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• Grendel Cooper

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Modelo Nº: 160 Libro 12 - Experiencia 1 - Página 1/8

MANUAL TECNICO

AMPLIFICADOR LINEAL PARA FM/VHF Amplificador de potencia para equipos fijos o móviles de VHF para uso comercial o de aficionados. Amplificador de emisoras de broadcasting de FM (88-108 Mhz). Dependiendo del transistor utilizado se obtiene una potencia entre 30 y 50 Watts

LISTADO DE COMPONENTES CAPACITORES

SEMICONDUCTORES

C1 a C4=Trimer de compresión: 20-120 pF C5=C8=1 nF (Plate) C6=C9=10 nF (Plate) C7= 10 µF 25 V (tantalio ó electrolítico) C10=100 nF 25 V (tantalio) C11=100 µF 25 V (electrolítico)

INDUCTORES L1=espira rectangular de 20mm de largo y 3 de alto con alambre esmaltado de 0,8mm L2=3 espiras de alambre esmaltado de 1mm de 6mm de diám. separadas entre sí 6mm CHRF1=6 espiras de alambre esmaltado de 1 mm sobre forma de 6 mm de diámetro. CHRF2=CHRF3=Choque VK200.

D1=1N5401 T1=Ver tabla

PLAQUETA COR C12=4,7 pF C13=100 nF R1=470 Ohms D2=1N4148 D3=1N4007 T2=2A250 (ver notas) S1=Llave interruptora simple (no se provee) RL1=Relé para circuito impreso tipo IZUMI (2 inversores, 12V) 2 conectores coaxiles tipo SO 239 o 2 conectores tipo BNC hembra a panel (no se proveen).

TABLA DE TRANSISTORES DE POTENCIA T1

POT/SALIDA (W)

POTENCIA

88-108Mhz 135-150 Mhz 150-170 Mhz

MRF224 2N5591 MRF221 MRF238 2N6081

40 30 25 25 25

53 25 20 20 17

50 22 18 17 15

ENTRADA (W)

15 5 3,5 1,5 2,5

POTENCIA (W) ENTRADA MAXIMA (W)

18 6 5 5 5

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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO El amplificador: utiliza un transistor para RF de potencia, en configuración clase C con polarización cero de base.Este modo de operación tiene las ventajas de un alto rendimiento de colector a máxima potencia de salida y ningún consumo de corriente cuando no hay excitación en la base. Este amplificador está diseñado para 13,8 Vcc de alimentación, para permitir su uso tanto en base como en móvil. Los circuitos de entrada y salida están diseñados para adaptar la impedancia del transistor a los 50 Ohms del equipo excitador y de salida para un sistema de antenamiento normal. Como las impedancias de entrada y salida de estos transistores de RF son extremadamente bajas (del orden de 1 a 50 Ohms), las redes adaptadoras son distintas a las utilizadas en audiofrecuencia. Las redes adaptadoras utilizadas por este amplificador fueron optimizadas para adaptar estas bajas impedancias y logran un alto rendimiento con una excelente performance. La elaborada red de desacople (compuesta por C5 a C11 y CHRF 1-2) usada en la alimentación de colector, se utiliza con el propósito de darle estabilidad al amplificador en una amplia variedad de cargas y condiciones de sintonía.L2, C3 y C4 componen el adaptador de impedancia de salida de 50 ohms. El COR (relé activado por portadora): toma a través de C12 una pequeña muestra de esa señal de entrada, la rectifica por medio de D2 y el capacitor C13 la filtra. Esta señal se inyecta directamente a la base de T2, (hasta este momento al corte). Al recibir excitación el transistor pasa a conducir, haciendo circular corriente por la bobina del relé, intercalando el amplificador entre el equipo excitador y la antena.

NOTAS - En caso de no conseguirse capacitores de mica-plata deben utilizarse capacitores cerámicos de muy buena calidad. - En caso de no conseguirse el transistor 2A250, este puede reemplazarse por un MPSA13, el cuál se conecta 180 grados respecto de la serigrafía de componentes. - Los valores de potencia que figuran en la tabla fueron determinados experimentalmente. En caso de variar la potencia de entrada la potencia de salida variará según la fórmula: Po=Pi * Ps / Pe Pe-Ps: potencias de entrada y salida que figuran en la tabla. Pi: potencia a ingresar

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Debe tenerse en cuenta que la potencia de entrada no debe superar los valores máximos que figuran en la tabla, ya que este es el valor máximo absoluto que soporta la juntura base-emisor del transistor. Para más datos, sobre los transistores a utilizar (curvas, características de tensión y corriente, ganancia en potencia, etc.) consultar el manual de transistores de RF de MOTOROLA. - En caso de que los trimers incluidos en el KIT sean código 463 (estos capacitores son de la capacidad correcta, aunque al resistir mayor potencia su tamaño es mayor), no será posible colocar C3 y C4 en los lugares indicados en la serigrafía. Para solucionar este inconveniente , bastará colocar C4 en el lugar correspondiente, mientras que C3 irá entre el extremo de L2 y masa, pero orientado en forma contraria a lo que indica la leyenda de componentes. Este cambio en la posición de C3 no afecta el normal funcionamiento del circuito.

NOTAS DE MONTAJE - Todos los componentes se ,soldarán sobre el lado dibujado del cobre. - En los 4 agujeros se soldarán puentes para unir ambas caras del cobre. - El transistor se soldará a la plaqueta lo más cerca de la cápsula como sea posible (sin exceder la máxima temperatura de soldadura), ya que de una buena soldadura en los emisores (mínima resistencia en serie) depende lograr la máxima potencia de salida. - Los componentes de la plaqueta se soldarán con los terminales lo más cortos posible, para obtener una buena estabilidad en el amplificador. - Todas las conexiones entre el amplifiacdor , el COR y los conectores de entrada y de salida deben hacerse con cable coaxil de buena calidad tipo RG-58 o equivalente y la menor longitud posible. - El cable de masa se soldará directamente sobre el emisor del transistor. Ambas caras del circuito impreso deben tener una buena conexión a masa. - Entre el transistor y el disipador se pondrá abundante grasa siliconada, teniendo la precaución de ajustar los tornillos (que unen al transistor con el disipador), lo suficiente y no más, ya que si se excede el torque máximo del transistor, este se podría romper. - Verificar las conexiones del transistor y la polaridad de los capacitores antes de conectar la alimentación por primera vez. - Los cables de alimenatción deben tener un diámetro mínimo de 2 mm y la longitud más corta posible, ya que las caídas de tensión sobre el cable provocan una pérdida de la potencia de salida.

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- La tensión de alimentación es de 13,8 Vcc +/- 10% siendo la máxima tensión permitida 16 Vcc. El cable de alimentación positivo se soldará en la pantalla al lado del capacitor C5. - La corriente máxima del fusible se elegirá un 20% más de la corriente nominal que consume el amplificador. - Las espiras del CHRF1 no deben tocarse entre sí; de ser posible la separación entre espira y espira debe ser de 1 mm. - La plaqueta del COR se soldará en el lugar marcado sobre la plaqueta del amplificador, a 90 grados con respecto a ésta, y con los componentes hacia el lado del transistor de potencia. En caso de utilizarse la plaqueta en frecuencias de FM (88-108 Mhz) la plaqueta COR no se utiliza. - El tamaño del disipador debe elegirse en base a la potencia disipada por el transistor, que en todos los casos es aproximadamente igual a la potencia de salida del amplificador.

AJUSTE El mejor ajuste se logra con instrumental a saber; amperímetro de CC alcance 10 AMP, carga fantasma para VHF (potencia de disipación 50 W y watímetro o medidor de potencia, absoluta o relativa, alcance de 50 W. Conectar todo el sistema como indica la figura 1, la primer comprobación es verificar que el amplificador no tenga ningún consumo de corriente cuando no se aplica excitación (en caso de que esto ocurra verificar que el amplificador no tenga ningún consumo de desacople). Aplicar ahora excitación y ajustar los trimers C3 y C4 para lograr la máxima lectura en el medidor de potencia (o watímetro). En caso de ser necesario, retocar C1 y C2 para lograr la máxima potencia de salida. Verificar que la potencia de entrada y corriente de colector no superen los regímenes máximos de cada transistor. En caso de que la potencia disipada por T1 exceda los regímenes máximos que da el fabricante, reducir la excitación aplicada al amplificador (nunca se deben sacar de sintonía a las etapas). EQUIPO EXCITADOR

AMPLIFICADOR POTENCIA

A +

MEDIDOR POTENCIA

CARGA FANTASMA

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NOTA DE AJUSTE - En caso de que C2 quede totalmente cerrado, agregar entre la base de T1 y masa un capacitor de 100 pF (si es posible tipo multicapa) y repetir el juste. Hacer lo mismo, pero colocando el capacitor entre colector de T1 y masa en el caso de que C3 quede totalmente cerrado. - El COR no requiere ningún ajuste.

DIAGRAMA DE CONEXIONES En caso de utilizar la plaqueta como lineal de FM (88-108Mhz) no se debe utilizar la plaqueta COR.La señal ingresa por A y sale por B En este caso la señal del excitador se ingresa por el punto A de la placa (utilizando cable de 50 Ohms) y conectando la salida al punto B (también utilizando cable de 50 Ohms).

excitador

antena

PLAQUETA COR

PLAQUETA AMPLIFICADORA

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CONSTRUCCION DE UNA ANTENA DE 3/4 DE ONDA "SLIM - JIM"

Esta antena, original en su forma, se trata de un dipolo plegado, de una longitud igual a L/2, atacado en su extremo por un transformador de cuarto de onda de adaptación. Las características principales son las de presentar una ganancia espectacular, de la que no se ven las razones a priori, que de radiar con un ángulo de partida muy bajo sobre el horizonte. Se observará, además, que la antena no es tributaria de un plano de suelo y puede, por ello, ser montada en lo alto de un mástil o de un poste. La antena está realizada, con las cotas de la figura 1, de tubo de aluminio de 10 mm de diámetro. El cable de alimentación es de cualquier longitud y se fija a 102 mm de la base

con el de 50 ohms o a 120 mm con el de 75 ohms. La separación entre los dos ramales es bastante indiferente; nosotros la hemos fijado en 60 mm de eje a eje. La puesta a punto consiste esencialmente en el ajuste de los puntos de unión del cable para obtener una proporción de ondas estacionarias lo más reducida posible, es decir, próxima a la unidad. La fórmula para calcular esta antena es: 142 . 5 = 1/ 2 ( metros) Frec

Para la 1/2 onda y para el 1/4 de onda restante se divide el resultado anterior por 2. 1/ 2 1/ 4 = = ( metros) 2 Donde 142.5 es una constante que está dada

por la velocidad de propagación de la onda en el tiempo para las señales de VHF y UHF. Ejemplo: Para hacer una antena de 3/4 de onda en 96.3 MHz tenemos que hacer: 142.5 1/ 2 =

= 1, 47 metros 96. 3 1. 47 = 0, 73 metros 1/ 4 = 2

El largo total será de 2,2 metros, en el transfor-mador de 1/4 de onda se atacará a aproxima-damente 10 cm de la base con el cable coaxil (en el caso de utilizar 50 Ω de Z); luego desplazando hacia arriba y abajo de a poco (pasos de 0,5 cm) se ajustará el R.O.E. hasta que no supere los 1.3. Aplicando estas mismas fórmulas podremos, también, construir esta antena con otro tipo de

MANUAL TECNICO material. Como es una cinta plana de 300 Ω de Z, utilizada comunmente en T.V., debido a que esta antena es banda ancha +/2 Mhz no hay problemas para adaptar la impedancia, utilizando sus dos conductores concentricos, soldados en los extremos superior e inferior y respetando las medidas y el corte de 2,5 cm del gama; lograremos una excelente antena experimental para utilizar con una potencia de hasta 20 Watts. Para darle rigidez al conjunto

Modelo Nº: 160 Libro 12 - Experiencia 1 - Página 8/8 conviene introducir el cable estirado dentro de un caño tipo P.V.C. de un largo de 15 cm superior al de la antena para hacer el soporte, ya que al largo de la antena no se puede poner junto una superficie metalica ya que esta desadaptaría la impe-

dancia. Esta antena tiene un óvulo de irradiación como se muestra en la figura 3. Tomando como referencia la torre para darle la directividad; la separación entre el dipolo y la torre debe ser un número impar mayor a 1/4 de onda, esto es así para evitar que el soporte entre en resonancia con la antena. La ganancia de esta antena es de 3dB, el conjunto hecho con aluminio soporta una potencia de hasta 200 Watts.