TRX transistorizado

Experiencias con transistores corrientes, TRX de CW

Alcance

Recientemente me he topado con la desagradable noticia que NXP ha dejado de suministrar el NE612 en formato PTH, así como ostros muchos componentes tradicionales se han dejado de fabricar y poco a poco están dejando de ser asequibles.

Los diseños basados en estos componentes cada vez son más difíciles de reproducir y no digamos con el extenso y vasto mundo de los transistores de potencia de RF que ha desaparecido literalmente.
Ante esta espectativa el amigo Joan, campeón por otro lado del minimalismo electrónico, me picó para hacer un TRX todo transistores lo más corrientes posibles. Así que empezamos a hablar y exponer ideas, desempolvar la tecnología de los 70 (¡del siglo pasado ya!) que estaba basada en el uso de transistores y en las etapas de RF.

Detector de producto de doble uso

Todo empezó por aquí. Un detector de producto regenerativo controlado por cristal. Desgraciadamente no funcionó bien, por tanto un paso atrás y sacar los viejos diseños del cajón de los años, ya superados por los circuitos integrados como el MC1496 y posteriormente por el NE612.
En los 70 se usaba como mezclador un transistor. Este circuito elemental se excitaba por la base con la señal de RF y por la base o emisor con el oscilador local. En las radios potátiles a transistotres, este mismo circuito era el oscilador también, de tal forma que con un solo transistor tenemos el oscilador local y el mezclador con cierta ganancia.
Este circuito igualmente se puede usar como detector de producto, solo con hacer algunos pequeños cambios.

El circuito adjunto está hecho con un transistor corriente tipo BC550. Este transistor funciona aceptablemente a 30MHz. Comprado con un FB494 que es específico para RF no presenta ninguna merma apreciable.
Por el emisor se inyecta la señal del oscilador de batido en RX y por la base se inyecta la señal de RF que viene del filtro de FI. La impedancia de emisor es baja, por lo que el transformador permite conectar a fuentes de mayor impedancia. Es importante que la amplitud no sea excesiva, de lo contrario la ganancia del mezclador cae. Con 500mVpp en el transformador se ha obtenido la mejor ganancia del paso. El transformador va desacoplado en alta frecuencia por un condensador de 100nF y en baja frecuencia por un electrolítico de 10uF. Este condensador es importante para mejorar la ganancia en BF.
La base se puede conectar a una fuente de impedancia de 470 ohmios y no se detecta una merma en la ganancia del circuito. Cuanto menor impedancia mejor va, pero hablamos de 1dB aproximadamente de caída al subir la impedancia. Es decir, este circuito se pude conectar directamente al filtro a cristal de un receptor básico.
El colector está cargado con un circuito sintonizado, en el que ahora no nos vamos a detener, seguido de una resistencia de elevador valor, 5k6. La corriente de colector es de unos 600 a 800 uA, por tanto la tensión de colector es de aproximadamente 6Vcc.
La señal de FI se mezcla con la señal del oscilador de batido y el resultado es la baja frecuencia de la resta de ambas señales. El desacoplo de RF de 10nF que hay cargando la resistencia de colector tira a masa la componente de RF que traspasa el circuito sintonizado, como hemos dicho ahora no interviene para nada, dejando solo la componente de BF. Como la carga de colector es alta, 5k6 y la de emisor es baja, desacoplado por el condensador electrolítico, la salida de BF es considerablemente alta, entre 20 y30 dB de ganancia en tensión respecto de la señal aplicada en la base. Si se sube la tensión de alimentación se puede aumentar la resistencia de colector aumentando la ganancia.
Este sencillo detector de producto, gracias a la ganancia que tiene, nos ahorrará algún paso amplificador, bien sea en FI o en la cadena de BF.

Mezclador de RF

El circuito que hemos visto para el detector de producto, dispone de un elemento inservible para esa función, la bobina sintonizada en el colector. Esta bobina toma importancia cuando el circuito se va a usar como mezclador en lugar de detector.
Ahora podemos inyectar por la base la señal modulada en BLU y por emisor la señal del oscilador local. El resultado es la suma y diferencia de ambas señales y sus armónicos. El colector está sintonizado a la suma o diferencia que nos interesa.
Por ejemplo, si la señal modulada está en BLI a 4,095MHz y el oscilador local está en 18,095MHz, el resultado de la resta es 14,000MHz en BLS. Este circuito sintonizado, insuficiente, elimina los productos de mezcla no necesarios. Se necesita filtrar más para obtener una buena señal, limpia de productos de mezcla no deseados, que podamos amplificar hasta la potencia necesaria para salir al aire.
Un caso interesante es usar este circuito para conseguir la señal de TX para un transmisor de CW. Con un oscilador en 14,195MHz obtendremos 10,1MHZ que se pueden manipular (interrumpir) para salir al aire en CW dentro de la banda de 30m. Necesitaremos que l oscilador cubra de 14,195 a 14,245MHz para que el resultado de la mezcla sea 10,1 a 10,15MHz. Lo bueno es que, en este caso, el oscilador de batido es el mismo en emisión y recepción, salvo que es necesario desplazar 600Hz la frecuencia del oscilador en RX, para obtener un batido de 600Hz cuando recibimos los 4,095MHz que es la FI seleccionada en este caso. Ambas frecuencias son fácimente generadas usando cristales de 4,096MHz para el oscilador de batido y 14,31818Mhz para un VXO.
Como mezclador resulta suficientemente bueno como para generar la frecuencia de emisión de la banda de 30m.

En la imagen del analizador de espectro podemos ver que las frecuencias no deseadas, productos de mezcla o armónicos del oscilador de batido, están por debajo de la fundamental más de 40dB tras un filtro con dos bobinas sintonizadas. Esta señal es lo suficientemente limpia como para amplificarla hasta unos pocos vatios y mediante un sencillo interruptor de alimentación se puede emitir en morse.
La siguiente imagen es el espectro de 0 a 20MHz. Los dos picos más fuertes son restos del oscilador local de 14MHz y del segundo armónico del oscilador de batido.

Seguiremos con más experimentos para la construcción de un TRX a transistores.