Receptor SSB conversão direta para 7 MHzPor: Ricardo B. Morim

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Resumo: Este projeto consiste em um receptor de SSB (Single Side Band), para a faixa de radioamadores de 40 m (7.000 a 7.300 MHz), conversão direta. O desempenho é satisfatório e o nível de dificuldade de montagem é baixo, uma vez que o circuito é simples e utiliza componentes comuns.

Introdução

A ideia de desenvolver um receptor de conversão direta deve-se a dois fatores principais. Primeiro, é uma montagem mais simplificada, que não exige componentes específicos, difíceis de encontrar e de alto custo. Segundo, serve para desenvolver conhecimento dessa técnica, que é utilizada em outras aplicações envolvendo radiofrequência. Além desses fatores principais, deve-se ressaltar que para o radioamador, o desenvolvimento da habilidade técnica é uma atividade intrínseca do hobby, conforme a própria legislação define, por constituírem uma reserva técnica para a nação. Quem se dispuser a montar o receptor e a estudar o funcionamento, poderá concluir que trata-se de uma topologia perfeitamente utilizável e que atende aos pré-requisitos mínimos de um receptor para amadores. Este circuito praticamente não requer calibrações e ajustes, diminuindo a possibilidade de problemas. O receptor foi batizado de “guajuvira”.

O circuito

A figura 1 é o diagrama esquemático do projeto. O sinal proveniente da antena é encaminhado a um transformador com núcleo toroidal, que acopla a impedância da antena ao circuito sintonizado, composto pelo capacitor de 100 pF e pelo secundário do próprio transformador. Este é o único circuito sintonizado, cuja frequência central é o centro da faixa de recepção (no caso, seria 7.150 MHz). Não há necessidade de um Q elevado, até mesmo porque a elevação da seletividade exigiria um ajuste fino. O objetivo principal desse circuito é permitir que apenas as frequências próximas da banda desejada sejam amplificadas. O Jfet BF245 apresenta uma alta impedância de entrada, de modo que não carrega o circuito sintonizado, permitindo um Q melhor. O transistor 2N3904 é o segundo amplificador, na

configuração coletor comum, e também melhora o casamento de impedância com o demodulador balanceado, cuja impedância típica é 50 Ohm. O demodulador a diodos é um dos circuitos mais simples para a detecção do SSB, e, apesar de introduzir perdas, é uma boa escolha para projetos simples. Isso porque tem a vantagem de aceitar uma excelente faixa dinâmica de entrada, sem introduzir distorções. Diodos apropriados para RF devem ser usados; no projeto foram usados 1N34 (D1 a D4), que são de Germânio, mas também, segundo algumas literaturas, os 1N4848, silício de uso geral, também servem para esse fim. Após a detecção, o sinal é amplificado pelo primeiro amplificador operacional, com alto ganho. O segundo estágio tem função de filtro passa baixa, com corte em aproximadamente 2.5 kHz e também de buffer, para acionar o amplificador de potência de áudio, um LM386.A frequência de recepção é controlada por um VFO construído com um DDS AD9850, da Analog Devices. Essa implementação representa um sinal estável para o receptor, embora com alguns problemas relativos a harmônicos, porém, em se tratando de um projeto de uso amador, está perfeitamente dentro do aceitável. Além disso, a questão dos espúrios gerados pelo DDS pode ser melhorada com o uso de filtros adequados. Poderá ser experimentado a montagem de um VFO transistorizado ou controlado por PLL, conforme projetos e documentações encontradas na internet ou consultando [1]. Com o uso do DDS, o VFO foi programado com steps de frequência mínimos de 100 Hz, de maneira a permitir um ajuste preciso na clarificação do sinal de SSB. Não custa observar que esse modelo de DDS utilizado permite steps de menos de 0.5 Hz na variação de frequência.

Bobinas

São usadas três bobinas no circuito. Todas elas confeccionadas com núcleos toroidais. Aquelas

do demodulador não são críticas. Utilizei núcleos toroidais de reguladores chaveados de placa-mãe de computadores sucateadas. O importante é que, para a bobina de entrada, sintonizada, a indutância do secundário deve formar um circuito sintonizado com o capacitor C1, no Gate do Jfet J1. No caso, com 10 espiras, a indutância ficou em torno de 5.5 uH. Para o demodulador balanceado, no mesmo tipo de núcleo toroidal, foram feitos enrolamentos trifilares de 6 espiras.

Antena

Para um circuito de radiofrequência, tanto de recepção quanto de transmissão, principalmente para sinais de baixa intensidade, que é o caso das faixas de radioamadores, uma boa antena é fundamental. Aqui, o significado de “boa antena” deve ser entendido como uma antena corretamente ajustada para a faixa que se deseja operar, ou seja, com Relação de Ondas Estacionárias (ROE) o mais próximo possível de 1:1, além de, é claro, obedecer a altura e distanciamento de objetos mínimos de acordo com a frequência. Usar cabo coaxial de 50 ou 75 Ohm, sendo o 50 Ohm o padrão para equipamentos de radioamadores. Nos testes, foi utilizado uma antena dipolo devidamente ajustada para a banda de 40 m.

Testes

O receptor foi posto em uso após a montagem, por um período de aproximadamente 30 dias. Foi verificado que a sensibilidade é compatível com os pré-requisitos mínimos desejáveis para um receptor operando na faixa de ondas curtas. A seletividade é muito boa. Foram escutadas estações da Argentina, Uruguai, estados de Santa Catarina, Paraná, São Paulo e Minas Gerais e Goiás, além, é claro, de muitas estações do meu próprio estado, Rio Grande do Sul, das mais diversas cidades.

Melhorias e expansão

Um detalhe, que os mais aficionados em RF já devem ter percebido, é a ausência de um circuito de controle automático de ganho (CAG). Para a surpresa, durante os testes, foi verificado que a ausência do CAG não chega a representar um desconforto muito grande na recepção. Mas, é notada a sua falta, e certamente é uma das melhorias

a serem implementadas. O circuito LPF de áudio também pode ser melhorado, de modo a melhorar ainda mais a seletividade do receptor. Um corte de frequência mais abrupto na casa dos 2.700 kHz pode ser implementado, sem prejuízo na utilização. A construção do transmissor está em fase de projeto, sendo que inicialmente foi estabelecido um projeto de transmissão DSB (Double Side Band) como espécie de “treino” para um projeto posterior de transceptor SSB.

Outras frequências

Esse projeto pode ser experimentado em outras faixas, bastando que o VFO empregado atinja as frequências desejadas. Para a faixa de HF (1.8 MHz a 30 MHz), basta apenas modificar o transformador de entrada (LC sintonizado), já que o demodulador é do tipo broadband. Certamente em frequências mais altas, por exemplo na faixa de 10 m, o rendimento irá cair, principalmente por conta do circuito pré-amplificador de RF, composto por J1 e Q1.

Conclusão

O projeto teve um desempenho muito satisfatório, principalmente quando se considera todos os fatores envolvidos, tais como baixo custo, utilização de componentes comuns e desempenho em funcionamento. Além disso, o desenvolvimento e montagem proporcionam um estudo detalhado de questões técnicas pertinentes a modulação/demodulação SSB e circuitos tipicamente utilizados para essa finalidade. Finalmente, resta enfatizar que as faixas de Ondas Curtas, ainda que existam muitos outros meios de comunicação, são amplamente utilizadas, havendo inúmeras estações de rádio comerciais (broadcasting) transmitindo em AM (Amplitude Modulada) e também estações de radioamadores, com faixas de frequências definidas internacionalmente, e que são muito utilizadas. Prova disso é que temos diversos fabricantes de equipamentos para uso amador, principalmente em países desenvolvidos. Resta observar que a legislação vigente permite a confecção de equipamentos caseiros por radioamadores, sendo estes dispensados de homologação para serem utilizados.

Figura 1: esquema elétrico do receptor.

Bibliografia

[1] The ARRL Handbook for Radio Communications, Eight-seventh Edition, 2010.[2] RF Circuit Design, Chris Bowick, Newnes.[3] RF Mixers, Iulian Rosu, http://www.qsl.net/va3iul/ .[4] DC40 receiver, at http://www.dxzone.com/cgi-bin/dir/jump2.cgi?ID=24756 .