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Ajustando transmissores (TEL065)

O máximo rendimento de um transmissor, e também a menor possibilidade de se irradiar sinais indesejáveis, só se consegue com um ajuste perfeito de todos os seus circuitos. No entanto, não basta ter um transmissor e se fazer sua conexão a uma boa antena para se garantir que o bom funcionamento esteja garantido. Como ajustar um transmissor e como obter o máximo de seu rendimento é o que veremos neste artigo.

Um transmissor ideal, corretamente ajustado, deve emitir sinais numa única freqüência e com a máxima intensidade possível. Porém, na prática, não é isso o que ocorre.

Os circuitos não são perfeitos, gerando sinais espúrios e harmônicas; o acoplamento a antena e o próprio cabo não são perfeitos, gerando reflexões responsáveis por ondas estacionárias e a própria antena não é perfeita, não irradiando 100% da energia que recebe de um transmissor.

Tudo isso faz com que o sinal que realmente sai de uma estação fique reduzido em diversas proporções, levando transmissores de igual potência, com o mesmo circuito, quando instalados a apresentarem desempenhos completamente diferentes.

 

Perdas podem afetar o rendimento de uma estação transmissora.
Perdas podem afetar o rendimento de uma estação transmissora.

 

Até a própria topografia do local em que o transmissor é instalado pode influir no seu desempenho, dependendo de sua faixa de freqüências, com a dificuldade que os sinais podem encontrar para passar por determinados obstáculos ou se propagar em função de um terreno de baixa condutividade elétrica.

Colocar um transmissor em condições de funcionar com o máximo rendimento não é simples, exigindo-se um profundo conhecimento técnico de quem vai fazer isso.

Para cada modalidade de operação, para cada tipo de instalação, para cada tipo de antena existem procedimentos típicos que vão desde o ajustes dos circuitos, até a instalação dos cabos e posicionamento da antena.

Neste artigo falaremos especificamente dos ajustes dos circuitos, mostrando como devem ser feitos.

 

MODULAÇÃO

Os transmissores mais comuns usados por radioamadores, em transmissores de radiodifusão e em alguns serviços públicos operam com modulação em amplitude ou modulação em freqüência (AM ou FM).

Na modulação em amplitude, a intensidade do sinal varia com o sinal de áudio que deve ser transmitido, ou ainda o sinal de vídeo se for uma emissão de TV analógica, conforme mostra a figura 2.

 

Sinal modulado em amplitude.
Sinal modulado em amplitude.

 

Nesta figura mostramos um sinal sem modulação, ou seja, um sinal portador de alta freqüência puro ou sem modulação e um sinal modulado.

Veja que o sinal de áudio que vai modular a portadora e que portanto corresponde à informação transmitida faz com que a amplitude do sinal de alta freqüência varie de 50% sua intensidade.

Nos pontos de menor amplitude temos 50% da intensidade dos pontos de maior amplitude. Dizemos, neste caso, que este sinal tem uma modulação de 50%.

Para que uma transmissão tenha o máximo rendimento, o ideal é que ela tenha uma porcentagem de modulação maior, ou seja, 100%.

Isso significa que, nos pontos de menor intensidade o sinal praticamente deve ser cortado quando nos pontos de maior intensidade temos a amplitude máxima do sinal que o transmissor pode gerar, conforme mostra a figura 3.

 

Sinal com 100% de modulação.
Sinal com 100% de modulação.

 

Tudo seria simples no ajuste se aplicando uma boa potência a um transmissor conseguíssemos chegar aos 100% de modulação com facilidade. Mas, não é isso o que ocorre.

Se a potência do sinal modulador for muito pequena teremos uma modulação de menos de 100% e o rendimento do transmissor não será dos melhores.

No entanto, se excedermos a potência que o circuito precisa para modulação, ocorre uma sobremodulação, ou seja, mais de 100% de modulação, conforme mostra a figura 4.

 

Sinal com mais de 100% de modulação.
Sinal com mais de 100% de modulação.

 

O problema da sobremodulação não é apenas a distorção que ocorre com a informação que o sinal carrega, mas também a produção de sinais espúrios que causam fortes interferências.

Parte da potência do transmissor é então desviada para estes sinais e com isso o rendimento do equipamento na freqüência que se deseja transmitir cai.

Como medir a porcentagem de modulação?

 

OSCILOSCÓPIO

O osciloscópio é um instrumento de grande utilidade também no ajuste de transmissores.

Com ele podemos ver a porcentagem de modulação de um sinal modulado em amplitude com facilidade, conforme mostra a figura 5.

 

Observando um sinal modulado em amplitude
Observando um sinal modulado em amplitude

 

Basta fazer um elo de captação de sinal e colocá-lo junto à bobina do tanque de saída do transmissor, conforme mostra a figura, e aplicar um sinal de áudio senoidal na entrada do transmissor, por exemplo 1 kHz.

Podemos visualizar na tela do osciloscópio o sinal modulado e fazer os ajustes no sentido de obter 100% de modulação.

Uma outra maneira de se medir a porcentagem de modulação de um transmissor é com o arranjo mostrado na figura 6.

 

Obtendo um padrão trapezoidal para verificação de modulação.
Obtendo um padrão trapezoidal para verificação de modulação.

 

Neste arranjo, a varredura horizontal é desativada, ou seja, colocada na posição de "varredura externa" ou EXT.

O sinal de varredura vai então ser fornecido pelo transformador de modulação do próprio transmissor conforme indicado no mesmo diagrama.

O sinal do transmissor será então aplicado à entrada vertical do osciloscópio sendo retirado da saída do transmissor com a ajuda de um elo de captação.

Este elo pode ser formado por algumas espiras de fio comum colocadas próximas da bobina tanque de saída do transmissor.

Veja que o transmissor deve estar conectado a uma carga fantasma nestes testes já que sem antena corre-se o perigo de provocar a queima dos transistores de saída.

As formas de imagem obtidas com este arranjo são mostradas na figura 7, indicando as porcentagens de modulação.

 

Formas de visualização para diferentes porcentagens de modulação.
Formas de visualização para diferentes porcentagens de modulação.

 

A porcentagem de modulação será obtida dividindo-se o comprimento relativo da base menor do trapézio pelo comprimento da base maior.

Se o padrão trapezoidal tiver deformações como as mostradas na figura 8, isso indica que os circuitos de RF podem ter problemas de linearidade.

 

Deformações que indicam problemas de circuito e não de ajuste.
Deformações que indicam problemas de circuito e não de ajuste.

 

A presença de barras verticais no padrão mostrado, por exemplo indica que a etapa de potência do circuito não está devidamente neutralizada com tendência à oscilação.

 

AJUSTE DE TRANSMISSORES DE FM

A verificação do funcionamento dos transmissores de FM é um pouco mais complexa, exigindo métodos diferentes.

Duas quantidades devem ser analisadas quando examinamos o funcionamento de um transmissor de FM: desvio de freqüência e linearidade.

 

a) verificando a freqüência

A freqüência de um transmissor de FM, sem modulação, deve ser estável e mantida num valor determinado, mesmo quando as condições ambientes variam (temperatura, umidade, etc.).

Os transmissores comerciais, para que isso realmente ocorra, são controlados por cristais, os quais são mantidos em câmaras térmicas, conforme mostra a figura 9.

 

Mantendo constante a temperatura do cristal para maior estabilidade.
Mantendo constante a temperatura do cristal para maior estabilidade.

 

Nestas câmaras a temperatura é mantida constante graças a um sensor e a um elemento de aquecimento.

O ajuste da freqüência é simples, já que hoje pode-se contar com freqüencímetros de precisão que medem as freqüências produzidas pelos circuitos com facilidade.

Mesmo os frequencímetros mais baratos podem ser usados com a ajuda de um prescaler.

Este dispositivo, conforme mostra a figura 10, divide a freqüência de um sinal por um valor inteiro (10 por exemplo) possibilitando assim o uso de freqüencímetros de menor alcance na medida de freqüências mais altas.

 

Estendendo o alcance de um fenômeno com um prescale.
Estendendo o alcance de um fenômeno com um prescale.

 

 

b) Desvio

Um sinal modulado em freqüência tem sua freqüência variando com a informação (áudio, por exemplo), conforme mostra a figura 11.

 

Sinal modulado.
Sinal modulado.

 

Isso significa que, com a máxima intensidade de modulação, este sinal deve ter sua freqüência variando em torno do valor central entre dois valores muito bem determinados.

Veja que não é a freqüência do sinal que determina a freqüência que o sinal de alta freqüência se desloca mas sim sua amplitude.

Esta largura de faixa é que vai determinar a eficiência na recuperação da informação nos circuitos discriminadores do receptor.

Se o transmissor estiver mal calibrado, com um desvio muito pequeno do sinal, a tensão na saída do discriminador será pequena e o sinal de áudio recuperado fraco.

Do mesmo modo, se o desvio for muito grande, o sinal "satura" o discriminador e a informação não é recuperada da forma desejada, conforme mostra a figura 12.

 

Sinais intensos ou desajustes podem afetar a demodulação de um sinal.
Sinais intensos ou desajustes podem afetar a demodulação de um sinal.

 

Na figura 13 temos um circuito simples que permite a medida do desvio de freqüência de um sinal modulado em freqüência.

 

Figura 13
Figura 13

 

Este circuito foi originalmente sugerido no Radio Amateur Handbook (edição de 1987) e os transistores usados podem ser substituídos por equivalentes como os BC548 ou equivalentes.

O circuito é ligado na etapa discriminadora de qualquer receptor de FM antes do circuito de de-ênfase.

O transformador usado pode ser qualquer um do tipo encontrado em velhos rádios transistorizados com impedâncias de 100 a 1000 ? de primário e 8 ? de secundário.

O que se faz então é sintonizar o sinal de um transmissor de FM e ligar este circuito observando a indicação do instrumento.

O instrumento deve ser ajustado com base num sinal que tenha uma modulação-padrão.

Normalmente esta modulação é feita com um sinal que provoque um desvio de 15 kHz de freqüência na freqüência do sinal central.

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