Scripts para BasicDSP

Muchos "scripts" (.dsp) para utilizar con BasicDSP tales como filtros (FIR e IIR), receptores, decodificador de DTMF pueden verse en esta entrada de Google Notebook, el artículo de la revista SPRAT que mencionan algunos scripts puede ser encontrado aqui.

Uso de amplificador usando MOSFET

Los componentes digitales puede utilizarse en combinación con un MOSFET como se muestra en el artículo de Paul Harrison (G4VAM) extraido de la revista SPRAT. Una señal de oscilador, para general la cual se puede utilizar el diseño anteriormente visto de N7KSB, alimenta un par de compuertas NAND. La primera de ellas está configurada como un inversor mientras que la segunda es utilizada para manipular la etapa siguiente. La etapa de potencia utiliza un MOSFET (IRF510 por ejemplo) cuya salida está filtrada por un pasabajos calculado para la frecuencia de trabajo. El valor de RFC no es crítico y debe ser tal que represente una reactancia de 500 Ohms o más a la frecuencia de trabajo. Este amplificador puede entregar 1 a 2 W sobre una carga de 50 Ohms.

Demodulador SSB usando BasicDSP de PY4ZBZ

Un ejemplo de como usar BasicDSP en un clásico uso de radioaficionados lo dá Roland PY4ZBZ quien implementa un demodulador básico de SSB. El "circuito" tiene incluso un AGC rudimentario por software. La explicación detallada de la implementación mostrada en los bloques de la figura puede ser vista aqui y el código para BasicDSP (.dsp) puede ser obtenido aqui. La implementación utiliza un método de rotación de fase partiendo de dos señales en cuadratura (I/Q) tales como las entregadas por cualquiera de las plataformas SDR (TinySDR, ZeroSDR, YU1LM, Softrock o cualquier otro demodulador Tayloe) . Comenzar un proyecto desde cero, en una plataforma nueva como BasicDSP, en una tecnología nueva como SDR, puede ser intimidante. Desarrollos simples y efectivos como el de Roland permiten tomar un diseño básico y empezar a experimentar con el (por ejemplo, agregandole demodulación de AM, o FM), lo que es quizás la esencia de la experimentación.

Transmisor de CW para 80 mts basado en chips TTL

Derek Scofield (G4UOV) muestra en su artículo en la revista SPRAT una variante a los diseños vistos anteriormente. En su modelo de transmisor para 80 mts utiliza dos chips sextuple inversores. Dos compuertas de uno de ellos lo aplica a conformar un oscilador donde las compuertas son configuradas como amplificadores lineales merced a la fuerte realimentación introducida por las resistencias de 470 Ohms. Al utilizarse dos compuertas (inversión + inversion = igual fase) no es necesaria una red defasadora de 180 grados, la que a veces es crítica para diseñar y ajustar, sino la realimentación producida por un cristal (que recuerda vagamente una configuración Pierce). Un pequeño capacitor permite al circuito operar como VXO con la posibilidad de variar la frecuencia unos pocos KHz. El resto del chip es utilizado, una de las compuertas opera como buffer entre el oscilador y la etapa final mejorando la performance. Otras 3 compuertas son configuradas como un oscilador de audio de tal manera de actuar como sidetone. Las compuertas de otro chip se utilizan en paralelo como amplificador de salida, las compuertas tienen una realimentación fuerte dada por la resistencia de 1K para que el conjunto opere como un amplificador lineal. La impedancia de salida es de aproximadamente 200 Ohms la que se adecua con un transformador bifilar a una impedancia de antena de 50 a 75 Ohms para entregarle ~400 mW. La manipulación ocurre poniendo a masa la pata de habilitación de ambos chips.

Nociones básicas de procesamiento digital de señales

Al discutir temas de SDR, y en consecuencia DSP, comienzan a utilizarse términos tales como señales en cuadratura, I/Q, filtros, teorema del muestreo, alias y otros. Hace algún tiempo hice dos traducciones que pueden ayudar a quien no esté familiarizado con estas nociones básicas. La primera es "Observe sus señales I/Q" de Ireland (VK6VZ) y Harman (VK6APH) publicado en RadCom de Enero del 2007 que explica en detalle el proceso de demodulación de distintos tipos de señales (AM,SSB,FM, etc), algunos de los problemas que se encuentran y como se solucionan. Aun asi este artículo asume el conocimiento sobre algunos aspectos básicos del procesamiento digital de señales, para colaborar con ese aspecto también había traducido otro artículo tutorial presente en el sitio web de Bores Signal Processing denominado "Tutorial de Procesamiento Digital de Señales (DSP), Teoría Básica".

Transmisor de CW con chips TTL de N7KSB

El transmisor propuesto por Lew Smith (N7KSB), y cuyo esquema detallado puede verse aqui, apareció en el ARRL Handbook de algunos años atrás y es un buen ejemplo del uso ingenioso de integrados de lógica digital en aplicaciones de RF. Se utiliza un 74HC240 que contiene 8 compuertas inversoras que pueden ser habilitadas de a cuatro. Este diseño muestra varias cosas interesantes. La primera es como se utiliza una compuerta como oscilador (variante de red defasadora de 180 grados). La salida del oscilador alimenta 4 compuertas puestas en paralelo que configuran la etapa de salida. El resultado de la salida de estas compuertas es procesado por un filtro pasabajos para eliminar armónicas antes de alimentarse a la antena. La manipulación no produce el encendido del chip (lo que ocasionaría defectos de manipulación o "clicks") sino que simplemente ocurre por habilitar la salida de las cuatro compuertas. Hay tres compuertas que no se usan y sus entradas se ponen a masa para generar un alto en su salida y con ello reducir el consumo total. Notese que el chip está operado a ~7 a 8V (!!) lo que está bien fuera de la especificación del chip aunque permite obtener casi 500 mW de salida. Sin disipador el chip realmente calienta bastante con semejante tensión y en mi opinión es preferible trabajarlo en régimen a +5V con lo que se obtendrá apróximadamente 200-250 mW de potencia.
El diseño original está especificado para 10,15 y 20 mts pero nada impide hacerlo funcionar en 160,80 o 40 mts. Una modificación muy sencilla y que vale la pena intentar es utilizar alguna de las 3 compuertas que no se utilizan como buffer entre el oscilador y la etapa de salida; si bien se incrementa ligeramente el consumo total (en aprox 15 mA) se obtiene una manipulación más limpia al aislar al oscilador de la etapa de salida. Las distintas compuertas no son utilizadas como amplificadores lineales en este caso. El resultado de este enfoque es un transmisor muy compacto de CW que puede utilizarse tanto para realizar contactos como para ser utilizado como baliza (beacon). La potencia de salida es adecuada para usos casuales en QRPp pero es fácil agregar un amplificador clase C o D o E para aumentar la potencia a un par de Watts.

BasicDSP, SDR al alcance de todos

Las técnicas de Radio Definida por Software (SDR por sus siglas en inglés, Software Defined Radio) son muy interesantes para el experimentador porque logran simplificar notablemente los circuitos de radio mediante trasladar muchas de sus funciones al software, logrando de esa manera prestaciones que se corresponden con circuitos mucho más elaborados. Al mismo tiempo algunos experimentadores sienten que queda fuera de su alcance el trabajar con las partes que se implementan en software. Los programas para SDR como M0KGK, WinRad u otros son extremadamente potentes pero tienen capacidades muy limitadas de experimentar con ellos, presentan una funcionalidad y uno debe adaptarse a las decisiones que sus autores tomaron respecto de como trabajarán. Esto es parcialmente cierto puesto que WinRad, por ejemplo, tiene un API muy poderoso con el cual implementar casi cualquier función en forma externa e incluso anular partes internas del programa y reemplazarlas por otras escritas por uno. Pero aún así la técnica para escribir y depurar una librería dinámica (DLL) de Windows, que es lo necesario para escribir con el API de WinRad, no es para principiantes.
Cuando se experimenta con hardware resulta natural hacer pequeñas pruebas con partes de los circuitos en regletas de prototipo o con circuitos de "una vez", es tiempo que se tenga algo equivalente para el software.

Un enfoque muy novedoso es el propuesto por Pieter-Tjerk PA3FWM y Niels PA1DSP quienes son los responsables atrás del receptor público WebSDR montado en la Universidad de Twente en Holanda. Ellos crearon un paquete de software llamado BasicDSP que permite experimentar con SDR con una simplicidad asombrosa. En esencia el programa provee bloques pre-armados para acceder a las señales de la placa de sonido (entrada y salida, mono y stereo) u otras fuentes tales como archivos .WAV, generador sinusoidal y generador de ruido, algunas funciones matemáticas básicas muy utilizadas en DSP, la posibilidad de implementar filtros FIR y la posibilidad de controlar externamente la operación mediante hasta 4 controles deslizantes (slider) que pueden ser asignados programáticamente. Para implementar un algoritmo cualquiera de SDR bastará tipear un script sencillo con la manipulación que es necesario realizar en la señal para luego poner el resultado en la salida que se desee. El programa permite trabajar por separado los canales derecho e izquierdo, tanto en la entrada como la salida. La metáfora de funcionamiento es que cada muestra que realiza la placa de sonido (que puede controlarse en su cadencia mediante la directiva samplerate) es sometida a cada operación en el script hasta que finalmente se envia a la salida. Una versión experimental, cuya principal novedad es la implementación de la función matemática atan(x) por lo que permite implementar algoritmos relacionados con FSK/PSK/NBFM puede ser encontrada en el area de archivos del grupo Yahoo BasicDSP. Este programa es equivalente a una "regleta" para SDR del lado del software, vale la pena jugar con el.

Componentes digitales en aplicaciones de RF

El uso de integrados digitales en aplicaciones de RF no está muy difundido. Sin embargo algunos experimentadores rescatan las propiedades importantes que estos componentes pueden aportar a la experimentación de aparatos QRPp en particular. Son dispositivos baratos, se consiguen con facilidad, permiten montajes muy compactos y estan preparados para poder tolerar usos y abusos de experimentación. En realidad los experimentadores no visualizan como pueden ser de utilidad componentes digitales en aplicaciones dominantemente analógicas como pueden ser los trasceptores QRPp. Quizás el uso más frecuente es en la función de oscilador, es relativamente simple generar osciladores de frecuencia fija. Hay dos diseños dominantes, uno utiliza números pares de compuertas en configuración inversora (no y no=si, por lo que al realimentar oscila) y controlando la realimentación con un circuito resonante o cristal. Otro diseño utiliza una sola compuerta junto con una red defasadora de 180 grados. En cualquiera de los casos se obtiene una señal cuadrada de la frecuencia deseada con muy pocos componentes.Un filtro pasabajos sencillo permite remover las armónicas de la señal y obtener una salida razonablemente pura en la frecuencia deseada.
Las compuertas (inversorsas, NAND o NOR) también pueden ser vistas como amplificadores lineales. Para usarlos en diseños se los puede pensar como un amplificador operacional de solo una puerta inversora de entrada, de muy alta impedancia de entrada, impedancia de salida en el orden de 1000 a 1500 ohms y una ganancia de 100 o más.
Varias configuraciones y diseños útiles se pueden apreciar en este artículo de Bill Currie VK3AWC en la revista SPRAT. La realimentación negativa produce que la salida de la compuerta se polarice a la mitad de la tensión de la fuente (~2.5V) y la compuerta se comporte como un amplificador lineal de baja señal (máximo 4-5 Vpp), alta ganancia y banda ancha (0 a 50 MHz con compuertas de alta velocidad, 0 a 5 MHz con integrados CMOS comunes). En esas condiciones la red de realimentación determinarán las caracteristicas de respuesta en frecuencia y ganancia (igual que en un amplificador operacional). Las compuertas pueden con mucha flexibilidad ponerse en serie para obtener más ganancia o en paralelo para obtener mayor capacidad de corriente y menor impedancia de salida. El único problema es el consumo, cada compuerta polarizada mediante realimentación para que se comporte linealmente tomará ~15mA de la fuente. En un 7404 se disponen hasta 6 compuertas en un solo integrado (!!), en entradas futuras estudiaré montajes que permiten transmisores completos en un solo chip mediante su uso. Otros tipos de compuertas pueden polarizarse también para funcionar como inversores, por ejemplo una compuerta 7400 consistente en 4 compuertas NAND puede transformarse de ser necesario en cuatro inversores alimentando ambas entradas con la misma señal. Muchos otros son también posibles. Información técnica adicional sobre como utilizar compuertas digitales como amplificadores puede obtenerse aqui y como osciladores puede obtenerse aqui.

El libro "W1FB's QRP Notebook" escrito por Doug DeMaw (W1FB,SK) y editado por la ARRL es invaluable compañero de cualquier proyecto. Altamente recomendable!

En la pag 36 contiene un resumen (ver figura) con las principales configuraciones de osciladores a cristal que se pueden esperar. Los diseños típicos para equipos QRPp en bandas bajas de HF tienden a utilizar el oscilador Colpitts o el Pierce. Cuando se requiere baja señal es preferible la configuración Pierce mostrada y cuando se requiere un nivel más alto de señal es preferible la configuración Colpitts mostrada. Para el caso del Colpitts el criterio de dimensionamiento es simple, se polariza al transistor como un amplificador de clase "A" y se provee realimentación para que oscile mediante la red capacitiva formada por C1/C2 mientras que la señal de salida se extrae por medio de C3. El criterio de dimensionamiento es tal que estas tienen que tener una reactancia a la frecuencia de trabajo de alrededor de 450 Ohms. El resistor de emisor controla la corriente que circula por el colector y la potencia máxima que puede entregar el oscilador. Como criterio de diseño la mitad de la potencia se consume en realimentación y la otra mitad se puede entregar a una carga. El tratar de extraer una potencia superior a 5 a 20 mW puede conducir a inestabilidades de distinto tipo que es preferible evitar. La pequeña realimentación dada por la resistencia de 47 Ohms en colector contribuye a la estabilidad del circuito. En este ejemplo con un transistor 2N2222 la corriente de colector será de aproximadamente 5 mA, el transistor disipará aproximadamente 40 mW y podrá entregar aprox. 10 mW de salida sobre una carga de baja impedancia.

El Pipsqueak regenerativo de NA5N

El circuito de receptor regenerativo de Paul (NA5N) es extremadamente sencillo y su performance en cuanto a sensibilidad y selectividad es sorprendente. Dado los componentes que usa sería interesante adaptarlo para convertirlo en un transceptor del orden de complejidad de un Pixie. Tal como está propuesto es un receptor de la gama de onda corta, pero con el ajuste del circuito de sintonía puede hacerse funcionar en cualquier segmento de HF, en especial las bandas bajas.

QRPp de lujo, el NorCal 49er

De un mayor grado de complejidad y número de componentes pero aún así dentro del alcance de un armador principiante se encuentra el diseño llamado NorCal 49er patrocinado por el Northern California QRP Group. Su principio de funcionamiento opera alrededor de las caracteristicas de un integrado muy interesante, el NE602, que operando simultanemente como oscilador y mezclador es el corazón del diseño. El principio de funcionamiento del NE602 es un circuito que se denomina celda Gilbert y actúa como un multiplicador balanceado de precisión; por conveniencia se incluye un oscilador en el mismo integrado, lo que permite un diseño muy compacto.

El resto de los componentes de recepción no es crítico. En la recepción un JFET 2N5484 (yo he usado un MPF102 con el mismo fin) opera como amplificador y llave de corte en transmisión; la cadena de audio es completada por un LM380. Completan la implementación una cadena de amplificación para transmisión formada por un 2N3904 y un 2N3866.

El circuito mostrado en la figura adjunta opera en 7 MHz, pero puede facilmente ser movido a otras bandas bajas de HF cambiando el cristal y ajustando los circuitos resonantes (C2/C20 en recepción y C17/18 en transmisión). Si bien el circuito es de una complejidad accesible para ser encarado con métodos "ugly" o "Manhattan" Carlos (LW1EXU) tuvo la gentileza de regalarme una plaqueta excedente de un proyecto grupal que armaron en La Plata, con la plaqueta el armado se hace en no más de 2 horas. La plaqueta fué originalmente hecha por Washington (LU3EI) quien también me hizo un excelente trabajo (y muy accesible en costo) con plaquetas del Pixie.

Antena activa muy pequeña (PA0RDT)

En la busqueda de una antena que pudiera llevar en alguno de los frecuentes viajes que debo hacer probé varias variantes de antenas cortas, en particular del tipo loop. Si bien el rendimiento es variado dependiendo de la frecuencia y la locación no encontré un diseño que fuera realmente cómodo para llevar cuando se viaja con poco equipaje.

Decidí probar con una antena activa, sacrificando la posibilidad de transmisión. Revisando diseños encontré varios, pero el que capturó mi atención fue el denominado "Mini-Whip" de PA0RDT, una antena fisicamente muy pequeña y que puede ser acomodada facilmente en el

equipaje. Siendo tan pequeña la resistencia de radiación es realmente muy baja, alguna fracción de Ohm, y la antena es mayormente una carga capacitiva del orden de 12 a 20 pF. Debido a ello es prácticamente inservible para transmitir, la eficiencia de radiación sería cercana a cero. Pero tomando la señal desde la antena con una etapa de muy alta impedancia es posible tener, en recepción, un rendimiento aceptable. Un amplificador bipolar completa el circuito de pre-amplificador de RF que gana aproximadamente unos 20 dB.

La alimentación de tensión para el preamplificador se proporciona por el mismo cable de bajada mediante un sencillo circuito mostrado en el enlace.

Los componentes pueden ser adaptados a lo disponible, en mi antena utilicé un MPF102 en lugar del J310 y un 2N3904 en lugar del 2N5109 propuesto por el autor. La antena está reportada con buen funcionamiento en la gama de frecuencias entre 100 KHz y 10 MHz; yo la hé utilizado con buen resultado mayormente en 7 MHz.

Otra variante del Pixie, el TinyTornado de KA8MAV

Solo a modo de ejemplo de la enorme cantidad de variantes del Pixie basadas en pequeñas modificaciones incrementales se encuentra el TinyTornado hecho por Brice (KA8MAV). Las modificaciones respecto al Pixie son realmente menores, básicamente un mecanismo para variar ligeramente la frecuencia del oscilador, una protección para la polaridad de conexión y algo de filtrado en la salida de audio.

El Pixie para AM (Talking Pixie)

El Pixie puede ser modificado para ser utilizado como emisor de AM en la configuración que se conoce como "Talking Pixie" (Pixie Hablador). La señal modulante se ingresa en el circuito de colector mediante un transformador de audio (T1) que adapta ~1000 Ohms a 8 Ohms. En las variantes encontradas se suprime la parte de recepción.

Transceptor de potencia, el Mosquito de EA3FXF

El transceptor ideado por Joan (EA3FXF) denominado "el mosquito" tiene varias propuestas interesantes. La primera es utilizar un MOSFET de muy bajo costo como es el IRF510 como única etapa. En recepción operando como oscilador y mezclador, y en transmisión operando como oscilador y etapa de potencia capaz de entregar ~1W de potencia de salida. El segundo punto interesante es que fué diseñado para ser utilizado con una software de SDR, no hay etapas de audio en el transceptor mismo. Finalmente, el toque de ingenio de utilizar un transformador de 220V-12V como adaptador de impedancia. Es un diseño muy simple y facil de reproducir.

La Pulga de EA3FXF

No todos los transceptores simples QRPp operan con el mismo principio que el Pixie, un buen diseño y muy original es el propuesto por Joan (EA3FXF) que el denominó como "La Pulga".
De construcción algo más compleja que el Currumim el principio de funcionamiento parte de un oscilador tipo Pierce. En recepción la señal de entrada es filtrada por un transformador de alto Q y el cristal trabajando como filtro, lo que le dá una selectividad que no se espera en un circuito tan sencillo. El transistor también trabaja como oscilador por lo que se produce la mezcla entre la señal de entrada y la del oscilador local. La señal resultante es muestreada en la resistencia de emisor mediante un amplificador de audio basado (LM386). En transmisión al cerrar el manipulador se enmudece al amplificador de audio y se aumenta la corriente que circula por el transistor, la salida es enviada a la antena de 50 Ohms mediante un filtro pasabajos.

Principios de funcionamiento del receptor regenerativo

El receptor regenerativo es considerado a menudo una implementación inferior comparada con diseños superhetereodinos e incluso con receptores de conversión directa. Sin embargo, tienen un enorme potencial para el trabajo QRPp dadas sus caracteristicas intrínsecas de sensibilidad y selectividad. Durante el proceso de experimentar la implementación de un receptor regenerativo totalmente en software mediante técnicas de SDR (Software Defined Radio) me encontré con la sorpresa de no tener, contrariamente a lo que suponía, claro el detalle de funcionamiento de este receptor. Encontré que la mayor parte de las referencias a este receptor explican su funcionamiento en alto nivel (el que todos conocemos) pero hay poquisimas referencias con detalles. Una de esas pocas referencias es el artículo del Dr. Eddie Insam "Designing Super-Regenerative Receivers"

Transceptor mínimo, el Gnat de N7ZWY

El diseño Gnat de Chris (N7ZWY) es otro montaje minimalista que recurre a un circuito super-regenerativo para implementar la recepción. Para desdoblar esta etapa como transmisor se recurre a un ingenioso, aunque algo complicado y con reputación de ser dificil de poner a punto, esquema de conmutación T-R. Según el autor puede desarrollar entre 500 mW y 2W dependiendo de la configuración del transformador y el transistor utilizado. Con la configuración mostrada ~50-100 mW parece ser una cifra más realista (y segura) como potencia de salida.

El FETer de G3XBM

Los diseños de transceptores QRPp vistos hasta ahora son variantes de un mismo circuito básico donde una misma etapa es desdoblada como transmisora y mezcladora implementando un receptor de conversión directa o un oscilador/amplificador en transmisión. Otra familia de equipos QRPp opera en forma distinta, tal como el circuito presentado por Roger (G3XBM) donde un transistor FET (MPF102) se desdobla como oscilador y receptor regenerativo. En transmisión aporta 18 mW de potencia de salida. La conmutación no es tan elegante como en el caso del Pixie y hacer funcionar el receptor regenerativo dá algo más de lucha que el receptor de conversión directa. Sin embargo el receptor es más sensible y selectivo que su equivalente en el Pixie.

μμ80 significa Micro-Micro 80

El diseño de Roger (G3XBM) es una implementación aún más simplificada del Super-80 original de Oleg Vorodin (RV3GM). El principio de funcionamiento es similar al ya discutido para el diseño Curumim. En recepción el transistor T1 opera simultaneamente como oscilador y mezclador. La señal de entrada mezclada es recuperada sobre la resistencia de emisor por otro transistor (T2) operando como amplificador de audio. En transmisión esta resistencia se elimina mediante el manipulador lo que silencia al amplificador de audio y aumenta substancialmente la corriente de colector de la etapa de salida en T1, el cual opera ahora como oscilador y amplificador de potencia. Casi cualquier transistor NPN servirá (2N3904, 2N2222, etc). El incremento de la resistencia de base de 18 KOhms (sugiero llevarla a 33 KOhms para operar el transistor menos exigentemente) permitirá operar al transistor dentro de sus márgenes de especificación de potencia máxima de disipación en colector. La novedad en este diseño consiste en la cadena de audio, la cual consiste en una sola etapa siendo capaz de entregar ~3 mW de audio a un auricular de alta impedancia.

El Silbo de AA1TJ

Michael (AA1TJ) también comparte su muy ingenioso diseño para un transmisor DSB cuya energía es extraida por la voz de su operador al que há denominado "El Silbo" como recuerdo al lenguaje de silbidos que se utiliza en algunas partes de las islas Canarias. A diferencia de su similar para CW el diseño tiene que usar la voz para dos propósitos. El primero, igual que en el caso de CW, para generar la energía con la que funciona el transmisor. El segundo para modular el transmisor. Para lograr semejante desafío Michael energiza el transmisor con la tensión instantanea generada por la voz en lugar de un valor de continua rectificado a través de el. Debido a eso en los ciclos positivos se energiza un transistor NPN y en los negativos un transistor PNP. Los diodos D1 y D2 aseguran que en el "contraciclo" la etapa correspondiente queda conectada a masa. El oscilador es el transistor Q1 durante todos los ciclos de RF (frecuencia determinada por el cristal) durante el hemiciclo positivo de la señal de audio. Durante el hemiciclo negativo de la señal de audio el que oscila es Q2. Las señales de ambos transistores se suman sobre el primario del transformador T2 donde la portadora se cancela generando la señal de DSB. La potencia de salida será entre 5 a 10 mW dependiendo del volumen de voz aplicada. Podrá cruzar el Oceano Atlántico también con este dispositivo? Sería lindo que pudiera....

Contacto interoceanico con propulsión a voz

Michael (AA1TJ) es un notable y muy innovador experimentador en QRPp, ingeniero en telecomunicaciones de profesión. Su sitio web abunda en montajes experimentales; muchos de ellos con técnicas novedosas que iré discutiendo en entradas futuras. Uno de ellos denominado el "New England Code Talker" (el hablador de código de Nueva Inglaterra) es un emisor de CW cuya principal característica es que .... su energía proviene de la voz de su operador (!!!). En éste diseño (mostrado en la figura), y uno similar para emitir en DSB que comentaré en otra entrada a continuación, la voz del operador es capturada por un parlante e induce una tensión alterna de audio en el secundario del transformador. Las variaciones de tensión se transforman en tensión continua mediante un rectificador de onda completa y un filtro pasabajos. El resto del emisor es un clásico emisor QRPp de una sola etapa basado en un oscilador en configuración Colpitts conectado a la antena a través de un filtro pasabajos. Cuando el operador cesa de hablar (gritar?) la tensión desaparece y el transmisor deja de operar; si el operador "habla" siguiendo una secuencia en código Morse el transmisor emitirá a su ritmo en CW (!!). Dependiendo del volumen de voz el transmisor puede entregar entre 5 y 15 mW de salida. Se han reportado contactos bilaterales de más de 1000 Km con esta configuración. De hecho, Michael intentará lograr un contacto transoceánico en 14055 KHz el día 10-Nov-2009 a las 1500 UTC; estará apuntando a Europa, pero el que pueda quizás quiera participar (rarezas de la propagación mediante) en un evento histórico.

El Currumim de PY2OHH

El principio de funcionamiento del Pixie puede ser utilizado para lograr un transceiver con aún menos componentes y que todavía es funcional. Esto lo demuestra Miguel (PY2OHH) con su diseño el Curumim (niño en lengua Tupí). El sitio Web de Miguel es una referencia obligatoria para quien experimente en QRPp, hay docenas de diseños y experimentos, imperdible!. El diseño tiene un transistor menos que el Pixie pues se utiliza un 2N3904 (o cualquier otro transitor NPN similar tal como el BC107 o el 2N2222) en la triple función de oscilador, mezclador y amplificador de potencia. En recepción el transistor está polarizado de manera que la resistencia de 10K en emisor establece una corriente de colector de aproximadamente 1 mA, en estas condiciones el transistor disipa algo menos de 1 mW. La realimentación introducida entre emisor y base por el capacitor de 120 pF hace que el circuito oscile y el cristal determina la frecuencia. En este caso se trata de un oscilador en 7 MHz pero puede facilmente modificarse para otras frecuencias. La señal de entrada presente en la corriente de colector es interrumpida al ritmo del oscilador por lo que se produce la mezcla. El choke de emisor previene que solo la señal de audio esté presente sobre la resistencia de 10 KOhms desde donde es tomada por el amplificador LM386. Desde el punto de vista de recepción la performance de este circuito es, a todos los efectos prácticos, igual al Pixie. En transmisión la resistencia de 10 KOhm es puesta en cortocircuito por el manipulador, esto lleva la entrada de audio a masa enmudeciendo el amplificador e incrementa la corriente del transistor a aprox. 60 mA con lo que pasa a disipar 700 mW en colector y puede proveer una potencia de salida de aprox. 120 mW que se entrega directamente a la antena. Este es un régimen de potencia muy alto para un 2N3904, el que está especificado para 625 mW de disipación máxima. Al trabajar en CW y no ser un regimen de potencia continua el transistor puede tolerarlo sin destruirse, pero trabajará con bastante temperatura y ciertamente no durará mucho.

Una alternativa si se quiere extraer esa potencia es utilizar un 2N2219 que está especificado para un régimen de potencia de 800 mW de disipación en colector. Hé modificado el diseño ligeramente para mantener el 2N3904 pero elevando la resistencia de base a 33 KOhm con lo que la corriente de colector disminuye a la mitad (~35 mA) y la potencia máxima disipada será de 400 mW dando aproximadamente ~70 mW de potencia de RF a la antena. El circuito há sido probado con contactos locales satisfactorios, al ser utilizado con un programa de SDR como el M0KGK se confirma que su comportamiento es prácticamente idéntico al Pixie como receptor (con solo 16 componentes!).

Recepción automática de satelites metereológicos (NOAA)

Mario (LU2HAM) habilitó en forma experimental la recepción y publicación automática de imágenes desde los satelites metereológicos NOAA-15/17/18. Las imágenes pueden ser recuperadas aqui.

Todo comenzó con el Micro-80

El Micro-80 fue la propuesta de Oleg (RV3GM) quien combinò circuitos convencionales en forma muy ingeniosa para producir un transceptor usable con un mìnimo de componentes. Este circuito bàsico tuvo innovaciones que dieron luego pié a incontables variantes entre ellas el Pixie II. Es al mismo tiempo curioso que sea la implementación más simple, con solo 3 transistores, lo que lo hace ideal para explicar los principios de funcionamiento.
El oscilador es un formato Colpitts, los valores para los cuales está dimensionado aseguran un funcionamiento estable en las bandas de 3.5, 7 y 14 MHz, proveyendo una potencia de aprox. 15 a 30 mW. Su salida sin circuito sintonizado es "rica en armónicas"; se han utilizado muchos transistores para el oscilador siendo el popular 2N2222 el más habitualmente visto, aunque se utilizan también 2N3904, BC108 y otros. En recepción la salida del oscilador ataca un transistor de salida cuya polarización es al corte, es decir que no conduce. En el ciclo positivo de la señal del oscilador el transistor de salida conmuta, al hacerlo la señal de entrada presente en la corriente de colector resulta interrumpida al ritmo del oscilador. Es decir actúa como mezclador. El producto de mezcla resta (señal de audio) se toma sobre la resistencia de emisor desde donde es amplificado por dos transistores en configuración de alta ganancia. El volumen de audio resultante es suficiente para alimentar auriculares de alta impedancia. El resto de las señales es filtrada de distintas formas, los productos de mezcla superiores son filtrados de la señal de salida por el circuito resonante de salia, el cual además adapta impedancias con la antena supuesta de 50 ohms. Al bajar el manipulador ocurren varias cosas. La primera es que el circuito de emisor se coloca a masa aumentando notablemente la corriente de la etapa de salida y la otra que la entrada del amplificador de audio se coloca a masa (mute). La totalidad del circuito tiene un consumo compatible con su operación a baterías.

Antena QFH para VHF de LU2HAM

Mario (LU2HAM) viene trabajando en el laboratorio del R.C.Córdoba en la depuración de una antena QFH especial para trabajo con satélites metereológicos en VHF (137 MHz) y en la banda de 2 mts (144 MHz). Los experimentos concluyen en la posibilidad de armarla a muy bajo costo, con materiales de descarte y dando excelentes resultados. La antena tiene un perfil de radiación omnidireccional y su polarización es circular, esto la hace particularmente útil para satélites. Los detalles constructivos pueden obtenerse aqui (link renovado) y para mas datos se aconseja visitar el site de John Coppens (LU/ON6JC).

El gran Pixie

El Pixie es un transceptor QRPp (menos de 1W) casi legendario; creado a partir de ideas originalmente desarrolladas por el gran Oleg Vorodin (RV3GM) con el nombre Micro-80, há capturado las mentes y esfuerzos constructivos de muchos radioaficionados. Sus prestaciones son sorprendentes pues proporciona recepción y transmisión full-QSK, una potencia de entre 500 y 800 mW dependiendo del diseño, una sensibilidad aceptable y muy bajo consumo en una implementación entre 25 y 30 componentes. Sin embargo su proliferación há ocasionado que cuando nos referimos al "Pixie" lo estamos haciendo a una familia de diseños más o menos similares con ligeras variantes entre ellos. El que hé adoptado y utilizo de referencia es el descripto en el artículo de Rich Mitchell (N3III) aparecido en QST de Nov'2007, cuya figura se adjunta. La descripción detallada del funcionamiento abunda en múltiples fuentes pero son las técnicas involucradas lo que lo hacen fascinante. En particular como se convierte un mezclador en alto nivel para recepción en una etapa de RF en transmisión y el muy ingenioso sistema de conmutación T/R. Se le hán reportado numerosos problemas de pobre rechazo de señales fuertes, sobrecarga por señales de AM próximas y falta de selectividad; seguramente un precio a pagar por la simplicidad. Hay algunas curas parciales a los problemas, pero hé encontrado que una de las más efectivas es potenciar el Pixie mediante su uso en conjunto con software de aplicaciones SDR como los paquetes M0KGK o WinRad. A pesar que el Pixie solo tiene un simple receptor de conversión directa, y por lo tanto no puede proporcionar las señales en fase I/Q que se requieren para obtener un buen rechazo de imagen y ancho de banda, aún asi permite que se pueda operar (en recepción) un segmento de aproximadamente 25 KHz de ancho de banda con un oscilador (sencillo) a cristal y agregar una serie de facilidades de filtrado, interfaz de usuario y AGC que aumentarían enormemente la cantidad de componentes si se implementaran en el circuito.
Su simplicidad y popularidad me hace creer que es una buena base de partida para un proyecto de similares caracteristicas que además de operar en CW pueda hacerlo en DSB, o incluso en SSB, sin aumentar exageradamente el número de componentes. La plaqueta de la foto fué hecha en una serie corta y a un costo accesible por Washington (LU3EI).

Pixie SSB

Este es el proyecto que ocupa mi atención en este momento. La idea es un transceptor de SSB inspirado en general en el diseño Pixie capaz de operar con una potencia de 100 mW PEP y con una cuenta de partes que no exceda 50.
Creo que es posible pero requiere bastante investigación y experimentación. La forma de abordarla es usando rotación de fase utilizando procesamiento digital para una parte del excitador.
Un VXO de alto nivel, un desfasador de RF, un mezclador de alto nivel, un amplificador de potencia que pueda utilizarse tanto en recepción como transmisión (amplificador bidireccional), un filtro pasabajos (LPF).
El amplificador de audio, también bidireccional, permite conectar las señales de audio tanto en recepción como emisión generadas por la PC (señales I y Q).
Con el diseño adecuado debería ocupar menos de 50 componentes.

Inauguración

Como en cualquier mudanza aún estoy moviendo cosas, a mi casa virtual aún le faltan los cortinados y a los invitados no hay mucho para ofrecerle. Pero espero que eso vaya mejorando y las entradas futuras resulten de interés.

Saludos, Pedro.