Construcción de un receptor de HF

Un arte en retirada

El Manual de Radio de la ARRL de 1986 (N. del T.: el conocido “ARRL Amateur Radio Handbook”, o más coloquialmente, “el Radio Handbook”; o simplemente, “el Handbook”) decía que prácticamente ya nadie fabricaba receptores caseros de radioaficionados. Desde entonces, las sucesivas ediciones han tenido cada vez menos detalles prácticos sobre la construcción de receptores de radio. De cientos de contactos, hasta ahora sólo he contactado con 3 tipos, George K7DU, Mike NØMF y Biz WDØHCO, que estuvieran usando receptores caseros para el QSO. 2 de tales receptores estaban hechos con válvulas. El tercero era un diseño superregenerativo a la antigua usanza. Sin embargo, el superregenerativo estaba hecho con transistores FET y circuitos integrados modernos. Los 3 debían funcionar bien porque recibían mi modesta señal de CW en 40 metros. Hablé con otro tipo, Gil N1FED, que me dijo que acababa de construir un receptor a válvulas. Desgraciadamente, iba tan mal que seguía usando su moderno transceptor para salir al aire. Gil me dijo que no le gustaban los transistores. Supongo que las placas de circuito impreso y esas molestas oscilaciones le parecían demasiado problemáticas.

A pesar de su pesimismo, tú PUEDES construir receptores transistorizados que funcionen razonablemente bien. Yo me hice el mío porque me intrigaban los circuitos misteriosos como los “mezcladores equilibrados”, “detectores de producto”, “amplificadores cascodo” y “filtros de cristal en escalera”. Antes de este proyecto, podía recitar los propósitos de esos circuitos, pero no sabía ni “sentía” cómo funcionaban ni por qué los receptores se diseñan de esa manera. ¿Qué mejor forma de aprender que construir uno?

¿Qué es un objetivo razonable?

Un receptor de comunicaciones con un “rendimiento adecuado”.

Mi receptor está basado en el “Receptor de comunicaciones de alto rendimiento” diseñado por W7ZOI y K5IRK descrito en la mayoría de los Handbook de los 80. En mi opinión, “alto rendimiento” es una calificación optimista, pero ciertamente, “rendimiento adecuado” es realista.

Yo defino sensibilidad y cifra de ruido adecuadas para dar a entender que puedo oír los DX y QRP que están trabajando otras estaciones. Antes de construir el receptor que describo aquí, a menudo tenía la impresión de que sólo oía las señales más fuertes. Para mí, una selectividad adecuada significa que es lo bastante buena para hacer QSO en CW por la tarde en 20 y 40 metros. En esas bandas hay con frecuencia docenas de señales estrechas de CW operando a unos pocos cientos de hercios de distancia unas de otras. Con una banda pasante de 10 KHz, puedes oír muchas estaciones simultáneamente y no poder copiar una cualquiera de ellas en concreto.

Una sensibilidad adecuada te permitirá oír la mayoría de señales QRP. Creo que hace 45 años difícilmente habría alguien que tuviera un receptor que fuera “adecuado” para contactos QRP. Cuando yo era un novato (N. del T.: el autor hace referencia con este calificativo a la posesión de la licencia de estación más básica disponible en EE.UU.), mi primer transmisor era uno de construcción casera de 7 vatios para 40 y 80 metros. Sabía que funcionaba bien, porque hablaba con mis compañeros también novatos que estaban en la ciudad. Desgraciadamente, difícilmente había contactado con gente fuera de la ciudad. No fue hasta que compré mi primer kit comercial de 50 vatios, igual que los otros novatos, que pude hablar con las mismas estaciones con que hablaban mis compañeros. Aún usaba la misma antena dipolo, así que sólo puedo asumir que la mejora era la potencia extra.

La sensibilidad del receptor descrito en este capítulo está bien por debajo de los 0,5 microvoltios en 80 metros y bandas inferiores que no tienen preamplificador de RF. En las bandas superiores donde el transceptor tiene preamplificador, pude oír una fuente de señal calibrada de 0,02 microvoltios. ¡Guau! ¡No me extraña que pueda oír a esas estaciones QRP! En aquellos tiempos, una sensibilidad por debajo de 1 microvoltio se consideraba algo muy avanzado.

Otra cuestión es la estabilidad adecuada. Cuando tu receptor está equipado con filtros de cristal estrechos, es vital que el VFO y los osciladores de cristal sean lo bastante estables para que las señales que estás escuchando no se desplacen dentro y fuera de tu banda pasante. Si has construido un VFO como el descrito en el capítulo 10, no tendrás problemas de deriva (N. del T.: de un oscilador con este problema se dice que “patina”).

¿Tiene que ser tan complicado?

Mirando al diagrama de bloques anterior, cada uno de los bloques representa de 1 a 3 etapas de transistores. El conversor frontal tiene 3 etapas de transistores para cada banda de HF. Eso significa que tienes que construir unas 20 etapas de amplificadores u osciladores transistorizados para que los conversores cubran todas las bandas. Probablemente te estés preguntando si no hay algún receptor más simple que puedas construir que haga que estés en el aire rápidamente. Las mejores noticias son que puedes construir el receptor antedicho por etapas. El núcleo del receptor de HF toda banda es un receptor de 80 metros de calidad. Puedes construirlo primero, y entonces al menos estarás listo para los 80 metros. Al principio puedes incluso prescindir del altavoz y múltiples filtros de cristal. Después de que tengas un receptor operativo, puedes añadirle prestaciones y los conversores para oír las otras bandas de radioaficionados.

Sí, puedes construir un receptor menos complicado, pero dudo que sea “adecuado”. Mi receptor de conversión directa del capítulo 7 funcionaba bien, pero no era lo bastante selectivo. Hay diseñosmodernos de receptores superregenerativos con 2 o 3 circuitos integrados que QUIZÁ sean bastante buenos, pero yo no los he construido, así que no estoy convencido. El capítulo 14 describe un receptor regenerativo a válvulas que fue muy divertido de construir y bastante bueno para escuchar estaciones de radiodifusión extranjeras de onda corta. Desgraciadamente, NO era lo bastante selectivo y sensible para las comunicaciones de radioaficionados. En resumen, SÍ, un receptor decente para radioaficionados tiene que ser complicado.

Un receptor de radioaficionados de construcción casera hecho en 1967

Arriba vemos un receptor de radioaficionados de construcción casera hecho hace unos 35 años. Tiene 11 válvulas, un filtro de cristal simple y cubre de 80 a 10 metros. No cubre las bandas WARC. Sí, funciona perfectamente. Pero comparado con el receptor completamente transistorizado descrito en este capítulo, es insensible, ruidoso y tiene poca selectividad.

Siendo realistas, cualquier receptor que construyas probablemente no podrá igualar las prestaciones de un receptor o transceptor comercial de gama alta. Pero cada vez que tu receptor te traiga un DX en una banda nueva o cuando conquistes uno de las docenas de fallos que te encuentres, tendrás una emoción y orgullo que nunca obtendrás de un equipo comercial. Si decides construir tu propia versión del receptor de W7ZOI y K5IRK, te recomiendo que te consigas una copia del Manual de Radio de la ARRL de la década de 1980 y copies o fotocopies sus descripciones originales. Te darás cuenta de que ellos construyen la mayoría de los bloques de circuitos de manera diferente a como yo lo hago. Volver a la descripción original puede darte algunas ideas útiles. Quizá su versión te funcione mejor a ti.

PLANIFICANDO TU RECEPTOR

Los receptores superheterodinos ofrecen filtros de cristal para CW

Un superheterodino usa un mezclador para producir una radiofrecuencia intermedia constante. Esta señal de frecuencia intermedia (FI) es siempre la misma, por lo que puede ser filtrada con filtros de cristal o mecánicos de frecuencia fija para establecer un ancho de banda pasante para CW y banda lateral superior e inferior. Antes de que te dediques a cualquier diseño, asegúrate de que puedes comprar los componentes críticos que necesitas, especialmente los filtros de cristal o mecánicos para tu FI. Por ejemplo, muchos diseños de receptores usan una FI de 455 KHz. Desgraciadamente, aún tengo que encontrar una fuente fácil de cristales de 455 KHz para construir los filtros y el OFB. Consecuentemente, he evitado esta frecuencia. Entre los receptores de radioaficionados de construcción casera, la frecuencia más común para la FI parece ser 9 MHz.

¿Por qué no conversión única?

Siempre me he preguntado, “¿por qué casi siempre los receptores de construcción casera toda banda de HF son de conversión doble?” Resulta que el desafío fundamental de la construcción casera de receptores y transmisores es hacer un VFO estable. Sí, puedes construir un VFO razonablemente estable, pero normalmente los VFO de construcción casera no tienen mucha gama de sintonía. Lo típico es 0,5 MHz. Y para que la deriva sea de tan pocos hercios como sea posible, el VFO necesita ser de una frecuencia relativamente baja. Los VFO de construcción casera suelen estar en la gama de 2 a 7 MHz. La desventaja de un VFO de frecuencia baja es que sus armónicos aparecerán como 1 o 2 silbidos fuertes en algunas bandas superiores de radioaficionados en HF.

Comparado con la gama de VFO práctica de 2 a 7 MHz, el espectro de HF es enorme, desde 1,8 hasta 30 MHz. Enseguida uno puede ver que un receptor casero de conversión directa de 10 metros es difícil porque necesita un VFO que sintonice de 28 a 29,7 MHz. Este problema se puede resolver “convirtiendo” el oscilador del VFO hasta 28 MHz usando un oscilador controlado a cristal y un mezclador más un filtro/amplificador. Esta complejidad estropea la simplicidad de la conversión directa. Si vas a operar por encima de 40 metros, puedes igualmente construir un sistema de conversión doble como el resto de nosotros.

¿Cómo lo hacen los receptores modernos?

Los receptores modernos usan sintetizadores de frecuencias con circuitos integrados para generar las señales del VFO donde les parezca. A veces, los receptores modernos de HF se libran de frecuencias imágenes y armónicas usando una frecuencia de FI muy alta, ya en la gama de VHF. Además, después de la etapa inicial de mezcla, algunos receptores comerciales usan conversiones múltiples para reducir de nuevo la señal a una salida de audio. Por ejemplo, el Yaesu FT1000MP tiene 4 conversiones descendentes a partir de una FI de 89 MHz (!). Esto incluye el procesador digital de señales con su entrada en 32 KHz.

En un superheterodino, el VFO interactúa con las señales entrantes de RF para producir una frecuencia intermedio (FI). Un VFO de 5 MHz implica que la FI va a estar a 5 MHz de la banda o bandas que cubra. Tal receptor podría cubrir 28 MHz, pero eso implicaría una FI de 23 MHz o posiblemente 33 MHz. Las banda inferiores estarían fuera de alcance a menos que el VFO pudiera sintonizar muchos MHz. Consecuentemente, un superheterodino de construcción casera y conversión única sólo puede cubrir bien 1 banda, y no puede posiblemente cubrir todo el espectro.

En algunos diseños antiguo de aficionados, el VFO sintonizaba de 5,2 a 5,7 MHz. Usaban una FI de 1,7 MHz y o bien restaban o bien sumaban la FI a la frecuencia del VFO para cubrir o bien 80 o bien 40 metros. Específicamente, 5,7 MHz menos 1,7 MHz = 4,0 MHz, y 5,3 MHz más 1,7 MHz = 7,0 MHz.

Receptor de conversión doble multibanda de HF de radioaficionado de construcción casera

Comienza con un receptor superheterodino monobanda de conversión única

Empieza construyendo el mejor receptor monobanda que puedas. El núcleo de mi receptor sintoniza los 80 metros. Para cubrir las otras 8 bandas de HF, conversores con osciladores controlados a cristal independientes convierten descendentemente (o ascendentemente) las señales a 80 metros. Esto hace que el receptor sea de “conversión doble” en todas las bandas excepto en 80 metros. En los viejos tiempos de las válvulas, cada etapa amplificadora de construcción casera estaba diseñada para trabajar en varias bandas. Esto significaba que el panel frontal de un receptor de construcción casera de 1970 tenía normalmente un grupo de mandos de sintonía para ajustar cada etapa. Hoy, un amplificador o mezclador con 1 transistor es físicamente pequeño, así que es práctico construir conversores y amplificadores presintonizados para cada banda. Mi experiencia era que construir los conversores para llevar cada banda a 80 metros era relativamente fácil. Desgraciadamente, construir un núcleo de receptor decente para 80 metros era mucho más difícil. Quizá con la ayuda de este capítulo, te será más fácil construir el núcleo del receptor de lo que me resultó a mí.

Mi receptor de 80 metros tiene una FI de 9 MHz. Los cristales de 9 MHz cuestan menos de 1€ en Digi-Key y Mouser. El bajo precio es importante porque, dependiendo de tus planes con respecto a los filtros, puedes necesitar 11 o más cristales de 9 MHz. El inconveniente de los 9,00 MHz era que tuve que esperar meses a que llegasen los cristales.

Una FI de 8 MHz no era tan buena idea

Al principio usé los cristales más comunes de 8,0 MHz. Desgraciadamente, para recibir 4,0 MHz, el VFO tiene que sintonizar 4,0 MHz. Esperaba que la señal de 4,0 MHz del VFO sería sólo un “pajarito” (N. del T.: es común llamar así a los pitidos producidos por las señales internas del propio receptor. También llamados “heterodinos”, se producen al entrar dentro de la banda pasante del receptor, o de la FI, frecuencias usadas dentro del propio aparato, tanto para la sintonía de las señales como para otros usos: frecuencias de referencia en sintetizadores, frecuencias patrón de microprocesadores, etc.) que marcaría el extremo superior de la banda. Pensé que este “marcador de final de banda” sería hasta cierto punto práctico (N. del T.: el autor tiene razón en su planteamiento, ya que muchos equipos construidos en los 70, incluso comerciales, disponen de este marcador por armónicos que produce una señal que se repite cada 25 o 100 KHz; y cuyo propósito es proporcionar una ayuda para la calibración del dial. Un ejemplo lo tenemos en el Yaesu FT-7B, que dispone de un marcador de 100 KHz que es necesario usar cuando se cambia de banda, a menos que se disponga del frecuencímetro opcional). En vez de eso, el “pajarito” se parecía más al chillido de una sirena que saturaba la FI y hacía inutilizable la parte superior de la banda de radioaficionados de 80 metros. Así que cuando llegaron los cristales de 9,0 MHz, lo rehice todo para 9 MHz. Ahora el VFO (el mando de sintonía grande en el receptor anterior) sintoniza de 5,0 a 5,5 MHz para cubrir de 4,0 a 3,5 MHz. Es decir, 5,0 MHz + 4,0 MHz = 9,0 MHz. Por supuesto, la frecuencia del OFB también tuvo que cambiar de 8 MHz a 9 MHz.

Una aventura infrecuente

Una vez que tu receptor comience a funcionar, tendrás interferencias interesantes. Hasta que tuve mi filtro preselector de 80 metros funcionando, normalmente oía música rap de mi radio local de AM en 1190 KHz. También, la banda de onda corta de 31 metros está justo por encima de la FI de 9 MHz. Antes de ajustarla, escuchaba sermones de HCJB en Quito, Ecuador (N. del T.: que nadie se extrañe de estos fenómenos: basta con poner un dedo en sitios indeterminados de la cadena de amplificadores de FI para escuchar las emisoras más dispares). Posteriormente, mi conversor de 20 metros estaba saturado por el Dr. Scott, un evangelista de Los Ángeles, que predica en 13,8 MHz. Una vez que tuve mis módulos sintonizados y sellados, el Dr. Scott y sus amigos se sumieron en el silencio. En realidad, me divertí con esos problemas.

Construir un receptor reavivó mi interés en la escucha de la onda corta. He tenido radios de onda corta desde que era un chaval. Algunas de ellas, como mi Collins R-388 de desechos del ejército

(N. del T.: equipos que ya no están a la última pero que siguen funcionando; con frecuencia, mejores que los equipos comerciales disponibles en ese momento, y siempre a mejor precio o incluso gratis), eran excelentes. A pesar de esto, raramente escuchaba cuando no estaba practicando la radioafición. Pero una vez que hice funcionar a mi(s) receptor(es) de construcción casera, me hallé a mí mismo explorando las bandas como nunca antes. Por ejemplo, en 80 metros me sorprendí de escuchar a radioaficionados de todo el continente. Había oído de tipos que hacían DX y obtenían certificados WAS en 80 metros (N. del T.: WAS es abreviatura de “Worked All States”, un diploma de haber operado con todos los estados de EE.UU.), pero nunca lo había creído realmente. Incluso había contactado con estaciones QRP en 80 metros. Los 80 metros son normalmente tan ruidosos que no sabía que fuera posible. Hasta este año, nunca antes había oído “estaciones espía de código”. Algunas de ellas tienen un locutor leyendo grupos de letras aparentemente aleatorios, pero la mayoría de ellas son “estaciones espía” de CW que emiten grupos de 5 letras en código Morse, como las señales Enigma de la Segunda Guerra Mundial (N. del T.: la máquina Enigma era un sistema desarrollado por los alemanes para cifrar mecánicamente sus mensajes secretos de guerra). Cuando construí conversores para cada una de las bandas de HF, era como oírlas por primera vez. Las “bandas WARC” eran interesantes porque estaban cerca de las bandas de radiodifusión de onda corta que no había escuchado en años.

Construcción con módulos

Además de la necesidad de blindar los bloques de circuitos entre sí, un receptor de construcción casera con una única placa grande llena de componentes discretos tiene otro problema. Si lo construyes todo de una vez sin comprar un kit y una placa ya mecanizada, te garantizo que no funcionará. Para hacer montajes caseros que funcionen, tienes que desarrollar tu propia tecnología basada en componentes y circuitos que comprendes. Esto era un planteamiento diferente para mí. En lugar de “construir un receptor”, tenía que descender de nivel y construir un circuito a la vez, p. ej.: “un oscilador”, “un mezclador”, “un amplificador de audio”, etc. Luego, uno todos los bloques para completar mi proyecto. Algunos de tales bloques de circuitos no funcionaron la primera vez y tuve que construir un nuevo bloque. Había varias razones por las que no funcionaban.

Normalmente, yo no era capaz de comprar los componentes exactos usados en los circuitos que estaba copiando. O mi construcción o blindaje no eran los adecuados. A veces nunca llegué a averiguar por qué una versión de un bloque de circuito era superior a otra.

En raras ocasiones mis circuitos no funcionaban porque había errores en los esquemas de la revista QST o en los Handbook. Hallé varios errores serios en mi Handbook de 1979 y uno menor en mi edición de 1998. La edición perfecta no es posible, así que no deberíamos esperarla.

Al construir mi receptor con pequeños módulos independientes blindados para cada bloque de circuito, podía sustituir un bloque de circuito cuando quiera que me las ingeniase para construir una versión mejorada del mismo. De otra forma, hubiera estropeado toda la placa. Si la I+D cuidadosa es nueva para ti, prepárate para una batalla larga. Por otra parte, aprenderás un montón y la victoria será especialmente dulce.

Construcción mecánica

Los receptores de construcción casera deberían montarse en cajas grandes. De esa manera hay un montón de sitio para añadir prestaciones y cambiar módulos. La mesa de mi cuarto de radio es pequeña, así que tuve que meter con calzador mi receptor en un paquete bastante compacto. En general, las cajas grandes con montones de espacio para el panel son una idea mejor. Mi sueño a largo plazo es reutilizar mis módulos de receptor en una caja más grande. Eventualmente, quiero añadir un DSP (N. del T.: Digital Signal Processor, procesador digital de señales; un tipo de filtro que parte de un muestreo de la señal para luego operar sobre ella como si fueran datos), frecuencímetro, PLL (N. del T.: Phase Locked Loop, bucle sincronizado en fase; un tipo de sintetizador de frecuencias que tiene la estabilidad del cristal y la excursión de frecuencia de un VFO) y otros aditamentos que me intrigan. Con un chasis lo bastante grande, un receptor puede crecer y mejorar continuamente.

Los módulos del receptor están conectados con conectores tipo RCA y cable coaxial fino (N. del T.: el autor ha usado la expresión “phono plug”, pero dado que este tipo de conector también recibió la denominación de la marca RCA, he usado ese nombre, por ser posiblemente más común. En los equipos comerciales, el tipo de conector empleado internamente es muy similar pero más pequeño, adaptado al grosor del cable).

Una caja metálica blinda cada circuito

Una razón básica para construir un receptor con módulos blindados en metal es que el acoplo capacitivo de un bloque de circuito a otro puede degradar el rendimiento. Por ejemplo, mi primer módulo del receptor de 80 metros se construyó en una placa única. Un filtro de cristal determinaba la selectividad. Construí 2 filtros enchufables así que podía usar filtros diferentes para CW y BLU. Usando mi conversor de 20 metros, estaba sintonizando los 20 metros un día. Podía oír montones de radioaficionados, pero me incomodaban la mala sensibilidad y la mala selectividad. Pensé, “¿qué tiene mal este receptor hoy?” Pronto descubrí que no había filtro conectado a la placa del receptor de 80 metros. Lo que estaba oyendo era sólo el acoplamiento parásito entre el mezclador y el amplificador de FI. ¡Asombroso! Así que si necesitas filtros de paso de banda con atenuación de 50 dB, vas a necesitar al menos ese mismo aislamiento entre las etapas. Eso significa que necesitas blindaje metálico entre todas las etapas, interconexiones con cable coaxial y montones de condensadores de desacoplo.

Los módulos con blindaje metálico pueden ser placas de circuito pequeñas montadas en cajas comerciales. Lo que suelo hacer es fabricar cajas rectangulares bajas con trozos de placa de circuito impreso de doble cara soldadas entre sí. El circuito se talla sobre el suelo de la caja usando cinceles pequeños para madera. La tapa se encaja a presión, y está hecha con una hoja de aluminio fino doblada sobre las esquinas de la placa de circuito impreso.

Construcción tipo cartón de huevos de la “placa base” de un receptor de 80 metros

El compartimento de la izquierda es el detector de producto y amplificador de audio. La superficie grande del centro es el amplificador de FI y el CAG. Los 2 módulos de la derecha son el mezclador y un preamplificador de RF para los cristales.

Si planeas tener más de 1 bloque de circuito en la misma placa, puedes aislar bloques de circuitos entre sí usando paredes de placa de circuito impreso soldadas entre ellos. El resultado es una construcción de “cartón de huevos”. La alimentación puede ir entre compartimentos usando condensadores de paso. Si sospechas que un bloque de circuito puede no funcionar, cablea tu circuito en una placa de circuito impreso aparte, y luego móntala sobre la base del compartimento deseado. Todas esas técnicas se ilustran en la imagen. El amplificador de FI del compartimento central está sobre una placa de circuito impreso separada.

Módulos blindados e interconexiones con cable blindado

Para las conexiones entre etapas yo uso cable coaxial fino RG-174 y conectores RCA. Los conectores de ángulo recto no están diseñados para la RF y tienen demasiada capacitancia. Sin embargo, son baratos, fáciles de encontrar, fáciles de cablear y no ocupan demasiado espacio. No pretendo afirmar que este tipo de conector es válido para 6 metros y VHF. Me di cuenta de su límite de frecuencia cuando descubrí que al pasar de un conector RCA a un PL-259 de UHF en mi amplificador de 50 vatios el rendimiento mejoró notablemente en 10 metros. Hasta ahora, no he visto problemas cuando opero en bajas frecuencias y menores niveles de potencia. Afortunadamente, los receptores tienen corrientes minúsculas y bajas tensiones. La mayoría de los conectores tienen carcasas de plástico. Eso significa que 1 centímetro del conductor central no está blindado. Para mis filtros de cristal usé conectores con carcasa de metal que por lo menos son una cierta mejora.

Los conectores de cable de TV son eléctricamente superiores a los RCA, pero son espantosamente intermitentes. Personalmente, los he encontrado inutilizables y ojalá la industria de la TV los mandase a la chatarra. Los conectores adecuados de RF como los BNC, SMA o TMA cuestan entre 2 € y 6 € la unidad. Algunos de ellos son difíciles de montar y tu receptor podría contener fácilmente conectores “adecuados” por valor de 300 €. Además, la mayoría de esos conectores son demasiado largos para encajar debidamente en un receptor pequeño. Los conectores RCA de ángulo recto son bastante cortos y baratos. ¡Vivan los conectores RCA!

Usa mandos de plástico

Un problema extraño que me encontré era que tocar los mandos de control metálicos o el panel frontal causaba un ruido rasposo en los auriculares cuando escuchaba en las bandas más altas. Sí, el panel de metal estaba conectado a tierra y el chasis estaba conectado a la tierra de la estación. La tierra de la estación es un cable grueso del número 12 que conecta a tierra todos los chasis con una tubería de cobre cercana a la estación. Realmente no tengo explicación para esto, pero cambié los mandos de metal por otros de plástico y estos molestos ruidos mejoraron.

Vista inferior del receptor

Conmutación de bandas y fuentes de alimentación

La fuente de alimentación de precisión para el VFO está en la esquina superior derecha. La fuente regulada de baja caída de tensión para el resto del receptor está en la parte inferior derecha. Estos son los mismos circuitos usados antes con el módulo del VFO y el transmisor QRP. La conmutación de bandas es el conmutador de cerámico de múltiples circuitos de la izquierda. Los cables negros de la izquierda son coaxiales finos que interconectan las entradas y salidas de los conversores para cada banda de radioaficionados excepto 80 metros. Es deseable cubrir la parte inferior con una placa de metal para evitar que las señales parásitas lleguen a los cables de alimentación.

Preselector de entrada de 80 metros

El núcleo del receptor es un superheterodino de conversión única de 80 metros. El frontal de este receptor es un mezclador. No hace falta preamplificador en 80 metros porque, si el receptor funciona bien, el ruido atmosférico que entra por la antena será más fuerte que el ruido interno del receptor. En esta situación un amplificador de RF no será de ayuda. Sin embargo, el mezclador sí que necesita un filtro de preselección agudo de paso de banda para dejar fuera las bajas frecuencias de las emisiones de radiodifusión de AM y limitar las señales de entrada de 3,5 a 4,0 MHz. Es especialmente vital filtrar las estaciones de radiodifusión de AM. Tales estaciones ponen en antena grandes tensiones y tienden a saturar el mezclador a menos que estén bien atenuadas.

El mezclador resta la frecuencia del VFO (5,0 a 5,5 MHz) de la frecuencia de la FI (9 MHz), para sintonizar 80 metros (3,5 a 4,0 MHz). Las 2 entradas al mezclador son la señal del VFO y la señal de antena. Cuando examiné la primera vez el diseño de la ARRL de 1986, me decepcionó ver que el preselector tenía un primitivo condensador variable que se suponía que el operador debía sintonizar para obtener la máxima ganancia para un segmento particular de la banda. Después de todo, los filtros de paso de banda para las otras bandas de HF eran fijos y no accesibles desde el panel frontal. Intenté construir mi propio filtro de paso de banda fijo, pero mis filtros tenían demasiada atenuación (poca sensibilidad) y a veces dejaban pasar las estaciones de radiodifusión de AM; era como escuchar una radio de galena.

Filtro de preselección de 80 metros recomendado para la entrada del mezclador del núcleo del receptor.

Así que volví al diseño de la ARRL con el condensador variable de 365 pF. Tenía tanta atenuación en 80 metros que no podía oír señal alguna. Simulé el circuito de la ARRL en el programa Spice y, según éste, debería haber funcionado bien. Sin embargo, el mío no lo hacía. Haciendo pruebas, quité algunos componentes y al final acabé con el circuito que se ve abajo. Mi filtro funciona bastante bien aunque, según el programa Spice, no debería. En fin...

Mi versión del filtro de preselección para la entrada del mezclador

Monté el preselector en una caja blindada en el panel frontal donde el condensador de ajuste estaba accesible. Algún día, cuando averigüe cómo construir un preselector mejor, sustituiré el módulo completo. Por el lado positivo, he descubierto que el condensador variable de ajuste es bastante útil como atenuador para recibir señales fuertes de BLU. Es decir, las señales de fonía de BLU son con frecuencia mucho más inteligibles cuando el preselector está desajustado y la intensidad de la señal disminuye.

El preselector está construido en una cajita instalada detrás del panel frontal

El oscilador de frecuencia variable (VFO)

El VFO del receptor es el mismo que el VFO de 5 MHz para el transmisor descrito en el capítulo

10. El mando grande de sintonía controla el VFO. En realidad, en los superheterodinos el VFO se llama normalmente oscilador local. La excursión y estabilidad del VFO determinan qué VFO y frecuencias de FI son prácticas. Como el VFO de un transmisor, el VFO de un receptor debería ser estable hasta una deriva inferior a 5 Hz por minuto, aunque menos de 20 Hz probablemente esté bien.

Desgraciadamente, si la frecuencia del VFO es demasiado baja, probablemente no se extenderá bastantes hercios para cubrir las bandas en las que estás interesado. Date cuenta de que la banda de 10 metros es tan enorme, 1,7 MHz, que puedes tener que cubrirla con múltiples conversores. Hasta ahora, mi receptor sólo sintoniza los primeros 500 KHz de los 10 metros, que incluye toda la actividad de CW. Supongo que me preocuparé por el resto cuando me meta en BLU en 10 metros. La frecuencia del VFO y sus armónicos deberían evitar las bandas de radioaficionados tanto como sea posible. Las frecuencias con números redondos son las mejores porque hacen que la calibración sea fácil. Junta todos esos factores y te darás cuenta de que tus posibilidades de elección son en realidad bastante limitadas.

De hecho, una vez que has construido transmisores y receptores separados y los has usado en el aire, la desventaja de tener 2 VFO hacen que sea obvio el por qué la mayoría de los equipos modernos sean transceptores. Cuando estés planificando tu receptor y un transmisor de construcción caseras, podrías considerar el usar módulos de VFO comunes. Un VFO común sería de gran ayuda en el aire. Pero si sólo usas un VFO, tendrás que dominar el problema de la diferencia de frecuencia entre emisión y recepción de 500 a 800 Hz. Además, hace falta un amplificador de aislamiento para evitar que el cable que conecta uno con otro cargue demasiado el VFO del receptor. Y, finalmente, cuando lo uses en las bandas superiores, cada oscilador a cristal del conversor y cada oscilador de premezcla del transmisor deben estar en las frecuencias correspondientes para que el receptor escuche en exactamente la misma frecuencia que use el transmisor. Esto representa un montón de trabajo.

Un VFO de sintonía con varicap. La sintonía se consigue con el potenciómetro redondo grande

La magia del mezclador

El objeto de un mezclador es trasladar la frecuencia de una señal de radio entrante a una frecuencia intermedia (FI) constante que puede ser amplificada y filtrada más fácilmente. Los mezcladores combinan una onda senoidal del oscilador local para formar una señal compuesta. La nueva señal contiene las frecuencias originales, más las frecuencias suma y diferencia. Los mezcladores para llevar el VFO a una banda alta se describieron en el capítulo 11. Estos mezcladores pueden ser bastante bastos y funcionarán bien. Desgraciadamente, los mezcladores para recepción son mucho más difíciles porque la señal puede ser muy pequeña.

Una manera de mirar a los mezcladores es que un oscilador local grande entrecorta la señal de entrada, ciclo a ciclo. La lección a aprender es que el oscilador local (el mando del VFO) debe ser una señal grande, mientras que las señales de entrada de RF pueden ser arbitrariamente pequeñas.

El Manual de la ARRL presenta 6 u 8 diseños diferentes de mezcladores hechos con diodos, bobinas y transistores. Sin embargo, en la mayoría de diseños de receptores de la ARRL desde los 80, el mezclador es un circuito integrado (CI) o un pequeño montaje enlatado y etiquetado “mezclador”. Supongo que los demás también tenían problemas con los mezcladores, así que recurrieron a circuitos integrados. El año pasado había un proyecto en la revista QST que usaba un CI que contenía tanto el mezclador como el VFO. Supongo que esas maravillas funcionan estupendamente, pero el contenidos de esos CI es un misterio. Usa uno si quieres.

Los mezcladores te darán un montón de ruidos atmosféricos... y chillidos, aullidos y graznidos

Hasta ahora he construido 4 diseños diferentes de mezcladores a partir de componentes sueltos. Primero construí un mezclador equilibrado clásico con núcleos de ferrita y un anillo de diodos de portadores calientes. Cuando lo conecté, oía un fuerte rugido de ruidos atmosféricos en los auriculares. “¡Dios mío!” Pensé, “¡Escucha todo ese ruido atmosférico! ¡Debe estar funcionando!” Pronto descubrí que el ruido atmosférico venía del mezclador y de los amplificadores de FI y nada tenía que ver con el mundo exterior. Había aprendido una verdad básica sobre los mezcladores: los mezcladores no sólo son un poco propensos a generar “un poco de ruido de fondo”. A veces producen un gigantesco ruido de “cataratas del Niágara” que oculta todo lo que entra por la antena. Sin embargo, una vez que ajusté lo mejor que pude los niveles de entrada del mezclador y los circuitos resonantes, el ruido desapareció y comencé a escuchar estaciones. Desgraciadamente, según iba sintonizando por toda la banda, había fuertes silbidos como balizas cada pocos KHz. Entre los silbidos, a veces podía apenas oír estaciones fuertes. Ahí quedan los mezcladores de anillos de diodos.

Un mezclador práctico

El único mezclador que me ha funcionado bien es el que se muestra arriba. Todos los demás han sufrido de ruidos, “pajaritos” y normalmente, falta de sensibilidad también. Mi mezclador con éxito está hecho con un MOSFET de doble puerta. A diferencia de los mezcladores con diodos, la operación de este mezclador es obvia. El mezclador de doble puerta es esencialmente un amplificador de RF sintonizado corriente. Las señales de radio llegan a una puerta de control. Esto modula la corriente grande que pasa del drenador a la fuente del transistor. La pequeña tensión en la puerta de control controla el consumo de corriente amplificando por lo tanto la señal original. La segunda entrada de control amplifica la señal del oscilador local. La señal del oscilador local es tan fuerte que conecta y desconecta completamente la corriente del drenador a la fuente, “cortando” la señal de entrada de RF en pequeños segmentos. La salida de corriente grande del transistor se convierte en una “mezcla” amplificada de las 2 señales de entrada. Originalmente usé una versión sintonizada de este mezclador en la que el primario del transformador estaba sintonizado con un condensador para resonar a 9 MHz como se muestra arriba. Eso funciona perfectamente, pero es bastante lioso y sujeto a ruidos y pajaritos. Ahora prefiero una versión sin sintonizar (que no se muestra) que tiene ligeramente menos ganancia, pero no se desajusta tan fácilmente. Simplemente usa un núcleo de ferrita CWS FT50-61 (de Amidon) con 20 vueltas en el primario y 4 vueltas en el secundario.

Dada la alta ganancia del MOSFET, la señal senoidal del VFO puede ser de baja amplitud, 1 voltio de pico, y aún así cortar completamente las señales de radio. En contraste, un mezclador de anillo de diodos necesita una gran señal de oscilador local, 12 o más voltios de pico, para cortar la señal. Otros diseños de mezcladores con transistores usan FET o transistores bipolares. Esos diseños usan la resistencia de emisor como puerta de entrada del VFO. El emisor o fuente no tiene ganancia, así que esos diseños también necesitan señales grandes del oscilador local.

Una señal pequeña del oscilador local es especialmente útil para construir los conversores que necesitarás para cada una de las otras 9 bandas de HF. Cada uno de esos conversores debe tener su propio mezclador. Si no se usara también el mezclador de doble puerta en los conversores, cada uno de los 8 osciladores locales que construirás necesitarían amplificadores separados para que la señal alcanzara los 12 voltios de pico. También podrías poner un amplificador común de banda ancha para las entradas de los osciladores a cristal al mezclador común no sintonizado.

No todos los MOSFET de doble puerta son iguales

Vaya, un mezclador con un MOSFET de doble puerta tampoco garantiza el éxito. Cuando construí mi primer mezclador con MOSFET, no pude comprar ni uno de los transistores recomendados en el Handbook. Primero probé un componente genérico, el transistor NTE221. Este produjo las habituales oscilaciones e insensibilidad. Me estaba desanimando, pero probé el similar NTE454 ¡y FUNCIONÓ! La única diferencia obvia en las especificaciones era que la tensión de corte de puerta era menor. En otras palabras, el NTE454 era más sensible. Desde entonces, he descubierto que el NTE222 parece funcionar tan bien como el NTE454. El NTE455 parece demasiado sensible En mi circuito, al menos, producía silbidos, pajaritos y ruidos. Por otra parte, el NTE455 funcionó estupendamente como detector de producto (capítulo 7).

Primero intenté usar MOSFET de doble puerta en una configuración “semi-equilibrada”. El manual decía que es superior al mezclador simple que se ve arriba. Se supone que los diseños equilibrados ayudan a cancelar imágenes, es decir, pajaritos. Mi diseño de mezclador semi-equilibrado produjo las habituales oscilaciones, pero al menos el ruido y la sensibilidad eran adecuadas y comencé a oír estaciones débiles en 80 metros con mi receptor. También probé un “mezclador económico” hecho con 2 transistores FET (N. del T.: a veces, y también por el autor, llamados JFET, por “Junction FET” o FET de unión, en contraposición a MOSFET, en el que la puerta carece de conexión física con el sustrato) tal como se describió en el capítulo 11. El truco del doble FET parece estar limitado a conversores de frecuencia en transmisores.

Leyendo sobre mezcladores, aprendí que los mezcladores sólo son felices cuando reciben los niveles de entrada exactos. Por eso puse un potenciómetro en mi amplificador del VFO para inyectar el nivel óptimo. Según subo el nivel de entrada del VFO al mezclador la señal sube abruptamente y luego se nivela. Mayores niveles del VFO contribuyen sólo ligeramente a una mayor ganancia, pero mucho más ruido. Ajusto el nivel de entrada del VFO donde la ganancia comienza a nivelarse. (Nota: mis VFO están diseñados para trabajar sobre una carga de 500 ohmios, de ahí el potenciómetro de 500 ohmios.)

La sensibilidad de los mezcladores a unos niveles ideales explica por qué la mayoría de trasnceptores modernos tienen atenuadores de entrada de modo que se puedan ajustar para tolerar señales fuertes. Recibí una QSL de un tipo que escribió: “Lo siento por el informe de señal de 529. Después de terminar el contacto, descubrí que tenía conectado el atenuador”. Como dije antes, el preselector del filtro de 80 metros puede estar deliberadamente desajustado de modo que actúe como atenuador para limitar la intensidad de la señal.

Nota: la recepción en 80 y 160 metros es mejor con un transformador de impedancias sintonizado

Por accidente descubrí que la recepción en las 2 bandas más bajas de HF es mucho mejor cuando el receptor comparte la antena con el transmisor y la antena está sintonizada con el transformador de impedancias en T (N. del T.: denominado por el autor y por otros con el nombre de “transmatch”) descrito en el capítulo 9. En mi vecindario, al menos, las señales de las estaciones de radio locales de AM son tan altas que tienden a saturar el mezclador de 80 metros. Esto resulta en una ausencia de señales audibles en 80 y 160. Cuando sintonizas el transformador de impedancias, aparecen de repente numerosas señales de radioaficionados. La conclusión obvia es que mi filtro preselector del receptor es demasiado poco selectivo. Sin embargo, incluso mi viejo receptor Collins mejora notablemente con un transformador de impedancias sintonizado.

Filtros de cristal y OFB

Los filtros de cristal de FI te dan la selectividad que necesitas para operar en CW. Eliminan las interferencias de estaciones cercanas y también eliminan mucho del ruido atmosférico. La salida del mezclador superheterodino es una señal de FI débil y de banda ancha que necesita amplificación y filtrado antes de que esté lista para su detección. El filtrado de paso de banda se hace normalmente justo después del mezclador.

Situación de los filtros en un receptor superheterodino

El filtro podría ser mecánico si estás usando una FI de frecuencia baja, pero si tu FI es de 9,0 MHz, como la mía, necesitarás 1 o más filtros de cristal. Antes de que describa la construcción de filtros, discutiré el oscilador de frecuencia de batido (OFB) (N. del T.: en inglés, BFO). Probablemente necesitarás el OFB como herramienta para seleccionar los cristales para tu filtro.

El oscilador de frecuencia de batido (OFB)

Un oscilador de frecuencia de batido es un oscilador de RF que opera sobre la frecuencia intermedia de un superheterodino. El OFB se mezcla con la señal de FI para hacer audibles o comprensibles las transmisiones en CW y BLU. Sin el OFB, las señales de CW serían inaudibles o un sonido golpeante en el mejor de los casos. En fonía de banda lateral única serían ruidos ininteligibles que recordarían la manera de hablar del pato Donald (N. del T.: este parece ser el ejemplo universal en la literatura técnica anglosajona para describir el fenómeno). En banda lateral única, el transmisor filtra la frecuencia básica de la portadora, dejando sólo una de las bandas laterales de modulación. El OFB sirve para restablecer la onda senoidal de la portadora, devolviendo en efecto la señal de banda lateral a su modulación de amplitud original.

Durante la detección, la señal de audio pasada al altavoz es la diferencia entre la frecuencia de la FI y la frecuencia del OFB. Por ejemplo, cuando escuchas señales de CW, la frecuencia de la FI puede ser 9,000 000 MHz. La frecuencia del OFB puede ser 9,000 700 MHz. Lo que oyes en tus auriculares es un tono musical de la diferencia de frecuencia, 700 Hz. Si ese tono es demasiado alto para ti, ajusta la frecuencia del OFB a, digamos, 9,000 500 MHz para producir un tono musical de 500 Hz. Para que el tono musical se mantenga constante, la frecuencia del OFB debe ser bastante estable. Por lo tanto, usamos un oscilador a cristal y variamos la frecuencia arriba o abajo usando un condensador variable, como hicimos con el transmisor QRP controlado a cristal del capítulo 6.

Este OFB es del receptor de W7ZOI y K5IRK en el Handbook de la ARRL de 1986. Su característica poco habitual es que su alimentación de corriente continua le llega por el mismo cable que la salida de RF. Esto hace fácil de instalar el OFB en una cajita metálica sobre el panel frontal lejos del la placa principal del receptor. Un condensador variable en el panel frontal varía la frecuencia del cristal del OFB arriba y abajo de su frecuencia nominal. El OFB, junto con el filtro de cristal, te permite seleccionar las bandas laterales superior e inferior. El OFB está conectado a la placa principal con un trozo de cable coaxial fino. Si quieres usar este oscilador para emparejar cristales de 9 MHz para los filtros, te sugiero que instales el cristal del OFB en un zócalo pequeño.

El módulo del oscilador de frecuencia de batido (OFB)

La excursión de sintonía del OFB debería extenderse por encima y por debajo de la banda pasante del tus filtros de cristal. Cuando la frecuencia del OFB está por debajo del centro de la banda pasante del filtro, estás escuchando la banda lateral superior. Cuando el OFB está sintonizado por encima del centro de la banda pasante del filtro, estás oyendo la banda lateral inferior. Sintonizado a la banda lateral superior, cuando sintonizas una señal de CW bajando en frecuencia, el tono del pitido de la señal comenzará alto, bajará y luego desaparecerá. Cuando sintonices a la banda lateral inferior, cuando sintonices hacia abajo la banda, el tono comenzará bajo y luego subirá y desaparecerá. Cuando el OFB está sintonizado al centro de la banda pasante del filtro, el tono comenzará como un tono medio, luego bajará, luego subirá de nuevo a un tono medio y luego desaparecerá. Cuando esté sintonizado a señales de fonía de banda lateral, la señal es más difícil de hacer comprensible si eliges la banda lateral equivocada. Consecuentemente, será importante calibrar el mando de sintonía del OFB de manera tal que sepas cuándo estás escuchando la banda lateral superior o inferior.

Filtros en escalera

Construir filtros de cristal fue fácil, una vez que averigüé cómo. La mayoría de transceptores comerciales usan filtros de cristal modulares que tienen anchos de banda específicos y están sellados en pequeñas latas, algo parecido a un circuito integrado. Yo he construido mis filtros con cristales sueltos.

Filtros en escalera con 1, 2 y 3 cristales.

Un filtro en escalera es sólo 2 o más cristales sueltos puestos en serie con condensadores conectados a masa en las uniones. El ancho de banda pasante es inversamente proporcional al número de cristales y la capacitancia a masa. En general, cuanto más baja sea la capacitancia en las uniones, mayor será el ancho de banda. Los condensadores grandes, de unos 50 ohmios de reactancia, producirán un ancho de banda más estrecho y mayor atenuación. Una escalera larga, por supuesto, producirá un ancho de banda incluso más estrecho y más atenuación. Si todos los cristales son idénticos, la atenuación lateral a ambos lados del pico de la banda pasante será más escarpada según se vayan añadiendo cristales.

Los filtros de cristal con 2 o 3 cristales son lo bastante sofisticados para “CW después de cenar”. Con eso quiero decir que puedes trabajar las ocupadas bandas de CW al comienzo de la tarde con una separación adecuada de señales. Un filtro de 1 sólo cristal construido con 1 cristal de 9 MHz es perfecto para fonía en banda lateral única (BLU). Con 3 o 4 cristales, el ancho de banda es tan estrecho que la BLU se hace totalmente ininteligible. Con señales fuertes de CW y mucho QRM, los filtros de 3 o 4 cristales son extremadamente útiles. Si sintonizas la parte inferior de los 20 metros por la tarde, normalmente escucharás tormentas de estaciones de CW intentando todas ellas trabajar las mismas 5 o 6 estaciones de DX en países exóticos. Con sólo 1 cristal, oirás prácticamente a todo el mundo a la vez. Cambia a 2 o 3 cristales y de repente, no sólo estás escuchando 1 estación con nitidez, sino que también ha desaparecido la mayor parte del ruido de fondo.

¿Cuántos cristales puedes usar en una escalera?

Un límite a cuántos cristales puedes poner en serie depende de la precisión con que puedas emparejar los cristales. Yo no emparejé mi primer juego para filtro y produjeron más atenuación que filtrado. Entonces procedí a perder el tiempo obteniendo más ganancia de mi amplificador de FI. Luego, después de que hubiera conseguido la ganancia, la selectividad no era mucho mejor que con 1 sólo cristal. Finalmente, probé mis cristales uno a uno poniéndolos en el OFB y midiendo la frecuencia con un frecuencímetro.

No esperaba que las frecuencia características de filtrado fuera exactamente la misma frecuencia que cuando se usa un cristal en un oscilador. Sin embargo, averigüé que al menos podía seleccionar juegos de cristales que fueran similares. ¡Cuando los puse en el oscilador, me sorprendió descubrir que los cristales tenían diferencias de hasta 2,5 KHz! No me extraña que el resultado fuera tan pobre. Había puesto cristales de 9,001 MHz en serie con cristales de 9,003 MHz. Había construido una “barrera de cristal”, en vez de un filtro de cristal.

Afortunadamente, había comprado 20 cristales de microprocesadores de 9,000 MHz. Eso suena extravagante, pero cuestan menos de 1€ en Digi-Key o Mouser. Como tenía una amplia selección de cristales de 9,000 MHz, podía emparejar 2 cristales que tuviesen una diferencia de unos pocos hercios. Y también podía emparejar un grupo de 3 que tuviesen una diferencia de menos de 50 Hz. Esta vez, cuando puse cristales emparejados en mis escaleras, la mejora fue impresionante. Cuando pasé de 1 sólo cristal a 2 cristales, la fuerza de la señal apenas disminuyó. Con 3 cristales, la fuerza de la señal sólo descendió un poco más.

En teoría, puedes emparejar perfectamente cristales colocando un condensador de ajuste en paralelo con cada cristal. A continuación ajustarías el conjunto cristal/condensador en el oscilador, 1 a la vez, de modo que los conjuntos cristal/condensador oscilaran exactamente en la misma frecuencia.

Otro límite al número de cristales es blindaje y el aislamiento de RF entre el mezclador y el amplificador de FI. Si el blindaje es insuficiente, tu amplificador de FI “oirá” la señal del mezclador sin que las señales lleguen a pasar por los filtros de cristal. En mi receptor, no merece la pena construir filtros de 5 o 6 cristales.

Selecciona tus filtros con un conmutador rotativo

Al principio hice mis filtros enchufables, pero pronto descubrí que era demasiado difícil cambiarlos en medio de un QSO. Eventualmente, los cableé a un conmutador rotativo en una caja blindada. Según fui haciéndome más experimentado en el uso de los filtros, comencé a usar el filtro triple cada vez más. Finalmente, construí un filtro cuádruplo y ahora lo uso habitualmente. He visto que funciona bien con el medidor de señal (N. del T.: con frecuencia denominado “S-meter”) como forma de sintonizar el transmisor a la misma frecuencia que la señal de otro radioaficionado (batido nulo). Sólo barro el VFO del transmisor por la banda hasta que el medidor de señal llega al máximo. Esto ocurre cuando la frecuencia del VFO convertida a la FI concuerda con la de los 4 cristales emparejados. La diferencia entre el OFB y el tono de la señal de código Morse se cuidan por sí mismos. Es decir, si tu contacto está en la banda lateral superior, entonces el medidor de señal sólo responde a mi VFO cuando estoy en la misma diferencia del OFB que él está usando. Esto ocurre porque sólo es audible una sola banda lateral a la vez con filtros de escalera de 3 o 4 cristales.

Por cierto, 1 de mis 20 cristales se comportaban erráticamente. Mientras observaba, la frecuencia variaba unos +/- 200 Hz. Consecuentemente, no lo usé. Con sólo mi placa osciladora, hallé que todos los cristales variaban entre 2 y 5 Hz. Esto implica que idealmente, todos los circuitos osciladores a cristal deberían ser tratados con el mismo respeto necesario para un VFO estable. En otras palabras, los osciladores de cristal deberían estar alojados en cajas metálicas con fuente de alimentación reguladas. Construir un VFO estable ya es bastante difícil. No hay necesidad de añadir otros 5 Hz de deriva si puede evitarse.

Cristales con corte de tipo serie y de tipo paralelo

Hay 2 clases de cristales, lo de corte de tipo serie y lo de corte de tipo paralelo. Tal como yo lo comprendo, la diferencia es el circuito oscilador para cuyo uso están diseñados. Por ejemplo, un cristal de tipo serie está hecho para usarse en serie con una determinada capacitancia en un oscilador. Cuando se usa esta capacitancia exactamente, el cristal oscilará a la frecuencia especificada, por ejemplo, 9,000 MHz. En contraste, si usas un cristal de corte tipo paralelo en el mismo circuito, podría oscilar a 9,004 MHz. Puedes usar cualquier tipo de cristal, pero tu frecuencia de filtro puede no ser exactamente 9,000 MHz. Si lo prefieres, puedes poner condensadores de ajuste en serie con el cristal para obtener exactamente 9,000 MHz.

No todos los cristales de 9,000 MHz son iguales

En mi experiencia los cristales más grandes, HC49 o mayores, funcionan bien. Los pequeños de montaje en superficie o de la mitad de tamaño que los cristales HC49 necesitan más señal de la salida del mezclador para que atraviesen el filtro. El amplificador de banda ancha “opcional” que ves abajo te dará una ganancia extra si la necesitas. Es el mismo diseño que se usará más adelante como amplificador de RF para las bandas de HF superiores.

Amplificador de RF de banda ancha Colócalo entre el mezclador de RF y el filtro de cristal.

También he observado diferencias entre diferentes marcas de cristales. Mis cristales del fabricante ICM eran extremadamente similares entre sí. Para filtros en escalera, esta sería la marca a comprar. Mis cristales de la marca ECS tenían mucha más variación de un cristal a otro. Esto no ayuda para construir filtros en escalera, pero si necesitas cristales que sean ligeramente diferentes entre sí para construir filtros de una banda pasante más ancha, o quizá osciladores de BLU que deben operar a 2,5 KHz por encima y por debajo de la frecuencia nominal, compra cristales ECS. Ambos me han sido útiles.

Probando he hallado que el transformador reductor de impedancias no sintonizado (T1) en el circuito anterior hace que éste funcione mejor que sin aquél. En otras palabras, esto implica que los cristales parecen ser de unos 50 ohmios, pero deben acoplarse a la salida de alta impedancia del transistor MOSFET. Hay un diseño en mi Handbook de la ARRL que usa transformadores elevadores de de impedancias para acoplarse al filtro. Me resulta difícil de creer que ese diseño sea óptimo a menos que los cristales que usaron se comporten diferente a como hacen los míos.

La segunda puerta de entrada en el amplificador de antes se usa para ajustar la polarización de corriente continua y hacer que el amplificador sea de clase A. Un divisor de tensión lleva unos 4 voltios a la puerta. La “perla de ferrita” es un pequeño inductor (choque de RF) que ayuda a que el MOSFET no oscile. La perla de ferrita es literalmente un cilindro de 3 milímetros (N. del T.: 1/8 de pulgada en el original) con un agujero en su centro. Por ejemplo, puedes usar una de tipo CWS (Amidon) FB43-101. El tipo no es crítico He usado varios tipos diferentes de perlas de ferrita y no he tenido problemas con las oscilaciones. Si oscila, quita el condensador de 0,01 µF de filtro de la resistencia de fuente de 100 ohmios. La realimentación negativa resultante debería anular la oscilación a expensas de una pequeña cantidad de ganancia.

El amplificador de FI

El amplificador de FI es otra parte complicada de un superheterodino. Es un amplificador de alto Q que debe manejar señales con una gama de 100 dB o más sin oscilaciones ni ruidos. Esa es una enorme gama dinámica. La ganancia en las etapas del amplificador de FI debería ser ajustable usando un control de ganancia de FI. Demasiada ganancia y tendrás ruidos y silbidos. Muy poca ganancia y no podrás escuchar esas débiles estaciones de DX.

Además, si has usado cristales HC49 miniatura para construir tus filtros de paso de banda, necesitarás aún más ganancia para pasar las señales por la significativa atenuación de los filtros. En la última sección describí un sencillo amplificador de RF que puede situarse entre el mezclador y el filtro de cristal para solucionar este problema.

Las oscilaciones en un amplificador de FI tienen varios orígenes. Según sintonizas el circuito LC de una etapa amplificadora de FI oirás silbidos, rugidos, zonas silenciosos y estática. El punto en el que escuches más fuertes las señales estará sorprendentemente libre de ruidos. La primera vez que conecté mi receptor, aprendí rápidamente que la mayor parte del ruido del receptor viene del mezclador y de los amplificadores de FI, no del mundo exterior. El ruido viene de un mezclador desajustado o de un exceso de ganancia en el amplificador de FI.

Aunque fui capaz de sintonizar mi receptor de 80 metros usando un generador de señal, me fue mejor con auténticas señales de radioaficionados en 80 metros. No tienen sentido las simulaciones cuando puedes acceder a lo auténtico. Un problema con el ajuste de la FI en 80 metros es que la banda puede estar muerta durante el día. En verano, los 80 pueden no estar muy activos por la tarde tampoco. Por ello, podrías considerar la construcción de un receptor de 20 metros al comienzo del proyecto. Los 20 metros están habitualmente llenos de señales a cualquier hora, de día o de noche, durante todo el año. Ya que tu receptor de 80 metros puede no estar aún operativo, puedes ajustar tu conversor alimentando la salida a un receptor comercial sintonizado a 80 metros. Luego, después de que tengas el conversor funcionando, tendrás confianza en que tu receptor de 80 metros tendrá montones de señales reales que oír.

Ajuste de la impedancia del filtro de cristal con el amplificador de FI

Mirando los ejemplos de circuitos de filtros de cristal en los Handbook de varios años, hallé circuitos que parecen asumir que los filtros tienen una impedancia baja, media o incluso alta. En la mayoría de mis intentos, me pareció conseguir la mejor ganancia cuando supuse que mis filtros eran de una impedancia relativamente baja, digamos de 50 a 100 ohmios. Por eso el amplificador opcional descrito antes usaba un amplificador reductor de impedancia en la salida. Probé con transformadores de elevación de impedancia, reductor de impedancia y sin transformador, para alimentar la señal al amplificador de FI que se muestra abajo. La elevación de impedancia fue la que mejor funcionó, como se muestra.

Un amplificador de FI que usa etapas de amplificadores bipolares en cascodo

Amplificadores en cascodo: ganancia variable con Q constante

Había oído hablar de los amplificadores en cascodo pero no tenía ni idea de por qué eran maravillosos. Construí otras 2 cadenas de FI antes de llegar al circuito que se ve arriba. Las versiones anteriores usaban amplificadores con MOSFET de doble puerta, similares al preamplificador para el filtro de cristal descrito anteriormente. La ganancia de cada transistor MOSFET podía controlarse variando la polarización de corriente continua de una de las 2 puertas de control. Esta tensión de control podía generarse tanto por el mando de ganancia de FI o por el circuito de control automático de ganancia. Resumiendo, el MOSFET de doble puerta parece ideal para las etapas de FI. Desgraciadamente, tuve montones de problemas con silbidos y ruidos y siempre tenía una ganancia insuficiente.

Leyendo un Handbook antiguo, vi el amplificador de FI que se ve arriba. El libro decía que los amplificadores con 1 transistor eran escasos para los amplificadores de FI porque cuando tratabas de cambiar la ganancia de uno de ellos, el Q del circuito tanque de salida cambia, y entonces vienen los silbidos y ruidos. “¡Sí! ¡Sí!”, grité. “¡Ese es mi problema!” El circuito de arriba usa 2 transistores bipolares en cada etapa en una configuración “cascodo”.

El transistor de entrada está conectado como un amplificador normal en emisor común con su entrada de alta impedancia. La parte ingeniosa es que el segundo transistor está conectado al primero en una configuración de base común. Esto le da al amplificador una impedancia de salida superalta, que supuestamente lo hace inmune a cambiar la polarización de la primera etapa. Además, la frase “amplificadores en cascodo” suena bien y quería usar alguno. Este amplificador en cascodo me funcionó bien. Produce más señales y menos ruido y oscilaciones que mis anteriores esfuerzos.

Es interesante ver lo que pasa cuando uno sintoniza un amplificador de FI con una sonda de osciloscopio en la salida del amplificador. Como era de esperar, las señales de audio viajan sobre la señal a la frecuencia de la FI, similarmente a la modulación de amplitud. Cuando el amplificador está sintonizado para una recepción óptima de señales, el osciloscopio muestra que el amplificador está produciendo la máxima modulación en la señal de la FI. Pero cuando la salida está sintonizada de forma ligeramente distinta para producir la mayor señal de 9 MHz, la recepción está bien, pero no es la mejor. No me había dado cuenta de que tales 2 atributos no eran la misma cosa.

El control automático de ganancia (CAG) no es un lujo

(N. del T.: en inglés, el CAG se denomina AGC, siglas de “automatic gain control)

El control automático de ganancia es una característica del receptor que mantiene el nivel de señal relativamente constante mientras sintonizas señales de intensidad variable. Antes de construir uno, pensé que el CAG estaba en la misma categoría que los indicadores digitales de frecuencia y las carcasas bonitas. ¿Por qué necesito uno? ¿Soy demasiado vago para subir y bajar la ganancia de la FI? Resulta que un CAG tiene muchas ventajas. La principal es que ayuda a conseguir la gigantesca gama dinámica en la recepción de señales (100 decibelios) que necesitas en un receptor práctico para radioaficionados. Después de construir un CAG, me di cuenta que era también una gran ayuda para librarse de ruidos y oscilaciones.

Aunque había estado contento con el rendimiento de mi FI sin CAG, nunca pude librarme del la “zona de ruido” en mi control de ganancia de FI. Es decir, tenía que mantener la ganancia de FI por debajo de cierto nivel, o produciría un rugido de estática generada por el receptor. Aparentemente, las etapas amplificadoras de la FI sólo son felices cuando están procesando señales de una gama de amplitudes limitada. Hay ruidos y oscilaciones cuando las señales en la última etapa del amplificador de FI son demasiado grandes. Con un control automático de ganancia era más fácil sintonizar la FI de modo que el control de ganancia de FI actúa como un “control de volumen” sin zona de ruido.

El medidor de señal y otros usos del CAG

Una ventaja del CAG es que, cuando selecciono un filtro a cristal de mayor selectividad, el CAG compensa la atenuación del filtro en mayor medida. También cuando pones un medidor en el nivel del CAG, tienes un medidor de señal (en otras palabras, un medidor de intensidad de las señales recibidas). El medidor de señal me enseñó que lo que oyes en los auriculares no siempre se corresponde con la intensidad de la señal en la FI. En otras palabras, el medidor se señal reacciona a señales grandes en la frecuencia de la FI, no al nivel de modulación de tales señales portadoras. (N. del T.: esto se nota particularmente en modulación de amplitud o de frecuencia; menos en CW, debido a que la diferencia de frecuencia puede no estar favorecida por el amplificador de audio únicamente si no se ajusta bien el OFB; y muy poco en BLU, dado que es la amplitud de la voz la que determina la potencia de la emisión.)

Un uso útil del medidor de señal es sintonizar el VFO del transmisor para que coincida con la frecuencia del receptor. En otras palabras, si estás respondiendo un CQ, puedes sintonizar tu transmisor justo sobre la estación a la que quieres llamar. Primero, necesitas seleccionar un filtro de 3 o 4 cristales. Luego, según vas ajustando el VFO del transmisor a la frecuencia, el medidor de señal se irá elevando cuando estés exactamente sintonizado a la frecuencia de tu corresponsal. Sin usar esta técnica, invertirás mucho tiempo en hacer el “batido cero” del VFO. Los transceptores modernos no tienen este problema de sincronización porque el receptor y el transmisor usan el mismo VFO.

Originalmente usé un medidor de señal digital de barra gráfica (N. del T.: se refiere a un tipo de milivoltímetro que presenta el resultado iluminando una fila de LED) que parece muy bonito. Desgraciadamente, como casi todo lo digital, produce un silbido radioeléctrico cuando cambia de nivel, y yo no necesito eso. Hice todo lo que pude para filtrar el circuito de barra gráfica pero, como es habitual, no pude librarme del silbido. Finalmente, lo sustituí con un medidor analógico a la antigua usanza y el ruido desapareció.

Control automático de ganancia (CAG)

Un CAG funciona muestreando el nivel de salida de la última etapa del amplificador de FI. Las señales se detectan como en una radio de galena, usando un diodo y promediando con un condensador para producir un nivel de corriente continua proporcional a la intensidad de la señal de FI. Este nivel de corriente continua se amplifica y se usa para polarizar los amplificadores de FI. Por ejemplo, el circuito anterior entrega una tensión positiva de polarización a las etapas del amplificador de FI formadas por MOSFET de doble puerta. O si los amplificadores de FI están hechos con transistores bipolares, el mismo circuito puede poner una corriente de polarización de clase A en las bases de los transistores. Con señales grandes, el CAG desconecta automáticamente la polarización y pone a los transistores en clase C. Entonces, cuando las señales se debilitan, las bases están polarizadas para conducir de modo que tales señales no tienen que exceder la barrera de entrada de 0,6 voltios.

El detector de producto

Mi detector de producto es básicamente el mismo circuito que he usado como mezclador. Los detectores de producto son “mezcladores de conversión directa” que mezclan una señal de “frecuencia de batido” de RF (OFB) con la señal de la frecuencia de la FI para producir una frecuencia diferencia que es la señal de audio. Un choque de RF de 470 microhenrios evita que la RF pase con la señal de audio. Para decirlo de otra forma, el choque evita que el condensador de 0,1 µF cortocircuite la RF mientras que permite que las frecuencias de audio pasen al amplificador de AF.

Date cuenta de que la alimentación de 12 voltios de continua para el oscilador del OFB pasa por otro choque y va a la caja del oscilador del BFO que está en el panel frontal. Es decir, la entrada de alimentación para el OFB y la salida de RF de 9 MHz comparten el mismo cable. El choque de 470 microhenrios evita que la señal de 9 MHz cortocircuite la línea de alimentación.

Un detector de producto es exactamente lo que se necesita para CW o BLU. Sin embargo, cuando sintonizas una estación de radiodifusión de AM, tendrás un silbido omnipresente hasta que ajuste el OFB perfectamente para eliminarlo. Si tienes pensado escuchar habitualmente estaciones de radiodifusión de AM, probablemente querrás puentear el filtro de cristal de la FI. De otro modo, el ancho de 2 KHz de un sólo cristal será demasiado estrecho y el sonido será de “baja fidelidad”. Otro cambio que podrías considerar es poner un conmutador para saltarte el detector de producto y usar un detector ordinario con diodo para las señales de AM. Cualquiera de los 4 tipos de transistores MOSFET de doble puerta mencionados anteriormente irán bien, incluyendo el NTE221.

Con un detector de producto, todo funciona al menos un poquito

En mi experiencia, los mezcladores de RF del receptor que producen una salida de FI son extremadamente delicados y con frecuencia están plagados de baja sensibilidad y oscilaciones a uno y otro lado de la banda. Por contra, un detector de producto es sorprendentemente poco crítico. No he tratado de hacer uno con virutas de madera o con grava de la carretera, pero no me sorprendería que aún pudiera oír señales.

Por ejemplo, construí una cadena de FI y un detector de producto nuevos con la esperanza de mejorar el problema del ruido. Funcionó, pero me decepcionó la sensibilidad. Estaba inspeccionando mi detector de producto con MOSFET cuando me di cuenta de que había soldado el MOSFET rotado 90º. En otras palabras, el drenador estaba conectado a la puerta de entrada de RF, la fuente estaba conectada al circuito del drenador y la entrada del OFB estaba conectada a la fuente. Encantado de haber descubierto mi problema, soldé correctamente un transistor nuevo. Cuando lo hice correctamente, funcionó mejor; pero no tremendamente mejor.

En otro experimento desconecté la entrada de RF de modo que la entrada al detector de producto era sólo el acoplo parásito de la cadena de FI. Las señales eran débiles, ¡pero seguía funcionando sorprendentemente bien! Finalmente, desconecté la entrada del OFB. Me alivió confirmar que ya no sintonizaba ni recibía señales en las bandas de radioaficionados. En su lugar, funcionaba como una radio de galena y recibía las señales más fuertes en, o cerca de, la banda de radioaficionados de entrada. Por ejemplo, en 17 metros, capté la Deutsche Welle (“La voz de Alemania”) alto y claro.

El amplificador de AF

La salida del detector de producto es una señal de audio que necesita ser amplificada antes de que vaya a los auriculares o altavoz. La mayoría de los diseños de la ARRL usan circuitos integrados marcados “amplificador de audio”. El LM386 es uno de los típicos amplificadores de audio monolíticos. Los he usado y normalmente funcionan estupendamente. Pero desde luego que no aprendí de esa experiencia. Así que esta vez construí mi amplificador de audio con componentes discretos de un ejemplo de mi Handbook de 1986. Parecía como 2 simples “amplificadores con acoplo R-C” en serie. Pero el diseño tenía componentes extras de filtro que yo no comprendía. Quité cada componente que no comprendía. Esa era mi instrucción. El amplificador estaba tan muerto como una piedra cuando lo conecté.

Un control automático de ganancia de audio (CAG)

Estaba particularmente desconcertado por el enlace de realimentación de baja frecuencia, R1, R2 y C1. No podía comprender qué clase de “filtrado de baja frecuencia” trataba de conseguir el diseñador. Pero, cuando el amplificador parecía completamente muerto, puse de nuevo esos componentes misteriosos en el circuito. ¡Voila! Los auriculares volvieron a la vida. Resultó que ese bucle polariza el transistor en conducción con señales bajas y en corte con señales grandes. Es una especie de CAG de audio.

Recuerda que para que un transistor bipolar conduzca, la señal de entrada deber ser mayor de 0,6 voltios o no circulará corriente en la base. En un amplificador de clase A, se añade una señal de corriente continua a la base. Esto incrementa la tensión de la base por encima de 0,6 voltios de modo que siempre está conduciendo. De esta manera, un amplificador de clase A puede amplificar señales mucho menores de 0,6 voltios. La realimentación de baja frecuencia ajusta la polarización para las señales débiles y fuertes. Cuando las señales son débiles, el segundo transistor se pone en corte, de modo que su tensión de colector es alta y no cambia. Esta tensión de colector grande llega a C1 para proporcionar una polarización directa para ese transistor poniéndolo en conducción y elevando su ganancia. A la inversa, cuando las señales son fuertes, por el colector circula una corriente grande pero hay una tensión media baja entre el colector y masa. Esta tensión inferior polariza el transistor más cerca del corte.

Protegiendo tus oídos de las señales fuertes

El amplificador es capaz de atronarte los oídos cuando encuentres una señal fuerte. Por lo tanto es esencial añadir un circuito recortador para limitar la tensión que llega a los auriculares a menos de 1 voltio. Al principio hice esto colocando en paralelo con la salida de auriculares un par de diodos Zener de 5 voltios opuestos en serie. En la práctica, con auriculares sensibles y modernos de 8 ohmios, encontré que menos de 1 voltio de pico es volumen más que suficiente para mí. Al final, puse 2 diodos normales de silicio 1N914 en antiparalelo (es decir, en paralelo y en oposición a la vez) en la salida para los auriculares. Esto limita los picos positivos y negativos a justo +/-0,6 voltios y mis oídos no se han atronado desde entonces.

¿Cuánta “alta fidelidad” debe tener?

El circuito original también estaba regado de condensadores de desacoplo de 0,1 microfaradios como si el diseñador estuviera tratando de eliminar todos los sonidos de alta frecuencia y derivar la mayoría del audio a masa. Ya que yo siempre estaba tratando de obtener más ganancia, quité los desacoplos. El amplificador funcionó bien sin ellos, pero el sonido de la estática tenía un tono alto desagradable e hiriente que irritaba mis oídos. Puse de nuevo los desacoplos y, como esperaba, el audio sonaba más “grave” y se hizo algo más débil. Sin embargo, deshacerse de esa estática tan molesta e hiriente bien valía la pérdida de ganancia. ¡Experimenta!

El diseño original tampoco tenía condensador de desacoplo de emisor, el condensador de 10 microfaradios en paralelo con la resistencia de 220 ohmios. Sin este condensador se reduce la ganancia porque parte de la tensión de audio se desperdicia en la resistencia de emisor de 220 ohmios. Dado que necesitaba la ganancia, puse el condensador y mi ganancia subió notablemente. Este desacoplo no tiene desventajas que yo pueda detectar.

Filtrado de audio

Muchos receptores tienen filtros de audio que limitan la frecuencia de audio de las señales que llegan a los auriculares. Esto puede ser útil para separar las señales de CW que están en frecuencias muy próximas. Si no tuviera mi selección de múltiples filtros de cristal, querría filtros de audio. Pero en la práctica, cuando tengo QRM (interferencias), el tipo que me está interfiriendo tiene normalmente el mismo tono que el amigo al que quiero oír. Obviamente, en este caso un filtro de audio no ayudaría. Pero si quieres añadirlo más tarde, nunca es demasiado tarde. A diferencia de los filtros de cristal de FI, los filtros de audio pueden añadirse más tarde, externos al receptor (N. del T.: hoy en día existe una amplia gama de estos filtros basados en modernos sistemas de DSP, o procesadores digitales de señales).

Atacando a un altavoz

Si no necesitas un altavoz, no necesitas una tercera etapa amplificadora. Por el mismo motivo, un altavoz de 8 ohmios conectado a la salida de auriculares de 8 ohmios sonará muy débil. También, una señal de 0,6 voltios de pico es insuficiente para excitar un altavoz. En el diseño original del amplificador de AF del Handbook, la tercera etapa era un seguidor de emisor para excitar tanto un altavoz como unos auriculares de baja impedancia. La ventaja de este diseño era que el seguidor de emisor se conectaba directamente al altavoz y no necesitaba un transformador de impedancias. El altavoz se conectaba entre el emisor y masa mientras que el colector estaba conectado a la alimentación positiva. Parecía sencillo para mí, así que lo probé. Desgraciadamente, el seguidor de emisor distorsionaba el sonido y sonaba como el motor de una barca con señales fuertes. Es decir, el sonido salía en ráfagas. Probé varias modificaciones para resolver estos problemas pero nunca fui capaz de arreglarlo. Renuncié al seguidor de emisor y usé otro transformador de impedancias para conectar los auriculares de baja impedancia. Resulta que tengo un puñado de transformadores pequeños para altavoz en mi caja de chatarra de transformadores, así que para mí esta era una solución fácil.

Un amplificador opcional extra para atacar a un altavoz externo

Hallarás que un altavoz grande suena mucho mejor que uno pequeño. Un altavoz lo bastante pequeño para caber en el receptor sonará metálico. Al final conecté mi salida de altavoz a uno remoto de 30 centímetros de diámetro (N. del T.: 12 pulgadas).

Conversores para otras bandas de HF

Diagrama de bloques de un conversor de banda de HF

Usé los amplificadores de RF y osciladores de cristal del receptor de W7ZOI y K5IRK. Construí esos módulos cerca a lo que estaba en el Handbook y funcionaron directamente. Para mi módulo mezclador usé el mismo circuito con el MOSFET de doble puerta que desarrollé para el receptor de 80 metros. Tuve algunas dificultades con los filtros de preselección de frecuencias bajas, así que usé otros diseños que describiré.

En mi receptor, todos los conversores para bandas que no son la de 80 metros comparten el mismo mezclador con MOSFET de doble puerta. La conmutación de bandas sería más fácil si cada conversor tuviera su propio mezclador. Por otra parte, esos MOSFET de doble puerta son transistores caros, así que haz lo que quieras. Cada banda necesita su propio oscilador controlado a cristal y un filtro de paso de banda presintonizado, o “preselector”, para limitar la entrada a la banda deseada. Las bandas por encima de 30 o 40 metros necesitan un amplificador de RF. Por debajo de 20 o 30 metros, las señales y el ruido son más fuertes y no debería hacer falta un amplificador de RF en la entrada de antena. Tuve algunos problemas con señales débiles en 30 metros, así que quizá debí haber añadido un amplificador de RF en 30 metros después de todo. Por otra parte, puede que las señales sean simplemente débiles.

Cada banda de radioaficionados necesita su propio conversor de HF

En los viejos días de las válvulas, estas eran grandes y hubiera sido extravagante que un constructor casero usara un conversor separado para cada banda. Mi viejo receptor a válvulas de construcción casera tenía un único conversor multibanda que tenía que ser sintonizado manualmente para cada banda superior. Cada vez que sintonizaba una estación débil, tocaba 3 condensadores variables y 3 controles de ganancia separados.

Los transistores y los núcleos bobina de polvo de hierro son pequeños, así que hoy podemos fácilmente alojar un conversor para toda la HF en unos pocos centímetros cúbicos. Aún más, cada conversor funciona con una tensión baja de corriente continua. Esta simplicidad significa que la tensión puede ser dirigida al conversor usando el mismo coaxial que recibe la entrada del conversor. Ya que cada conversor está optimizado para una única banda, puede ajustarse una vez y olvidarse.

El conversor mezclador que se ve arriba se comparte por todos mis conversores. Un conmutador de bandas rotativo conecta la señal de RF filtrada y amplificada en la entrada superior. La entrada inferior recibe la RF del oscilador local a cristal para cada banda. Además, la “entrada” inferior es también una salida que proporciona la alimentación de 12 voltios al oscilador y al preamplificador de esa banda.

Tabla de valores de componentes para los filtros del conversor preamplificador

Banda C1 (pf) C2 (pf) C3 (pF) C4 C6 (pF) C5 (pF) L1 (µH) L2 (µH) L3 L4 (µH)
30 m 300 680 33 33 4,1 0,68/13 3,36/29 1,16/17
20 m 220 500 22 27 4 0,58/12 2,50/25 1,16/17
17 m 180 390 nada 22 3,9 0,40/10 1,94/22 1,44/19
15 m 150 330 nada 20 3 0,40/10 1,60/20 1,44/19
12 m 120 200 nada 12 2,1 0,26/8 1,44/19 0,58/12
10 m 110 250 nada 12 1,6 0,26/8 1,16/17 0,40/10

Las bobinas están devanadas sobre núcleos toroidales tipo T50-6 CWS de Amidon, y junto a su valor en µH, se especifica el número de vueltas de la bobina (p. ej.: 0,40 µH, al que le corresponden 10 vueltas de hilo sobre el núcleo).

Preselectores para las bandas inferiores de radioaficionados

Como se explicó antes, las bandas de radioaficionados inferiores a los 30 metros no deberían requerir un preamplificador de RF. El único propósito del preselector es limitar las señales de entrada a la banda en concreto. Este diseño que se ve más abajo es el recomendado por W7ZOI y K5IRK.

Tabla de valores de componentes para el filtro de preselección (sin amplificador)

Banda C1 C3 (pF) C2 (pF) C4 C10 (pF) C5 C8 (pF) C6 C9 (pF) C7 (pF) L1 L2 (µH) L3 L4 (µH)
30 m 300 600 32 180 50 4,1 0,68/13 1,16/17
40 m 430 860 42 180 50 4,6 1,16/17 2,50/25
160 m 1720 3440 nada 250 120 20 4,64/29 30/79

Las bobinas están devanadas sobre núcleos toroidales tipo T50-6 CWS de Amidon (excepto en 160 metros, que son T68-2), y junto a su valor en µH, se especifica el número de vueltas de la bobina

(p. ej.: 30 µH, al que le corresponden 79 vueltas de hilo sobre el núcleo).

Mi filtro de 160 metros es similar al diseño original del Handbook y lo extrapolé de los valores para 40 metros. Para 30 y 40 metros usé el siguiente diseño de filtro que adapté de un artículo de QEX:

Tabla de valores de componentes para el filtro de preselección alternativo

Banda C1, C2 (pF) C3, C4, C5, C6 (pF) C7, C8 (pF) L1, L2, L3 (µH) L4 (µH)
30 m 710 33 2000 3,5/30 4,6/34
40 m 1000 47 3000 5,0/35 6,6/41

Las bobinas están devanadas sobre núcleos toroidales tipo T50-6 CWS de Amidon, y junto a su valor en µH, se especifica el número de vueltas de la bobina (p. ej.: 6,6 µH, al que le corresponden 41 vueltas de hilo sobre el núcleo).

El diseño anterior es una serie de 4 circuitos LC en serie, cada uno de los cuales en su propio compartimento de “cartón de huevos” soldado a la placa de circuito impreso. Las señales pasan de una pequeña cámara a la otra usando condensadores de 1 nF. Soldé condensadores extras para acercar sus valores a los de la tabla. Estos filtros se sintonizan bien y no tengo quejas del rendimiento del receptor en 40 metros y por encima. Los 80 y los 160 metros son más difíciles, como se dijo antes y se dirá ahora.

Los 160 metros son difíciles

Los 160 metros presentan 2 problemas. Primero, las señales de radiodifusión son enormes y están justo por debajo de 1,800 MHz. Si no atenúas las señales de la banda de radiodifusión, puedes quedar maldito con las señales más fuertes de AM colándose en tu FI. Puede que encuentres útil el filtro de radiodifusión de AM descrito en el capítulo 7. Funcionó mejor cuando se puso entre el preselector de 160 metros y la entrada de la placa del receptor de 80 metros. No era tan útil en serie con el conector de antena afuera del receptor. Mi preselector de 160 metros era primariamente un filtro de paso alto.

El segundo problema con los 160 metros es su proximidad a los 80 metros. Al principio de haber conseguido que mi conversor de 160 metros funcionara, inmediatamente oí radioaficionados y creí que había tenido éxito. Fue varias tardes después que descubrí que algunos de esos radioaficionados estaban realmente en 80 metros. ¡Epa! Cuando sintonizaba una estación de radioaficionado, me pasaba a 80 metros a ver si aún estaba allí. Si había desaparecido, entonces sabía que estaba en 160 metros. Ya que el núcleo de mi receptor está diseñado para 80 metros, el filtrado de paso de banda en el conversor de 160 metros debe ser bastante selectivo para dejar fuera tanto las señales de radiodifusión como las de 80 metros. Aún no estoy muy contento con mi filtro actual. Como he dicho en otro sitio, los 80 y los 160 metros funcionan mucho mejor cuando los escuchas usando el acoplador de antena en T de tu transmisor.

Puede ser difícil encontrar un cristal adecuado y económico para 160 metros. Los de 5,5 MHz están disponibles como patrón de frecuencia y parecen ideales. Desgraciadamente, estos producen un enorme pitido en 2,00 MHz. 5,6 MHz funcionan perfectamente, porque ahora el pitido está en 2,1 MHz, completamente fuera de la banda de radioaficionados de 1,8 a 2,0 MHz (N. del T.: esta es la cobertura de 160 metros en EE.UU. y los países de la región 2; en la región 1, y en España en particular, la cobertura de esa banda es mínima).

Una dificultad con los 160 metros es que, si construyes un filtro multietapas como los que hemos visto para 40 y 30 metros, los condensadores variables serán físicamente bastante grandes. Yo no tengo espacio para un preselector tan grande, pero si comienzas con un chasis físicamente bastante grande eso no debería ser un problema. Para reducir el filtro de 40 metros a 160 metros, multiplica los valores de cada condensador y bobina por 4. ¡Buena suerte!

Osciladores a cristal para los conversores

Estos osciladores son casi idénticos al oscilador del OFB descrito anteriormente. La alimentación de 12 voltios para cada oscilador le llega por el cable del conmutador de bandas.

Tabla de valores de componentes para los osciladores a cristal

Banda Frecuencia del cristal Primario T1 vueltas totales Toma intermedia vueltas Secundario vueltas
160 m 5,600 39 8 7
40 m 11,000 30 7 6
30 m 13,800 26 6 5
20 m 18,000 28 5 4
17 m 21,900 20 4 4
15 m 25,000 20 4 4
12 m 24,800 17 4 4
10 m 32,000 14 3 3

Todos los toroides son CWS (Amidon) T50-6 de hierro en polvo.

Ya que estoy convirtiendo a 80 metros, mi receptor usa las mismas frecuencias de oscilador local que usé en mi transmisor de CW, que usa un VFO de 80 metros. Para la mayoría de las bandas usé cristales cortados para microprocesadores para frecuencias de 4,0 MHz por encima de la banda de radioaficionados deseada. Por ejemplo, usé 11 MHz para 40 metros, 18 MHz para 20 metros, 25 MHz para 15 metros y 32 MHz para 10 metros.

También podrías usar frecuencias de oscilador local por debajo de la banda deseada. Por ejemplo, para cubrir 15 metros, podría usar un oscilador a cristal de 17,5 MHz. Esto convertirá la banda de 15 metros a la gama de 3,5 MHz a 3,95 MHz. Date cuenta de que la dirección de sintonía del VFO está invertida con respecto a usar frecuencias del oscilador por encima de la banda deseada. Hagas lo que hagas, es bueno ser consistente de modo que coincidan la dirección de sintonía y la calibración. Además, si las frecuencias del oscilador local son números redondos, como 11, 18, 25 y 32 MHz, las calibraciones decimales en el VFO serán idénticas. Desgraciadamente, para conseguir cristales de calidad para las bandas WARC que no patinaran, tuve que encargar que fabricaran cristales bajo pedido para mí. Tal vez, que sea barato no es tan importante después de todo.

Construcción mecánica de conversores

Yo he construido mis conversores en placas de circuito impreso de doble cara. Soldé tiras de placa de circuito impreso sobre la placa principal para hacer paredes y particiones al estilo del “cartón de huevos”. Las tapas de aluminio plegado rechazan la mayoría de la RF espúrea. El montaje de abajo contiene 4 conversores para 20, 40, 30 y 12 metros. Parece desalentador, pero construí una banda cada vez a lo largo de varios meses. Sólo construí otro conversor cuando estaba listo para escuchar una nueva banda.

Módulos conversores para 20 metros, 30 metros, 40 metros y 12 metros.

Este módulo contiene conversores para 160 metros y 17 metros.

Conmutar las bandas

El primer módulo de mi receptor que funcionó adecuadamente fue el conversor para 15 metros. Lo comprobé usando mi viejo receptor sintonizado en 80 metros. Inmediatamente me di cuenta de que funcionaba mejor que el viejo receptor sintonizado en 15 metros. Posteriormente, cuando el nuevo receptor de 80 metros comenzó a funcionar, podía escuchar los 15 metros conectando el receptor de 80 metros al conversor de 15 metros directamente con cables coaxiales con conectores RCA. A continuación construí un conversor para 10 metros y 40 metros. Cuando cambiaba de banda, movía mis cables de un lado a otro como las clavijas en un antiguo panel de teléfono.

Eventualmente, según construí más conversores, este proceso se fue haciendo cada vez más incómodo. Finalmente apreté los dientes y pasé una tarde de sábado cableando el conmutador de bandas que se ve arriba. Para cambiar de una banda a otra, un conmutador rotativo selecciona el filtro de entrada/amplificador de RF y el oscilador local deseado para cada banda. Como el diseño del OFB descrito antes, la alimentación de 12 voltios para cada oscilador local y preamplificador de RF llega al mezclador por el mismo cable que la señal de RF del oscilador local. En otras palabras, un sólo circuito de conmutación lleva tanto la señal del oscilador local como la alimentación de 12 voltios. Incluso con esta reducción en complejidad, el conmutador de bandas de 9 posiciones se convierte en una pila confusa de espagueti de cable coaxial RG-174. Asegúrate de etiquetar cada conector de cable y de chasis. Yo he usado un poco de cinta adhesiva blanca de plástico en cada cable y la he etiquetado con un rotulador permanente de punta fina.

Enmudecimiento del receptor

Mientras estás transmitiendo, es molesto oír tu propia señal en el receptor reventándote los oídos. Incluso con la antena conmutada al transmisor, el receptor aún se saturará por tu propia señal. Una señal de CW sonará normalmente distorsionada e interferirá con lo que estás manipulando. He hallado que lo mejor es desconectar totalmente el receptor mientras transmites. Por eso construí un monitor de código Morse en mi manipulador electrónico de modo que pudiera escuchar un tono limpio mientras estoy transmitiendo.

Desconectar el receptor a mano es demasiado lento, así que necesitarás construir un circuito de enmudecimiento. Yo activo el mío con la misma línea de señal transmisión/recepción que uso para conectar el transmisor. He hallado que la solución más simple es desconectar algunas de las líneas de alimentación. Intenté sólo bajar los potenciómetros de audio y FI conectando a masa los cursores usando conmutadores a transistores. Eso no fue adecuado, así que desde entonces me he pasado a conectar y desconectar la alimentación del receptor, como hice con el transmisor. Dejo la alimentación del VFO del receptor conectada constantemente para evitar la deriva causada por el calentamiento y enfriamiento repetidos.

Fuentes de alimentación del receptor

¡La alimentación del VFO del receptor es la misma descrita en el capítulo 10! También podrías la fuente de alimentación regulada en serie descrita en el capítulo 8. Yo opero mi estación con una batería de 12 voltios, así que sólo necesito el regulador de baja caída de tensión que se ve abajo. Los requisitos de alimentación del receptor son similares a las etapas de baja potencia del transmisor. He usado la misma fuente de alimentación que desarrollé para usar con mis módulos de QRP del capítulo 8. Esta fuente está sobredimensionada para un receptor y puede suministrar al menos varios amperios.

La posibilidad de enmudecimiento se ha realizado con un amplificador operacional sin usar configurado como comparador. El cable de entrada de enmudecimiento viene del transmisor. O en mi caso, la línea de enmudecimiento viene del conmutador de transmisión/recepción en mi manipulador de construcción casera. Durante la transmisión, la línea de enmudecimiento se conecta a masa. Durante la recepción, las resistencias de 12K y 47K ponen la línea de enmudecimiento a 12 voltios.

Con respecto al amplificador operacional inferior, cuando la entrada positiva conectada a la referencia de 5 voltios es mayor que la línea de enmudecimiento, la salida del amplificador operacional, la pata 14, sube a 12 voltios. Esto causa que la corriente fluya por el diodo a la entrada positiva del amplificador operacional superior, pata 5. Cuando la entrada positiva (pata 5) es mayor que la referencia de 5 voltios de la pata 6, la salida del amplificador operacional (pata 7) sube a 12 voltios, desconectando el MOSFET de potencia y cortando la alimentación del receptor.

Luz roja de indicación de enmudecimiento

Mientras el receptor está enmudecido, la base del transistor 2N3906 está conectada a una tensión baja, haciéndolo conducir e iluminando el LED rojo. Mi LED era uno de alto brillo que sólo necesita 1 miliamperio para tener una luminosidad adecuada. Puedes necesitar una resistencia menor de 12 K para que tenga un buen brillo.

Usa reguladores lineales en serie, no reguladores conmutados

Intenté usar fuentes conmutadas con este receptor, pero la recepción siempre se deterioraba con el ruido de la fuente conmutada. El proceso de conmutación de la fuente causa zumbidos y silbidos en todas las bandas de radioaficionados. Filtrar la RF fue una gran mejora, pero nunca lo bastante buena. Construir un receptor con poco ruido ya es lo bastante difícil sin tener que luchar con un generador de ruido incorporado.

Resumiendo

Si ya has construido transmisores caseros, te darás cuenta de que construir un receptor es más fácil que construir tu transmisor de CW multibanda controlado por VFO. Las partes más difíciles son el preselector de 80 metros, el mezclador de 80 metros y el amplificador de FI. Después de eso, es bastante sencillo. Los receptores no necesitan etapas de ganancia de potencia de RF, así que las corrientes son bajas y la distribución de componentes en la placa de circuito impreso es tolerante.

Para terminar, recuerda que cuando construyes un transmisor, oirás un sinfín de quejas sobre su señal hasta que le quites todos los problemas. Pero cuando estás en el aire con tu receptor de construcción casera, tus contactos nunca se quejan de tu receptor. O al menos no puedes oírlos quejarse.

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