ABMS- RF SIGNAL GENERATOR
Este projeto foi baseado no artigo da Nova Eletronica "Circuito Gerador de RF de 150KHz a 12MHz":
http://blog.novaeletronica.com.br/circuito-gerador-de-rf-de-150khz-12mhz/
O artigo original deste projeto está no site:
http://www.vintage-radio.com/projects/signal-generator.html
Nessa minha versão em particular, pequenas mudanças e adaptações que gostaria de compartilhar.
O Gerador de RF (Rádio Frequência) é um instrumento de bancada ideal para que se possa efetuar a calibração de receptores e transmissores de rádio.
Este projeto é bem típico e de baixo custo, com menos de R$200,00 você pode montar o equipamento e começar ajustar os transceptores na bancada.
Dessa forma ele se torna muito adequado ao técnico e ao hobbysta em eletrônica e operadores de radio comunicação, além de laboratórios de teste e ajustes.
A saída de sinal é senoidal, mas não muito limpa como veremos na seção de testes, porém é perfeitamente aceitável para ajustes dentro da faixa de radiocomunicação.
O equipamento cobre frequências de 150KHz a 22MHz facilmente ajustáveis por uma chave rotativa (range switch) e por um capacitor variável (ajuste de frequência).
Dessa forma é possível alinhar transceptores de Radio Frequência em termos de sinais de RF e FI para AM, MW, LW, bem como para sinais de FI de FM e VHF e ou para circuitos SW (ondas curtas) nas faixas de 25 a 49 m.
A saída do sinal de RF pode ser modulado em amplitude por um sinal de áudio de 800Hz Interno com aproximadamente 30% de modulação. ou então por um sinal externo proveniente de um outro sistema (gerador de sinal/funções e ou então sinal de voz).
O sinal de saída tem amplitude entre 250mVpp até 2,0Vpp; ajustável via potenciômetro.
CONTROLES, CHAVE E CONECTORES:
Ajuste de Frequência (Capacitor variável duplo estágio);
Range de Frequências (Chave rotativa + indutores);
Ajuste de Amplitude do sinal de saída (Potenciômetro);
Atenuador (Chave alavanca);
Seletor de Modulação, Interna / Externa (Chave alavanca);
Entrada 127VAC (Plug AC para painel padrão);
Chave AC Liga/Desliga (Luz indicadora de AC);
Bornes para 15VDC (Banana fêmea);
Entrada Modulação Extena (Plug RCA fêmea);
Saída de Sinal de Modulação Interna (800Hz) (Plug RCA fêmea);
Conector de Terra / Comum (Plug banana fêmea);
LED Indicador de alimentação DC (3mm verde).
DIAGRAMA ESQUEMÁTICO:
O nosso projeto é composto por 3 placas:
- Placa principal - Gerador de RF/AF, gera o sinal modulador de 800Hz e o sinal de RF de 150KHz a 12MHz.
X1 - é o conector para entrada de sinal modulador externo;
X2 - é o conector para saída de sinal modulante interno (800Hz);
X3 - é o conector para entrada de alimentação de 12 ou 15VDC;
X4 - é o conector para a chave rotativa + indutores;
X5 - é o conector para o capacitor variável de dois estágios (A, B e Comum);
X6 - é o conector para o potenciômetro de ajuste de nível de sinal;
X7 - é o conector para o sinal de saída de RF;
- Fonte de alimentação - gera a alimentação de 15V do sistema.
X4 - é o conector para entrada do transformador 12+0+12V ou 15+0+15V;
X5 - é o conector para saída do sinal retificado de 12 ou 15VDC;
O IC1 deve ser de acordo com a alimentação desejada.
Tensão de alimentação dos capacitores dever 3 vezes superior a tensão desejada.
- Switch - onde estão localizados os indutores e a chave comutadora rotativa de seleção do range de frequências (faixas).
JP1 - é o conector de saída de sinal da chave rotativa (seção A, Seção B e Comum);
A disposição do indutores é simetrica.
- Amlificador de RF - adicionado, caso queira um sinal com maior amplitude de saída.
PSU - é o conector de entrada de alimentação 15VDC;
INPUT - é o conector de entrada do sinal de RF a ser amplificado;
POT - é o conector para o potenciômetro de ajuste de nível;
SWITCH - é o conector para a chave de atenuação;
OUTPUT - é o conector de saída do sinal de RF amplificado.
PLACAS:
Todos os arquivos originais (esquema e placas) para o SW EagleCad poderão ser obtidos no GITHUB da ArduinoByMyself:
https://github.com/Arduinobymyself/RF_Signal_Generator
FUNCIONAMENTO:
Q5 é um transístor de efeito de campo (Field Effect Transistor - FET - BF245) e é montado na configuração de um circuito Oscilador Collpits. A variação de frequência é feita no capacitor variável nas seções A e B provenientes do conector X5 em conjunto com os 6 pares de indutores montados na chave rotativa (são ao todo 6 faixas de frequência).
Existe uma boa sobreposição de banda, pois estamos usando indutores comerciais, isso poderia ser minimizado se usando indutores específicos calculados para cada banda.
A saída de sinal de RF é feita pelo transístor Q4 que está configurado como um seguidor de emissor e entregue em cima do resistor R15 que e vai para o controle de nível e circuito chaveado de atenuação de sinal.
O sinal de RF é modulado em amplitude através da variação de tensão no circuito de oscilador de RF, isto é feito pelo transístor Q2 também configurado como seguidor de emissor e desacoplado pelo capacitor C4.
O método de modulação causa uma pequena quantidade de frequências indesejadas, portanto pode ser um pouco inconfortável para ouvir música nesse equipamento. Todavia não distorce o sinal de RF propriamente dito.
A chave S1 comuta entre o sinal modulante de 800Hz interno ou um sinal externo. Se a modulação não é necessária, ela deve ficar na posição de sinal externo e sem conexão...
O sinal modulante é bufferizado pelo transístor Q1 e fica disponível no conector X2, bom para o "trigger" de um osciloscópio.
O
transístor Q3 é configurado em um circuito oscilador R-C, sendo a frequência ajustada pelo circuito formado por C3, C6, C7, R7, R8 e R9 e fica em torno dos 800HZ. Se necessário mudar essa frequência, é preferível alterar os capacitores do circuito ao invés dos resistores, pois alterar os resistores pode alterar as correntes de polarização do transistor e prejudicar o funcionamento do conjunto como um todo.
O circuito é alimentado por uma fonte de 12 a 15V e tem consumo em torno de 30mA o IC1 é um regulador para 15 ou 12V @500mA mínimo.
O transformador de AC deve ser de acordo com a tensão desejada e a fonte de alimentação deve ter uma boa retificação e bom desacoplamento.
Tabela de Indutores e frequências:
Note que uma faixa a mais foi colocada (em relação ao original) para chegar poder até 22MHz aproximadamente.
O capacitor variável tem duas seções com 275pF + 275pF.
| 2m2H | 150 - 450 KHz |
| 1m0H | 300 - 800 KHz |
| 220uH | 0.65 - 1.8 MHz |
| 47uH | 1.5 - 4.6 MHz |
| 10uH | 3.0 - 10.5 MHz |
| 1u0H | 10 - 34 MHz |
O range de frequências e indutores originais eram:
COMPONENTES:
Abaixo a listagem de componentes, placa pro placa.
1 - Amplificador:
C1 100nF
C2 100nF
C3 47uF
C4 47uF
INPUT 1X03
OUTPUT 1X03
POT 1X03
PSU 1X03
R1 100K
R2 2K7
R3 15K
R4 470R
R5 10K
R6 1K
SWITCH 1X03
T1 BF495 TO92-EBC
2 - Fonte:
B1 RB1A ponte retificadora
C9 4700u
C10 100n
C11 100n
C12 220u
IC1 7815TV
X4 AK300/3
X5 AK300/2
3 - Switch:
JP1 PINHD-1X3 1X03
L1 2,2mH
L2 1,0mH
L3 220uH
L4 47uH
L5 10uH
L6 1,0uH
L7 2,2mH
L8 1,0mH
L9 220uH
L10 47uH
L11 1uH
L12 10uH
S1 CK102X06 switch
4 - Placa principal:
C1 100nF
C2 100nF
C3 4,7nF
C4 2,2nF
C5 22nF
C6 4,7nF
C7 4,7nF
C8 1uF
C13 100pF
C14 100nF
C15 100pF
C16 100nF
C18 100nF/60V
C19 100nF
Q1 BC548A
Q2 BC548A
Q3 BC548A
Q4 BC548A
Q5 BF245
R1 22K
R2 180K
R3 4K7
R4 470R
R5 15K
R6 100R
R7 27K
R8 27K
R9 27K
R10 470R
R11 150R
R12 10K
R13 2K2
R14 22K
R15 470R
R16 1K2
R17 47K
R18 1K
R19 68R
R20 22K
R21 15K
S1 SWITCH-SPSTPTH
S2 SWITCH-SPSTPTH
X1 AK300/2
X2 AK300/2
X3 AK300/2
X4 AK300/3
X5 AK300/3
X6 AK300/3
X7 AK300/2
FOTOS:
Fotos das placa de circuito impresso:
Fotos da montagem:
Todas as ligações devem ser feitas seguindo os sinais no esquema elétrico e associando com as placas. Todos os sinais estão descritos nas placas e nos esquemas, a associação é fácil.
A interligação da parte de potência (Entrada AC, Transformador, fusível, chave liga/desliga AC, fica por sua conta e risco.
Se quiser pode usar um adaptador AC/DC para 15 ou 12V por 500mA ao invés de construir uma fonte; barateando ainda mais o projeto.
A caixa do projeto foi feita em lamina de metal para calhas.
Pode se obter essas chapas por metro com largura de 30cm, custando R$22,00 o metro.
O tamanho da caixa fica a gosto do cliente. Use a imaginação.
Faça todas as dobras e furação, antes da pintura.
Pintura:
Posicionamento e Interligações:
Posicionamento das placas na caixa, observe o capacitor variável e a chave rotativa.
A chave rotativa tem uma plaquinha de onde saem 3 fios (A, B e Comum) que vão para a placa principal.
Transformador e placa da fonte devem ficar o mais afastado possível do capacitor variável e dos indutores da chave rotativa.
Fios do capacitor com a chave e com a placa principal devem ser o mais curto possível.
O cabo de saída do sinal RF pode ser blindado para evitar interferências.
A carcaça da caixa deve ter um "massa" comum com o negativo e com o "terra" da rede.
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| Disposição das placas na caixa de montagem |
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| Detalhe da Chave Rotativa e Indutores |
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| Detalhe do Capacitor variável de dois estágios 275pF + 275pF |
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| Aqui foi adicionado o amplificador de RF para uma maior amplitude do sinal de saída (opcional) |
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| Aterramento da carcaça. |
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| Pontos de monitoramento, ou até para uso, da tensão de alimentação de 15V |
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| Painel Frontal... Faltando a Escala e indicadores |
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| Entrada 127VAC, Chave Liga/Desliga e 15VDC |
TESTES E AJUSTES:
Para uma calibração mais precisa, se faz necessário um instrumento de calibração (frequencímetro) ou de um osciloscópio.
A unidade pode ser calibrada para várias frequências, as quais devem ser marcadas em uma escala para melhor utilização do equipamento.
É bastante conveniente marcar a escala a cada escala 5 KHz entre 400 e 500KHz, de tal forma que a frequência intermediária de AM (tipicamente 455KHz, 465KHz ou 470KHz) possa ser ajustada mais facilmente e com maior precisão.
Além disso, pode se marcar a escala a cada 0.1MHz entre 10.4MHz e 11MHz, para permitir que a FI de FM de 10.7MHz possa ser ajustada mais facilmente e com maior precisão.
Uma alternativa para calibrar o gerador é utilizar um rádio receptor de ondas curtas com leitura digital de frequências.
Notei que ao incrementar o valor da frequência, nas faixas mais altas a amplitude do sinal cai para cerca de 250mV, mas ainda assim é funcional.... para vários testes na bancada.
Bom, melhorias podem ser feitas...., aceito ideias e sugestões.
Abaixo algumas fotos mostrando a fase de testes.... até que foram bons resultados, mesmo sem o uso do amplificador....
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| Sinal modulado em amplitude, portadora 2MHz e modulante 1KHz @ 1V |
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| Sinal modulado em amplitude, portadora 2MHz e modulante 1KHz @ 2V |
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| Sinal modulado em amplitude, portadora 2MHz e modulante 1KHz @ 3V |
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| Sinal modulado em amplitude, portadora 1,7MHz e modulante 1KHz @ 4V |
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| Sinal modulado em amplitude, portadora 1,5MHz e modulante 1KHz @ 5V |
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| Faixa 1 - frequência mínima |
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| Faixa 2 - frequência mínima |
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| Faixa 3 - frequência mínima |
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| Faixa 4 - frequência mínima |
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| Faixa 5 - frequência mínima |
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| Faixa 6 - frequência mínima |
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| Sinal da faixa 1 sem atenuação |
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| Sinal atenuado |
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| Faixa 1 - frequência máxima |
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| Faixa 2 - frequência máxima |
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| Faixa 3 - frequência máxima |
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| Faixa 4 - frequência máxima |
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| Faixa 5 - frequência máxima |
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| Faixa 6 - frequência máxima |
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| Sinal de 2,8MHz modulado por um sinal de 2KHz @3V |
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| Sinal de 20MHz modulado por sinal de 2KHZ externo @3V |
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