones:

No es necesaria la utilización de una antena, incluso en ambientes con ruido eléctrico es perjudicial.

Imagen del receptor de sintonía directa.

La barra de ferrita nos proporciona la señal de la parte magenética de la onda de radio.

Con el fin de no cargar el circuito resonante y de ese modo tener una perdida importante de señal y una perdida de selectividad, se utiliza un detector de alta impedancia con un FET.

Si el circuito resonante es perturbado por la impedancia del circuito detector, el factor de calidad se ve muy afectado y como consecuencia:

Disminuirá el nivel de las estaciones de radio escuchadas, las más débiles no se podrán oír.

Disminuirá la selectividad mezclándose las estaciones que estén muy próximas en frecuencia.

https://c2.staticflickr.com/2/1518/24878318452_8b071ff0c5.jpg

Método de medida

Con el fin de no cargar el circuito resonante de sintonía, la medida se hace mediante unas espiras de cobre unidas a un cable coaxial que conectaremos a la entrada del analizador.

Las espiras no ha de estar muy acopladas, ya que si fuera así, disminuiríamos drásticamente el factor de calidad del circuito sintonizado.

Seleccionando la frecuencia de inicio y parada del analizador y girando el eje del condensador variable podemos ver en la pantalla los distintos niveles de la señal recibida. (puede verse en el vídeo)

También podemos observar la selectividad de nuestro circuito resonante ante señales de emisoras adyacentes.

< Imágenes Electrónica Pascual >

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Reparar Grundig Satellit 750

29 Agosto, 2014

Hemos reparado un receptor de comunicaciones marca Grundig  Satellit 750.

Lo compro nuestro amigo y colaborador Gustavo de segunda mano en ebay, a muy buen precio.

El anunciante decía que el equipo tenia una avería, ya que en un descuido le puso la alimentación exterior invertida en polaridad.

Trato de repararlo una vez, pero el equipo venia sin funcionar.

Este receptor no tiene protección contra inversión de polaridad, un fallo de diseño que subsanamos al reparar el equipo.

Al examinarlo el receptor de comunicaciones presenta 2 Averías.

Lo primero que tenemos que hacer es abrir el receptor y localizar la avería.

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El receptor esta dividido en una serie de secciones:

- Placa de audio con control de tono y de volumen y reguladores de tensión.

- Placa de radiofrecuencia: Amplificadores de entrada de RF,etapas de frecuencia intermedia, osciladores sintetizados, etapas demoduladoras (AM,FM y SSB) en esta etapa hay un convertidor DC/DC.

- Placa de selección y visualización (justo detrás del panel frontal)

PRIMERA  AVERÍA

Comenzamos por la placa por donde entra la tensión de baterías y la tensión del conector de alimentación exterior.

Esta en la misma placa que el amplificador de audio , el control de tono. control de volumen y encendido.

En esta placa hay un regulador de tensión como del topo  4VCW que suministra una tensión regulada de 4V a varias secciones de la placa de radio frecuencia.

En el receptor de Gustavo, ese regulador esta dañado por la inversión de polaridad.

El 4VCW es un regulador de voltaje LDO, regulador de voltaje lineal que puede funcionar con un muy pequeño voltaje diferencial de entrada-salida.

Utilizan un regulador LDO ya que la alimentación de las baterías es de 6V a plena carga, y un regulador convencional necesita al menos 2V por encima de la tensión a regular para que regule bien.

Si la tensión de batería baja por debajo de los 6V lo que seria normal cuando se descarguen un poco, con un regulador convencional NO funcionaria bien.

El regulador 4VCW es difícil de encontrar en el mercado, nosotros no lo encontramos.

Es importante para que el receptor funcione bien, sobre todo en onda corta que esa tensión sea de 4V.

Ya que si se aplica una tensión superior disminuye la sensibilidad de recepción y aumenta el ruido (algo que no ocurre en la banda de radio difusión en FM)

Nuestra solución:

Fabricarnos nuestro propio LDO con salida de tensión ajustable.

Para ello hemos utilizado un regulador LDO TL431.

La configuración es muy similar a la de este esquema, con sus correspondientes condensadores de filtrado.

Los condensadores electrolíticos evitan que se desestabilice el regulador cuando el volumen de sonido en el receptor es alta y hay caídas de tensión en la entrada de alimentación por el consumo del amplificador de potencia de audio.

Para una sensibilidad óptima en onda corta:

Se ajusta la salida de tensión a unos 4,2V aplicando a la entrada de antena una señal con un generador de radio frecuencia sintetizado. ( repetir el ajuste promediándolo en distintas bandas)

Solucionada esta avería, continuamos con la segunda avería.

SEGUNDA AVERÍA

Esta se localiza en la placa de control de selección y display.

Como consecuencia :

La pantalla que nos muestra la frecuencia no se enciende,  no se pueden seleccionar los modos de operación, no se enciende el reloj y fallan algunas otras funciones.

Ampliando un poco más la imagen de la parte posterior de la placa, podemos ver otro regulador 4VCW que es el que alimenta el procesador.

Por la misma causa (inversión de polaridad) este regulador también esta dañado.

Como esta tensión no es tan critica, decidimos utilizar un regulador LM7805 junto con 2 diodos 1N4148 para obtener una tensión de 4V.

En una imagen más ampliada podemos ver con detalle como se ha colocado el regulador,

El condensador que se ve al lado del encoder de sintonía, es un condensador de ultra alta capacidad que se utiliza para guardar las memorias, mientras se cambian las baterías.

Gustavo el dueño del equipo durante el proceso de reparación.

Imagen de la placa con las secciones de radio frecuencia:

Amplificadores de entrada de RF,etapas de frecuencia intermedia, osciladores sintetizados, etapas demoduladoras (AM,FM y SSB) en esta etapa hay un convertidor DC/DC.

Durante las pruebas se utilizaron:

- Dos fuentes de alimentación de laboratorio HP

- Un generador de radio frecuencia Anritsu MG442A Synthesized Level Generator

- Un generador de radio frecuencia Marconi

- Un osciloscopio Tektronic 2465B (400Mhz)

El ultimo paso en nuestra reparación es subsanar la causa de la avería para que no se vuelva a repetir.

Para evitar la inversión de polaridad cuando se utiliza una entrada de alimentación externa, colocamos un Rele polarizado en el camino de paso de dicha tensión.

De esta manera si la tensión esta invertida, el Rele no se acciona y no la deja pasar al receptor.

Usamos un rele de 5V para tener una mínima caída de tensión.

Realizamos pruebas de sensibilidad en todas las bandas con resultados óptimos.

El equipo después de bastante trabajo ha quedado reparado y listo para disfrutarlo.

< Imágenes de la reparación Electrónica Pascual >

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Calibrando DIAMOND SX 200 SWR/Power-Meter

26 Agosto, 2014

Hemos estado calibrando para nuestro amigo y colaborador Gustavo un medidor de potencia y de ondas estacionarias de la marca Diamond modelo SX200.

Algunas de las características de este instrumento de medida son las siguientes:

Rango de frecuencias  1,8-200 Mhz

Rango de potencias:  5W/20W/200W

Mínima potencia para realizar la medida: 1

Rango de medida de potencia reflejada SWR: 1,0 – ∞

Perdida de inserción: 0,15db

Impedancia: 50Ω

Para realizar las pruebas hemos utilizado unos transmisores de los que previamente habíamos medido sus potencias de salida con un watimetro Rohde & Schwarz calibrado.

En principio el  SX200 funciona bien en las escalas de 5W y 20W.

Fallando en la escala de 200W, en la que al aplicar una potencia de tan solo 1W el instrumento sobrepasa el fondo de escala.

Para poder solucionar el problema abrimos el equipo.

Como las medidas de potencia en las escalas de 5 y 20W son correctas suponemos que el fallo esta en el adaptador de escala del rango de 200W.

Podemos ver en la imagen, el instrumento de medida y en la placa de circuito impreso (abajo a la derecha) los potenciómetros de ajuste de las distintas escalas.

Realizamos una medida ohmica sobre el potenciómetro y repasamos una de las soldaduras de sus terminales que no estaba en buen estado.

Repetimos las medidas en la escala de 200W y ya estaba dentro de los rangos de escala del galvanómetro.

Ajustamos el potenciómetro para obtener una lectura correcta.

Como teníamos el ZX 200 desmontado: decidimos abrir el blindaje donde se encuentran situados los transformadores de banda ancha utilizados en el proceso de medida.

Una foto del dueño del equipo ya ajustado y reparado, comprobando la salida de potencia de un walky de 144Mhz.

ENLACES

ROE y Líneas de Transmisión articulo de Daniel Pérez LW1ECP en qsl.net donde se describe el funcionamiento de los medidores SWR  y los principios de la adaptacion de impedancia en antenas.

Monitor de RF con un medidor de SWR Diamond SX-200 articulo en el que Daniel – EA4FFI realiza unas modificaciones sobre un ZX200.

< Imágenes Electrónica Pascual >

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Pruebas SDR – Radio Definida por Software

16 Abril, 2014

De unos años aquí, se ha puesto muy de moda la Radio SDR o en su traducción al español Radio Definida por software .

Hay cientos de miles de entradas en Internet hablando de este tema, solo hay que poner Radio SDR en un buscador y listo.

En esta entrada no voy a explicar a fondo que es la Radio SDR, lo cual nos llevaría unas cuantas paginas y hay una gran cantidad de información disponible pondré algunos enlaces al final de la entrada.

De manera muy simplificada en SDR se hace uso de la potencia de un sistema microprocesado para demodular las señales de radio.

La SDR en su forma más pura podría consistir en conectar un convertidor analógico digital a una antena todo el filtrado y demodulación de la señal estaría en el ámbito digital.

Se puede utilizar incluso la tarjeta de sonido del ordenador, si previamente mediante la utilización de un conversor adecuado, llevamos las señal de radio a la banda de frecuencias  que puede manejar la tarjeta de sonido.

Bueno no todo es tan sencillo….

Y aunque hay algunos sistemas con buenos resultados que se han simplificado al máximo, el incluir algunos elementos adicionales hace que todo funcione mucho mejor.

Una manera sencilla y económica de comenzar con el SDR es usar un receptor USB como los que se usan habitualmente en los ordenadores para escuchar la radio y ver la televisión.

Están dotados de unos conversores A/D con una velocidad tal que es posible digitalizar señales de unos 3,2Mhz.mezclador balanceado en anillo.

Es necesario que como digitalizador tengan un chip rtl2832u ya que los driver de los programas que usaremos para la decodificación están adaptados a el.

http://sourceforge.net/apps/mediawiki/drm/nfs/project/d/dr/drm/2/23/SDR2-Flow.jpg

Esquema simplificado de un receptor de radio y TV USB

Lo primero que se hace es utilizar un convertidor de frecuencia usando un mezclador para acercar la frecuencia a recibir al rango del convertidor A/D y se utiliza un mezclador en cuadratura obteniendo dos señales desfasada 90º lo que se llaman señales I/Q.

Las dos señales son iguales pero desfasadas 90º.

Una señal I/Q digitalizada a la que se le aplique el método matemático adecuado puede ser demodulada sea cual sea el método de modulación.

Regresemos a nuestro receptor USB.

Podemos recibir señales desde unos 50Mhz hasta unos 1200Mhz en algunos modelos.

En nuestro caso queremos recibir señales en la banda de radio aficionados de 40metros que cubre las frecuencias de 7Mhz a 7,2Mhz.

Utilizaremos algunos elementos de los que disponemos para realizar nuestras pruebas.

Lo primero que necesitamos es una antena que funcione bien en esta banda de frecuencias, como no disponemos de mucho espacio utilizaremos una antena que nos funciona muy bien y es de pequeñas dimensiones con respecto a la longitud de onda 40 metros.

Se trata de un lazo magnético sintonizado, lo hemos construido muy deprisa por eso no es demasiado circular pero funciona muy bien incluso en el interior del laboratorio.

La impedancia del lazo en resonancia es de unos 2Ωy tenemos que adaptarlo al resto de nuestros equipos cuya impedancia es de 50Ω.

Lo hacemos mediante un trasformador montado en un toroide de ferrita que esta insertado en el lazo magnético sintonizado.

Lo hemos medido y la mejor relación para nuestro lazo la conseguimos con unas 19 espiras, hicimos el bobinado con tomas cada  espira y medimos el nivel de salida de la antena con un voltímetro selectivo al aplicar una señal constante radiada en la habitación.

Como las señales que recibiremos serán del orden de µV necesitaremos  amplificar la un poco.

Para ello usamos un amplificador de banda ancha, con control automático de ganancia que construimos para nuestro receptor de sintonía directa de onda media.

Para limitar el rango de amplificación ponemos un filtro pasa banda entre nuestra antena y nuestro amplificador (al estar el lazo magnético sintonizado y ser su factor de calidad Q alto este paso no es absolutamente necesario)

Imagen de un sencillo filtro pasa banda, de dos polos.

Ahora ya tendríamos señales en la banda de 40 metros con el nivel necesario para ser recibidas por nuestro SDR.

Pero nuestro receptor funciona en el rango de 50Mhz a unos 1200Mhz con lo cual no podemos recibir las señales de 7Mhz.

Necesitamos un conversor que eleve la señal de 7Mhz por encima de los 50Mhz que recibe nuestro receptor USB.

Para ello utilizaremos nuestro mezclador en anillo doblemente equilibrado.

mezclador balanceado en anillo.

Solo disponemos de un oscilador a cristal de 60Mhz un poco al borde de la banda de nuestro receptor USB, recibiremos las señales de la banda de 40metros en el rango de frecuencia de 67Mhz a 67,2Mhz.

Este es el esquema de bloque del sistema que hemos montado.

El software que hemos utilizado es HDSDR es un programa freeware para windows tal vez no sea el mejor, pero a nosotros nos ha funcionado muy bien.

En la banda de 40 metros se puede ver  toda la banda en la pantalla y pinchar sobre la señal que te interese escuchar y por supuesto gracias a los filtros digitales se puede limpiar la señal de audio,filtrarla y eliminar señales molestas.

Esas son para mi una de las grandes ventajas del SDR

RESULTADOS

Los resultados para un montaje realizado a toda prisa y con los elementos que disponíamos en el laboratorio han sido muy satisfactorios.

Por la tarde / noche cuando la propagación de la banda de 40 metros esta mejor entran una gran cantidad de estaciones de radioaficionado de toda España y algunas de Italia,Francia y Alemania.

Ya os iremos informando de futuras pruebas y de algunas mejoras en el sistema de recepción.

ENLACES

SDR : EQUIPOS DE RADIO DEFINIDOS POR SOFTWARE

(una buena explicación de SDR en español)

http://www.ea1uro.com/sdr1/sdr.htm

ARRL asociacion de radioaficionados americana

Radio Definida por Software

http://www.arrl.org/software-defined-radio

CHRISTOPHE F4DAN SDR: Software Defined Radio

(una gran cantidad de proyectos SDR en la pagina del radio aficionado F4DAN)

http://f4dan.free.fr/sdr_eng.html

Grabador de datos I/Q Digital de Rohde & Schwarz

(Un equipo comercial de una gran marca en equipos de medida de telecomunicacion que usas señales I/D)

http://www.tmbroadcast.es/index.php/grabador-de-datos-iq-digital-de-rohde-schwarz/

<Imágenes en el laboratorio, Electronica Pascual >

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