SUPER TRANSMISSOR DE FM

Muitos leitores não se contentam com pequenos transmissores de FM dadas às restrições de montagem e operação deste tipo de equipamento.

Existem aqueles que por estarem em regiões rurais despovoadas podem colocar um pouco mais de potência no ar, sem o perigo de causarem interferências ou de caracterizarem uma emissora clandestina, já que os sinais podem ficar restritos à sua propriedade.

O alcance do transmissor pode chegar até aos limites da tua propriedade. Ou seja, se você for um latifundiário pode ter um transmissor que cubra toda a área de sua propriedade, mas se você mora numa favela num barraco de 5 m2, você pode ser processado por usar o transmissor e atrapalhar os moradores de seu bairro de ouvir propaganda do supermercado que pertence ao dono do latifúndio. Bem democrática essa lei! A amplitude do teu direito equivale ao tamanho de tua propriedade!

Com 4 transistores, este transmissor pode operar na faixa de FM entre 88 e 108 MHz o com algumas alterações na faixa inferior de VHF entre 50 e 88 MHz. Sua potência de saída é da ordem de 5 W, estando em nível semelhante ao de muitas emissoras piratas.

Evidentemente, se o leitor colocar no ar este transmissor em regiões urbanas com antena externa, uma emissão na faixa de FM não só pode causar interferências nos serviços normais como também caracterizar uma emissora pirata, o que é proibido por lei.

Mas, se o leitor quer fazer experiências com sinais de RF de boa potência, deve atentar para o atrativo principal deste projeto além de sua facilidade de montagem, utiliza componentes comuns e não exige muito para sua calibração.

Conhecer o princípio de funcionamento de um transmissor é importante para poder descobrir eventuais problemas de montagem e também obter o melhor desempenho (alcance). Assim, analisaremos este funcionamento a partir do diagrama de blocos mostrado na figura 1.

O primeiro bloco consiste num oscilador em que a bobina L, em conjunto com CV determina a frequência de operação. Em paralelo com o circuito sintonizado, temos um diodo varicap cuja finalidade é fazer a modulação.

Desta forma, obtemos na saída desta etapa sinais de alta freqüência modulados em freqüência (FM) que podem ser levados à etapa seguinte para amplificação. Esta etapa tem por base o transistor Q2. O sinal da etapa osciladora chega até a base deste transistor através da bobina L2.

Com a amplificação dada por este transistor, o sinal já adquire uma intensidade suficiente para excitar a etapa final de potência que utiliza dois transistores 2N3866 ligados em contra-fase (push-pull). Nesta configuração estes transistores são excitados alternadamente, cada um com um semiciclo do sinal de alta frequência.

Os sinais são levados às suas bases através de dois setores do enrolamento de L4, de modo a se obter uma inversão de fase. Assim, nos semiciclos positivos, a base de Q3 é polarizada de modo a ocorrer sua condução, enquanto Q4 permanece no corte.

No semiciclo seguinte, é a base de Q4 que é polarizada de modo a ocorrer a condução, permanecendo Q3 no corte.

Com a amplificação do sinal total, metade por cada transistor, o recuperamos em sua forma completa na bobina L5 que está ligada aos coletores dos dois transistores.

Esta modalidade de operação é denominada «classe C» e permite obter é maior rendimento de um transistor como amplificador.

A alimentação vem de uma fonte de 12 V que precisa ter boa filtragem e fios de conexão ao transmissor bem curtos, para que não ocorram roncos.

Recomenda-se que tanto o transmissor como a fonte sejam montados em caixas de metal separadas para minimizar este problema.

Ocorre neste caso que um componente de 60 Hz da rede de energia elétrica mal filtrada pela fonte modula o sinal do oscilador, aparecendo então na forma de ronco quando captado pelo receptor.

Um choque de RF (XRF2) a uma filtragem adicional no receptor por meio de um eletrolítico e um capacitor cerâmico (C9 e C10) ajudam a eliminar este problema, ou pelo menos reduzí-lo a níveis aceitáveis.

Na figura 2, temos uma sugestão de fonte de alimentação que pode ser usada com este transmissor.

Para os leitores que puderem ou desejarem uma transmissão livre de roncos, uma sugestão é a utilização de uma bateria de moto ou de carro.

Veja que a fonte empregada não é estabilizada, mas esta característica não é tão importante num transmissor semelhante ao que propomos.

MONTAGEM

O diagrama completo do transmissor, não incluindo a fonte de alimentação, é mostrado na figura 3.


Os componentes do transmissor são montados numa placa de circuito impresso com a disposição mostrada na figura 4.

Observamos que em transmissores de alta freqüência, semelhantes a este, a disposição dos componentes é importante e as trilhas de interligações devem ser curtas para que não ocorram instabilidades ou mesmo problemas de ajustes.

Os transistores Q1 e Q2 podem ser tanto os BD135 como os 2N2218. O leitor deve tomar cuidado com sua ligação, pois eles possuem disposição de terminais diferentes.

Na verdade os 2N2218 são mais apropriados para a função, se bem
que os BD135 possam encontrados com maior facilidade.

Os transistores 2N3866 devem ser dotados de radiadores de calor do tipo de encaixe. Em operação, estes transistores devem aquecer devendo por isso haver um modo do calor desenvolvido ser transferido para o meio-ambiente.

Em muitos ferros-velhos, oficinas o outros locais podem ser encontradas placas de televisores quebrados que contêm bobinas deste tipo. Essas bobinas podem ser aproveitadas.

Retire os transformadores das placas, dessoldando-os com cuidado, abra-os e desenrole as bobinas existentes, enrolando as novas com as especificações de nossa lista de materiais.

O fio esmaltado também pode ser obtido de componentes fora de uso ou aproveitados dessas placas, tais como choques, outras bobinas e transformadores, desde que não se apresentem enegrecidos, o que é sinal de que estão com o isolamento danificado (queimado).

Os trimmers podem ser do tipo plástico ou de base de porcelana com valores máximos entre 20 e 50 pF.

Os resistores são, em sua maioria, de 1/8 W de dissipação, mas existem alguns que devem ser um pouco maiores, pois tendem a aquecer quando o transmissor estiver em funcionamento. Esses resistores tem suas dissipações mínimas indicadas na lista de materiais.

Para o diodo D1 pode ser usado qualquer varicap comum, eventualmente aproveitado de um seletor de canais de TV. Eventualmente, conforme as características do diodo, se não for o original, pode ser necessário um sinal um pouco mais forte para ser obtida a modulação total, ou ainda pode ser necessário um ajuste um pouco mais crítico de P1.

Os capacitores são todos cerâmicos exceto o de 1000 mf que é um eletrolítico para 25 V ou mais. A fonte de alimentação também emprega capacitores eletrolíticos.

No caso dos capacitores é muito importante que o montador observe os valores, pois confusões de nF com pF, ou ainda com os códigos usados em capacitores cerâmicos são a principal causa de não funcionamento deste tipo de aparelho.

Para a fonte de alimentação, o transformador tem enrolamento primário de 110 V ou 220 V, conforme a tensão da rede, de energia e secundário de 9 + 9 V com pelo menos 1,5 A de corrente. Os diodos são do tipo 1N4002 ou equivalentes e o capacitor eletrolítico de 2 200 uF deve ter uma tensão de trabalho de pelo menos 16 V. Será importante montar a fonte e o transmissor em caixas de metal separadas ou então numa caixa única que tenha uma divisão metálica que separe estes dois setores de modo a evitar a produção de roncos. Para caixas separadas, estas devem ter os pólos negativos ligados a sua estrutura (0 V) de modo a servirem de blindagem.

Para a entrada de modulação use um jaque RCA e para a saída de antena, um conector fêmea de cabo coaxial de 75W.

Confira cuidadosamente a montagem antes de ligar e provar o transmissor.

PROVA E USO

Ligue o transmissor na fonte de alimentação e nas proximidades sintonize um receptor de FM em freqüência livre. Como antena para o transmissor use um pedaço de fio rígido comum de uns 20 cm de comprimento.

Uma outra forma de executar o ajuste consiste em fazer um «Anel de Hertz» com 4 espiras de fio comum e uma lâmpada de lanterna de 6 Volts, verifique a figura 6.

Este anel será colocado de modo a ficar alinhado com as bobinas L5 e L6 da saída de sinal do transmissor.

Ajuste inicialmente CV1 para que o sinal seja captado no receptor, ou seja, para ter a freqüência de operação do transmissor.

Depois, ajuste CV2 e CV3 de modo a obter máxima intensidade de sinal na saída, ou seja, o máximo brilho da lâmpada ligada ao anel.

Com este ajuste, ligue na entrada do transmissor uma fonte de sinal de áudio, como por exemplo, a saída de um pré-amplificador, de um mixer ou mesmo um microfone comum de bom rendimento. Com fontes de sinal, ajustando P, deve ser conseguido um ponto em que o som tenha boa reprodução no receptor sem distorções.

Feito isso, o aparelho estará pronto para uso e pode ser usada uma antena externa.

Com a antena externa, ajuste CV4 para obter máximo rendimento, agora usando um medidor de intensidade de campo ou mesmo um receptor comum como referência.

POTÊNCIA E ALCANCE

A idéia de que quanto maior for a potência de um transmissor maior será o seu alcance, já foi analisada em alguns artigos desta série de projetos, sugerimos que os leitores os consultem. No entanto, voltamos a insistir que isso não é verdade.

O alcance de um transmissor depende de diversos fatores além de sua potência, como por exempio, a qualidade da antena, a existência de obstáculos para a propagação do sinal, as condições de propagação para os sinais daquela freqüência em que o aparelho opera, além de outros.

No caso de transmissores de FM, considerando apenas as condições locais, o que se tem não é realmente uma proporção direta entre o alcance e a potência.

Em princípio, podemos dizer que para dobrar o alcance de um transmissor, na realidade é preciso quadruplicar sua potência.

Isso ocorre porque a intensidade do sinal que chega a um local, onde está o receptor com sua antena é inversamente proporcional ao quadrado da distancia que os separa. Assim, um receptor recebe um sinal 9 vezes mais fraco quando o afastamos a uma distância três vezes maior do transmissor, pois 32 (3 elevado ao quadrado, ou seja, 3 x 3) é nove.

Isso significa que nem sempre compensa investir em potências mais elevadas para obtenção de maior alcance, quando podemos obter os mesmos efeitos simplesmente concentrando os sinais por meio de uma antena apropriada.

PIRATARIA NO AR, CUIDADO!

A operação de transmissores de rádio ou de qualquer outro tipo de aparelho sem a permissão legal consiste em uma infração grave, Se for localizada uma transmissão considerada clandestina ou «pirata», o equipamento é aprendido e o proprietário deve responder a um processo.

Mesmo considerando brincadeira, uma vez que muitos leitores gostariam de ser DJ (disc Jokeys), transmitir em FM com potência elevada sem permissão é uma infração grave que deve ser considerada. Quando publicamos diagramas de transmissores de FM, como ocorre neste livro, alertamos para o fato de que se tratam de projetos experimentais que de modo algum devem ser colocados «no ar», caracterizando uma rádio clandestina.

Assim, os transmissores devam ser operados com restrições respeitando a lei. O que significa isto?

Isto significa que estes transmissores devem ser colocados no ar em condições de alcance limitado de tal forma que não venham a causar qualquer tipo de interferência nos serviços regulares de radiodifusão ou de telecomunicações de outras faixas de freqüências.

Para um morador rural ou em condições da operação em regiões desabitadas, podemos ir um pouco além e até usar uma antena externa, mas não com potência muito alta. Os sinais, que neste caso, poderiam alcançar quilômetros, numa região nestas condições dificilmente poderiam afetar a recepçãp de outras pessoas, causando problemas. O importante no caso é não interferir ou caracterizar a operação de uma emissora clandestina.

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