Este artigo foi publicado na seção de Controle Remoto que mantive em uma publicação da época, 1978. O artigo é interessante pelo aspecto didático já que hoje existem novas tecnologias para o controle remoto.
Maior seletividade, eis a característica principal deste tipo de receptor cujo princípio de funcionamento abordamos neste artigo que o fazem ideal para aplicações de maior responsabilidade como, por exemplo, no radiocontrole de aviões e modelos mais complexos.
Os detectores super-regenerativos apresentam uma grande sensibilidade mas, pelo fato de sozinhos fazerem a seleção de modulação e amplificação do sinal, perdem muito em seletividade o que quer dizer que a separação dos diversos canais ou frequências de emissão não é das melhores.
Por outro lado, os receptores super-heteródinos constituem-se num avanço na técnica de recepção, sendo desse tipo praticamente todos os receptores comerciais de ondas médias, curtas e FM existentes no comércio.
Em radiocontrole, quando se deseja o máximo de confiabilidade o receptor super-heteródino também é usado. Vejamos neste artigo como funciona este tipo de receptor, comparando-o ao detector super-regenerativo.
O RECEPTOR SUPER-HETERÓDINO
Enquanto um receptor super regenerativo recebe sinais numa faixa de frequência de aproximadamente 250 KHz, um receptor super-heteródino nas mesmas condições pode receber sinais numa faixa de apenas 10 KHz.
Isso significa que enquanto um receptor super-regenerativo só pode separar duas estações se sua diferença de frequências for de pelo menos 250 KHz o super heteródino as separa a partir de uma diferença de 10 KHz, ou seja, é 25 vezes mais seletivo. (figura 1).
A seletividade 25 vezes maior não é só vantajosa em relação a estabilidade, mas também a imunidade as interferências.
Nos casos em que diversos modelos sejam controlados simultaneamente num mesmo campo, em geral, os receptores super-regenerativos não tem seletividade suficiente para separar os diferentes sinais e interferências podem ocorrer.
No caso dos super-heteródinos, devido a faixa estreita esse problema não existe.
E claro que a maior seletividade também tem seus problemas. Um deles refere-se ao ajuste mais crítico do aparelho e o outro a impossibilidade de se utilizar frequências elevadas de modulação.
De fato, a máxima frequência de modulação recomendada para os sistemas que usam receptores super-heteródinos é de 3 kHz. Com uma seletividade de 50 kHz que é possível também com alterações nos circuitos, a modulação pode chegar a 6,5 kHz. (figura 2).
Na figura 3 temos um diagrama de blocos de um receptor super-heteródino, por onde se verifica que as funções de selecionar o sinal, amplificá-lo e detectar a baixa frequência é feita por etapas distintas, as quais normalmente necessitam de ajustes separados.
Nos receptores deste tipo exige-se, portanto, o emprego de instrumentos apropriados para a calibração o que não acontece com os super regenerativos que em geral necessitam de apenas um ajuste: da frequência de ressonância e eventualmente do circuito de filtro.
Etapas de Entrada
No caso mais simples, a etapa de entrada de um receptor super-heteródino consiste num misturador auto-oscilante, conforme mostra a figura 4.
Neste circuito temos uma bobina e um capacitor de entrada que são ajustados para ressoar na frequência do sinal do transmissor,
O circuito paralelamente oscila numa frequência fixa determinada pelo cristal a qual normalmente é 455 kHz superior a frequência a ser recebida. Com isso obtém-se Um batimento que resulta na frequência intermediária de 455 kHz a qual é enviada as etapas seguintes.
Por exemplo, se o sinal sintonizado for para a frequência de 26 995 kHz, o oscilador - misturador gera um sinal de 27 450 kHz de modo que a diferença de frequências seja de 455 kHz que é a frequência única que as etapas seguintes do circuito podem amplificar.
Para um circuito um pouco mais complexo como o mostrado na figura 5, temos um oscilador separado da etapa misturadora.
Assim, o oscilador gera um sinal 455 kHz mais elevado que o sinal sintonizado e ambos os sinais são misturados na etapa misturadora de modo a resultar uma frequência de batimento de 455 kHz.
Essa frequência, que ainda contém a informação do sinal original. ou seja, a mesma modulação é então amplificada pelas etapas seguintes. É o mesmo princípio usado em muitos receptores portáteis para ondas médias e curtas.
É claro que em vista de se ter a necessidade de um máximo de segurança quanto a sintonia do sinal do emissor, as etapas osciladoras costumam ser controladas por cristais de quartzo. Assim, ajusta-se apenas o circuito de sintonia enquanto que nos receptores para ondas médias e curtas tanto o oscilador como o circuito de sintonia são variáveis de modo a poder varrer toda a gama de frequências que deve ser recebida (figura 6).
Temos ainda uma possibilidade de melhorar o circuito que é mostrada na figura 7.
Neste caso além de uma etapa misturadora e uma etapa osciladora controlada por cristal de quartzo, temos ainda uma etapa pré-amplificadora de RF que tem por função pegar o sinal sintonizado do transmissor e ampliá-lo antes do mesmo ser aplicado ao misturador. O resultado é que se obtém com isso um considerável acréscimo na sensibilidade do receptor.
Nos três tipos de. configurações para as etapas de entrada os pontos críticos na montagem são em relação as bobinas osciladores e as bobinas de sintonia.
Normalmente estas bobinas devem ser confeccionadas pelo montador do sistema e seu ajuste só pode ser feito com o uso de instrumentos apropriados, ou seja, com a ajuda de um gerador de sinais e se possível um osciloscópio.
ETAPAS AMPLIFICADORAS DE FI
As etapas que estudamos em conjunto no item anterior fazem o que denominamos ”conversão do sinal" levando-o de uma frequência qualquer do transmissor a uma frequência fixa, geralmente 455 kHz denominada frequência intermediária.
A finalidade que se tem ao se levar o sinal a uma frequência fixa é a de se poder usar circuitos sintonizados fixos na sua ampliação posterior. Pode-se portanto amplificar o sinal com facilidade sem a necessidade de se ter de ajustá-lo quando houver mudança de frequência da estação sintonizada. Trata-se, portanto, de uma etapa fixa. (figura 8).
Nos circuitos de rádio controle comuns tem-se a possibilidade de usar bobinas comerciais de FI (transformadores de FI), os quais podem ser adquiridos com facilidade.
Tais transformadores são encontrados em tamanhos bastante reduzidos facilitando o projeto de receptores ultra-miniatura (figura 9).
Nos circuitos práticos são usadas duas ou três etapas amplificadoras de FI.
Na figura 10 temos um circuito típico de amplificação de Fl usado em receptores heteródinos para rádio controle.
Os transistores devem ter bom rendimento na frequência escolhida (455 kHz) e os transformadores usados são tipo miniatura.
Em alguns circuitos práticos, nas etapas de Fl temos um circuito adicional que é o do CAG (Controle automático de ganho).
Este circuito tem por função reduzir o ganho do aparelho quando o sinal é muito forte evitando a saturação e aumentar o ganho do circuito quando o sinal é fraco.
ETAPAS DEMODULADORAS
Normalmente a etapa demoduladora consta de um ou mais diodos detectores cuja função é extrair do sinal de alta frequência das etapas de FI o sinal modulador de baixa frequência que deve ser enviado aos filtros de modo a acionar os relês ou servos.
Na figura 11 temos uma etapa demoduIadora típica com um diodo ligado a última FI.
O sinal de baixa frequência é retirado desta etapa através de um capacitor eletrolítico não possuindo entretanto intensidade suficiente para atuar diretamente sobre um relê um servo.
Este sinal de baixa frequência deve então passar as etapas seguintes de amplificação de baixa frequência e filtros que no caso passam a ser idênticos aos dos receptores super-regenerativos.
Em suma, as etapas de áudio ou seja, de baixa frequência dos receptores dos dois tipos são idênticas, diferindo os mesmos apenas em relação as etapas de alta frequência.
RECEPTOR COMPLETO
Na figura 12 temos o diagrama completo de um receptor super-heteródino para rádio controle operando na faixa dos 27 MHz.
De modo a obter o máximo de seletividade este circuito utiliza nas etapas de FI um filtro de cerâmica.
As bobinas são construídas da seguinte maneira:
L1 - 8 espiras de fio esmaltado 26, em diâmetro de 0,6 cm.
L2 - 3 espiras de fio esmaltado 26 em diâmetro de 0,6 cm, ou seja, sobre L1.
L3 - 14 espiras de fio esmaltado 26 com derivação na quinta espira e diâmetro de 0,6 cm.
L4 - 3 espiras de fio esmaltado 26 sobre L3
L5 - 14 espiras de fio esmaltado 26 com derivação na quinta espira.
L6 - 5 espiras de fio 26 sobre L5 que tem diâmetro de 0,6 cm.
Lista de Material
Q1 - BF494 - transistor
Q2 - Q3 - Q4 - BC548 - transistor
Q5 - BF450 - transistor
Q6 - BC55 7 - transistor
R1, R4, R14, R15, R22 -1 k ohms x 1/8 W resistor (marrom, preto, vermelho)
R2, R19 - 39 k ohms x 1/8 W - resistor ( laranja, branco, laranja)
R3 - 47 k ohms x 1/8 W - resistor (amarelo, violeta, laranja)
R5 - 1,5 k ohms x 1/8 W - resistor (marrom, verde, vermelho)
R6, R7, R10,R16 - 4,7k ohms x 1/8 W- resistor ( amarelo, violeta, vermelho).
R21, R8, R24 - 2,2 k ohms x 1/8 W – resistor (vermelho, vermelho, vermelho)
R9 - 470 ohms x 1/8 W - resistor ( amarelo, violeta. marrom
R11, R20 - 22 k ohms x 1/8 W - resistor ( vermelho, vermelho laranja).
R12 - 8,2 k ohms x 1/8 w - resistor (cinza, vermelho, vermelho).
R13 - 220 ohms x 1/8 W - resistor ( vermelho, vermelho, marrom).
R17 - 3,9 k ohms x 18 W - resistor (laranja, branco, vermelho).
R18 - 510 ohms x 1/8 W - resistor (verde. marrom, marrom)
R23 - 10 k ohms x 1/8 W - resistor (marrom, preto, laranja)
C5, C1, C4, C7 - 25 pF ou 22 pF- capacitor de cerâmica
C2 - 10 nF - capacitor de cerâmica
C3, C6, C13, C14, C15 - 20 ou 22 nF- capacitor de poliéster ou cerâmica
C8, C9, C10, C11, C12,C16 - 47 nF capacitor de poliéster
C17 - 2,2 ,uF x 6 V - capacitor eletrolítico
C18, C20 - 4 ,7 uF x 6 V - capacitor eletrolítico
C19 – 10 uF x 6 V - capacitor eletrolítico
FI1, FI2, FI3 - transformadores de FI miniatura para 455 kHz
XTAL - cristal 455 kHz acima da frequência do canal transmissor
FC - filtro cerâmico para 455 kHz
Diversos: formas para as bobinas com núcleo de ferrite ajustável, suporte para o cristal, placa de circuito, impresso, etc.
