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Transmisor

 

 

La aparición del transistor en escena y su progresivo desarrollo en forma meteórica no ha dado tiempo a que la válvula electrónica pierda vigencia aún en muchas aplicaciones. No obstante, no pasará mucho tiempo más para que definitivamente se convierta en una pieza de museo muy difícil de conseguir.

Esta generación de experimentadores y radioaficionados aún tiene la oportunidad de incursionar en las bondades de este dispositivo y encarar un proyecto que le permita recrear las condiciones de trabajo de quienes les precedieron.

El armar un circuito de un transmisor ya comprobado y experimentado su funcionamiento es una actividad del experimentador radioaficionado muy parcializada ya que incursiona tan solo por la práctica del armado si bien el ajuste y puesta en funcionamiento requiere transitar por conocimientos teóricos importantes.

El proyectar el transmisor, el sumergirse en los manuales, la recopilación de información y la justificación teórica de cada una de nuestras decisiones es una de las actividades más completas y que más llena de satisfacción al experimentador radioaficionado.

Si bien nuestro proyecto tiene forma concreta y está funcionando, este tan solo se toma como base y verificación práctica de cada uno de los aportes que desde la teoría nos acercan los estudiosos del tema.

La presentación se hace dentro de un marco teórico de divulgación, en muchos casos el tratamiento del tema no tiene toda la formalidad deseada y el cálculo matemático aparece simplificado con la intención de universalizar el proyecto de construcción de nuestro emisor valvular.

El marco de referencia fue elegido en el The Radio Amateurs Handbook con intención de revisión y actualización de algunos conceptos vertidos durante tantos años y que en muchos casos la rectificación obedece a errores de impresión más que conceptuales.

 

Modulación en Reja Pantalla y Control

 

Principio de funcionamiento
 

Con modulación en reja pantalla la tensión de placa es constante y el aumento de la potencia de salida en condiciones de modulación se obtiene haciendo variar, tanto la corriente como el rendimiento de placa.

Para modulación del cien por ciento, tanto la corriente como el rendimiento de placa deben, en el pico de modulación positivo, poder duplicar los valores correspondientes a la portadora en reposo. De tal manera, en el pico de la envolvente de modulación se duplicará la potencia de entrada, y como también se duplicará el rendimiento de placa en ese mismo instante, la potencia de salida en los picos será de cuatro veces el valor de la portadora.

El rendimiento obtenible en los picos depende de cuan cuidadosamente se ajuste el amplificador modulado y, en algunos casos, puede ser tan elevado como un 80%.

Por lo general, es del 60% al 70% cuando se ajusta el amplificador para obtener buena linealidad. El rendimiento sin modulación es la mitad del rendimiento de pico, aproximadamente un 33%.

Este bajo rendimiento reduce la potencia de salida de portadora admisible a menos de la cuarta parte de la potencia que se puede obtener de una válvula determinada trabajando en onda continua (cw) y a menos de un tercio de la potencia de portadora que podríamos obtener con la misma válvula modulada en placa.

Valores típicos para una válvula 6146

                     

Operación

Potencia de disipación de placa (W)

Potencia de disipación de pantalla (W)

Tensión de placa (V)

Tensión de pantalla (V)

Tensión de reja de control (V)

Corriente de placa (mA)

Corriente de pantalla (mA)

Corriente de reja de control (mA)

Potencia de excitación (W)

Potencia de salida (W)

CW

25

3

500

170

- 66

135

9

2,5

0,2

48

CW

25

3

750

160

- 62

120

11

3,1

0,2

70

                     

La potencia que debe entregar el modulador es la potencia disipada en la reja pantalla. La modulación en reja pantalla no puede proporcionar características de funcionamiento lineal, aún bajo óptimas condiciones de funcionamiento, en presencia de desajustes se producen deformaciones y generación de ondas no deseadas. Las variaciones de corriente de placa no serán registradas por un instrumento de bobina móvil cuando se modula.

Condiciones de funcionamiento

La potencia de entrada de continua de la placa del amplificador modulado por reja pantalla suponiendo 0,33 para el rendimiento de placa, no deberá sobrepasar de 1,5 veces la disipación de placa a régimen normal en la válvula.

Se recomienda proyectar con la máxima tensión de placa recomendada por el fabricante de la válvula, ya que las mejores condiciones se logran a medida que la tensión de placa es más elevada mejorándose la linealidad.

Veamos nuestro proyecto:

Se van a utilizar dos válvulas 6146 con una disipación de placa de 25 Watt cada una, con modulación en grilla pantalla. La potencia de entrada máxima permisible con un rendimiento de 0,33 es:

1,5 X (2 X 25 Watt) = 75 Watt

La tensión máxima de placa recomendada para estas válvulas es de 750 Volt. Usando 550 Volt, la corriente de placa para las dos válvulas es:

75 Watt/550 Volt = 136 mA

Con un rendimiento de 0,33, la potencia de salida que puede esperarse es:

75 Watt X 0,33 = 25 Watt

La relación tensión/corriente de placa al doble de la corriente de placa para portadora sin modular es:

550 Volt/272 mA = 2

La relación L/C del circuito tanque de placa deberá ser elegida sobre la base del doble de la corriente de placa. Si esta relación está basada en la relación tensión/corriente para la condición de portadora sin modular, el Q puede resultar excesivamente bajo para un buen acoplamiento con la carga.

La manera más satisfactoria de aplicar la tensión moduladora a la pantalla es por medio de un transformador. Con las válvulas en general, es necesario llevar la pantalla a una tensión algo negativa respecto al cátodo para eliminar por completa la salida de radiofrecuencia en el proceso de modulación. Por esta razón, la tensión moduladora de pico requerida para el cien por ciento de modulación es aproximadamente el diez por ciento mayor que la tensión continua de pantalla.

La tensión de pantalla debe fijarse aproximadamente en la mitad del valor recomendado por el fabricante para el régimen de onda continua.

La potencia de audio requerida para el cien por ciento de modulación es aproximadamente igual a un cuarto de la potencia de entrada de la pantalla en onda continua, pero varía con las condiciones de funcionamiento.

170 Volt X 1,1 = 187 Volt

170 Volt X 18 mA / 4 = 770 mW

La relación entre la corriente y la tensión en la pantalla no es lineal, lo que significa que la carga impuesta al modulador varía durante el desarrollo de cada ciclo de audiofrecuencia. Es recomendable, utilizar realimentación negativa en el modulador. si hay potencia de audio en exceso, es conveniente cargar el modulador con una resistencia cuyo valor se ajustará de manera de disipar la potencia excedente. No hay una manera simple de determinar el valor adecuado de esta resistencia si no es experimentalmente, observando su efecto sobre la envolvente de modulación con ayuda de un osciloscopio

La relación de vueltas requerida en el transformador de acoplamiento puede calcularse para una primera aproximación:

N = Ep/(2,5 X sqr (Pp X RL))

Donde:

N = Relación de vueltas secundario/primario

Ep = Tensión de pantalla para onda continua

sqr = Raiz cuadrada

Pp = Potencia de salida del modulador

RL = Resistencia nominal de carga del modulador

170 Volt/(2,5 X sqr (770 mW X 4 Ohm)) = 39 (a revisar)

Ajuste

El amplificador de radiofrecuencia debe estar bien cargado. En las condiciones correctas de funcionamiento, la disminución de la corriente de placa cuando el circuito de placa pasa por resonancia, es apenas apreciable. Es conveniente trabajar con la menor corriente de reja de control posible, puesto que así se reduce la corriente de pantalla y por consiguiente la potencia demandada al modulador.

Con un ajuste correcto, la linealidad es buena hasta el 90%  de modulación, Cuando la pantalla se hace negativa para el cien por ciento de modulación, ocurre una deformación en la envolvente de modulación en el momento de pasar por el valor cero de la tensión generando distorsión. Puede eliminarse esta deformación de la envolvente y mejorarse la linealidad aplicando una tensión de modulación a la reja de control simultáneamente.

Ajuste sin osciloscopio

Se sintoniza primero el amplificador de radiofrecuencia para máxima salida sin modulación y con la tensión continua de pantalla de régimen para onda continua.

Una vez cargado al máximo el amplificador de radiofrecuencia, se reduce la excitación en reja de control hasta que la potencia de salida empiece a disminuir, punto en que la disminución en resonancia de la corriente de placa sea apenas perceptible.

Se reduce la tensión continua de pantalla hasta que la corriente de placa llegue hasta la mitad de su valor para el régimen en onda continua. La corriente de salida de radiofrecuencia en este punto se habrá reducido a la mitad de su valor.

El amplificador está listo para serle aplicada la modulación, y la tensión moduladora podrá alcanzar el valor hasta el punto en que la corriente de placa comienza a aumentar, lo cual indica que se ha alcanzado el cien por ciento de modulación.

Con modulación vocal, la corriente de placa debe mantenerse estable, o exhibir solo algunos ocasionales aumentos en los picos de modulación.

Verificación de la modulación en pantalla con el instrumento de corriente de placa

Desplazamientos negativos de la corriente de placa:

Demasiada excitación de RF. La polarización de reja de control, usualmente, no es crítica con modulación en pantalla.

Insuficiente capacidad en el filtro de la fuente de alimentación de placa.

El amplificador final de radiofrecuencia no se halla fuerte y suficientemente cargado.

Como la modulación en pantalla no es perfectamente lineal, siempre lo es menos que la modulación en placa, un amplificador que funcione correctamente acusará un pequeño aumento en la corriente de placa con la modulación, que se asumirá o menos un 10% de la corriente de placa con modulación senoidal y ocasiones oscilaciones con la voz

Desplazamientos positivos de la corriente de placa:

Sobremodulación. Excesiva tensión de modulación.

Oscilaciones. Neutralización incompleta.

Tensión de pantalla demasiado baja.

Distorsión de audio en el modulador

En los sistemas de modulación en reja pantalla el modulador no se hallará necesariamente trabajando linealmente aunque la corriente de placa se mantenga constante, con o sin modulación. Resulta fácilmente posible arribar a una combinación de condiciones de trabajo con las que el achatamiento de las crestas positivas queden justamente equilibradas por sobremodulación negativa. El osciloscopio constituye el único sistema de verificación segura con este método de modulación.

(continuará)

 

 

OFV recomendado

 

 

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Última modificación: 08 de abril de 2014