Transmissor de FM quilométrico (ART378)

Para os leitores que gostam de fazer experiências com rádiotransmissão ou que desejam um emissor de média potência para operação num hotel-fazenda, clube de campo ou outro local isolado damos um projeto simples que usa transistores comuns mas de excelente desempenho. Os dois transistores em push-pull podem fornecer mais de 1 watt de saída o que, com uma antena apropriada pode significar um alcance de vários quilômetros (A operação de transmissores de potências elevadas, que pode ser causa de rádio-interferências é proibida por lei. O transmissor descrito deve ser operado com antenas pequenas em locais despovoados ou em recintos fechados {clubes ou fazendas} de modo a não caracterizam uma emissora clandestina ou pirata.).

 

 

O circuito que descrevemos, além de poder ser usado com emissora experimental em escolas, hotéis e clubes, também pode servir para experiências que envolvam rádio-frequências.

Com uma etapa osciladora de boa potência e uma etapa de saída em push-pull classe AB ele pode fornecer uma boa potência de saída a uma antena pequena ou mesmo uma antena externa plano-terra.

A alimentação pode ser feita com tensões de 9 a 15V sob corrente da ordem de 1 ampère, obtida de uma fonte com excelente regulagem e filtragem para que não ocorram ruídos.

A entrada de áudio é suficientemente sensível para permitir a modulação a partir de fontes de pequenos sinais como mixers, pré-amplificadores e até mesmo diretamente de microfones ou cápsulas fonográficas.

A faixa de operação indicada é a de FM entre 88 e 108 MHz, mas com alterações das bobinas, esta faixa pode ser alterada. Podemos, por exemplo aumentar as espiras das bobinas L1 eL3 assim como L2 e L4 e obter a operação na faixa inferior de VHF entre 30 e 80 MHz.

 

Características:

* Tensão de alimentação: 9 a 15V

* Corrente exigida: 500 mA a 1 A

* Frequência de operação: 88 a 108 MHz (ver texto)

* Número de transistores: 3

* Entrada de modulação: 100 mV a 300 mV (tip)

* Número de ajustes: 3

 

COMO FUNCIONA

O transistor Q1 forma um oscilador na configuração de base comum, onde a frequência de operação é determinada por L1 e ajustada em CV1. A realimentação que mantém as oscilações é feita por C2e a polarização de base do transistor é feita por R1e R2.

A modulação é feita aplicando-se o sinal à base deste transistor via C5. O sinal altera a polarização de base e com isso a capacitância representada pelo transistor, o que influi na frequência do sinal gerado. Desta forma, temos deslocamentos de frequência que correspondem à modulação.

Uma possibilidade de alteração que permite uma modulação mais sofisticada é a mostrada na figura 1.

 

Circuito para modulação por varicap.
Circuito para modulação por varicap.

 

Nesta configuração a modulação é feita por um varicap (diodo de capacitância variável) em paralelo com o circuito ressonante. Neste circuito, a tensão do sinal muda a capacitância do diodo e com isso a frequência de ressonância do circuito LC.

O sinal gerado, já modulado, é obtido na bobina L2 com derivação de modo a aparecer com a fase normal de um lado e a fase invertida do outro.

Na tomada central fazemos a polarização em comum dos dois transistores em push-pull e pelas extremidades aplicamos o sinal a ser amplificado.

Assim, temos no transistor Q2 uma fase do sinal e no transistor Q3 a outra fase do sinal, o que significa que, enquanto um transistor amplifica metade do semiciclo o outro amplifica a outra metade, conforme mostra a figura 2.

 

Operação de uma etapa em contrafase (push-pull).
Operação de uma etapa em contrafase (push-pull).

 

Veja que os transistores são polarizados de modo a ficar um pouco acima do ponto de condução, conforme mostra a figura 3, o que caracteriza a classe AB.

 

Modo de operação dos diversos circuitos amplificadores.
Modo de operação dos diversos circuitos amplificadores.

 

Na classe C que é outra modalidade, os transistores são polarizados pelo próprio sinal, ou seja, a tensão induzida na bobina deve ser maior que a de condução do transistor (0,6V) quando então ele amplifica o sinal. Trata-se de uma configuração de excelente rendimento em alta potência, mas que introduz muitas harmônicas.

O sinal amplificado é obtido no circuito ressonante formado por R3e CV2 de onde pode ser aplicado à antena via L4. Veja que CV2 deve ser ajustado para a ressonância para que haja máxima transferência de energia para a antena.

CV3 tem por finalidade casar a impedância do transmissor com a da antena usada.

 

MONTAGEM

O diagrama completo do transmissor é mostrado na figura 4.

 

Diagrama do transmissor.
Diagrama do transmissor.

 

Na figura 5 temos a disposição dos componentes numa placa de circuito impresso. O material desta placa deve ser boa qualidade, pois placas úmidas ou velhas podem afetar a estabilidade do circuito.

 

Placa de circuito impresso do transmissor.
Placa de circuito impresso do transmissor.

 

Os resistores são todos de 1/8W ou maiores, exceto o resistor R6que deve ser de pelo menos 1W de dissipação.

As bobinas são enroladas com fio esmaltado com espessura entre 18 e 22 AWG. Até mesmo fios rígidos de capa plástica podem ser usados para enrolar estas bobinas.

As formas são de 0,5 a 0,7 cm de diâmetro sem núcleo e estas bobinas possuem as seguintes características:

 

L1 - 5 espiras

L2 - 2+2 espiras enlaçadas em L1

L3 - 4+4 espiras

L4 - 3 espiras sobre L3 ou enlaças em L3

 

Os capacitores devem ser todos cerâmicos tipo disco ou plate. Os trimmers são de base de porcelana ou plástico e não são críticos. Tipos com capacitâncias máximas entre 20 e 50 pF podem ser usados sem problemas.

As tolerâncias destes componentes podem ser compensadas posteriormente com alteração no número de espiras das bobinas.

O único capacitor eletrolítico é C5que deve ter uma tensão de trabalho de pelo menos 16 V.

Os transistores Q2 e Q3 devem ser dotados de radiadores de calor, pois tendem a aquecer em funcionamento. Os transistores BD135 admitem como equivalentes da mesma série os tipos BD137 e BD139.

Para a saída de sinal pode ser usado um conector coaxial ou então ligada diretamente uma antena telescópica de 60 a 120 cm de comprimento.

A fonte de alimentação sugerida para este circuito tem o circuito mostrado na figura 6.

 

Fonte para o transmissor.
Fonte para o transmissor.

 

O transformador da fonte de alimentação tem enrolamento primário de acordo com a rede de energia e secundário de 9+9V à 12+12V com corrente de pelo menos 1A.

O filtro (choque) pode ser enrolado num bastão de ferrite com 100 a 200 espiras de fio esmaltado 28 ou 30.

Os capacitores eletrolíticos da fonte devem ter uma tensão de trabalho de pelo menos 25V.

O LED é opcional servindo apenas para indicar que o aparelho está ligado.

Será importante que o fio de alimentação para o transmissor seja o mais curto possível para que não ocorram roncos ou instabilidades.

Se este fio tiver de ser mais longo, dê preferência ao tipo blindado.

O cabo de entrada para os sinais de áudio também deve ser blindado. J1 deve ser um jaque RCA e se ficar longe da placa, deve ser conectado ao circuito também por cabo blindado.

 

AJUTES E USO

Para ajustar podemos ligar uma lâmpada de 6V x 50 mA ou de 6V x 100 mA na saída, conforme mostra a figura 7.

 

Ligando uma lâmpada como
Ligando uma lâmpada como "carga fantasma" para ajustes.

 

Um receptor comum de FM será ligado nas proximidades, sintonizado numa frequência livre em que desejamos operar o transmissor.

Inicialmente ajustamos CV1 para que o sinal mais forte do transmissor seja captado na frequência livre escolhida. Como fonte de sinal podemos utilizar um microfone ou mesmo a saída de um gravador que esteja com uma fita de música.

Para o gravador, seu volume deve ser ajustado para que, no momento em que o sinal seja captado não ocorram distorções.

Para o microfone, pode ocorrer que no momento em que o sinal seja captado ocorra um forte apito (microfonia). Basta reduzir o volume do receptor ou afastá-lo para que este apito cesse.

Ajustamos agora CV2 para que a lâmpada acenda com o máximo brilho e retocamos este ajuste em CV2.

Se, com este ajuste o sinal "fugir" de sintonia no receptor, fazemos o retoque em CV1. Os ajustes devem ser repetidos em conjunto, até termos máximo brilho da lâmpada com o sinal captado na frequência desejada.

O valor correto de R4pode ser obtido experimentalmente caso seja notado um baixo rendimento do transmissor, ou se o sinal for captado com muita intensidade em dois pontos da faixa de FM.

Obtidos os ajustes podemos usar o transmissor. Com a conexão da antena pode ser necessário retocar o ajuste de CV3 para se obter o máximo sinal de entrada.

 

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LISTA DE MATERIAL


Semicondutores:

Q1 - 2N2218 ou BD135 - transistor NPN - ver texto

Q2, Q3 - BD135 ou equivalente - transistor NPN de média potência


Resistores: (1/8W, 5%)

R1- 10 k? (marrom, preto, laranja)

R2- 4,7 k? (amarelo, violeta, vermelho)

R3- 100 ? (marrom, preto, marrom)

R4- 15 k ? a 22 k ? - ver texto

R5- 2,7 k ? (vermelho, violeta, vermelho)

R6- 22 ? x 1W (vermelho, vermelho, preto)


Capacitores:

C1- 10 nF - cerâmico

C2- 10 pF - cerâmico

C3- 22 nF - cerâmico

C4- 100 nF - cerâmico

C5- 4,7 µF/16V - eletrolítico

CV1, CV2, CV3 - trimmers comuns (ver texto)


Diversos:

L1 a L4 - bobinas - ver texto

J1 - jaque de entrada

Placa de circuito impresso, radiadores de calor para os transistores, material para a fonte de alimentação, jaque de saída de antena, material para antena, fios, solda, fonte de sinal (microfone ou mixer), etc.

 


Localizador de Datasheets


N° do componente 

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