Analizador de Espectro NeoTeo (Parte II)

Luego de analizar los principios elementales de funcionamiento que tendrá nuestro Analizador de Espectro, comenzaremos la etapa de profundizar algunos conceptos de funcionamiento en función de los elementos que utilizaremos para su desarrollo. Como mencionamos en el artículo anterior, el receptor superheterodino es una de las piezas claves dentro de este diseño, en el cual utilizaremos un selector de canales de televisión muy económico y eficaz para obtener una cobertura de frecuencias entre 50Mhz y 900Mhz aproximadamente. Utilizar este dispositivo nos permitirá una construcción rápida, simple y eficaz, además de ofrecernos como resultado un receptor superheterodino de triple conversión de características notables.

En trabajos anteriores, cuando realizamos el Receptor Multibandas NeoTeo, empleamos para su desarrollo un selector de canales de televisión del tipo “digital” que utilizaba para su funcionamiento correcto y su selección de sintonía una serie de instrucciones provenientes de un microcontrolador PIC. Esta comunicación “selector – PIC” se realizaba mediante un bus I2C y teníamos la posibilidad de almacenar canales de sintonía en una memoria EEPROM, utilizar el modo VFO con avances de sintonía por pasos de 50Khz y otras “bondades” que ese tipo de selector de canales ofrece. Sería posible utilizar el mismo tipo de selector para este montaje, pero para operar y manipular el funcionamiento de su oscilador local, deberíamos trabajar en la electrónica interior del selector y ese trabajo no es sencillo. El error más insignificante e inesperado puede inutilizar el sintonizador de manera definitiva, por lo tanto, hemos decidido utilizar el modelo “analógico” de selectores de canales, en el cual no tienes que realizar trabajos delicados en su interior. No creas que estamos hablando de piezas de colección, estamos hablando de un selector que hoy cuesta menos de 10 euros y que se encuentra en cualquier tienda de electrónica.

En nuestro caso hemos optado por el selector mostrado en imagen, pero tú puedes utilizar el que puedas conseguir. Es decir, mientras sea del tipo analógico, cualquiera servirá. Solo tienes que mantener el mismo esquema de conexiones que muestra la imagen. La nomenclatura y la marca es algo que no es importante, es decir, obtendremos los mismos resultados con un sintonizador Samsung que con un sintonizador Sharp o Panasonic. Lo importante es que sea del tipo analógico. Estos selectores poseen pocos pines de conexión, por lo tanto, trabajar con ellos será una tarea sencilla. Poseen una conexión a GND que es la caja metálica que los soporta, una conexión de alimentación a 12Volts (BM), una salida de FI (Frecuencia Intermedia – FI), un pin para colocar un control de ganancia (AGC), que en el TV funciona de manera automática (este pin suele trabajar con tensiones comprendidas entre 3 y 7Volts), tres conexiones para seleccionar diferentes bandas de trabajo (BL, BH y BU) (la banda que se quiera utilizar, se conecta el pin a 12Volts) y el pin que se encarga de la tensión de sintonía. En las especificaciones técnicas de estos selectores, esta tensión está comprendida entre 0V y 30V (33Volts algunos modelos).

En la primera etapa de recepción, de lo que será nuestro receptor superheterodino dentro del Analizador de Espectro, estarán centradas muchas funciones y allí caerá gran parte del trabajo. Es decir, sobre el selector de canales. Ahora, observando en detalle las características más importantes de estos sintonizadores, nos encontramos con que trabajan con sintonía a varicap. ¿Qué significa esto? Para aquellos que no lo saben, el varicap es un tipo especial de diodo que cuando se lo polariza en forma inversa presenta cambios significativos en la capacidad observada en sus pines (en el orden de los picofaradios). Es decir, al polarizarlo en inversa con una tensión variable, tendremos en un diodo la equivalencia a un capacitor variable. Todo en un componente de estado sólido, sin movimientos ni desgastes mecánicos.

De este modo, el circuito oscilador local, que posee en su interior el selector de canales, podrá variar la sintonía al aplicarle una tensión comprendida entre 0V y 30V al pin BT (VT en algunos modelos). Por lo tanto, si aplicamos tensión (12V) al pin BL (por mencionar uno como ejemplo) y colocamos una tensión adecuada en el pin AGC (para ajustar de manera óptima la salida de FI) y variamos la tensión del pin BT entre 0V y 30V, estaremos en condiciones de obtener en la salida de FI todo aquello que el selector de canales pueda recibir en esa banda. Los rangos de sintonía habituales y aproximados para este tipo de selectores de canales (nunca encontrarás dos iguales) son: en BL (VHF banda baja) desde los 50Mhz hasta más allá de los 200Mhz, en BH (VHF banda alta) desde los 150Mhz hasta más allá de los 400Mhz, y en BU (UHF) desde los 350Mhz hasta casi los 900Mhz, tal como te mostramos en la imagen anterior. ¿Deseas ver cómo trabajamos con la rampa? Aquí tienes un video que puede ayudarte a comprender mejor el texto.

Una de las características destacadas de este tipo de selectores de canales es que poseen una cobertura de frecuencia en cada banda (por lo habitual en las frecuencias más altas de cada banda) que suelen ser “compartidas” por dos de ellas. Es decir, la parte alta de la banda BL comparte una parte del espectro con la parte baja de BH. Lo mismo ocurre con la parte superior de BH, que comparte una porción del espectro con la parte inferior de la banda BU. Esto nos lleva a una sencilla deducción: no es necesario alcanzar los 30Volts en el pin BT para alcanzar el límite de frecuencias que la próxima banda será capaz de recibir. Con menos de 30V alcanzaremos la misma frecuencia que lograremos en la banda superior con 0V. Al observar el gráfico de la cobertura de bandas, puedes deducir y comprender mejor la explicación de este párrafo. Además, aquí te dejamos un video que te demuestra la importancia de una buena linealidad en el crecimiento de la rampa. En este video comprenderás porqué insistimos tanto en ese punto.

Avanzando otro paso más en el desarrollo, podemos destacar que a la salida obtenida en el pin FI (frecuencia intermedia) podremos inyectarla en el receptor de doble conversión que ya hemos construido en un artículo anterior y al que le haremos unas pequeñas reformas para adaptarlo al funcionamiento de nuestro Analizador de Espectro. Una de ellas (la principal) es ajustarlo a una frecuencia que sea útil para lograr un funcionamiento armonioso con la salida de FI que le entregue el selector de canales y poder aprovechar de ese montaje el indicador de intensidad de señal (RSSI). Esa salida es la que necesitamos para ingresar por el eje vertical en la pantalla del osciloscopio. De ese modo, podremos “cuantificar” la intensidad de la señal observada en pantalla. A mayor amplitud de la gráfica, mayor intensidad recibida y viceversa. Vale destacar en este punto que la escala del indicador de señal que emplea el MC3371/72 es lineal en función de la señal de entrada al IC. Este punto es digno de mencionar porque la mayoría de los equipos comerciales traen la posibilidad de optar por una representación del nivel de la señal de entrada en una escala lineal o en una escala logarítmica. Nuestro Analizador de Espectro sólo tendrá escala de representación del tipo lineal. ¿Qué quieres ver algo de la acción de VHF en el Analizador de Espectro que construirás? Aquí tienes una muestra.

Tal como mencionamos en el artículo en que desarrollamos el receptor de doble conversión, la mayoría de las partes fueron recicladas de viejos teléfonos inalámbricos de 49Mhz. De esas mismas viejas placas puedes extraer el cristal de 46,XXXMhz que seguro encontrarás en una de ellas. En nuestro caso hemos experimentado con valores de 46,315Mhz y 46,255Mhz, obteniendo con ambos cristales desempeños muy buenos. Es decir, al cristal que utilizábamos en el montaje anterior de 16,933Mhz lo reemplazaremos por otro de un valor muy superior para poder alcanzar una frecuencia de trabajo útil que nos permita conectarnos a la salida de FI del selector de canales. Aclaración: dentro de los cristales que teníamos a nuestro alcance, otros valores más “coherentes” alrededor de los 35Mhz o 36Mhz no resultaron tan efectivos como los de 46Mhz. El receptor, con esos valores “más apropiados” de cristales, no obtenía los resultados que eran de esperarse, por lo que sin dudarlo nos decidimos por utilizar los mismos cristales existentes en los viejos aparatos de donde habíamos “canibalizado” unas cuantas partes fundamentales.

En el gráfico superior puedes ver las reformas necesarias para trabajar con cristales de tan alta frecuencia. Si las comparas con las del esquema utilizado para el artículo del receptor de doble conversión, encontrarás dos detalles importantes. Por un lado, que las reformas son pocas y muy sencillas. Y por otro lado, que en la confección del PCB del receptor hubo un error en la vía que conecta R3 y C13. En lugar de conectar esos componentes a GND en el PCB, quedaron conectados a VCC. Ten en cuenta ese detalle al momento de construir el PCB. De todos modos, esto que te aclaramos en este párrafo ya está aclarado también en el artículo de la manera correspondiente. Volviendo a las reformas, sólo algunos valores cambian. El cristal se conecta a GND en lugar de VCC, y el receptor estará listo para trabajar en esta frecuencia tan elevada. Además, como se marca en el circuito con línea de puntos, puedes prescindir del amplificador de audio. Esto ahora es un instrumento de medición, ya ha dejado de ser un receptor convencional.

Resumen
Para lograr un rango de frecuencias que sea interesante para trabajar y analizar, utilizaremos un selector de canales de TV como primera etapa del receptor superheterodino de nuestro desarrollo. Para las etapas siguientes aprovecharemos el trabajo realizado en el receptor de doble conversión y obtendremos como resultado un equipo de triple conversión con un desempeño útil y adecuado para este tipo de instrumento. Ahora, con el receptor de triple conversión ya desarrollado, analizado y ensayado, podemos pasar a la próxima entrega donde veremos el modo en que seleccionaremos las bandas, cómo utilizaremos el control de AGC (atenuador de RF de entrada) y cómo le daremos forma a la rampa que actuará sobre el selector de canales. Para todo esto construiremos una placa sencilla que, si has prestado atención, ya la has visto más arriba en este mismo artículo. No te sorprendas. Nosotros ya terminamos con la construcción de este Analizador de Espectro y todos los videos están realizados utilizando este equipo que tú estás comenzando a construir. ¡Anímate! ¡Los resultados están a la vista!