Receptor de Doble Conversión con RSSI

¿No habrás creído que esta serie de artículos finalizaba sólo en el recuerdo de Edwin Armstrong? Por supuesto que en su honor, construiremos nuestro propio receptor superheterodino de doble conversión, ideal para comunicaciones y estudios de radiofrecuencia. Ya tuvimos entretenimiento, música y FM con el TDA7000; ahora es tiempo de comenzar a trabajar con la radio exquisita. En este artículo veremos la construcción de un equipo que no será, a priori, una fuente de entretenimientos banales sino que será concebido para trabajar, estudiar, aprender, y lo que es mejor aún, permitirnos avanzar un poco más hacia la concreción de lo que hemos dado en llamar: “El montaje del año”. Con un MC3361, un MC3371, y algunos pocos componentes habituales en nuestras construcciones, abriremos el camino inicial hacia un receptor de calidad profesional.

Si pensamos en un artículo de uso doméstico y que sobra en cualquier taller de electrónica estamos hablando de teléfonos inalámbricos de 49Mhz. Los modelos que se hicieron populares en la primer década de este siglo se caracterizaron por utilizar una frecuencia que variaba entre 900Mhz y 1200Mhz, conjuntos de baterías de mayor capacidad (600mA/h), mayor alcance, menor interferencias desde y hacia otros servicios, mayor privacidad, mayor disponibilidad de canales de comunicación que el propio teléfono seleccionba en forma automática y muchas ventajas más. Los primitivos y pioneros teléfonos de 49Mhz y (con suerte) 2 canales que podían ser seleccionados mediante una llave selectora, pasaron a engrosar el cementerio de plaquetas de cualquier taller de electrónica.

Como dijimos antes, los modelos más “elaborados” poseían dos frecuencias (dos canales) que eran generados, como en todos los casos, por cristales piezoeléctricos acoplados a osciladores de corto alcance. Tanto la “base” de los equipos como los handies, o el teléfono móvil propiamente dicho, emitían y recibían en frecuencias distintas para lograr el funcionamiento “full – dúplex” (ida y vuelta, hablar y escuchar al mismo tiempo). La base transmitía en 49Mhz y el equipo móvil lo hacía en 46Mhz. Por lo tanto, la parte que transmitía en 49Mhz, recibía en 46Mhz y viceversa. Nunca existió una norma que pudiera determinar una constante en esta distribución. Cada fabricante seleccionaba para sus bases y sus equipos móviles las frecuencias más convenientes a su línea de diseño. Un duplexor conectado a la única antena que poseían los equipos completaba el diseño y permitía el funcionamiento, como mencionamos antes, “full – dúplex”

Un porcentaje muy elevado de estos teléfonos trajeron como medio de enlace circuitos integrados que incluyen en un encapsulado único, sistemas de radio muy interesantes de utilizar para experimentación y que serán el eje de nuestro trabajo de hoy. Como mencionamos en el sumario, los circuitos integrados MC3361 y MC3371 fueron los preferidos por los fabricantes. Otros, utilizaron el MC3362 que en su momento fue considerado uno de los mejores sistemas para construir receptores de aficionados gracias a que facilitaba el control de frecuencia mediante circuitos PLL agregados al IC receptor. Sin embargo, para nuestro objetivo, carece de un bloque funcional esencial: un indicador de intensidad de señal recibida RSSI, o una salida para indicador S-Meter.

Comentario de investigador: A pesar que todos los textos, hojas de datos del fabricante y sitios web que pregonan la utilización del MC3362 mencionando una salida RSSI útil, las múltoiples experiencias realizadas por mí demuestran lo contrario. El MC3362 posee un indicador de emisora sintonizada, es decir, que el circuito está recibiendo señal útil y lo presenta en uno de sus pines como una variación de tensión (que además es útil para activar los circuitos de squelch) pero su desempeño está muy lejos de ser un circuito de la calidad, facilidad de uso y aplicación como permite obtener el MC3371. Este IC posee una salida que expresa la intensidad de la señal recibida en una escala lineal muy útil y por supuesto, ideal para nuestros propósitos.

Nuestro circuito de doble conversión
Si observamos de manera minuciosa el circuito propuesto observaremos que encontramos dos componentes casi idénticos según las hojas de datos: el MC3361 y el MC3371. Sin embargo, te dejamos al final del artículo las hojas de datos de ambos componentes para que puedas apreciar la diferencia entre uno y otro y de ese modo comprender que no puedes reemplazar uno a otro, a pesar de ser casi idénticos entre sí. Otro de los detalles que encontrarás es que del primer IC (MC3361) sólo utilizamos la etapa de entrada de RF hasta el mezclador, el oscilador local y la salida de frecuencia intermedia hacia un filtro cerámico de 10,7Mhz SFE (Si no comprendes la terminología empleada te invitamos a leer el artículo anterior que habla de receptores superheterodinos).

Allí, en lugar del MC3361, podríamos haber utilizado componentes discretos tales como transistores y circuitos sintonizados, pero la complejidad del montaje se hubiera elevado demasiado. Además, también pudimos utilizar un NE602/612 o cualquier célula de Gilbert, pero la intención es siempre utilizar lo que tenemos a mano intentando gastar el menor dinero posible. Quizás tengas muchos teléfonos inalámbricos abandonados en tu hogar y si no los tienes es muy probable que amigos o tíos tuyos puedan facilitarte algunos de estos cacharros (si no los han tirado ya). Cuando las baterías de estos equipos se tornaban defectuosas, la gente solía comprar equipos nuevos debido a su bajo costo. Si no estás comprendido dentro de este grupo de personas, puedes visitar cualquier taller de servicio técnico de electrónica que allí pueden “taparte” de aparatos abandonados por los clientes. Hubo una época en que resultaba más económico comprar un teléfono nuevo que reemplazarle las baterías. (Muchos argentinos pueden confirmar este dato)

En el circuito presentado y propuesto, vemos en un sector destacado (arriba a la izquierda) la entrada “de antena”, que en realidad será una entrada de FI (frecuencia intermedia) en futuras aplicaciones, pero para lo que hoy vamos a mostrarles será una entrada de antena ya que el montaje realizado, y que verás en uno de los videos, utiliza sólo estas etapas para trabajar. Con una intensidad de señal suficiente, no es necesario agregarle etapas previas de amplificación al MC3361 y a este beneficio lo aprovecharemos en esta parte del montaje (estudia la hoja de datos para conocer la sensibilidad de este IC). Entonces, luego de la entrada de antena encontramos los circuitos integrados: un MC3361, un MC3371 y un LM386 como amplificador final de audio. El MC3371 actúa como receptor de simple conversión y con un oscilador local fijo en 10,245Mhz. Esta frecuencia está fijada por un cristal y no te presentará mayores inconvenientes constructivos. Puedes ver en el circuito que con algunos capacitores y unos pocos componentes, el receptor comienza a ser funcional.

Por tratarse de un sistema experimental y que es la base para futuras aplicaciones, no incluiremos en esta etapa un circuito activo de silenciador (squelch). Los pocos componentes complejos que se utilizan en el sistema son los filtros cerámicos de 10,7Mhz SFE, de 455Khz (CFU), la bobina de cuadratura (detector de FM) y los cristales empleados. El resto de los materiales son capacitores, resistencias, bobinas, y un parlante para el audio. Pasando ahora al circuito realizado y ensayado, podemos decir que comenzamos a introducirnos de lleno en el funcionamiento del receptor. Como dijimos antes, para este segundo circuito integrado utilizaremos un cristal de 10,245Mhz. Este valor sumado a los 455Khz del canal de FI (frecuencia intermedia) del propio IC resultará en una “demanda” de entrada de señal de frecuencia igual a 10,7Mhz. Este es un concepto que debe quedar claro: a la etapa comprendida por el MC3371 ingresaremos con una señal de 10,7Mhz. Para que ingrese sólo esta frecuencia, hemos colocado entre ambos integrados un filtro cerámico SFE de 10,7Mhz de frecuencia pasante lo que nos garantiza que sólo frecuencias cercanas a este valor (+/- 50Khz) lleguen al MC3371. Como indicador RSSI, un sencillo multímetro a aguja es la solución ideal para esta etapa de montaje.

En el oscilador local del MC3361 utilizado para el primer mezclador (mixer) tampoco hemos utilizado un sistema de sintonía variable. Para hacer funcionar a este oscilador local hemos utilizado los cristales que se encuentran en cualquier placa de un reproductor de discos compactos (CD) (quizás la tuya no traiga este cristal pero el 99,99% restante lo trae). La frecuencia de resonancia de este cristal es de 16,933Mhz. Haciendo funcionar al oscilador local del MC3361, para obtener a la salida una frecuencia resultante de 10,7Mhz (recuerda que el filtro entre IC’s sólo dejará pasar esa frecuencia), a la “entrada de antena” del MC3361 (respetando los conceptos utilizados hasta ahora) debe ingresarle una frecuencia = 16,933Mhz + 10,7Mhz, es decir 27,633Mhz. Esta frecuencia pertenece a la banda de 11 metros de aficionados a la radio. Transmitiendo en FM en esta frecuencia, podremos escuchar y ensayar nuestro circuito tal como te mostramos en este video:

Por supuesto que no todo el mundo posee un transmisor de 27Mhz, ni placas controladoras de equipos con CD para obtener cristales de 16,933Mhz, ni teléfonos inalámbricos disponibles al “canibalismo electrónico” que le sobren en el hogar. Lo importante que debes considerar es que las soluciones “menos difíciles” son las que te mostramos. Si el objetivo no fuese intentar construir los montajes con materiales que cualquiera pueda obtener estaríamos dejando afuera de la “diversión” a mucha gente y no es lo que queremos. Si no los tienes, puedes conseguirlos con entusiasmo y esmero. ¿No tienes un conocido que sea aficionado a la radio? ¿No tienes un conocido que se dedique a reparar cacharros electrónicos? Si no conoces a nadie que se dedique a lo antes mencionado, lo tuyo es la filosofía y las letras amigo, sin dudas. Bromas aparte, podemos agregar que la mayoría de las tiendas de electrónica traen los materiales que más “salida” tienen entre los consumidores y es probable que algunos materiales sean complicados de obtener, pero no tengas dudas que con tenacidad y ganas de lograrlo, los componentes aparecen siempre. Te dejamos otro video de muestra para que comiences a ver hacia donde iremos en el próximo paso de montaje:

Resumen

• Primer Oscilador Local = 16,933Mhz. 

• Segundo Oscilador Local = 10,245Mhz    

Resultado: Receptor de banda angosta (NFM) (Narrow) para la frecuencia de 27,633Mhz de doble conversión con indicador de intensidad de señal.

Como sabemos que no es de todos los días encontrar todos los elementos que intervienen en este montaje, tendrás tiempo suficiente para recolectar y acopiar todo lo que haga falta hasta que avancemos a las instancias finales de este “montaje del año”. Además, te invitamos a que, si tienes la fortuna de disponer de un equipo de transmisión de banda continua ensayes otros valores de cristales en el primer oscilador local para comparar los rendimientos de los componentes asociados al cristal, en función de los cambios de frecuencia de trabajo. Como dato final e importante, cuando desarmes los teléfonos inalámbricos, no descartes ningún cristal de frecuencia comprendida entre los 35Mhz y los 48Mhz. Consérvalos a todos. (Quizás sean útiles en el futuro… más pistas no puedo dar). Disfruta de este montaje, comienza a comprender lo que significa “doble conversión”, asócialo al Receptor NeoTeo y prepárate para el final de esta serie que será emocionante.