Aquest article va dirigit a qui estigui interessat en la Radioafició.
La paraula transceptor ve d'unir les paules transmissor i receptor, és a dir, aquell equip de comunicacions que tant pot emetre com rebre senyals.
En el món de la Radioafició hi ha diferents vessants per escollir i una d'elles és la comunicació telegràfica emprant el codi Morse. La telegrafia emprant el codi Morse fou la primera de les modalitats de comunicació via ràdio utilitzades pels radioaficionats, posteriorment van ser les comunicacions vocals, després la televisió i, finalment, les comunicacions digitals. Pot semblar anacrònic que encara es faci servir el codi Morse tot i els avenços actuals en matèria de comunicacions digitals on l'ordinador és el principal aliat; el cert és, però, que actualment totes aquestes modalitats coexisteixen.
Tot té la seva explicació i a continuació es donen les raons per les quals la telegrafia en codi Morse està plenament vigent en el món dels radioaficionats. Després es descriu un enginyós circuit, minimalista, per practicar aquesta modalitat de comunicació: El transceptor PIXIE. Cal dir que es necessita una autorització per poder emetre senyals de ràdio, la qual s'obté després de supera un examen.
Per què els radioaficionats utilitzen encara aquesta modalitat de telegrafia en codi Morse? No és una modalitat obsoleta? Els motius pels quals aquesta primitiva modalitat de comunicació està plenament vigent en l'àmbit de la radioafició, són diversos:
• Per al radioaficionat que li agrada construir-se els seus equips, la circuiteria d'un transceptor de telegrafia en codi Morse és la més senzilla de totes les modalitats de comunicació.
• Es poden adquirir kits d'equips, ja dissenyats, a preus molt baixos comparats amb els preus dels equips comercials.
• Hi ha també una raó tècnica fonamental: l'ample de banda ocupat per una transmissió de telegrafia en codi Morse és molt petit, la qual cosa fa que, encara que s'empri poca potència, la densitat de potència (W/Hz) sigui important, la qual cosa permet que es puguin aconseguir comunicacions a grans distàncies amb un equip de potència reduïda.
• La necessitat de poca potència simplifica encara més la construcció de l'equip i l'abarateix.
• L'anterior raó duu un al·licient afegit: aconseguir la màxima distància amb la mínima potència. La modalitat d'emprar una potència no superior a 5 W se'n diu QRP. La d'emprar una potència no superior a 1 W se'n diu QRPp. L'origen d'aquestes denominacions prové d'abreviatures emprades en el codi Morse.
• Per a molts radioaficionats la pràctica de la telegrafia amb codi Morse no està exempta d'un cert romanticisme.
• L'aprenentatge del codi Morse pot representar un fre per a alguns radioaficionats o un repte atractiu a superar per a altres.
• Quan es treballa amb baixes potències cal que l'antena emprada estigui el més ben ajustada possible i les seves pèrdues reduïdes al mínim. Això representa un altre repte per al radioaficionat que li agrada construir-se ell mateix les antenes.
En el món de la Radioafició hi ha una "màxima" que diu: Si disposes de 100 unitats monetàries per gastar-te en equips i antenes, destina'n 90 per a l'antena i les altres 10 per a l'equip de comunicacions. És una manera de dir que el teu equipament de ràdio serà tan efectiu com ho sigui la teva antena.
Per iniciar-se en la Radioafició, una via pot ser posar-se en contacte amb alguna associació o ràdioclub, informar-se de com obtenir la llicència de radioaficionat i visitar les instal·lacions dels seus membres per veure quines modalitats de comunicació encaixen més bé amb les preferències de cadascú.
Anem ara a descriure, de forma qualitativa, el funcionament del petit transceptor per a telegrafia en codi Morse denominat PIXIE que es pot adquirir en forma de kit. Es troben diferents kits amb lleugeres variacions.
A la fig. 1 s'indica l'esquemàtic, on els únics elements actius són els transistors T1 i T2 i el circuit integrat CI.
fig. 1
El transistor T1 és l'element actiu d'un oscil·lador a cristall de quars X , comú tant en transmissió com en recepció, llavors aquest petit equip de comunicacions emet i rep només en una única freqüència, molt propera a la freqüència de ressonància sèrie fs del cristall. Aquesta freqüència admet, però, una lleugera variació al passar de transmissió a recepció mitjançant el díode varicap D2 en sèrie amb el cristall.
En els instants de temps que tanquem el manipulador de codi Morse, aquest connecta a massa uns quants components, el circuit treballa com s'indica a l'esquemàtic de fig. 2 i com s'explica a continuació.
fig. 2
1. El transistor T2 es converteix en l'amplificador del senyal que genera l'oscil·lador. A través d'un filtre en "π" i la línia de transmissió, aquest senyal arriba a l'antena on s'emet.
2. S'activa un brunzidor que dóna un senyal d'àudio, indicant-nos que s'emet senyal de RF a la vegada que ens serveix de monitor per comprovar que estem executant correctament el codi .
3. La tensió inversa aplicada al díode varicap és nul·la, llavors la capacitat de barrera d'aquest díode és màxima i la freqüència d'emissió depèn del valor d'aquesta capacitat i de la fs del cristall.
4. El circuit integrat CI és un amplificador d'àudio que queda desactivat: el terminal 3 d'entrada de senyal queda connectat a massa i en el terminal d'alimentació 6 apareix una tensió igual a la caiguda de tensió directa del díode D3 - aproximadament 0,7 V - del tot insuficient per al xip, el qual necessita com a mínim uns 6,5 V per a què funcioni -raoneu aquests quatre punts.
Quan no s'executa el codi el manipulador roman obert, el circuit funciona com a receptor d'acord amb l'esquemàtic de la fig. 1 i com s'explica a continuació.
1. La tensió inversa del díode varicap és ara diferent de zero i el seu valor depèn de la posició del cursor del potenciòmetre R8 -raoneu-ho.
2. La capacitat del díode varicap serà ara inferior a l'anterior, amb la qual cosa la freqüència de l'oscil·lador serà lleugerament superior a la de quan es tanca el manipulador -raoneu-ho.
3. El CI amplificador d'àudio s'alimenta ara a la tensió correcta i la seva entrada 3 queda en disposició de rebre senyal.
4. La part més enginyosa d'aquest circuit està en el funcionament del transistor T2 en recepció. Ja hem vist que es produeix una lleugera diferència entre les freqüències d'emissió i de recepció i el valor d'aquesta diferència, que es fixa amb el potenciòmetre R8 , es fa caure dins la gamma de freqüències audibles.
En recepció, el transistor T2 rep dos senyals: el senyal de l'oscil·lador que, com en transmissió s'aplica a la base, i el senyal que arriba a l'antena que s'aplica al col·lector. T2 actua ara com un mesclador, de manera que en l'emissor apareixen senyals de freqüències suma i diferència, és a dir, un senyal de RF de freqüència suma de les freqüències dels dos senyals de RF , i per tant fora de la gamma audible, i un altre senyal de freqüència diferència d'aquestes freqüències. Si la freqüència del senyal que arriba a l'antena és prou propera a la freqüència de l'oscil·lador, de manera que la seva diferència de freqüències caigui dins la gamma audible, aquest senyal de freqüència diferència serà amplificat per l'amplificador d'àudio i s'oirà pels auriculars. Quan es coneix el codi Morse, la descodificació d'aquest senyal d'àudio es fa a oïda.
Quan el senyal de sortida d'un mesclador que es vol aprofitar és, com en aquest cas, un senyal d'àudio, el mesclador rep també la denominació de detector de producte.
Aquest circuit mesclador és similar en funcionament al de la pràctica Circuit mesclador amb BJT de l'apartat Circuits amb transistors.
Altres detalls del circuit són:
• El díode D1 protegeix el circuit del possible error d'aplicar una polaritat de la tensió d'alimentació invertida. Cal observar, però, que no es protegeix la font d'alimentació si aquesta no incorpora un circuit limitador de corrent, ja que el díode la curtcircuita. Reflexió: potser seria millor connectar D1 en sèrie amb la font en comptes de en paral·lel o, encara millor, un pont de díodes intercalats amb la font, amb la qual cosa la polaritat de la tensió aplicada és irrellevant, ja que en qualsevol cas la polaritat aplicada al circuit sempre és la correcta -raoneu-ho. A l'afegir díodes en sèrie per protegir el circuit cal tenir en compte les caigudes de tensió directa que en aquests es produeix. Per compensar aquestes caigudes de tensió es pot augmentar el valor de la tensió d'alimentació.
• Per poder regular el volum del senyal d'àudio s'empra la resistència variable R10 en sèrie amb els auriculars.
• El díode varicap D2 és un exemple d'utilització d'un element per a una finalitat per a la qual no ha estat dissenyat. Aquest element és en realitat un díode rectificador normal i corrent, i s'empra la variació de la seva capacitat de barrera amb la tensió inversa aplicada per aconseguir aquesta petita diferència de freqüència entre emissió i recepció.
Aquest senzill transceptor és un projecte obert, en el sentit que es tracta d'un circuit minimalista que admet moltes millores, com per exemple 1) afegir un filtre d'àudio previ a l'amplificador 2) substituir el circuit de l'oscil·lador a cristall per un oscil·lador de freqüència variable -OFV- que cobreixi una amplia gamma de freqüències 3) substituir el brunzidor per un petit oscil·lador que proporcioni un to d'àudio més agradable 4) afegir algun circuit que elimini l'efecte de freqüència imatge, etc.
En aquest article, el transceptor a assajar es per a la banda de 7 MHz , freqüència prou baixa que permet fer el muntatge en una protoboard.
• Relació de components
Totes les resistències fixes poden ser de 0,25 W de dissipació.
Els transistor T1 no és un element crític, per la qual cosa el circuit n'admet de diferents tipus.
T1 : 9018, 2N3904, BC548B, BC550C, · · ·
El transistor T2 és més crític de substituir, essent l'original que duu el kit el més adequat.
T2 : 8050
Segons el transistor T2 que s'utilitza, les variacions de la potència de sortida són importants. És qüestió d'anar provant.
La identificació dels terminals dels transistors originals del kit 9018 i 8050 s'indica a la fig. 3.
fig. 3
Una manera molt econòmica d'adquirir tot aquest material d'un cop és a través de les pàgines web dels subministradors del kit del PIXIE, per exemple, Bang good , Amazon, i altres. Compareu preus.
Tot i que, en el pitjor dels casos, us podeu trobar que al rebre el kit manqui algun component, que el valor d'algun component no sigui el correcte, que el xip no funcioni correctament i l'hagueu de substiuir, etc., val la pena córrer aquests riscos a la vista dels preus tant baixos. En el kit emprat per preparar aquest article es va haver de substituir el CI original a causa d'un funcionament inestable -oscil·lava.
Com a norma general, és convenient comprovar tots els valors dels components d'un kit abans de muntar el circuit. El temps que s'esmerça en aquestes comprovacions ajuda a evitar possibles problemes posteriors de mal funcionament del circuit -i també frustracions.
A la fig. 4 s'indica una possible planificació del muntatge i a les fig. 5 i 6, unes fotografies. La planificació del muntatge s'ha fet de forma compacta a fi que les connexions siguin el més curtes possible ja que es treballa amb RF.
fig. 4
fig. 5
A la fig. 5 es poden veure, d'esquerra a dreta, el brunzidor, el connector BNC femella per connectar-hi la línia de transmissió que va cap a l'antena, el connector per als auriculars i un manipulador per a l'execució a mà del codi Morse. De manipuladors n'hi ha de molts tipus i aspectes; el de la fotografia és de construcció casolana, fet a partir d'una petita grapadora per a paper.
fig. 6
Procediment:
• Sense connectar encara l'antena ni el manipulador a la protoborad, connecteu la font d'alimentació ajustada a uns 9 V . Ajusteu el control de volum d'àudio R10 aproximadament a la meitat del seu recorregut.
• Col·loqueu-vos els auriculars i amb la punta d'un petit tornavís toqueu el terminal d'entrada 3 del xip amplificador d'àudio. Si tot està correcte haureu de sentir el soroll que aquesta acció introdueix, i que augmenta si, a més, toqueu amb el dit la part metàl·lica del tornavís.
• Ajusteu R10 al seu valor mínim per a obtenir el màxim volum i connecteu l'antena. Si les condicions de propagació són favorables, movent R8 a un costat i a l'altre hauríeu de sentir algunes senyals àudio executant el codi Morse, possiblement barrejades amb algun tipus de soroll. A la nit, aquesta banda de freqüències acostuma, en general, a estar més poblada de senyals i menys contaminada per sorolls provinents d'activitat industrial. Les millors localitzacions per practicar la Radioafició són aquelles que estan allunyades d'activitats industrials, informàtiques, etc., és a dir, aquelles on els sorolls radioelèctrics produïts pels humans no hi són presents.
Advertiment: El pitjor defecte que presenta aquest circuit tan senzill és que el transistor T2 fa també de detector d'envolupant de senyals modulats en amplitud, llavors, durant els horaris d'emissió de les potents emissores de radiodifusió situades a freqüències pròximes a les assignades als radioaficionats, es produeixen fortes interferències. El muntatge d'aquest kit s'ha de prendre, doncs, només com un circuit a partir del qual es poden anar introduint millores.
• La impedància de sortida de l'etapa final és de 50 Ω resistius, llavors per comprovar la màxima potència que pot proporcionar l'equip necessitem un vatímetre de RF i una resistència de càrrega de 50 Ω / 1 W . Si es disposa d'aquest instrument es pot fer una taula de valors amb la potència P proporcionada a la càrrega en funció de la tensió d'alimentació V i surt, per exemple:
Aquestes mesures s'han de fer emprant el mínim de temps possible a fi d'evitar un escalfament excessiu del transistor final.
Cal dir que aquesta taula de valors pot variar ostensiblement segons els guanys de corrent dels transistors.
• En el supòsit que es tingui la llicència de radioaficionat, ara cal quedar amb un altre radioaficionat local per fer la prova definitiva a fi d'assegurar-se que tot funciona correctament: fer un QSO. QSO és una altre abreviatura del codi Morse que significa fer un comunicació via ràdio entre radioaficionats.
• Quan a l'antena a emprar, una opció senzilla i efectiva és un dipol de mitja ona en forma de "V" invertida i alimentada pel centre -el vèrtex de la V. És una antena gaire bé omnidireccional i la seva impedància en el punt d'alimentació és de l'ordre de 50 Ω , per la qual cosa s'adapta bé a una línia de transmissió de 50 Ω d'impedància característica.
