El transmisor FM de Radio Prisma (Experimental)

(My simple, cheap and old homebrew FM transmitter)

Era el año 2001. Cursaba mi 3er año de enseñanza media. Con muchas ganas de poner una radioamisora en Guacarhue, no tenía equipos de transmisión ni mucho menos la autorización del ente regulador. Decidí intentarlo, construyendo por mi mismo lo que necesitaba y luego hacer las gestiones para obtener la concesión de radio comunitaria (cosa que no hice pues era menor de edad).

Utilizando materiales de desecho (radios viejas), y la valiosa orientación de don Juan Guzmán CE4YE (radioaficionado de San Vicente de Tagua Tagua), logré  construir mi primer kit transmisor FM artesanal. Incluía el transmisor como tal, una pequeña mezcladora de audio, antena (dipolo vertical montado sobre un palo de eucaliptus de unos 6 metros de altura) y su respectiva línea de transmisión (cable coaxial RG-59 de 75 Ohmios, fácil de conseguir, barato y adaptado en impedancia del dipolo), un micrófono electret (puesto en una carcasa de micrófono dinámico, para darle un aspecto “profesional”) y un “personal stereo” (¡ochentero!) desde el cual sacábamos el audio de la música (con los clásicos cassettes). Aprovechamos a concho la muy bien nutrida colección musical de mi hermano Hugo, sacando al aire clásicos del rock progresivo como Jethro Tull y King Crimson. El primer tema sacado al aire fue “cover my eyes” de Marrillion.

Estuvimos poco más de un mes al aire, sin fines de lucro y con todo el personal trabajando en forma voluntaria – éramos tod@s adolescentes sin grandes obligaciones financieras -. El estudio estaba en el patio de la casa de mis padres, y se llenaba de gente casi todos los días.  Los perros, gatos y gallinas también salían a aire de vez en cuando, pues el micrófono electret era muy sensible. Con los 200mW o 300mW de potencia y nuestra antena dipolo sobre el mástil de eucaliptus, cubríamos con calidad aceptable todo el pueblo. Sin embargo, al no contar con la autorización para operar (concesión), nuestra radioemisora fue clausurada por la autoridad. Se sorprendieron al conocer nuestras artesanales instalaciones.

Si bien no tengo un registro de aquella época, recuerdo muy bien la electrónica del transmisor. Estaba basado en los transistores BJT – NPN 2N3904, de uso general, encapsulado TO-92, y contaba con 3 etapas: oscilador controlado por voltaje, amplificador de señal y amplificador de potencia, las que describiré brevemente a continuación.

Circuito utilizado como transmisor FM en Radio Prisma de Guacarhue. Sólo para uso experimental. Haz click en la imagen para ver detalles.

Q1 – oscilador controlado por voltaje. Es un amplificador en configuración base – común, realimentado por el capacitor C6 desde colector a emisor. El circuito resonante paralelo define la frecuencia de oscilación (formado por L1, C4, C5 y D1, además de capacitancias parásitas del PCB y Q1). Si el circuito se instala apantallado, con alimentación muy bien regulada y filtrada, la frecuencia de oscilación se mantiene aceptablemente estable. Operacionalmente, con el capacitor variable C4 se define la frecuencia de oscilación, y con el resistor variable R5 se hace la sintonía fina (y también sirve para hacer las correcciones de frecuencia en caso de corrimientos). Para modular en frecuencia, se aplica el audio – junto a la componente DC de sintonía fina – polarizando inversamente el diodo varicap. Dependiendo de la posición de R5, se debe ajustar el nivel de audio con que se modula.

Q2 – amplificador de señal. La función de este amplificador en configuración emisor – común es conectar adecuadamente la etapa osciladora (con una muy alta impedancia de salida) con el amplificador de potencia (impendancia de entrada varios órdenes de magnitud mas baja). El sentido común dice que debiéramos poner un capacitor en paralelo a R10 para llevar a masa el emisor de Q2 y así desacoplar de la carga dicha resistencia, y por lo mismo así era originalmente el circuito. No obstante, al hacer esto se reduce significativamente la impedancia de entrada de esta etapa amplificadora, afectando la estabilidad del oscilador. De casualidad, noté que esta configuación (sin un condensador en paralelo con R10) anda bastante bien. Para otra oportunidad en que construya el circuito, he pensado en probar una configuración colector – común (o seguidor de emisor).

Q3 – amplificador final de potencia. Esta etapa, en configuración emisor – común, cuenta con un circuito adaptador de impedancia de entrada (red L conformada por C12 y L5) y de salida (red formada por L6, C19, C18 y C20). R14 estabiliza térmicamente Q3, pues ante incrementos de la corriente de emisor (ocasionados por el aumento de la temperatura), permite reducir el voltaje base-emisor y con ello la corriente de base, y por lo mismo la corriente de colector y emisor. C16 desacopla de la carga a R14, maximizando la potencia de salida. C19 y C20 se ajustan para adaptar adecuadamente la impedancia de salida del amplificador a la línea de transmisión (cable coaxial de 75 Ohmios en nuestro caso – cable RG-59 -).

Comenarios sobre la construcción del PCB: cuando trabajamos en alta frecuencia, especialmente desde VHF hacia arriba (30 MHz o más), se vuelve crítico el adecuado diseño del circuito impreso, pues las capacitancias e inductancias parásitas pueden influir fuertemente en cómo funcionará la electrónica. Como en este caso los inductores y capacitores están hechos con componentes discretas, conviene reducir las pistas en el PCB que conectan los puntos “calientes” del circuito (aquellas con señal, no sólo polarización) a su mínima expresión, y privilegiando el uso de planos de tierra amplios.

Si bien este transmisor, tal cual está planteado aquí, no es apto para su uso en radioemisoras; y además los transmisores profesionales están cada vez más baratos, muestro este circuito sólo para fines lúdicos y experimentales. Es un proyecto entretenido, barato y que en su época me dió muchas satisfacciones.

Eso sería por el momento, respecto de este circuito.

Saludos y buen fin de semana,

Sebastián

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