El premio Nobel de la banda lateral

Cómo funciona la banda lateral

Al comienzo del libro describí cómo Glenn Johnson, W0FQK, atraía a los jóvenes del instituto hacia la radioafición. Caminábamos por la calle pensando en nuestras cosas cuando Glenn salió de su casa y nos cogió. “¡Venid chicos, y os enseñaré cómo funciona la banda lateral!” La esposa de Glenn nos servía leche y galletas mientras Glenn contactaba con montones de personas en fonía de banda lateral en 20 metros. Yo me sentaba en silencio y miraba cómo Glenn operaba sin esfuerzo un equipo tan grande que costaba como un coche. Estaba fascinado por la radioafición, pero no aprendí demasiado sobre cómo funcionaba la banda lateral. Tenía la impresión de que la banda lateral era MODULACIÓN PARA MILLONARIOS y demasiado complicada para un montaje casero. La descripción oscura del manual de 1957 de los “rotores de fase” y “moduladores equilibrados” sólo confirmaban mi opinión.

Hoy la BLU es asequible, pero la tecnología es aún exótica para el radioaficionado medio. En una reunión de mi club local oí de pasada una conversación que decía algo así: “Una vez conocí a un tipo que se construyó su propio transmisor de banda lateral” “¿EN SERIO? ¡Asombroso! ¿Seguro que no era un kit?” La implicación de esto es que hacer un montaje casero de banda lateral tenía más o menos el mismo nivel que un premio Nóbel de Física. Entonces, ¿hay alguien interesado en el premio Nóbel de banda lateral? Si ya has hecho montajes caseros de transmisores QRP, VFO y receptores, la banda lateral es el siguiente proyecto lógico. La BLU utiliza los mismos circuitos básicos. Además, realmente no comprenderás la banda lateral hasta que hayas hecho un montaje.

Comenzamos con el generador de banda lateral

Hay diferentes formas de generar una señal de RF de fonía en banda lateral, pero el más sencillo es el que se muestra arriba. El diagrama de bloques muestra los 5 bloques necesarios para generar una señal de banda lateral en 9,000 MHz. Este generador es similar al que se encuentra en el manual de la ARRL de 1986. Tras generar la señal BLU de 9 MHz, debe llevarse a la banda de radioaficionados deseada usando un mezclador y un VFO de alta frecuencia de la gama correcta de frecuencias.

Los circuitos que has usado en los capítulos anteriores son el amplificador de audio, el filtro de cristal, el oscilador/amplificador de RF y los módulos de conversión para llevar la señal del VFO a las bandas de radioaficionados. El diseño del amplificador es similar al del receptor de construcción casera del capítulo 13. El oscilador/amplificador de RF de 9 MHz usa la misma tecnología utilizada en el equipo QRP descrito en el capítulo 6. En teoría, el VFO podría ser la señal del VFO de tu receptor. Cuando comencé este proyecto, supuse que si el generador de banda lateral no funcionaba, al menos tendría una señal de CW que estaría en la misma frecuencia que mi receptor, de modo que sería más fácil hacerle el batido cero a la señal del corresponsal con el que quería hablar. Desgraciadamente, resultó ser más difícil de lo que parecía.

No quemes tus puentes

Si estás pensando en modificar un transmisor de CW que ya está funcionando para usarlo en banda lateral, no te lo recomiendo. Si ya tienes un amplificador de QRP basado en los capítulos 6 u 11 de este libro, tales diseños están llenos de amplificadores sintonizados y mezcladores. Los amplificadores sintonizados tienden a autooscilar cuando se usan para banda lateral. Para tener una buena posibilidad de que funcione, cada etapa con ganancia debe convertirse a banda ancha. Si conviertes tu viejo transmisor, es probable que luches durante meses en los cuales no estarás en el aire. ¡Comienza desde cero! ¡No estropees un transmisor que funciona!

Transmisor BLU de construcción casera

Cómo funciona la banda lateral

Las emisiones de AM en la banda de radiodifusión transmiten 3 señales separadas. Estas son la señal portadora y 2 bandas laterales de modulación hablada. La banda lateral única comienza con la AM, pero un proceso de cancelación quita la portadora, y 1 de las 2 bandas laterales se filtra con un filtro de cristal. Comencemos con el oscilador de cristal:

Oscilador/amplificador de 9 MHz

Generamos una señal de RF estable y de frecuencia fija con un oscilador/amplificador controlado a cristal de 9 MHz que se parece al transmisor QRP de 7 MHz descrito en el capítulo 6. El oscilador a cristal tiene 2 cristales. Cada uno de ellos tiene un condensador de sintonía, de modo que la frecuencia pueda ser desplazada alrededor de 1 KHz hacia arriba y hacia abajo. Esto permite que ambas bandas laterales de la señal de AM se puedan alinear adecuadamente con el filtro de banda lateral en escalera que sigue al modulador equilibrado. El filtro corta la banda lateral (superior o inferior) no deseada.

Un conmutador permite elegir 2 pares de cristal y condensador para el oscilador, de modo que el operador pueda cambiar a banda lateral superior o inferior. El filtro de cristal que quita la banda lateral no deseada está en 9,000 MHz, casi exactamente. Fíjate que la banda lateral superior se genera mediante una onda senoidal que está 1,5 KHz por debajo de 9,000 MHz. La banda lateral inferior se genera mediante una onda senoidal que está 1,5 KHz por encima de 9,000 MHz. Para subir la frecuencia del cristal por encima de 9,000 MHz, el condensador de ajuste está en serie con el cristal. Para bajar la frecuencia del cristal por debajo de 9,000 MHz, el condensador de ajuste está en paralelo con el cristal.

Cuánta capacitancia en paralelo o serie se necesita, depende del cristal concreto. El difícil es el del oscilador del lado bajo. Comienza eligiendo la frecuencia natural de oscilación más baja entre tus cristales. Para algunos cristales, puede llegarse a 8,9985 MHz con el condensador en serie con el cristal. Para otros cristales, hace falta el método de la capacidad en paralelo, e incluso puede que tengas que poner otro condensador en paralelo con el de ajuste. Como siempre, el circuito LC del colector del oscilador debe estar sintonizado a la región donde se encuentra la frecuencia del cristal.

El amplificador de audio

Un amplificador de audio con entrada de pruebas.

El micrófono necesita un amplificador de audiofrecuencia (AF) de alta ganancia antes de poder atacar al modulador equilibrado. El amplificador es bastante corriente excepto por el heroico esfuerzo por aislarlo de la RF. Fíjate en los choques de RF y condensadores de desacoplo en las 2 entradas de audio, el potenciómetro de ganancia de audio y la entrada de alimentación de 12 voltios.

Dado que los micrófonos de cristal tienen una salida débil, me hicieron falta 2 etapas para llevar la señal a unos 5 voltios de pico. Mi micrófono de cristal exageraba las altas frecuencias, así que las atenué con filtros de agudos RC en serie en los colectores de ambas etapas amplificadoras. Quizá estés tentado de añadir otra etapa más de ganancia de audio. ¡No lo hagas! Es mucho mejor tener la ganancia de micrófono totalmente abierta que tener amplificación extra y dejar la ganancia de micrófono baja. La amplificación extra sólo es una invitación al ruido y a la propensión a la realimentación de RF. Si lo prefieres, puedes sustituir la mayoría de este circuito por un CI pero, como siempre, será más formativo si construyes tu propio amplificador con componentes discretos.

Después de que tengas el amplificador funcionando, mira la forma de onda de audio de manera crítica. Puedes encontrarte con que los picos de voz positivos y negativos no son simétricos. Si es este el caso, puedes tener demasiada polarización, o muy poca, en la segunda etapa. Es decir, puedes querer aumentar o disminuir la resistencia de 51K que polariza al segundo 2N3904. Idealmente, el amplificador debería ser capaz de entregar una señal simétrica de 10 voltios de pico.

He añadido el filtro Butterworth de arriba para asegurarme de que el ancho de banda de mi señal sea menos de 3 KHz. Al igual que los filtros de agudos de los que hablé antes, tu generador puede no necesitarlo. El filtro Butterworth corta de forma precisa prácticamente toda señal de audio por encima de 3 KHz. Por contra, el filtro de agudos sólo enfatiza las frecuencias bajas. El filtro usa 2 amplificadores a transistores conectados en seguidor de emisor. Fíjate que la resistencia de carga (5,1k) de cada transistor está conectada entre el emisor y masa, en vez de entre el colector y la alimentación positiva.

Las ventajas de los seguidores de emisor

Los seguidores de emisor tienen la ventaja de que su impedancia de entrada es extremadamente alta y la de salida es muy baja. Una impedancia de entrada alta significa que no va a cargar o afectar a la fuerza de la señal de entrada. Una impedancia de salida baja significa que proporciona una corriente alta a una carga resistiva baja. Otra característica de los seguidores de emisor es que la ganancia en tensión es menor que la unidad. Es decir, que no amplifican la tensión. En este caso es una ventaja porque asegura que el amplificador no va a autooscilar. Los filtros de Butterworth se suelen hacer con amplificadores operacionales. Hasta este filtro, yo nunca había hecho uno con transistores. Sí, con simples transistores también funciona.

No importa el circuito de amplificador de audio que uses, será sensible a interferencias de RF de cualquier señal de RF de tu cuarto de radio. Por ejemplo, si estás usando un simple acoplador de antena sin blindaje como el mío, esas señales de RF tenderán a meterse por el cable del micrófono. Para evitar esto, puse choques de RF, condensadores de desacoplo y una perla de ferrita en serie con la entrada del micrófono. Ya que el potenciómetro de ganancia de micrófono está lejos del módulo de audio, los cables de este potenciómetro también tiene choques de RF y condensadores de desacoplo de filtro. Incluso la salida del amplificador pasa por un condensador de acoplo de camino al modulador equilibrado.

El condensador de salida de audio de 0,1 µF

Date cuenta de que el condensador de salida del circuito del filtro no es el típico condensador grande de 10 µF, sino un condensador de sólo 0,1 µF. Este condensador va a la entrada de audio del modulador equilibrado. Si pones un condensador más grande aquí, le llevará un tiempo cargarse cuando se comienza a transmitir y le llega corriente al amplificador de audio. Un condensador grande puede necesitar 2 segundos o así en cargarse y haría que el modulador equilibrado silbara brevemente y se emitiese este sonido. La resistencia de entrada al modulador equilibrado es muy alta, 100.000 ohmios. Por lo tanto, la constante de tiempo para 100K ohmios multiplicada por 0,1 µF es alrededor de 0,01 segundos. Esto permite hasta 100 Hz y es más que suficiente para operar en BLU de Hi-Fi (N. del T.: una modalidad que consiste en obtener la mejor calidad de sonido de un canal de BLU, ampliando para ello el ancho de banda ocupado).

Desacoplo del cable de alimentación

El cable de alimentación de 12 voltios para el amplificador de audio también tiene un choque de RF grande (1 milihenrio) en serie con el cable y pasa por otro condensador de acoplo. Además, el cable de alimentación está aislado o desacoplado por una resistencia de 51 ohmios y los condensadores de 220 microfaradios. El propósito de estos condensadores es asegurarse de que la tensión suministrada al amplificador no puede variar tan rápido como las señales de audio. Todos los módulos de un transmisor de BLU, excepto el amplificador final, necesitan estar desacoplados de cambios en el nivel de la alimentación de 12 voltios. Si no, según se hable en el micrófono, la corriente consumida por el amplificador final de alta potencia variará rápidamente, y la tensión que recibirá cada módulo subirá y bajará en sincronía con la voz. Según la tensión suba y baje, la salida de RF de cada módulo subirá y bajará también. Esta realimentación produce picos en la señal de radio que suenan como ruido sobrepuesto a la voz. De hecho, hace casi el mismo zumbido que las interferencias de RF.

El amplificador final consume demasiada corriente para que sea práctico desacoplar su alimentación. De hecho, son los enormes picos de corriente de 10 amperios consumidos por el paso final los que causan el ruido en el resto del transmisor. En general, cuando menos corriente consuma un bloque de circuito, más grande debe ser el desacoplo. Por ejemplo, el amplificador de audio tiene una resistencia en serie de 51 ohmios y un condensador en paralelo de 440 microfaradios. En contraste, el excitador de 5 vatios de RF tiene sólo una resistencia de 1 ohmio y un condensador de 0,1 microfaradios.

Los micrófonos son importantes

No todos los micrófonos son iguales. Yo he probado 3 micrófonos de cristales. 2 cápsulas pequeñas de micrófono de Radio Shack tenían un sonido metálico. Pude compensarlo con redes paralelas RC en los colectores de los 3 transistores para limitar las componentes de altas frecuencias (agudos) de la voz. Por ejemplo, fíjate en las combinaciones de resistencia de 200 ohmios y condensador de 0,1 microfaradios que van de la masa a los colectores de los primeros 2 transistores. También probé un viejo micrófono de cristal Hallicrafters diseñado para un transceptor móvil. Funcionó perfectamente sin las redes RC paralelas. Después probé 2 pequeños micrófonos electret de condensador. Uno tenía demasiados bajos (graves) y hacía un zumbido de baja frecuencia. El otro, un Radio Shack código PN # 270-092A, funcionó perfectamente. Para polarizar el electret con unos 4 voltios, usé una resistencia de 7,5k para reducir la tensión de 12 voltios.

Cuando al fin tuve un generador de BLU operativo, pude usar tanto el antiguo micrófono comercial como uno hecho en casa con la cápsula electret de Radio Shack. Para blindar la cápsula electret, la monté en un tubo de cobre de 19 mm (N. del T.: ¾ de pulgada). Soldé discos de cobre (de placa de circuito impreso) a las partes superior e inferior del tubo, de manera que el micrófono estuviese bien blindado. La cápsula entró a presión en el orificio superior. Puse un condensador de 1 nF en paralelo con el micrófono para reducir las interferencias de RF. La cápsula electret está conectada al transmisor con 2 trozos cortos de cable coaxial RG-174: 1 para la señal de audio y otro para la línea de alimentación de 4 voltios de corriente continua para la cápsula electret. Procura que los cables sean tan cortos como se pueda. Un cable largo es una invitación a las interferencias de RF.

La caja/tubo de cobre del micrófono también contiene un conmutador de transmisión (N. del T.: con frecuencia llamado PTT, de “push to talk” en inglés) de 1 circuito. Este conmutador conecta el transmisor igual que el que está montado en mi manipulador. El cable de conexión al conmutador tiene su propio trozo de cable coaxial RG-174. Así, como puedes ver, mi cable de micrófono tiene realmente 3 trozos en paralelo de cable coaxial RG-174. Obviamente, mi cable de micrófono debería ser un cable blindado de 3 conductores, pero ya que no tenía tal cosa, usé los 3 cables blindados separados. Para conectar el micrófono al transmisor, usé un conector de micrófono (bastante) normal, de 4 conductores internos y el blindaje externo. Encontré este par de conectores en Radio Shack y por algún milagro, era el mismo conector de mi viejo micrófono de cristal.

El modulador equilibrado

El modulador equilibrado es el “circuito de supresión de portadora”. Es una especie de mezclador doble en el que una señal de audio se mezcla con una señal senoidal de 9 MHz para producir una señal modulada en amplitud, exactamente igual que la radio en AM. Una señal de AM tiene una portadora como la señal de CW más 2 bandas laterales de RF causadas por la modulación de audio. Lo que es distinto en un modulador equilibrado es que consiste en 2 mezcladores en paralelo. El segundo mezclador no tiene entrada de audio, por lo que su salida es sólo otra señal de CW, igual que su entrada de RF. Ambos mezcladores comparten un transformador de salida común que tiene 3 devanados, 2 primarios y 1 secundario. Hay 1 primario por cada mezclador. La parte ingeniosa es cuando los primarios generan señales magnéticas en el núcleo de hierro del transformador. Los devanados están orientados de manera tal que los 2 primarios trabajan el uno en contra del otro. Las señales de CW en ambos devanados está “equilibrada” con un potenciómetro de ajuste, de modo que ambas se cancelan. Esto significa que las únicas señales que aparecen en el devanado secundario son las 2 bandas laterales. En resumen, un modulador equilibrado produce una señal de doble banda lateral sin portadora.

Los transistores son MOSFET de doble puerta con ambas puertas unidas. La idea es usar transistores sin uniones P-N de diodo. Según el manual, las uniones P-N actúan como varicaps y distorsionan ligeramente la voz. Usamos MOSFET de doble puerta simplemente porque son los MOSFET pequeños de RF más comunes que hay. Un MOSFET pequeño de RF de una sola puerta está bien, pero probablemente no podrás encontrarlo. El circuito de arriba ha sido adaptado del manual de 1986 de la ARRL.

Para usar este modulador para CW, hay un conmutador de CW/BLU que desequilibra el modulador y permite que pase algo de portadora al filtro. Date cuenta de que cuando el conmutador está en la posición de BLU, al amplificador de audio del micrófono le llegan 12 voltios, así alimentándolo. Cuando el conmutador está en la posición de CW, se envía una portadora de CW al filtro. Desgraciadamente, esta forma de CW será difícil de usar para hacer contactos en CW reales, porque el filtro de cristal tenderá a quitar la portadora de nuevo. Sin embargo, esta pequeña onda senoidal de 9 MHz, es útil para ajustar una antena con una señal de prueba o para situar el VFO sobre la estación a la que quieres llamar. Para operar en CW, puedes saltarte el filtro de BLU o usar un oscilador de 9 MHz distinto. Este generador de banda lateral también se puede modificar para generar modulación de amplitud. Eso lo discutiremos en el capítulo 16. También puedes salir al aire en DBL (doble banda lateral). Muchos constructores caseros toman este camino. Sonará como la banda lateral, pero la señal será el doble de ancha que una normal.

El filtro de banda lateral

Puedes comprar filtros de banda lateral de una banda pasante de 3 KHz, normalmente de 9.000 KHz a 9.003 KHz. A veces también hay cristales para osciladores a juego que situarán la señal de RF óptimamente para adaptarla a ese filtro particular. En el capítulo 13 construimos un filtro en escalera para un receptor de CW que era bastante similar. La diferencia está en el tamaño de los condensadores que van en paralelo. En el receptor eran de 220 pF. Sin embargo, cuanto más pequeños sean los condensadores, mayor será la banda pasante del filtro. El valor de 91 pF del filtro de la imagen ha sido adaptado del filtro de un transceptor de banda lateral diseñado sobre un generador de 8,000 MHz que usaba condensadores de 100 pF. Este filtro parece funcionar, así que no he tenido que experimentar.

El estilo del constructor casero es comprar un lote de cristales de microprocesadores de 9,000 MHz a Mouser o Digi-Key por 86 céntimos la unidad (N. del T.: estas tiendas también venden componentes electrónicos a través de Internet, aunque normalmente será preferible tratar de localizarlos antes en nuestra ciudad o país). Usando el oscilador de RF que hemos visto anteriormente y un frecuencímetro, mide la frecuencia de cada uno de tus cristales. Cuando se usan como filtros, sus frecuencias naturales pueden no ser las mismas que en tu oscilador, pero sus frecuencias RELATIVAS serán comparables. Elige 4 cristales que estén tan próximos como puedas. Con que las diferencias sean menores de 100 Hz será suficiente. Yo intenté ajustar cada cristal a la misma frecuencia usando condensadores de ajuste en paralelo con los cristales. Después vi que era innecesario y entonces quité los condensadores.

Usando un generador de señal como señal de prueba, estos filtros parecen tener su pico muy cerca de su frecuencia nominal. Por ejemplo, un cristal puede oscilar en 9,0015 MHz en tu oscilador de prueba, pero el filtro tendrá un pico muy cerca de 9,000 MHz. Hasta ahora he construido 3 de esos filtros y todos han funcionado bien, centrados más o menos en 9,000 MHz.

Los osciladores de cristal están desajustados en CW

El filtro de cristal está hecho para cortar o bien la banda lateral superior o bien la inferior. Cuando desequilibras el modulador equilibrado para producir una señal de CW, haces que pase una pequeña señal senoidal por el filtro que puede ser lo bastante grande como para que ajuste el acoplador o el transmisor. Sin embargo, debido a que el centro del filtro de cristal de BLU (9,000 MHz) está ajustado a 1,5 KHz de ambos osciladores de cristal (8,9985 MHz y 9,0015 MHz), esta señal de CW será bastante más pequeña que la máxima potencia que puedes obtener en los picos de voz.

Cuando construí un filtro comparable para 8,000 MHz, el filtro estaba centrado en 7,995 MHz, 5 KHz más abajo. No comprendo por qué este filtro era diferente, porque en un oscilador, las frecuencias de los cristales estaban bien por encima de 8,000 MHz. Debido a lo bajo que estaba el filtro, el oscilador de 8 MHz de banda lateral superior tuvo que ajustarse a 7,9935 MHz. Para llevar tan abajo el oscilador, tuve que poner un condensador enorme de 150 pF en paralelo con el cristal. La mejor práctica de ingeniería obligaría a usar un cristal cortado específicamente a esa frecuencia. Una solución más barata sería comenzar con una colección de cristales diferente que estuvieran debidamente centrados en 8,000 MHz.

CONSTRUCCIÓN MECÁNICA

¡Lo siento! Tienes que blindar los montajes de banda lateral

Cuando construimos transmisores de CW, algunos de nosotros creemos que es bonito tener los componentes al aire donde podemos verlos. Desgraciadamente, un problema enorme con la BLU es la realimentación de RF. Para evitarlo, debes encerrar todos los módulos de tu transmisor BLU en metal. Todas las conexiones deben estar hechas con cables blindados. Yo comencé usando cables de alimentación blindados para mis módulos de RF, pero al final encontré una manera de montar los conectores Molex directamente en las cajas blindadas. Así podía conectar el módulo al chasis sin cables visibles.

Hoy día, aún dejo el amplificador lineal al aire, pero todos los módulos de baja potencia y las fuentes de alimentación están bien blindadas. Todos mis módulos consisten en una placa de circuito impreso de doble cara con paredes de placa de circuito impreso soldadas a los extremos para formar una caja. Luego, doblo una lámina de aluminio sobre la caja para hacer la tapa.

Generador de BLU terminado. Una tapa de aluminio cubrirá la caja. El generador de BLU de 9 MHz visto desde el lado de control

Arriba se puede ver el módulo generador de BLU dual de 9 MHz y 8 MHz

Después de ver que usar un generador de BLU en 9 MHz era poco práctico para usarlo en 17 metros, construí un nuevo generador de frecuencia dual para BLU. Los cristales de 8 MHz están en una fila en la parte superior izquierda. Los cristales de 9 MHz están en una fila justo debajo de ellos. Los 2 osciladores de frecuencia están en la parte inferior izquierda. El modulador equilibrado está en la parte inferior derecha. Date cuenta de que muchos de los componentes están montados sobre tiras de circuito impreso de 25 mm (N. del T.: 1 pulgada) de alto soldadas verticalmente. Esto me permitió meter un 50% más de componentes de los que hubiera sido posible de otra manera.

Una ventaja de esta técnica es que los circuitos que no funcionan bien pueden ser fácilmente quitados y sustituidos. La plaquita suelta a la derecha es un filtro de paso bajo que saqué cuando pareció ser innecesario. La quité causándole poco o ningún daño al módulo. Como puedes ver, algunos componentes, especialmente aquellos directamente cableados a los mandos y conectores, están montados en la base de la caja. Si quieres sustituir la circuitería de la base, puedes desoldar todos los componentes antiguos y comenzar de nuevo con otra placa que haga un “parche” sobre la antigua, disponiendo la nueva circuitería sobre la base de la caja como antes.

Ajuste y prueba del generador de banda lateral

Las herramientas esenciales para ajustar tu generador son un frecuencímetro, un osciloscopio y un buen receptor de radioaficionado. Idealmente, necesitas uno de esos receptores modernos para escuchar tu señal. El generador de BLU de arriba genera una señal de banda lateral de 9 MHz. Ten en cuenta que cuando escuches la señal de 9 MHz en tu receptor de radioaficionado, a menos que tu generador esté bien blindado, seguirás oyendo la señal de la portadora y de la banda lateral suprimida que se escapan de tu oscilador de 9 MHz. Esto se debe a que tales componentes de la señal están presentes en tu placa de circuito y tu receptor tendrá pocas dificultades para oírlas.

Para comprobar el generador, introduce una señal de audio de una radio portátil en la entrada de prueba para que te permita ajustar el generador. Sintoniza la radio en una emisora que emita un programa de voz e inyecta la señal de audio en la entrada de prueba. La voz debe ser no sólo perfectamente comprensible en tu receptor de radioaficionado, sino que la fidelidad debe ser lo bastante buena como para reconocer la voz de la persona. Cuando desconectes el OFB y pongas el receptor en AM, la voz debería ser irreconocible. La música siempre va a sonar horrible. Si la música suena bien, tu ancho de banda es demasiado grande.

La señal de voz de BLU en 9 MHz vista en un osciloscopio.

Una señal de voz de BLU debe verse en tu osciloscopio tal como se muestra en la imagen. La modulación de audio es simétrica alrededor del eje cero. Entre sílabas o palabras, la fuerza de la señal cae casi a cero. Los flancos de los picos de la senoide deben ser razonablemente escarpados, lo que significa que la frecuencia debe seguir pura con niveles de modulación variables. Cuando no hay entrada de audio, no debe existir salida de RF.

Comprobar el micrófono y el preamplificador de micrófono puede ser complicado. Es difícil escuchar tu propia voz de manera crítica. Además, el sonido del altavoz del receptor de radioaficionado se realimentará por el micrófono. Mi solución fue colocar el micrófono contra unos auriculares de alta fidelidad de un reproductor de cintas portátil. Luego, rodeé los auriculares con ropa para atenuar el sonido. Para escuchar cómo sonaba en el aire, escuché la señal del generador de banda lateral en el receptor de radioaficionado usando auriculares. Desgraciadamente, cuando se usa con el amplificador de 50 vatios, la RF de la carga resistiva y el acoplador interfirieron con el reproductor portátil, así que esta técnica sólo funcionaba bien con 5 vatios. Fui capaz de probar el lineal de 50 vatios al escuchar mi propia voz mientras llevaba los auriculares sin conectar la antena al receptor. Al menos pude confirmar que no había realimentación de RF.

Prueba del generador de audio

Es instructivo alimentar un tono de un oscilador de audio en el conector de entrada. Según vas barriendo el espectro de 20 Hz a 3 KHz, observa en el osciloscopio la salida de RF del generador de banda lateral. A diferencia de la modulación en AM, no debe existir modulación de frecuencia de audio visible en la señal de radio. Es decir, por cada señal senoidal de audio debes ver una señal pura, como en CW. Otra forma de pensar en la banda lateral única es como una clase de modulación de frecuencia de banda extremadamente estrecha. Según cambia la frecuencia de audio, la frecuencia de la señal sube y baja en proporción directa. A diferencia de la modulación en AM, la amplitud de la señal transmitida no debe cambiar cuando introduces una frecuencia de audio de amplitud constante. Es decir, en BLU no debes ver rizados en la amplitud de la señal proporcionales a la frecuencia. La amplitud sólo debe cambiar con la amplitud de la voz, no con la frecuencia de la voz. En contraste, la FM pura no cambia su amplitud con la de la voz, o con la frecuencia de audio.

Supresión de realimentación de RF y acoplo de baja frecuencia en la fuente de alimentación

Mi primer contacto de banda lateral dijo: “¡Lo siento, compañero! Oigo algunos ruidos siseantes, pero no comprendo ni una palabra de lo que dices”. Resultó que los cables de la fuente de alimentación en el generador y otros módulos del transmisor necesitaban desacoplo de baja frecuencia. En el generador de banda lateral esto consistió en la resistencia de 51 ohmios y los 2 condensadores de 220 microfaradios en la línea de 12 voltios. Sin el desacoplo, el audio se convierte en ruido y el generador compite con los amplificadores por conseguir su tensión de trabajo. Es decir, los 12 voltios de la fuente suben y bajan con la voz y los amplificadores lo exageran.

Después de estas mejoras mi siguiente contacto podía comprenderme, pero dijo que mi voz era “áspera y con crujidos”. Yo no tenía laringitis, así que le pregunté a Jack Quinn, KØHEH, sobre lacrítica. Él diagnosticó el problema instantáneamente: “Es realimentación de RF. Mejora los blindajes del micrófono y del amplificador de audio”. Coloqué el condensador de 1 nF directamente en paralelo con el micrófono, el condensador de desacoplo de 430 pF y las bobinas de 470 microhenrios en serie con las entradas y la alimentación. Además, la alimentación y la salida de audio pasan por condensadores en paralelo para atenuar aún más la RF. Cuando la realimentación de RF es realmente mala, la señal se convierte en un ruido que puede sonar similar a problemas de desacoplo de baja frecuencia en la fuente de alimentación.

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La parte difícil: llevar la señal de BLU a una banda de radioaficionados

¿Son los 9 MHz una banda de radioaficionados?

Para salir en el aire necesitas amplificar la señal de banda lateral de 9 MHz hasta 50 o más vatios. Desgraciadamente, al menos la última vez que lo miré, los 9 MHz no son una banda de radioaficionados. La parte más difícil de este proyecto resulta ser llevar la señal de 9 MHz a la(s) banda(s) de tu elección. O bien, podríamos escribir al WARC para pedirles que establezca una banda de radioaficionados de 6 KHz centrada en 9,000 MHz. Mejor que no.

Llevar la BLU a una banda de radioaficionados es con mucho la parte más difícil de la construcción de equipos de banda lateral. Sin embargo, si no cometes los errores que yo cometí, tal vez no sea tan complicado. Los 6 principios que aprendí por la vía difícil fueron:

o imposible de ajustar. Si estás usando placas de circuito impreso de doble cara, se pueden añadir masas sólidas taladrando cada placa en las conexiones de masa y soldando un cable a través del orificio a la superficie de cobre intacta que está en el lado exterior.

Salir en 20 y 80 metros

Conversor heterodino para el generador de BLU

Cuando partimos de una señal de BLU de 9 MHz, la banda de radioaficionados más fácil de obtener es la de 20 metros. Para esta banda, mezclamos una señal de un VFO de 5,000 a 5,350 MHz con los 9 MHz para conseguir de 14,000 a 14,350 MHz. La diferencia entre 9 MHz y 14 MHz es de un 36%. Por lo tanto, construir un filtro para extraer la componente de 20 metros y eliminar la señal de 9 MHz es relativamente fácil.

Ahora supongamos que quieres llevar la señal de BLU de 9 MHz a la banda de 80 metros. 9 MHz menos 5 MHz son 4 MHz. La banda de fonía abarca hasta 4,0 MHz. Así, la señal de salida de 80 metros (75 metros) puede tener una diferencia de sólo 20% con respecto a la del VFO. Filtrar la señal de 80 metros es casi el doble de difícil que en 20 metros. ¿Qué ocurre si tu filtrado es inadecuado? Cada vez que dejes de hablar, tu amplificador lineal transmitirá una portadora senoidal en la frecuencia de tu VFO, 5 MHz. Como veremos, cuando partes de una señal de banda lateral de 9 MHz, todas las demás bandas de HF son más difíciles que los 20 metros.

Autooscilación

Cuando construyes una etapa amplificadora o de filtro de alto Q, tiende a autooscilar por sí misma cuando no tiene señal en la entrada. Esto significa que, entre palabras, tu módulo de QRP puede autooscilar en alguna frecuencia aleatoria en la misma o cerca de la banda de radioaficionados que estés usando. A veces esta autooscilación puede suprimirse poniendo una resistencia de 50 o 100 ohmios en la entrada de la etapa afectada. Otro método es colocar una resistencia de entre 1k y 2k en paralelo con el primario del transformador de RF en el colector, o también puedes añadir una resistencia pequeña (de unos 10 a 20 ohmios) en serie con el emisor del transistor (y sin condensador en paralelo). Desgraciadamente, estos trucos no bastan habitualmente. ¡La mejor solución es usar amplificadores de banda ancha! Incluso con amplificadores de banda ancha tendrás que usar algunos o muchos de estos trucos para evitar que autooscilen.

No es de extrañar que la mayoría de equipos sean transceptores

Hay gran similitud entre un receptor y un transmisor de banda lateral. Una vez que has construido un receptor, te das cuenta de que la mayoría de módulos del transmisor son iguales y que estás construyendo los mismos circuitos 2 veces. Por otra parte, usar los mismo módulos de circuitos para ambas tareas requiere delicadeza. Desgraciadamente, los constructores caseros ya tenemos bastantes problemas sin esa complejidad extra.

Idealmente, lo mejor sería usar el VFO de 5,0 MHz de tu receptor. De ese modo las frecuencias del transmisor y del receptor estarán en perfecta sincronía. Cuando contestes un CQ, no vas a querer gastar tu tiempo sintonizando el VFO del transmisor. Cuando salí al aire con mi VFO separado de 5 MHz, me encontré con que, para cuando había sintonizado correctamente a quien estaba llamando CQ, con frecuencia ya estaba hablando con otra persona.

Desgraciadamente, usar el VFO del receptor no es fácil. Si simplemente lo conectas al transmisor con un cable largo, el receptor tendrá de repente intermodulación, ruido y pitidos que no tenía antes. Para solucionarlo, la señal del VFO debe aislarse del receptor mediante un amplificador de separación. Además, el OFB de 9,000 MHz y el oscilador del generador de banda lateral deben estar exactamente en la misma frecuencia. Hummm... Más aún, los osciladores de conversión de bandas del VFO en el receptor y el transmisor deben tener una diferencia de 1 o 2 Hz. No es tan fácil después de todo. Los transceptores resuelven este problema usando los mismos osciladores para ambas tareas, de modo que la sincronización no sea un inconveniente. Como solían decir mis libros de texto del instituto, estos problemas se dejan como ejercicios para el estudiante interesado.

Un excitador de banda lateral QRP para 80 metros

Tal como expliqué antes, un mezclador de banda ancha debe ir seguido por un filtro totalmente pasivo. Es decir, el filtro debe ser sólo una red de circuitos LC. No debe tener transistores. En su lugar, la ganancia la proporcionan 2 o 3 etapas en serie sin sintonizar. 3 amplificadores de banda ancha y alta ganancia en serie pueden funcionar sin autooscilar, siempre que en su entrada haya muy poco ruido. El diseño básico que muestro más adelante tiene la ventaja de que puede usarse en cualquier banda de HF. Para cambiar de banda, conectas diferentes secciones de filtro que se ven en los rectángulos verdes del esquema.

Todas las etapas de transistores son de banda ancha, incluso el mezclador. Fíjate en la resistencia de 2K (N. del T.: yo veo una de 1K, pero no la de 2K que menciona el texto) en el primario del primer transformador de núcleo de ferrita. Sin esta u otra realimentación, los amplificadores de banda ancha tienden a generar una señal incontrolada cuando la entrada de BLU cae a cero entre palabras

o pausas de la voz. Las resistencias de emisor de 4,7 y 10 ohmios sin condensadores en paralelo en dos de los amplificadores también ayudan a evitar oscilaciones. Para reducir picos y realimentación de RF al módulo excitador, filtré mis cables de alimentación con choques de RF, condensadores grandes y condensadores cerámicos pequeños.

A diferencia de los módulos de CW en QRP, la etapa de salida del módulo de BLU necesita corriente de polarización directa para funcionar en modo lineal. La fuente de corriente con LM317 proporciona la corriente necesaria. Este circuito compensado en temperatura se usó en el amplificador lineal de 50 vatios del capítulo 12 y es excesivo para este amplificador final de 5 vatios, pero ¡qué demonios! Experimentando hallé que sólo 20 miliamperios de polarización directa son más que suficientes para operar linealmente y dar buena calidad de voz. En teoría, una resistencia de 560 ohmios y 1 vatio puede proporcionar esta polarización de forma mucho más económica. Sin embargo, no lo he probado.

El filtro pasivo de 80 metros está entre el mezclador y el primer amplificador de banda ancha. El filtro de salida es el típico Chebyshev de paso bajo excepto que los condensadores se han puesto en paralelo con las bobinas. Esto hace que las bobinas resuenen en 5 MHz y proporcionen una atenuación extra para librarse de los 5 MHz de la señal del VFO. Fíjate en que he usado el equivalente de 5 circuitos LC serie y paralelo para limpiar la señal de 80 metros. En contraste, como verás más adelante, un equipo QRP de 20 metros (5 MHz + 9 MHz) puede hacerlo con sólo 2 circuitos LC y un filtro de salida de paso alto.

Cuidado con la señal residual del VFO

Una vez que tuve mi excitador de 80 metros funcionando correctamente, lo conecté a mi amplificador lineal descrito en el capítulo 12. Con el amplificador producía de unos 60 a 100 vatios en los picos de voz. Sin embargo, cada vez que dejaba de hablar, el frecuencímetro volvía a la frecuencia del VFO de 5 MHz incluso aunque la amplitud de la señal en la pantalla del osciloscopio parecía despreciable. Cuando subí la amplitud del osciloscopio, entonces sí, había una señal senoidal de 5 voltios de pico en la salida. Eso representaba unos 0,25 vatios de onda senoidal de 5 MHz. Para eliminarlas, reconstruí el filtro de salida de paso bajo del amplificador final de 80 metros usando otro diseño de filtro “elíptico”. Fíjate en que cada bobina tiene un condensador en paralelo que resuena en 5 MHz y evita que la señal de 5 MHz salga a la antena. He usado los valores que se muestran en la imagen. Después de ese cambio, la señal residual sin modulación era de sólo 1 voltio de pico y el frecuencímetro midió correctamente la frecuencia de salida de 3,9 MHz.

Si eres como yo, tendrás serios problemas para que tus excitadores de BLU produzcan una modulación inteligible sin pitidos ni ruidos ni problemas. Todo lo que te puedo decir es que sigas reflexionando sobre las dificultades. Blinda y filtra tu prototipo hasta que esa maldita cosa funcione. ¡La persistencia ganará al final!

Oír el VFO del transmisor en el receptor

Una consecuencia de blindar y filtrar cada módulo de baja potencia de mi transmisor de BLU era que no podía oír la señal de mi propio VFO. Esto hizo imposible sintonizar el VFO a una estación con la que yo podría querer hablar. Al final solucioné el problema conectando un condensador pequeño, de 10 pF, al terminal de antena del receptor en el relé de la antena. Este condensador está conectado a un cable blindado que va hasta mi módulo de QRP y se enchufa en un conector blindado en ese extremo. Dentro del módulo de QRP hay un cable abierto que va al primero de los 3 amplificadores de banda ancha y pasa por dentro del núcleo de ferrita. Este cable sonda no es una espira completa. NO está conectado a masa o a ningún otro sitio. Este cable sirve como si fuera un condensador pequeño que capta un poco de la señal del VFO para el receptor. Durante la transmisión el relé de antena desconecta el cable sonda del transmisor para evitar que cause realimentación de la antena al transmisor.

Cuando pulso el botón “Sintonía” en mi transmisor, todos los módulos de baja potencia del transmisor reciben 12 voltios de alimentación. En este modo de “sintonía”, la tensión de 12 voltios NO llega a las últimas 2 etapas de amplificador de potencia del transmisor QRP. Los 12 voltios llegan al VFO de 5 MHz, el generador de BLU, el conversor de frecuencia del VFO (si se usa en esa banda particular), y el mezclador y primer amplificador de banda ancha del módulo de BLU del transmisor QRP. El primer amplificador es el primer lugar del transmisor donde la verdadera frecuencia de emisión está presente para poder tomar una muestra. Dado que la frecuencia final de emisión depende de la señal de 9 MHz del generador de BLU, no habrá señal del generador de BLU a menos que estés hablando o el generador esté en el modo de “CW”. Resumiendo, para oír el VFO sin transmitir, el generador de BLU debe estar en el modo de “CW”, el botón de “Sintonía” debe estar pulsado, y la antena del receptor necesita un pequeño acoplo capacitivo con el primer amplificador de banda ancha. En BLU, incluso las cosas sencillas son complicadas.

Adición de la banda de 20 metros al módulo QRP de 80 metros

En el módulo de 80 metros anterior hay 2 redes de filtros. Puedes llevar el módulo de QRP a los 20 metros conmutando un filtro de 14 MHz después del mezclador y sustituyendo el filtro de paso bajo de la salida con un filtro de paso alto. En 80 metros, las señales problemáticas de 9 MHz y 5 MHz están por encima de 4 MHz. Por lo tanto, el módulo QRP de 80 metros tiene un filtro de paso bajo. En contraste, en 20 metros las componentes de frecuencias indeseadas están por debajo de 14 MHz. Por lo tanto, es deseable un filtro de paso alto para 14 MHz. Los filtros a poner el módulo en 20 metros se muestra abajo. Mi módulo usa 2 conmutadores de 2 posiciones y 2 circuitos para elegir entre ambas bandas.

Realimentación y distorsión. ¡No sobrecargues!

Un problema frecuente con el que me he encontrado era usar demasiada señal en una etapa. Por ejemplo, construí mi prototipo para 20 y 80 metros. Después de muchos cambios y problemas conseguí que funcionara. Entonces reproduje el circuito para 17 y 12 metros. Sin embargo, la segunda vez sabía lo que estaba haciendo y el circuito fue mucho más “limpio”. El resultado de mi cableado compacto y bonito era más eficiencia y más potencia en cada etapa amplificadora. En lugar de 3 vatios de salida, ahora tenía 6 u 8 vatios o más, y estaba sobrecargando el amplificador lineal final. El exceso de excitación le dio a mi señal un sonido duro y áspero que hacía que la voz fuera difícil de comprender. Para arreglar esto, tuve que reducir la señal por diversos métodos. Reduje el número de espiras de los transformadores que atacaban a las bases de los transistores, puse más realimentación negativa (resistencias de emisor), etc. Finalmente puse un potenciómetro de 500 ohmios delante del segundo amplificador de banda ancha. Esto me permitió obtener justo lo que necesitaba y nada más. Al fin la calidad de la voz era aceptable. El potenciómetro funcionaba tan bien, que lo instalé en mi módulo excitador de 80/20 metros.

Llevar la señal de BLU a las bandas de radioaficionados “difíciles”

Como he explicado antes, las bandas de radioaficionados más fáciles de conseguir con tu generador de BLU son 20 y 80 metros. Desgraciadamente, los fines de semana la banda de 20 metros es la más ocupada. Está llena de tipos emitiendo con picos de 2000 vatios y antenas Yagi a 15 metros del suelo. Por si eso no fuera lo bastante malo, sus transmisores de banda lateral están exquisitamente diseñados para sacar el máximo de modulación de cada vatio. Si entras en 20 metros con tu pequeño transmisor casero, probablemente llegarás a 20 o 40 vatios en los picos de voz. Combina eso con tu antena dipolo y va a ser difícil que esos tipos de oigan. Por otra parte, una banda como 15 metros, o posiblemente 17 metros, está menos saturada de gente y es más probable que hayas contactos interesantes y agradables en ellas.

Salir en 15 metros

¿Cómo llevamos los 9 MHz a 21 MHz con un VFO de 5 MHz? Mi solución fue llevar el VFO de 5 MHz a 12 MHz. Luego sumé mi VFO de 12 MHz a 9 MHz para conseguir 21 MHz (12 MHz + 9 MHz = 21 MHz). Después de la mezcla, la señal de 21 MHz era un 43% diferente de la componente de frecuencia más cercana, y el filtrado fue relativamente fácil. Desgraciadamente, llevar el VFO a 12 MHz suena realmente complicado. Sin embargo, usa tecnología que ya dominas. Así que, mirando atrás, creo que cambiar la frecuencia del VFO es la manera más fácil de conseguirlo.

Generar una señal de VFO de 12 MHz

La señal del VFO es simplemente una onda senoidal así que, comparada con trasladar la señal de banda lateral, llevarla a 12 MHz es relativamente fácil. No hay componente de modulación de amplitud o frecuencia, de modo que la señal de 12 MHz se puede filtrar y purificar fácilmente. Para llevar los 5 MHz a 12 MHz, mézclalo con una señal de 7,00 MHz de un oscilador a cristal. Piensa en el conversor del VFO como si fuera un sintetizador de frecuencia primitivo.

Un conversor de VFO de 5 MHz a 12 MHz

El conversor de frecuencia contiene los mismos circuitos que usé en mis placas QRP de HF en las que empleé un VFO de 80 metros para generar una señal de CW en todas las bandas de HF. Usé un mezclador de doble puerta porque era más simple que los mezcladores con transistores bipolares que usé en mis primeras placas de QRP. Si partes de un VFO de 80 metros, se puede combinar con una onda senoidal de 8,5 MHz para conseguir 12 MHz. Pillas la idea, ¿verdad?

El conversor del VFO lleva la señal del VFO de 5 MHz a 12 MHz.

Antes de que lo construyas, te sugiero que mires todos los conversores de VFO para 17 y10 metros que describo más tarde. Creo que esos diseños de conversores de VFO más modernos son más estables, más versátiles y más fáciles de ajustar.

El conversor de VFO de 12 MHz. He dejado espacio para un segundo conversor de VFO para alguna otra banda.

Un “QRP” lineal de banda lateral para 15 metros

Una vez que has generado un VFO estable de 12 MHz, hay que mezclarlo con la señal de banda lateral de 9 MHz para salir en 21 MHz. Usando el mismo diseño que el transceptor QRP de 80 metros descrito anteriormente, ahora todo lo que necesitas son los 2 filtros pasivos que van en el módulo de QRP. El filtro de paso de banda tiene el mismo diseño que antes, pero he usado un filtro de paso alto de 5 elementos en la salida para eliminar las señales por debajo de 15 metros que tienden a aparecer cuando no estoy hablando. Ambos filtros se muestran abajo.

Date cuenta de que la salida del excitador QRP descrito anteriormente tiene un filtro de PASO ALTO diseñado para una impedancia de 50 ohmios que funciona mejor cuando ataca a un amplificador final. Si quieres usar el excitador “a pelo” y salir al aire con sólo 5 vatios de pico, también te hará falta un filtro de paso bajo, como los que acabas de construir para los excitadores QRP de CW. Las frecuencias indeseadas más problemáticas son el segundo armónico del VFO de 12 MHz (24 MHz) y el segundo armónico del generador de BLU, 18 MHz.

Un módulo excitador de 21 MHz. La tapa de la caja está sobre la placa.

Date cuenta del cable de alimentación trenzado en el excitador de la foto. Este cable era una invitación a interferencias de RF, ya que actúa como antena. Posteriormente, modifiqué el conector de modo que quedase montado en la cara inferior de la caja del módulo. Ahora, el módulo se conecta directamente al chasis metálico del transmisor, sin cables expuestos a la RF. Las realimentaciones de RF no han sido problema.

Los 17 metros pueden ser realmente difíciles

Mi primer problema con los 17 metros era que el oscilador de barrido de mi osciloscopio genera una señal de 18 MHz que mi receptor capta justo en medio de la banda de 17 metros. Otro problema extraño con los 17 metros es que interfiere con mi teléfono inalámbrico y mi equipo de música. Las otras bandas no causan estas interferencias, por lo que son un misterio para mí. Y lo que es más importante, me pone nervioso pensar lo que puede estar ocurriéndole a mis vecinos. Incluso sin esos problemas, la banda de 17 metros es también particularmente problemática cuando se parte de un generador de BLU de 9 MHz. 18 MHz es el segundo armónico de la señal de BLU de 9 MHz. Por lo tanto, el conversor de frecuencia de 17 metros también amplificará el segundo armónico de la señal de banda lateral. Esto significa que aunque puede haber una buena señal en 17 metros, donde se supone que tiene que estar (por ejemplo, 18,130 MHz), también habrá una señal pequeña similar a la de banda lateral en 18,000 MHz. Por supuesto, la desviación de frecuencia de la señal indeseada tendrá el doble de la frecuencia moduladora de audio. Antiguamente era habitual llevar los VFO de baja frecuencia a las altas frecuencias usando amplificadores multiplicadores de frecuencia. Es difícil evitar el construir aquí un multiplicador/amplificador, y será difícil librarse de las señales indeseadas de 18 MHz con simples filtros.

Además, si generas una señal de VFO de 9,130 MHz para sumarla a la señal de BLU de 9,000 MHz para obtener 18,130 MHz, también estarás transmitiendo el segundo armónico de la señal del VFO de 9 MHz. Es decir, si la frecuencia deseada es 18,130, habrá también otra pequeña onda senoidal transmitida en 18,260.

Enfoques prácticos para salir en 17 metros

A pesar de esos problemas con los armónicos, insistí en usar los 9 MHz. Para evitar el segundo armónico de un VFO de 9 MHz, sumé mi VFO de 5 MHz a un oscilador de 22 MHz para producir una señal de VFO de 27 MHz. Luego resté los 9 MHz de los 27 MHZ para obtener 18 MHz. Date cuenta de que cuando restas una señal de BLU de una frecuencia superior, la banda lateral superior se convierte en la inferior y viceversa. El VFO funcionó bien, pero descubrí que ocasionalmente emitía en 18,000 MHz, el segundo armónico de la señal del generador de BLU, no la componente de frecuencia correcta. Abreviando, el comportamiento de un generador de BLU de 9 MHz era demasiado errático para confiar en él.

La mejor manera de salir en 17 metros es comenzar de nuevo con una frecuencia del generador de BLU diferente, digamos 8,0 MHz. Entonces puedes combinarla con un VFO de 26 MHz e irá bien. En otras palabras, 26,13 MHz - 8 MHz = 18,13 MHz. Con este enfoque no usas componentes de frecuencia de 9 MHz y es muy improbable que haya emisiones fuera de banda provenientes del segundo armónico. Recomiendo vivamente este enfoque. Realmente no creo que un generador de BLU de 9 MHz sea fiable en 17 metros sin primero llevar la señal de 9 MHz por encima de 18 MHz. Mi filtro de cristal de 8 MHz era como el de 9 MHz, pero con los condensadores de 91 pF incrementados proporcionalmente a 100 pF.

Hay montones de maneras de fastidiarla en 17 metros. Por ejemplo, comienza con una señal de BLU de 6 MHz y el tercer armónico de la señal estará en 18,000 MHz y será igual de malo que con los 9 MHz. También puedes fastidiarla con 8 MHz. Por ejemplo, la señal de BLU de 8 MHz puede sumarse a un VFO de 10,15 MHz para obtener 18,15 MHz. Desgraciadamente, el segundo armónico de 10,15 MHz es 20,30 MHz. Esta onda senoidal continua está lo bastante cerca de 18 MHz para salir al aire cuando dejas de hablar.

17 metros con un generador de BLU de 8 MHz:

Como muestro más adelante, eliminé el problema del armónico del VFO generando un VFO de 26 MHz. El segundo armónico de un generador de BLU de 8 MHz es 16 MHz. Afortunadamente, no fue difícil evitar sintonizarlo accidentalmente a 16 MHz. Date cuenta de nuevo de que estamos restando la señal de BLU de una frecuencia superior y, por lo tanto, debemos poner el generador de BLU en banda lateral inferior para salir en 17 metros en banda lateral superior.

La salida del excitador de 5 vatios necesita tanto un filtro de paso bajo para eliminar la componente de 26 MHz como un filtro de paso alto para evitar el problema de los “impulsos “de baja frecuencia. En vez de elegir entre paso alto o paso bajo, usé un segundo filtro de paso de banda de 18 MHz que atenúa enormemente tanto 9 MHz como 26 MHz. Este filtro de paso de banda de respuesta plana está diseñado para 50 ohmios. En contraste, el filtro de paso de banda de sintonía afilada que sigue al mezclador está diseñado para alta impedancia, 500 ohmios en la entrada y en la salida. El filtro de 500 ohmios es más fácil de diseñar, pero no puede aguantar una señal de potencia y la impedancia es incorrecta para la salida del transmisor QRP.

El filtro de la derecha tiene una respuesta plana desde alrededor de 16 MHz hasta 20 MHz. Para obtener la respuesta plana, los 3 circuitos resonantes LC tienen valores distintos. Y, por supuesto, los 3 circuitos LC interactúan, así que un cálculo sencillo no iba a funcionar de todos modos. Derivé este circuito mediante prueba y error usando el programa Spice. Los valores de los componentes deben ser bastante precisos porque si no, la respuesta tendrá picos afilados. Date cuenta de que en los núcleos hay vueltas que no son completas. Estas deberían ayudarte a ser consciente de que bobinar un poco más o un poco menos puede suponer una diferencia. He hallado que hacer el condensador más pequeño variable es útil para el ajuste final. Unos pocos picofaradios pueden constituir una gran diferencia. En cualquier caso, fue una lucha, pero funcionó. El ajuste del condensador variable en serie permite obtener el pico del filtro en 18 MHz.

Filtros para 12 metros

En contraste con 17 metros, los 12 metros fueron mucho más fáciles. Generé una señal de VFO de 15,9 MHz sumando mi VFO de 5 MHz a un oscilador a cristal de 10,700 MHz. El transmisor QRP combina la señal de BLU de 9 MHz con el VFO de 15,9 MHz para producir 24,9 MHz. El filtro de paso de banda que sigue al mezclador está sintonizado a 24,9 MHz. En la salida del módulo QRP, todas las frecuencias indeseadas están muy por debajo de 12 metros. Por lo tanto, el filtro de salida de baja impedancia es un sencillo filtro de paso alto.

El excitador para 12 y 17 metros se puede ver abajo. Date cuenta de cómo este módulo tiene el conector Molex para alimentación en la parte inferior. Se conecta directamente al chasis del transmisor y evita cables expuestos. Este excitador QRP también tiene una tapa de aluminio para blindar de la RF el circuito.

Salir en 40 metros en BLU

Los 40 metros también fueron fáciles. Generé una señal de VFO de 16 MHz a 16,5 MHz sumando el VFO de 5 MHz a un oscilador a cristal de 11,000 MHz. Luego resté la señal de BLU de 9 MHz para obtener de 7,00 a 7,50 MHz. Debido a la resta, la señal de BLU de 9 MHz de banda lateral superior producía la señal de banda lateral inferior en 40 metros. El filtro del mezclador del módulo QRP de 40 metros usa casi los mismos filtros sintonizados de paso de banda usados en el receptor de conversión directa del capítulo 7. Ya que todas las componentes de frecuencia están muy por encima de 7 MHz, puse a la salida un filtro de paso bajo de baja impedancia. Como es habitual, los 40 metros me fueron bien y funcionaron directamente. En seguida fui capaz de entrar en la red estatal matutina de 40 metros.

BLU en 10 metros

La parte complicada de los 10 metros es que tiene un ancho de 1,7 MHz, de 28,0 a 29,7 MHz. Mi VFO sólo sintoniza una gama de 0,5 MHz. Por lo tanto, se necesitan 4 osciladores de premezcla para cubrir toda la banda. Resolví el problema con un oscilador de 4 cristales. Con un conmutador rotativo de 6 posiciones y los cristales adecuados cubrimos los segmentos de 28, 28,5, 29 y 29,5 MHz. Mi oscilador usa las otras 2 posiciones para cubrir las bandas de 12 y 40 metros. En lugar de conmutar directamente los cristales, conectamos a masa el que necesitemos por medio de diodos que son polarizados directamente con una señal de 12 voltios de corriente continua que pasa a través de una resistencia de 4,7K. La ventaja de este método de conmutación mediante corriente continua es que el conmutador rotativo puede estar físicamente lejos del oscilador, en el panel frontal.

Asegúrate de minimizar las capacitancias entre el emisor del oscilador y la masa. Todos esos cristales conectados al emisor se verán afectados por la capacitancia extra. Esto tenderá a alejar la frecuencia de oscilación de cada cristal de su valor nominal. Demasiada capacitancia, y no habrá oscilación alguna.

El oscilador multicristal cubre una gama muy amplia, así que no podía ser sintonizado y tuvo que ser de banda ancha. Por lo tanto, la frecuencia del oscilador está completamente controlada por la frecuencia del cristal. Obviamente, cada cristal debe oscilar espontáneamente en esa frecuencia y no en otra primaria inferior. Y ya que la etapa del oscilador no está sintonizada, su señal de salida es minúscula, décimas de voltio. Por lo tanto, tuve que pasar la señal del oscilador por un amplificador de banda ancha para amplificarla lo bastante, unos 2 voltios de pico, para llevarla al mezclador y mezclarla con el VFO de 5 MHz.

Después del mezclador, cada señal del VFO debe filtrarse para seleccionar la componente de frecuencia deseada. Mi conmutador rotativo de 6 posiciones tiene otro circuito que me permite insertar un filtro para cada frecuencia. Hallé que con sólo 2 filtros sintonizados podía cubrir toda la banda de 10 metros. Al final no necesité 4 filtros.

Los filtros sintonizados son de alta impedancia y están conectados al mezclador con condensadores de 10 pF. Como todos los filtros están conectados a un bobinado de baja impedancia de un transformador, el mezclador puede alimentarlos a todos ellos a la vez. Tal como se ve, la carga total es de sólo 40 pF. El conmutador rotativo a la derecha elige la salida del filtro deseado. Otro amplificador de banda ancha amplifica la señal antes de que llegue al excitador QRP de BLU donde se combina con la señal BLU de 9 MHz. Por cierto, intenté usar el truco del diodo de conmutación a masa para elegir los filtros, pero no fue bien. Para 10 metros, este conversor de VFO genera señales de VFO de 19 a 21 MHz.

Sinceramente, mi transmisor QRP sólo parece funcionar bien hasta 29 MHz. No funciona debidamente por encima de esa frecuencia porque mi mezclador QRP no tiene una banda suficientemente ancha. Supongo que necesito 2 filtros sintonizados de alta impedancia. Además, ya que los 10 metros llevan muertos más de 1 año (N. del T.: dicho en 2003; esto es debido a la caída de la propagación, que se irá recuperando en el futuro, siguiendo el ciclo solar de 11 años), aún tengo que hacer 1 contacto de BLU en 10 metros. No hace falta decir que mi transmisor de BLU de 10 metros está aún en construcción.

Salir en 60 metros: ¡ni te molestes!

Antes de que la banda de 60 metros en BLU estuviera disponible para los radioaficionados americanos el 4 de julio de 2003 (N. del T.: esta banda, que ha sido dividida en canales, no está disponible para los radioaficionados de todo el mundo), creí que sería divertido salir en el aire antes de que existieran equipos comerciales en el mercado. Pensé ingenuamente que los constructores caseros serían dueños de la frecuencia durante un tiempo. Lo que no sabía es que algunos de los transceptores más modernos podían reprogramarse para operar en cualquier frecuencia de HF con sólo pulsar unos botones. En cualquier caso, la banda se encontró inmediatamente atiborrada de transceptores comerciales. Aún peor, 2, 3 o 5 de las frecuencias estaban siempre ocupadas con radioteletipo. Como resultado, sólo quedaban libres 2 o 3 de los canales para que todos en el país los intentaran usar a la vez.

Comprobación del módulo de QRP

Tendrás que experimentar con la manera de escuchar tu señal de banda lateral a un nivel de señal que simule cómo sonaría si estuvieras recibiendo una señal remota por la antena. Yo conecto mi transmisor QRP a una carga resistiva de 50 ohmios. Luego desconecto la antena del receptor y dejo el cable de la antena sobre la mesa a unos decímetros del generador de banda lateral. Si eso no es lo bastante intenso, conecto el cable de una punta de prueba a la masa del transmisor y luego conecto el otro extremo al conductor central del conector coaxial de antena del receptor.

Empiezo a alimentar una señal senoidal de 9 MHz (CW) a mi placa de QRP y luego sintonizo los filtros para producir la mayor señal senoidal estable sobre la carga resistiva. Monitorizo la frecuencia con un frecuencímetro para estar seguro de que el VFO está controlando la frecuencia adecuadamente en toda la banda de radioaficionados. Ajusto el nivel de entrada del VFO para que produzca la máxima señal de salida. Sin embargo, sólo uso el mínimo nivel del VFO de 5 MHz que logra esto. Cuando NO estás hablando, una señal excesiva del VFO tenderá a inducir señales en frecuencias no deseadas. Incremento la polarización de corriente continua del transistor de salida hasta que consume unos 20 miliamperios más que con la polarización al mínimo.

Después de que funcione correctamente el modo de CW, paso a BLU y uso una señal de audio inyectada en la entrada de prueba del generador. Uso una señal de voz de una emisora de radio tal como sale de una radio portátil. Si tienes suerte, la voz debe sonar bastante bien en tu receptor de radioaficionado. Si no, reduce el nivel en las 2 últimas etapas del transmisor QRP usando el potenciómetro de 500 ohmios. Puede que también necesites reducir el número de vueltas en el secundario del transformador de acoplo del transistor de salida. Por ejemplo, en vez de 3 vueltas, 2 (o incluso 1) pueden ser el óptimo para tu placa QRP particular.

Atacar a un amplificador lineal

Un transmisor de banda lateral QRP está muy bien para comunicar en la ciudad. 1 o 2 vatios son más que suficiente para hablar a unos cuantos kilómetros. Pero a menos que tengas una buena antena y unas buenas condiciones, no hablarás con muchas estaciones con sólo unos pocos vatios. Para estaciones lejanas, un amplificador lineal será una gran mejora. En el capítulo 12 se explica la construcción de un amplificador lineal de 50 vatios. Si vas a tener problemas con realimentación de RF e insuficiente desacoplo en la alimentación, un amplificador lineal grande pondrá en evidencia esos problemas. La RF de mi acoplador de antena se realimenta en mi radio portátil y (normalmente) hace que no se pueda usar como fuente de voz para las pruebas. Normalmente escucho el receptor con auriculares y el volumen muy, muy bajo. ¡No te quedes sordo! Cuando hablo en el micrófono, mi voz debe sonar clara, como si estuviera hablando por un sistema de megafonía. No debe sonar áspera o dura.

Observa la forma de onda de salida en la carga resistiva. La forma de onda debe ser tal como salió del generador de 9 MHz. Probablemente verás que al principio la voz suena horrible. Pueden ser sonidos explosivos, abruptos.

Ajuste de la polarización de corriente continua en el paso final

Tendrás que ajustar la polarización de corriente continua en el paso final para una calidad óptima de la modulación. Según vayas incrementando la corriente de polarización, observa el consumo total del transmisor. No debería ser más de 2 amperios cuando no estés hablando. Cuando hables, la corriente debería aumentar a unos 6 a 12 amperios, dependiendo de los niveles de excitación, la banda en la que estés, etc. Como siempre, cuanto más alta la frecuencia, más difícil será obtener una modulación clara. La polarización de corriente continua que es adecuada para una banda no tiene por qué serlo para otra. Esa pequeña perla de sabiduría me costó días de frustración.

Si la voz sigue sonando mal, puede ayudar filtrar la alimentación de cada módulo con choques de RF y filtros RC de desacoplo. También filtra la alimentación que entra al chasis del transmisor y la línea de “enmudecimiento” remoto que va al receptor. Si los problemas persisten, filtra todos los cables que entran en el transmisor.

Finalmente, la BLU funciona mejor con una buena antena

Lo más deseable es una antena direccional de alta ganancia. Cuando escuches a las otras estaciones de BLU, verás que la mayoría de señales fuertes vienen de una antena direccional. Las antenas direccionales mejoran la señal al enfocar la mayor parte de la energía de RF hacia el tipo con el que estás hablando. Piensa en las antenas direccionales como algo comparable con el espejo reflector de una linterna. El espejo concentra la energía en una sola dirección.

En conclusión

Mi primer contacto real en banda lateral fue con W9WFE, un compañero a unos miles de kilómetros de distancia. Cuando le expliqué que mi transmisor era de construcción casera, dijo: “Bueno, desde luego a mí me suena como banda lateral. ¡Parece que funciona!” Dulce éxito.

Mis transmisores de banda lateral aún están en la categoría de experimentales. Verás que hay muchos compromisos y problemas para que la BLU quede bien ajustada de modo que suene bien y no radie en frecuencias no previstas. ¡No te creerás la cantidad de dolencias que se inventará tu transmisor de BLU para que las venzas! La banda lateral no es un proyecto para impacientes.

Poco después de tener mi transmisor de banda lateral funcionando, traté de quedar en el aire con Doug KD6DCO de California. No pudimos hace el contacto. En ese momento de debilidad, pensé en dejar de enredar con chatarra de fabricación casera y comprarme un transmisor moderno. No, espera. Si lo que quiero es comunicar con Doug, lo único que tengo que hacer es escribirle un correo electrónico o llamarlo por teléfono. Ya estoy conectado y las conferencias son baratas. Si quisiera usar radio, podría incluso hablar con él por teléfono móvil. No, para mí era volver al tablero de diseño.

Después de un rediseño importante, mi siguiente cita con Doug tuvo éxito, pero mi señal era bastante débil en California. Eso está bien. Tengo que seguir recordándome que, mientras mi estación se quede corta en lo que es técnicamente posible, mi afición continúa. ¡Ay de mí si alguna vez termina! ¡Vivan los montajes caseros!

ATRAS