Como Funciona Las Bandas Laterales

Cómo funciona la banda lateral

Al comienzo del libro describí cómo Glenn Johnson, W0FQK, atraía a los jóvenes del instituto hacia la radioafición. Caminábamos por la calle pensando en nuestras cosas cuando Glenn salió de su casa y nos cogió. “¡Venid chicos, y os enseñaré cómo funciona la banda lateral!” La esposa de Glenn nos servía leche y galletas mientras Glenn contactaba con montones de personas en fonía de banda lateral en 20 metros. Yo me sentaba en silencio y miraba cómo Glenn operaba sin esfuerzo un equipo tan grande que costaba como un coche. Estaba fascinado por la radioafición, pero no aprendí demasiado sobre cómo funcionaba la banda lateral. Tenía la impresión de que la banda lateral era MODULACIÓN PARA MILLONARIOS y demasiado complicada para un montaje casero. La descripción oscura del manual de 1957 de los “rotores de fase” y “moduladores equilibrados” sólo confirmaban mi opinión.

Hoy la BLU es asequible, pero la tecnología es aún exótica para el radioaficionado medio. En una reunión de mi club local oí de pasada una conversación que decía algo así: “Una vez conocí a un tipo que se construyó su propio transmisor de banda lateral” “¿EN SERIO? ¡Asombroso! ¿Seguro que no era un kit?” La implicación de esto es que hacer un montaje casero de banda lateral tenía más o menos el mismo nivel que un premio Nóbel de Física. Entonces, ¿hay alguien interesado en el premio Nóbel de banda lateral? Si ya has hecho montajes caseros de transmisores QRP, VFO y receptores, la banda lateral es el siguiente proyecto lógico. La BLU utiliza los mismos circuitos básicos. Además, realmente no comprenderás la banda lateral hasta que hayas hecho un montaje.

Comenzamos con el generador de banda lateral

Hay diferentes formas de generar una señal de RF de fonía en banda lateral, pero el más sencillo es el que se muestra arriba. El diagrama de bloques muestra los 5 bloques necesarios para generar una señal de banda lateral en 9,000 MHz. Este generador es similar al que se encuentra en el manual de la ARRL de 1986. Tras generar la señal BLU de 9 MHz, debe llevarse a la banda de radioaficionados deseada usando un mezclador y un VFO de alta frecuencia de la gama correcta de frecuencias.

Los circuitos que has usado en los capítulos anteriores son el amplificador de audio, el filtro de cristal, el oscilador/amplificador de RF y los módulos de conversión para llevar la señal del VFO a las bandas de radioaficionados. El diseño del amplificador es similar al del receptor de construcción casera del capítulo 13. El oscilador/amplificador de RF de 9 MHz usa la misma tecnología utilizada en el equipo QRP descrito en el capítulo 6. En teoría, el VFO podría ser la señal del VFO de tu receptor. Cuando comencé este proyecto, supuse que si el generador de banda lateral no funcionaba, al menos tendría una señal de CW que estaría en la misma frecuencia que mi receptor, de modo que sería más fácil hacerle el batido cero a la señal del corresponsal con el que quería hablar. Desgraciadamente, resultó ser más difícil de lo que parecía.

No quemes tus puentes

Si estás pensando en modificar un transmisor de CW que ya está funcionando para usarlo en banda lateral, no te lo recomiendo. Si ya tienes un amplificador de QRP basado en los capítulos 6 u 11 de este libro, tales diseños están llenos de amplificadores sintonizados y mezcladores. Los amplificadores sintonizados tienden a autooscilar cuando se usan para banda lateral. Para tener una buena posibilidad de que funcione, cada etapa con ganancia debe convertirse a banda ancha. Si conviertes tu viejo transmisor, es probable que luches durante meses en los cuales no estarás en el aire. ¡Comienza desde cero! ¡No estropees un transmisor que funciona!

Transmisor BLU de construcción casera

Cómo funciona la banda lateral

Las emisiones de AM en la banda de radiodifusión transmiten 3 señales separadas. Estas son la señal portadora y 2 bandas laterales de modulación hablada. La banda lateral única comienza con la AM, pero un proceso de cancelación quita la portadora, y 1 de las 2 bandas laterales se filtra con un filtro de cristal. Comencemos con el oscilador de cristal:

Oscilador/amplificador de 9 MHz

Generamos una señal de RF estable y de frecuencia fija con un oscilador/amplificador controlado a cristal de 9 MHz que se parece al transmisor QRP de 7 MHz descrito en el capítulo 6. El oscilador a cristal tiene 2 cristales. Cada uno de ellos tiene un condensador de sintonía, de modo que la frecuencia pueda ser desplazada alrededor de 1 KHz hacia arriba y hacia abajo. Esto permite que ambas bandas laterales de la señal de AM se puedan alinear adecuadamente con el filtro de banda lateral en escalera que sigue al modulador equilibrado. El filtro corta la banda lateral (superior o inferior) no deseada.

Un conmutador permite elegir 2 pares de cristal y condensador para el oscilador, de modo que el operador pueda cambiar a banda lateral superior o inferior. El filtro de cristal que quita la banda lateral no deseada está en 9,000 MHz, casi exactamente. Fíjate que la banda lateral superior se genera mediante una onda senoidal que está 1,5 KHz por debajo de 9,000 MHz. La banda lateral inferior se genera mediante una onda senoidal que está 1,5 KHz por encima de 9,000 MHz. Para subir la frecuencia del cristal por encima de 9,000 MHz, el condensador de ajuste está en serie con el cristal. Para bajar la frecuencia del cristal por debajo de 9,000 MHz, el condensador de ajuste está en paralelo con el cristal.

Cuánta capacitancia en paralelo o serie se necesita, depende del cristal concreto. El difícil es el del oscilador del lado bajo. Comienza eligiendo la frecuencia natural de oscilación más baja entre tus cristales. Para algunos cristales, puede llegarse a 8,9985 MHz con el condensador en serie con el cristal. Para otros cristales, hace falta el método de la capacidad en paralelo, e incluso puede que tengas que poner otro condensador en paralelo con el de ajuste. Como siempre, el circuito LC del colector del oscilador debe estar sintonizado a la región donde se encuentra la frecuencia del cristal.

El amplificador de audio

Un amplificador de audio con entrada de pruebas.

El micrófono necesita un amplificador de audiofrecuencia (AF) de alta ganancia antes de poder atacar al modulador equilibrado. El amplificador es bastante corriente excepto por el heroico esfuerzo por aislarlo de la RF. Fíjate en los choques de RF y condensadores de desacoplo en las 2 entradas de audio, el potenciómetro de ganancia de audio y la entrada de alimentación de 12 voltios.

Dado que los micrófonos de cristal tienen una salida débil, me hicieron falta 2 etapas para llevar la señal a unos 5 voltios de pico. Mi micrófono de cristal exageraba las altas frecuencias, así que las atenué con filtros de agudos RC en serie en los colectores de ambas etapas amplificadoras. Quizá estés tentado de añadir otra etapa más de ganancia de audio. ¡No lo hagas! Es mucho mejor tener la ganancia de micrófono totalmente abierta que tener amplificación extra y dejar la ganancia de micrófono baja. La amplificación extra sólo es una invitación al ruido y a la propensión a la realimentación de RF. Si lo prefieres, puedes sustituir la mayoría de este circuito por un CI pero, como siempre, será más formativo si construyes tu propio amplificador con componentes discretos.

Después de que tengas el amplificador funcionando, mira la forma de onda de audio de manera crítica. Puedes encontrarte con que los picos de voz positivos y negativos no son simétricos. Si es este el caso, puedes tener demasiada polarización, o muy poca, en la segunda etapa. Es decir, puedes querer aumentar o disminuir la resistencia de 51K que polariza al segundo 2N3904. Idealmente, el amplificador debería ser capaz de entregar una señal simétrica de 10 voltios de pico.

He añadido el filtro Butterworth de arriba para asegurarme de que el ancho de banda de mi señal sea menos de 3 KHz. Al igual que los filtros de agudos de los que hablé antes, tu generador puede no necesitarlo. El filtro Butterworth corta de forma precisa prácticamente toda señal de audio por encima de 3 KHz. Por contra, el filtro de agudos sólo enfatiza las frecuencias bajas. El filtro usa 2 amplificadores a transistores conectados en seguidor de emisor. Fíjate que la resistencia de carga (5,1k) de cada transistor está conectada entre el emisor y masa, en vez de entre el colector y la alimentación positiva.

Las ventajas de los seguidores de emisor

Los seguidores de emisor tienen la ventaja de que su impedancia de entrada es extremadamente alta y la de salida es muy baja. Una impedancia de entrada alta significa que no va a cargar o afectar a la fuerza de la señal de entrada. Una impedancia de salida baja significa que proporciona una corriente alta a una carga resistiva baja. Otra característica de los seguidores de emisor es que la ganancia en tensión es menor que la unidad. Es decir, que no amplifican la tensión. En este caso es una ventaja porque asegura que el amplificador no va a autooscilar. Los filtros de Butterworth se suelen hacer con amplificadores operacionales. Hasta este filtro, yo nunca había hecho uno con transistores. Sí, con simples transistores también funciona.

No importa el circuito de amplificador de audio que uses, será sensible a interferencias de RF de cualquier señal de RF de tu cuarto de radio. Por ejemplo, si estás usando un simple acoplador de antena sin blindaje como el mío, esas señales de RF tenderán a meterse por el cable del micrófono. Para evitar esto, puse choques

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