Transmisor QRP para telegrafía en 40 metros NS-40

Transmisor QRP para telegrafía
en 40 metros NS-40 - “None Simpler”
© 2008-2011 Four State QRP Group y David Cripe, NMØS - http://4sqrp.com
Traducido por Jon Iza, EA2SN
Circuito impreso montado por NØSM
El NS-40 es un transmisor QRP para la banda de 40 metros, de construcción muy sencilla y que da
5 W de radiofrecuencia. ¿Cómo de sencilla es la construcción? Su autor dijo en inglés: NONE
SIMPLER!, esto es, ¡No hay nada más sencillo!
El circuito se compone de dos transistores, uno haciendo de oscilador maestro, controlado a cristal;
el otro, amplificador de potencia. Además solamente se usan 14 componentes, todos ellos de
patillas. Tampoco hay que bobinar ningún inductor, ya que todos los que componen el circuito de
salida del transmisor están hechos con espirales integradas en la placa de circuito impreso, que es de
gran calidad. Este kit se puede montar y ponerlo en el aire en menos de 30 minutos. ¿Hay algo más
simple que esto?
Aunque es un circuito muy simple y fácil de construir, es capaz de dar más de 5 W en una carga de
50 Ω (lo que los QRPeros de habla inglesa llaman "a full QRP gallon"). El transistor del
amplificador de potencia funciona en clase E, lo que le permite conseguir un elevado rendimiento y
gran tolerancia a los valores de R.O.E. elevados. Este equipo produce una señal limpia, libre de
chasquidos y derivas (clicks, chirps), y la red de filtro de salida limita los armónicos a valores 50
dB por debajo de la portadora como mínimo. Este puede ser un equipo sencillo, pero no se ha
puesto en compromiso de ninguna forma su rendimiento.
MONTAJE
Dada la simplicidad del kit, puede ser un buen montaje de iniciación para los constructores noveles.
Para aquellos que aún no tienen mucha experiencia he aquí algunos consejos a tener en cuenta antes
de comenzar el montaje.
Se recomienda usar un soldador tipo lápiz, de baja potencia (25 - 30 W). Utilice estaño de calidad,
del que se usa en electrónica. Los estaños para fontanería tienen fundentes muy ácidos que pueden
causar corrosión en las finas pistas del circuito impreso y en las patillas de los componentes. Puede
usarse estaño con o sin plomo, aunque el constructor debe tener en cuenta la toxicidad potencial de
los estaños con plomo.
Solder no es difícil si se utiliza el procedimiento adecuado. El soldador debe usarse para calentar la
isleta del circuito impreso y la patilla del componente simultáneamente. El estaño se aplicará
directamente sobre la isleta caliente, donde fundirá y fluirá por capilaridad al interior del agujero
(metalizado). No funda el estaño en la punta del soldador e intente después pasarlo a la isleta:
probablemente la soldadura quedará mal. Después de soldar compruebe la otra cara del circuito
impreso (por donde se insertan los componentes) y asegúrese que hay estaño en el taladro
metalizado y en los alrededores de la patilla del componente "mojádolo". Si es necesario vuelva a
aplicar el soldador en la isleta y ponga un poco más de estaño.
La placa de circuito impreso tiene los indicadores de cada componente marcados en sus posiciones
respectivas con letras hechas a base de pistas en la cara de componentes.
Resistores (resistencias) … Haga una marca en cada componente después de haberlo
instalado.
El valor de los resistores viene marcado por unas bandas según un código de colores. Tres bandas
indican el valor, y una cuarta banda, de color oro, indica la tolerancia, en este caso +/- 5%. Instale y
suelde un resistor cada vez, recortando las patillas sobrantes a ras de la placa del circuito impreso
una vez que haya terminado.
( ) R1 – 1.0 MΩ
( ) R2 – 330 kΩ
( ) R3 – 100 Ω
- MARRÓN
- NARANJA
- MARRÓN
-- NEGRO
-- NARANJA
-- NEGRO
-- VERDE
-- AMARILLO
-- MARRÓN
Condensadores … Haga una marca en cada componente después de haberlo instalado.
El valor de los condensadores viene marcado por un código de tres dígitos pintado en una de sus
caras.
( ) C1 – 0.1 µF = 100 nF
- 104
( ) C2,C7– 0.01 µF = 10 nF - 103
( ) C3 – 470 pF
- 471
( ) C4 – 470 pF
- 471
( ) C5 – 1000 pF = 1 nF
- 102
( ) C6 – 750 pF
- 751
Nota: En versiones anteriores C7 era de 33 nF 0.0033 µF
Choque (inductor) … Haga una marca después de haberlo instalado.
El único choque del circuito es un componente con un cuerpo cilíndrico grande. El valor está
impreso en la superficie lateral.
( ) L1 – 1.0 µH
- 1.0 µH
Transistores … Haga una marca en cada componente después de haberlo instalado.
Tanto Q1 como Q2 son MOSFET (transistores de efecto de campo de tipo Metal-Óxido) que
pueden dañarse con una descarga electrostática. Manténgalos en su bolsa de protección antiestática
hasta que vaya a instalarlos.
El transistor Q1, el mayor de los dos, se monta en la placa con un radiador metálico intercalado. La
eficiencia térmica del radiador se puede mejorar, si el constructor así lo desea, aplicando una gotita
de grasa de radiadores a la parte trasera del transistor antes de montarlo. (Dicha grasa puede
adquirirse en tiendas de electrónica o de componentes para computadores). Doble las patillas del
transistor hacia la trasera del mismo en ángulo recto respecto del cuerpo aproximadamente a unos 6
mm (¼”) del cuerpo. Monte el transistor y el radiador en la placa utilizando un tornillo de 8 mm
(3/8”) de largo, arandela grower y tuerca. Asegúrese que el radiador no hace contacto con ningún
otro componente de los que están en la placa de circuito impreso. Una vez que el transistor esté
montado en la placa, suelde sus patillas.
( ) Q1 – IRF510
El transistor más pequeño es Q2, el oscilador y excitador 2N7000. Móntelo con su cara plana
orientado hacia el borde superior (trasero) de la placa, insertándolo en el circuito impreso de tal
forma que sobresalga por la cara de las soldaduras aproximadamente la mitad de la longitud de cada
patilla.
( ) Q2 – 2N7000
Cristal … Haga una marca después de haberlo instalado.
Por último debe montarse el cristal X1, que es para la frecuencia 7.030 MHz y va en una cápsula de
tipo HC-49.
( ) X1 – 7.030 MHz
Cableado final.
Es muy importante que, durante la operación del transmisor, la placa de circuito impreso no quede
próxima a superficies conductoras que pueden acoplarse con los inductores en espiral. Se han
proporcionado unos separadores para montar en las cuatro esquinas del circuito, de tal forma que la
placa quede alejada de la mesa de trabajo o, si el constructor así lo desea, para montar el transmisor
dentro de una caja.
Por último, puede ser necesario conectar cables cortos en los terminales +12V (alimentación), KEY
(entrada de manipulación) y ANT (salida a antena), así como sus correspondientes retornos a masa.
Para ello puede utilizarse cable de calibre 20 o 22 AWG (diámetro 0,8 mm) (que no se suministra
con el kit). Tenga cuidado con la polaridad de los cables de alimentación. Se recomienda utilizar
cables de diferentes colores para evitar conexiones incorrectas.
Operación
Los requisitos de alimentación de este transmisor son una tensión de 9 a 14 V, con un consumo
máximo de 750 mA. El circuito de manipulación debe ser capaz de manejar estos mismos voltajes y
corrientes. Para evitar daños al transmisor se recomienda no superar los 15 V en la alimentación. La
fuente debe disponer de un fusible de 1.5 A. Antes de aplicar tensión al circuito compruebe y vuelva
a comprobar la polaridad: si invierte el voltaje el circuito puede dañarse irremediablemente.
El NS-40 se ha diseñado para operar con una impedancia de antena (carga) de 50 Ω. La R.O.E. debe
mantenerse al mínimo, preferiblemente menor de 1,5:1. Debe usarse una antena resonante en la
banda de 40 metros. En el caso de usarse antenas multibanda como dipolos con trampas o la antena
G5RV, se recomienda insertar un filtro de paso bajo o un acoplador de antena para limitar la
emisión de armónicos indeseables.
Cuando se opere con una antena de 50 Ω y una tensión de 12 a 13.6 V, dependiendo de las
variaciones de tolerancia de los componentes del transmisor, la potencia obtenida será de entre 4 y 5
W. La gran eficacia del amplificador de potencia en clase E se podrá comprobar fácilmente, ya que
se producen muy pérdidas --en forma de calor-- en el transistor Q2.
EL AMPLIFICADOR DE POTENCIA EN CLASE E
Aunque este tipo de amplificador fue inventado y patentado por Nate Sokal WA1HQC y Alan Sokal
WA1HQB hace más de treinta años, no se ha utilizado en muchos proyectos de radioaficionado.
Hay muy pocos aficionados que conocen las ventajas de dicho tipo de amplificador, que no es
mucho más complicado que un típico amplificador en clase C y ofrece muchas ventajas desde el
punto de vista del rendimiento.
El esquema del circuito del NS-40 puede verse en la Figura 1. A primera vista no hay mucha
direrencia entre un paso final de clase E y el de un paso final más habitual de clase B o C. La
diferencia estriba en los valores de los inductores y condensadores que rodean al MOSFET del paso
final. El amplificador en clase E tiene un circuito sintonizado con un valor de Q muy inferior al de
un amplificador de clase C de igual potencia. El dispositivo es excitado para que conduzca durante
180 grados, de tal forma que funciona como un interruptor. El circuito sintonizado es el que
modifica la forma de onda de la tensión y corriente; de este modo, el transistor convierte la corriente
continua en radiofrecuencia de forma mucho más eficiente que un amplificador de clase B o C.
Dependiendo de la R.O.E. de la antena, el amplificador final del NS-40 puede llegar a operar con un
90% de eficacia. El transistor no llega a templarse mientras está generando 5 W de RF en una carga
de 50 Ω.
Nat Sokal ha escrito un artículo excelente (en inglés) en el que explica en detalle la operación en
clase E de estos amplificadores, y que puede encontrarse en esta dirección:
http://www.classeradio.com/sokal2corrected.pdf
BÚSQUEDA DE FALLOS
Como hay muy pocos componentes en la placa, hay pocas cosas que puedan ir mal. Si un circuito
recién montado no genera RF cuando se le conecta una antena, una llave y se aplican 12 V,
compruebe lo más obvio, como puede ser componentes mal insertados o transistores conectados al
revés.
En el caso de que a algo se le "salga el humo", previsiblemente será uno o los dos transistores de
tipo MOSFET. La búsqueda de fallos en estos componentes se hace con un polímetro en la escala
de ohmios. Un MOSFET dañado dará lecturas cercanas a cero entre dos o más de sus ter minales.
En dicho caso, es preferible sacrificar el componente dañado cortando las patillas a ras del cuerpo
del transistor con unos alicates de corte. Use el soldador para calentar cada patilla y, así, poderlas
retirar del circuito impreso una a una sin causar daños en el mismo. Se pueden conseguir recambios
de dichos componentes en comercios de electrónica. (En EE.UU., por ejemplo, Jameco, Mouser, y
Digi-Key.).
Figura 1: Esquema del transmisor NS-40.
Figura 2: Diagrama de colocación de componentes en la placa de circuito impreso
Foto del lado de componentes del circuito impreso.
Dirija sus preguntas (en inglés) a:
Terry Fletcher, WAØITP wa0itp@mchsi.com
¡Y disfrute de su transmisor!