En estos días de confinamiento impuestos por el gobierno Socialcomunista que nos ha tocado sufrir, he aprovechado para desarrollar este proyecto usando los componentes que he encontrado por casa. Quiero aclarar que esto es un prototipo y que aunque funciona correctamente, está montado como tal y por tanto es susceptible a modificaciones y mejoras, diseños de PCB optimizados, etc. Tambien es una buena base para coger ideas y sacarle provecho a los Arduinos, generalmente mal aprovechados en montajes de radiofrecuencia. Así que puedes seguir el proyecto al pie de la letra, o simplemente usarlo de inspiración para el tuyo propio.

La idéa original, era controlar un TDA5511 y usarlo tanto para el oscilador TX, como para el RX. Esto presentaba ciertas ventajas, como por ejemplo la de poder trabajar directamente sobre la frecuencia fundamental en transmisión o simplificar la modulación en FM, pues se podría desplazar el VFO a nuestro antojo. El problema vino cuando en el prototipo descubrí que por alguna razón, era demasiado lento cambiando de frecuencia, lo que produciría un retardo entre 3 y 5 segundos en los cambios de TX a RX y viceversa. Este circuito integrado es usado por múltiples sintonizadores de TV, con una rapidez excepcional, por lo que debo confesar, que no me quedó del todo clara la razón de esa lentitud.

Después de mi fracaso, decidí cambiar de estrategia y recordé un modulito barato que había comprado en los chinos, basado en el famoso SI5351, este pequeño engendro no sólo es capaz de generar señales comprendidas entre 8 kHz y 133 MHz, sino que además dispone de 3 salidas simultaneas, aunque una de ellas es poco útil, ya que como podemos ver en la imagen siguiente, está condicionada por el hecho de que dicho chip, solamente dispone de dos PLL, A y B.

Como nosotros vamos a trabajar en simplex, con una salida sería suficiente, pero por comodidad usaremos dos, CLK0 y CLK1, así destinaremos la primera a RX y la segunda a TX. Con esta decisión, se elimina el problema de la lentitud y se simplifica el conexionado, pero aparecen problemas nuevos:

• El primero y más importante es la casi imposibilidad de modular en FM al SI5351.
• Derivado del problema anterior, surge la necesidad de utilizar pasos multiplicadores de frecuencia.

Debo aclarar que sí es posible modular el chip en FM, pero es extremadamente complejo. Dada la imposibilidad de acceder a su VFO interno, una posible solución sería intentar atacar al cuarzo patrón. Esto es posible, pero muy complejo e inefectivo. Es un componente extremadamente pequeño y además los resultados serían mediocres, pues dudo que lográramos una desviación de frecuencia satisfactoria. Otra opción sería por software, esto se lograría modificando su frecuencia a altísima velocidad, a través de complejos algoritmos que se generarían a partir de una modulación y que harían variar la frecuencia del chip. Un puerto I2C a esa velocidad sería casi un milagro y aunque es teóricamente posible, sería imposible que un simple Arduino pudiera encargarse de generar esos algoritmos y de hacerlo, su velocidad sería como la de un caracol, cuando se precisaba la de un Ferrari.

Para esta parte, la primera idea fue modularlo en fase, esto es una solución relativa, porque la modulación en fase consigue muy poco desplazamiento en frecuencia, por lo que hay que recurrir a frecuencias bajas, que luego se irán multiplicando. Usar el oscilador SI5351 y luego modularlo en fase y multiplicarlo, presenta más incovenientes que ventajas, ya que al variar la frecuencia, los pasos multiplicadores perderán resonancia, lo que además de reducir su rendimiento, lo peor, es que afectarán negativamente a la modulación, ya que ésta se basa en la alteración de la reactancia de sus circuitos LC. Así que decidí cambiar de guión y sustituir el SI5351 por un oscilador controlado a cuarzo y sintonizado a una frecuencia baja, que luego se irá multiplicando y finalmente se mezclará con la señal que generará el SI5351, cuya misión será hacer de VFO en funciones, determinando así y gracias a las órdenes del Arduino, la frecuencia elegida. Dado que partimos de un cristal de cuarzo, ya no es necesario complicarnos la vida y podemos modular directamente en FM, con el viejo sistema del diodo varicap, también ganaremos en hermosura de sinusoide, ya que la onda directa que produce el SI5351, dependiendo de la frecuencia y forma de hacerlo trabajar, no es precisamente una maravilla.

Aquí tienes el esquema definitivo del prototipo:

Descripción del circuito:

Veremos que hay dos tensiones positivas, una es VCC + constante y la otra es VCC + TX. La primera siempre estará presente a condición de que el tranceptor esté en marcha y la segunda únicamente cuando estemos transmitiendo. Esto es debido a que causaría interferencias al receptor y dejar activado el oscilador constantemente, se debe a que tarda unos milisegundos en arrancar la oscilación, lo que produciría un efecto de retardo poco elegante al pulsar el PTT. La señal del micrófono es aplicada a Q22 a través de C91. La resistencia R84 solamente deberá usarse en caso de micrófonos que requieran alimentación. En mi caso no he necesitado la resistencia, pues he usado un micrófono Yaesu que tenía en desuso y éste, ya lleva su circuitería y simplemente hay que inyectarle 5 voltios por un pin de su conector.

Siguiendo con el circuito, Q22 amplifica en clase A la señal y la aplica a Q23 por medio de C88, D17, D16 y C87, que actuan como filtro pasabanda y limitadores de señal, Q23 se encarga de elevar el nivel de señal nuevamente y llevarla a Q21, que será el encargado de modular al oscilador, proporcionándole la señal necesaria mediante C84, R70, VK5 "que evita el retorno de RF" y R58, quien ya ataca al diodo varicap. C87 hace el último recorte de agudos, innecesarios en las comunicaciones radiofónicas de banda estrecha y que son propensos a desplazar más de la cuenta la desviación de frecuencia, provocando distorsiones indeseadas. El oscilador está constituido por Q16 y trabaja a 3,2 MHz. La razón de usar esta frecuencia es, entre otras, por la facilidad que hay para conseguir estos cuarzos, además de ser lo suficientemente baja, como para permitir una desviación más que decente para la modulación. Los osciladores controlados a cuarzo, son propensos a irse al tercer armónico cuando se intenta sintonizar el segundo en su circuito tanque de colector, por esa razón, el oscilador no lleva bobina alguna y está construido con colector común, así obtenemos una señal limpia de su emisor que aplicaremos a Q17, quien sí tiene un circuito resonante en su colector, sintonizado a su segundo armónico "6,4 MHz". Aunque en el esquema ya explico como construir esta bobina, hay que tener en cuenta que no sabemos el sentido del debanado del inductor usado, por lo que es imposible asegurar que el secundario que debanaremos manualmente sobre él, lo estará en el mismo sentido, esto hace que sea recomendable determinar la polaridad de dicho debanado, de modo experimental y dejarlo en la posición en la que obtengamos la señal más elevada sobre la base de Q18, quien actuará como doblador de frecuencia. El acoplamiento de las bobinas L11 y L12, sintonizadas a 12,8 MHz será puramente inductivo, lo que garantizará un alto Q, licencia que nos podemos permitir, ya que hasta llegar al mezclador, el circuito trabajará en una única frecuencia y deberán estar en fase y separadas aproximadamente 13 mm entre ellas, aunque no es demasiado crítico. C68 entrega el resultado de todo esto a Q19, que actúa como cuatriplicador de frecuencia, presentando en su colector una frecuencia de 51,2 MHz. Por medio de C71 atacará la entrada de U10 "MSA-0886". Este integrado es un amplificador bipolar de silicio en cascada y tiene un factor de amplificación elevado. En los chinos se consigue a precios de risa y aunque dudo sean originales, parecen funcionar bastante bien. En este paso se efectuará la mezcla con el oscilador SI5351 por su salida CLK1 mediante C76, que es de un valor de 100pF vs C71 que es de 10pF. Esto es para compensar en lo posible, la superior intensidad de señal que entrega Q19, en comparación con el SI5351.

Finalmente, la señal ya mezclada y filtrada por L14 y L15, que se ocuparán de eliminar toda frecuencia distinta a la suma de las dos señales mezcladas, es aplicada por medio de C79 a Q20 del tipo BFG135, también barato y fácil de encontrar en los chinos, Quien tiene la misión de elevarla hasta un nivel del orden de 300/400 mW, y por acoplamiento inductivo "L16 y L17", llevarla hasta el paso final, el cual describiré posteriormente.

Procedimiento de ajuste:

Lo ideal es contar al menos con un frecuencímetro y un medidor de intensidad de campo, pero podremos apañarnos con un receptor con S-meter, capaz de recibir en las frecuencias necesarias. Un SDR podría servir, pero no es la solución ideal. Durante este procedimeinto, podremos alimentar directamente al circuito con unos 12v, tanto VCC + constante, como VCC + TX. En la práctica se trata de ajustar cada circuito resonante a la máxima resonancia. Para ello, empezaremos desde el oscilador y nos cercioraremos de que esté oscilando, cosa que debería suceder sin más, ya que no tiene circuito resonante alguno. Podemos usar un receptor sintonizado a 3,2 MHz y acercar su antena al oscilador. Si hay señal, entonces procederemos a ajustar C59. Para ello sintonizaremos el recepto a 6,4 MHz y lo acercaremos a Q18. Retocaremos hasta conseguir la máxima señal posible. Si disponemos de un frecuencimetro, es el momento de verificar que la frecuencia presente en la base, es la correcta, sino disponemos de él, es una buena idea alejar la antena del receptor hasta que la señal sea débil y sintonizarlo a 3,2 MHz. Si todo fue bien, la señal debe ser superior en intensidad a 6,4 que a 3,2 MHz. Esto se hace para asegurarnos de no haber sintonizado L9 a la frecuencia fundamental. Otra cosa a tener en cuenta, es que el ajuste ideal no se encuentre en uno de los extremos de ajuste de C59, lo que indicaría que no acaba de resonar en su sitio, por esa razón he usado un condensador de ajuste con generosa capacidad, aún así, si faltase capacidad, podría colocarse un pequeño condensador cerámico en paralelo, para aumentarla, si por el contrario el problema fuera de exceso de capacidad, cosa muy improbable, entonces no quedaría más remedio que cambiar la bobina por otra de menos uH, pero si se usa la inductancia recomendada, dudo mucho que eso suceda.

Para los siguientes pasos, no hace falta detallar nada, pues el procedimiento es exactamente el mismo, sólo que sintonizando el receptor a la frecuencia marcada en el esquema y asegurando la resonancia a la frecuencia correcta, comparando el nivel de señal con la de la frecuencia del paso precedente, o bien con un frecuencimetro, exactamente como hemos hecho en el ajuste anterior. A partir de L14, L15 y L16, es indispensable que esté el circuito conectado al Arduino y sintonizado a la frecuencia a la cual, nos interese obteber el máximo rendimiento, generalmente será la frecuencia central, para lograr un rendimiento lo más lineal posible en toda la banda.

Puedes ver el prototipo montado a continuación:

A continuación tienes el esquema del amplificador final, si lo construyes con mimo, podrás obtener una potencia comprendida entre 4 y 7 vatios reales:

Descripción del circuito:

No hay mucho que comentar de este circuito, pues es un típico amplificador de radiofrecuencia en clase C. El transistor es el famoso 2SC1971, desgraciadamente está descatalogado, pero se pueden encontrar usados en buen estado en los chinos. Hay que fijarse bien en que sean de recuperación, porque los que venden nuevos, son todos falsos y sin excepción. Ni siquiera coincide el patillaje. En cualquier caso, puedes sustituirlo por montones de transistores similares. A mí, lo que me gusta de éste, es lo duro que es. Puede trabajar incluso sin antena y ponerse tan caliente como para freir huevos, que seguirá funcionando. De todos modos, es aconsejable montarle un pequeño disipador, porque todo tiene un límite, hasta sus bondades.

Las únicas novedades que presenta este circuito, son la toma para el S-Meter y la toma para RX. La primera se obtendrá del circuito tanque, mediante C40, un pequeño condensador de 1pF. En ese punto rectificaremos la tensión con los diodos D11 y D12, eliminaremos cualquier posible resto de RF a través de VK2 para poasteriormente regular el nivel de señal que deseamos, acorde con la desviación de aguja que queramos, cuya tensión continua resultante, será aplicada al módulo de FI, para aprovechar parte de su circuitería, por medio de R40 de 1 megaohmio. Este elevador valor, ha resultado ser más que suficiente en mis pruebas, no obstante, de no serlo, podrá ser reducido, al menos hasta la mitad de su valor. La segunda se obtendrá, directamente sobre la salida de antena. Este curioso circuito, evitará emplear relés de conmutación mecánicos, además, al usar un diodo para la conmutación, podrá conectarse el receptor a la antena, a través de un generoso condensador de 100 Pf, de no usar el diodo y salvando el riesgo de averiar al preamplificador del sintonizador, habría una enorme caída de potencia, que se desviaría hacia el receptor. Esto suele solucionarse usando un acoplamiento pobre, generalmente capacitivo, pero no con los 100 pF, sino generalmente con un máximo de 5 pF, lo que sin duda, provoca una muy acentuada pérdida de sensibilidad en el receptor. Al no disponer de diodos especiales de conmutación y después de experimentar varios tipos, el famoso 1N4148, ha sido el que me ha dado mejores resultados. Al no recibir tensión inversa, no deja pasar prácticamente nada de señal al receptor, pero cuando es polarizado inversamente, deja pasar casi el total de la señal proveniente de la antena. La máxima eficacia se obtiene al someterlo a una corriente inversa de 10 mA aproximadamente. Todo esto será ponderado por el módulo de control que contendrá al Arduino.

Procedimiento de ajuste:

Para poder ajustar correctamente este módulo, es recomendable contar con un vatímetro y una carga artificial de 50 OHM no inductiva. Un medidor de ROE y un amperimetro, tampoco estarían de más. En cualquier caso, podremos ajustarlo con menos instrumentos, pero el uso de una carga artificial o al menos una antena resonante en 4 metros, es imprescindible. Si no disponemos de ninguna, podemos construirla facilmente combinando varias resistencias no inductivas de 100 OHM "de carbón son las más apropiadas" hasta lograr una impedancia de 50 OHM y un vataje de alrededor de 10 vatios. Puedes ver un ejemplo a continuación:

Una vez conectado el amplificador al transmisor y a la carga, procederemos a alimentar ambos circuitos. No es necesario tener todo el circuito de control conectado, ya que basta con dar tensión directamente a los dos circuitos, aunque también será posible tenerlo todo terminado y pulsar el PTT. Este último método, me parece más engorroso, pero será igual de efectivo. Lo que sí será imprescindible, al igual que con el ajuste del emisor, es el uso del oscilador SI5351, por lo que se hace indispensable que el Arduino y sus periféricos "Rotary encoder, LCD, etc." estén montados y en funcionamiento, a la frecuencia a la que queramos ajustar el transmisor "Generalmente a la frecuencia central". Una vez esté todo listo, procederemos a retocar con suavidad los condensadores de ajuste, empezando por los del circuito de entrada y terminando por los de salida, los iremos retocando repetidamente, hasta obtener la mayor potencia posible, una vez logrado esto, retocaremos con mucho cuidado los del transmisor, para apurar todavía más el ajuste del conjunto. En caso de conseguir la máxima amplificación en un extremo de alguno de los condensadores de ajuste, se procederá de igual modo que se explicó en el procedimiento de ajuste del transmisor, pero teniendo en cuenta que si el problema se encuentra en los condensadores de salida, estos habrán de ser de un voltaje suficiente, o sea, mejor que no sean los de los chinos aquí, ni tampoco C30 ni C31.

Una prueba interesante, es desconectarle la entrada de señal al amplificador sin detener la transmisión, esto sirve para asegurarnos de que la potencia que medimos es real y que no ha entrado en autoscilación el paso final, cosa que se evidenciará, si al desconectarle su entrada, no desaparece por completo la potencia en su salida. Un amperímetro conectado en serie con su alimentación, también nos mostraría consumo cuando no debiera haberlo, si estuviera autoscilando. Dicho amperímetro es muy útil en el procedimiento de ajuste, pues también nos indicará si el consumo es coherente con la potencia aparente y no debe mostrar picos absurdos mientras se ajusta el circuito, de hacerlo, será signo de que al menos, es propenso a la autoscilación, lo que indicará que algo no va bien. En caso de no disponer de vatímetro, el amperímetro nos puede dar una idea aproximada de la potencia en antena. Aplicando la ley de Ohm, concretamente V*I=W. Sabremos con exactitud lo que se conoce como potencia de entrada, que al contrario de lo que piensan muchos, no es la potencia presente en la entrada del amplificador, sino que es la que consume y ésta es siempre superior a la entregada, ya que la potencia real es igual a la potencia de entrada, menos las pérididas y éstas en su mayoría son transformadas en calor. Por todo esto la potencia resultante de aplicar la ley de Ohm, será superior a la real, pero nos podrá ser útil como referencia aproximada. Un medidor de ROE conectado entre el paso final y la carga artificial, nos asegurará que el amplificador tiene una impedancia correcta "50 OHM" La lectura debe ser muy próxima al 1, que es el resultado de dividir ambas impedancias entre sí. La lectura de potencia directa, puede sernos útil y más precisa que el vatímetro para alcanzar su nivel óptimo. Otra opción para ajustarlo al máximo posible, es utilizar el circuito de S-Meter que posee el propio amplificador. Se puede usar con el diseño completo, una vez terminado el paso de FI + audio que veremos a continuación, o colocando directamente un miliamperímetro a la toma de S-Meter del propio paso final. En caso de tener un instrumento poco sensible, podrá reducirse R40 temporalmente. El ajuste final de R18, para el S-Meter, no podrá realizarse hasta completar al menos el módulo de FI + Audio, ya que la circuitería del S-Meter reside en él. No hay normas para la desviación de la aguja en modo TX, así que es una cuestión de gustos. Algunos crean una escala de potencia, otros simplemente se conforman con ver desviarse la aguja al transmitir y así cerciorarse de que realmente se está transmitiendo. Lo único recomendable es dejar un margen, para que de producirse por alguna razón un aumento de potencia, no se estrelle la aguja del instrumento contra el fondo de escala.

Puedes ver el prototipo montado a continuación:

El receptor consta de dos módulos independientes. Uno es el sintonizador y el otro es el módulo de FI + Audio. Comenzaremos por el segundo.

Módulo de FI + Audio:

Este módulo está basado en el circuito integrado MC3361. Decidí usarlo, porque disponía por casa de un desguace de teléfono inalámbrico de los de antes y es muy común en ellos. De él también saqué el filtro de 455 KHz, el filtro cerámico de 10,7 MHz y el cuarzo de 10.245 MHz. También habría podido aprovechar el circuito integrado emisor, con lo que me habría ahorrado bastante trabajo, pero la idea se me ocurrió demasiado tarde. En tu proyecto, si dispones de algún desguace similar, puedes plantearte esta opción y simplemente sustituir por él, toda la circuitería del emisor, hasta llegar al mezclador. Luego simplemente debes modificar la frecuencia del oscilador TX en el software, para que al sumarse a la del nuevo oscilador, siga dando la misma frecuencia resultante. Recuerda, la frecuencia de emisión es igual a la suma de la del SI5351, más la otra que le llega al mezclador. También se puede usar la diferencia, pero con la suma, tendrás que modificar menos cosas. Incluso para los más perezosos, es posible modificar el circuito del teléfono y así evitar tener que construirlo por completo, pero esta solución resultará poco elegante y precisará de más experiencia del montador, que la necesaria en el método aquí propuesto.

Aquí tienes el esquema definitivo del prototipo:

Descripción del circuito:

La señal que provendrá del sintonizador será aplicada al pin 16 del MC3361, a través del filtro de 10,7 MHz. Dicha señal será extraida por el pin 11 y sometida al filtro pasabanda constituido por C16, C17 y R14, para ser nuevamente reinsertada al chip, mediante el pin 10. En su interior será mezclada con el oscilador local formado por X1, C1 y C3, que atacan a los pines 1 y 2, de lo que se obtendrá una frecuencia resultante de 455 KHz. Esta frecuencia debe ser baja, para lograr un alto Q, necesario en los circuitos demoduladores de banda estrecha. Se evita la conversión simple a una frecuencia tan baja, por el inevitable problema de las frecuencias imagen, que sin duda se producirían. Los mencionados 455 KHz, son extraidos del pin 3 y filtrados por FL1, lo que aumentará aún más el Q y después se reinsertan al el pin 5, para ingresar internamente al amplificador limitador del propio chip. De este mismo punto, extraeremos una porción de señal que usaremos para el S-Meter, Mute, Escaner y squelch, como describiré más adelante. El pin 8 es el que irá a la bobina de cuadratura TR1 y deberá resonar exactamente a 455KHz. La salida de audio la obtendremos del pin 9, quien mediante R12, ofrecerá una pequeña realimentación útil para el filtro pasabanda antes descrito y a través de R11, C15 y el potenciómetro de volumen R29 y C25, Atacará al amplificador de audio U4. Este amplificador es algo más potente de lo realmente necesario. La razón es simple, era el único que tenía por casa, así que puedes sustituirlo en tu proyecto por otro de menos potencia si lo deseas, aunque este dará buenos resultados.

El circuito de squelch está totalmente diseñado por mí, ya que el sistema original previsto en el propio diseño del chip, me dio unos resultados penosos y lo mismo ocurre con el Scan y el Mute. Aprovechando que me sobraba medio LM358, decidí hacerlo trabajar como comparador, así que se compara la señal procedente del pin 1 del LM, con una variable generada artificialmente y regulada con el potenciómetro R26, que será el ajuste de nivel del squelch. Cuando ambas tensiones coincidan o la de referencia sea superior, se obtendrá un bonito 1 en la salida del comparador, pin 7, lo que hará conducir a Q4 que atacará a la base de Q5 que obrará de inversor, entrando en saturación y derivando la señal de audio a tierra. Del mismo pin 7 del LM, extraeremos una referencia hacia el Arduino que servirá para detectar que se encontró una estación. Aprovecharemos ese mismo punto, pero despues de R28, para forzar a Q4 a conducir y así obtener un mute, que utilizaremos en estado de transmisión "TX". La otra sección del LM358, además de proporcionarnos la referencia para el squelch que acabo de describir, su misión principal será la de gobernar al S-Meter. Esto se logra amplificando la señal de 455 KHz que tomamos prestada anteriormente, mediante FT1 y Q1, detectarla con los diodos D1 y D2 y aplicarla a la entrada no inversora del LM "pin 3". Una vez con el poder suficiente para gobernar cualquier miliamperímetro en su salida "pin 1" ésta será aplicada al instrumento mediante la resistencia ajustable R10, que se encargará de regular el fondo de escala. También podemos observar que hay un diodo en contrapolaridad en paralelo con el instrumento. Éste actua de protección y evita que la tensión que llega a él, pueda superar la tensión inversa del diodo, que estará sobre unos 0,6 voltios aproximadamente, de no existir D3, un ajuste incorrecto de R10 o incluso de R3, podría provocar la destrucción del miliamperímetro. En el cátodo de D1, se encuentran dos tomas. Una es para la lectura del S-Meter en transmisión y provendrá de la etapa final del transmisor y la otra se aplicará al pin A0 del Arduino y nos servirá posteriormente para determinar el punto óptimo de sintonía al realizarse un escaneado. Todo esto está documentado en el propio código de arduino, aunque también lo comentaré con más detalle, en la descripción del módulo de control.

Procedimiento de ajuste:

Como siempre, lo dial es contar con instrumental de laboratorio, en este caso concreto deberíamos contar con un generador de señales, capaz de proporcionar un audio en banda estrecha con una desviación máxima de +-5 KHz. Como es improbable que dispongamos de dicho generador, una alternativa es ajustar la bobina de cuadratura "TR1" de oído. Se trata de ajustarla hasta obtener el nivel máximo de soplido y retocarla cuando todo el proyecto esté listo, con la recepción de una estación real. Lo que buscaremos será la máxima claridad de la modulación y mínima distorsión. Si disponemos de algún sintonizador para frecuencias de uso común, donde haya tráfico de radio en banda estrecha habitualmente, por ejemplo de 2 metros, con salida de FI a 10,7 MHz, o incluso algún receptor comercial que disponga de una salida similar, como por ejemplo el Yaesu VR-5000. Podremos ajustar dicha bobina con mayor premura, ya que será rápido encontrar alguna estación transmitiendo. De todos modos, es un asunto que debe preocuparnos poco, ya que como podrás comprobar, es un ajuste muy sencillo de realizar. En caso de que tu opción sea la de un receptor con salida de FI, también podrá ayudarte a ajustar el S-Meter, pues aunque no tenga la misma sensibilidad exacta que el sintonizador que construirás posteriormente, será un buen punto de partida y una de las mejores maneras de calcular los decibelios recibidos, ya que sin un instrumental especializado y muchos conocimientos, es casi imposible ajustarlo con precisión. Para ajustar la escala del S-Meter sin instrumental alguno, Un SDR también puede valernos para comparar las lecturas y si no tienes nada de nada, deberás hacerlo a ojo, usando el sentido común y retocando los ajustes en función de lo fuertes o flojas que te lleguen las señales que recibas. Lo hagas como lo hagas, el procedimiento de ajuste del S-Meter consta de dos etapas:

• R3 ajustará el nivel de lectura y sólo afectará a la "aguja" en modo RX.
• R10 se ocupa del fondo de escala y afectará tanto a TX como a RX.

Una buena manear de empezar y contando con alguna señal, bien sea de un generador o de una emisión real "en caso de disponer de algún sintonizador alternativo", es dejar R3 a la mitad y R10 a máxima resistencia, luego vamos retocando R10, de tal modo que nunca llegue al final de la escala. Ahora retocamos R3 hasta obtener una desviación acorde a la lectura obtenida en otro receptor "SDR por ejemplo" y así iremos retocando ambos ajustes, mientras seguimos comparando con el otro receptor con otras estaciones recibidas o con el generador ajustado a distintos niveles de señal. El objetivo es conseguir unas lecturas parecidas y que nunca se estrelle la aguja del instrumento en el fondo de la escala. Si no tenemos absolutamente nada para compararlo, ni disponemos de ningún generador. Lo mejor es dejar las dos resistencias de ajuste como he recomendado como punto de partida y esperar a terminar por completo el receptor, para luego ir retocando con las estaciones que vayamos recibiendo, hasta obtener una desviación del instrumento lo más coherente posible. Una vez ajustado, habrá que retocar el trimer del transmisor hasta conseguir que la aguja se desplace al punto que nos guste, porque como ya he dicho, R10 afectará a TX también.

Puedes ver el prototipo montado a continuación:

Módulo sintonizador:

Éste es un sencillo conversor que en el prototipo me dio un único problema y fue la elección del preamplificador de RF. Primero probé con un FET del tipo BF245 y fue un fracaso, su ganancia era casi nula, el mismo resultado obtuve con un PNP del tipo BF199. Incluso probé con un MSA-0886. Con este último, obtuve un aumento significativo de la ganancia, aunque no fue tampoco espectacular y además me dio un montón de problemas de auto-oscilación, intenté con circuitos neutralizadores y no tuve éxito alguno, hasta que decidí dejarme de inventos y recurrir a un transistor de la vieja escuela, un transistor de verdad, que justo era el mismo que usaría para el mezclador y se trata del maravilloso BF960. Con él se acabaron todos los problemas y obtuve una sensibilidad de unos 0,4uV, que no es moco de pavo. La elección de un MOSFET de doble puerta en el mezclador también fue una gran elección, este método de mezcla es sin duda uno de los más efectivos y cuenta con la ventaja de amplificar ambas señales a la par de mezclarlas, lo que hace poco necesario un oscilador local potente. En otras palabras, diseñes el sintonizador que diseñes y cuando no quieras utilizar circuitos integrados del tipo todo en uno, esta es sin duda una de las mejores opciones sino la mejor:

Descripción del circuito:

La señal proveniente de la antena es aplicada a la puerta 1 de Q14, mediante el tanque formado por L6 y C92. Los diodos D13 y D14, son protecciones anti señales fuertes. Yo he usado del tipo 1N60, pero puede usarse cualquier diodo de germanio o shockley. De no haber otro remedio, también podrá servir el multi usos 1N4148, aunque al ser de silicio, el corte de señal se producirá a un nivel algo más elevado, pero no será un problema, ya que el BF960 cuenta con sus propios diodos protectores internos. Aprovecharemos la segunda puerta del transistor, para incorporar un efectivo control de ganancia de RF. De la salida del drenador obtendremos una señal generosamente amplificada y con un nivel S/R muy aceptable que será nuevamente sometida a dos circuitos sintonizados. El primero está formado por L7 y C41, que atacará capacitivamente al segundo, formado por L8 y C45 a través de C44. Esto asegurará una selectividad suficientemente decente. Luego, la señal amplificada y limpia será aplicada mediante C46 a la puerta 1 del mezclador Q15. Por otro lado, la señal procedente del oscilador local "SI5351", se aplicará a la puerta 2, a través de C49 y finalmente obtendremos nuestra preciada señal de 10,7 MHz en el drenador, que será aplicada al módulo de FI, mediante C48.

Nota: Es importante respetar los blindajes de las partes, donde así están representados en el circuito teórico.

Procedimiento de ajuste:

Ni que decir tiene, que debemos tener listo el módulo de FI + Audio previamente, o cualquier otro que tengamos por casa. Además es imprescindible contar con una señal en nuestro rango de recepción y a ser posible en su frecuencia central. Un generador de sañales es la mejor opción y tampoco es necesario que llegue hasta la banda de 4 metros, pues podemos usar un sobretono. Todos y cada uno de los circuitos LC, deben resonar a la frecuencia fundamental. Hay que ir ajustando con cuidado y despacito, desde L8 hasta L6 y en ese orden. Repetir los ajustes varias veces e ir disminuyendo la señal poco a poco, para precisar lo más posible el punto de resonancia ideal, o lo que es lo mismo, obtener la mayor desviación posible en el S-Meter. Como dije en los pasos de ajuste del transmisor y del amplificador, hay que fijarse en que la mayor amplificación no se obtenga en uno de los extremos de cada uno de los condensadores de ajuste y de ser así, tomar las medidas oportunas. Si por ejemplo un condensador logra la máxima resonancia estando totalmente cerrado, será síntoma de que le falta capacidad y deberá ponerse uno ceramico fijo en paralelo. Su valor se hallará de forma experimental y se empezará con uno de bajo valor, por ejemplo 10pF. Si ocurre lo contrario, será evidente que nos sobra capacidad y una forma fácil y rápida de compensar esa anomalía, será separar ligeramente las espiras de la bobina a la que pertenezca dicho condensador. De todos modos, los valores aquí propuestos, son los que he usado yo y todos los condensadores me han dado un margen de ajuste suficiente.

Puedes ver el prototipo montado a continuación:

El módulo de control es sin duda el director de la orquesta, tiene un cerebro llamado Arduino que se encarga de gobernar al SI5351, al LCD, a los Pulsadores y al codificador rotatorio "Rotary encoder", así como gestionar el software que nos proporcionará los menús, las memorias y un sinfín de cosas más. Juntos también se encargarán de las tareas de conmutación entre TX y RX, sin utilizar ningún relé mecánico y por si esto fuera poco, tambíen serán capaces de encender y apagar el equipo, sin ningún tipo de interruptor tradicional. Recomiendo prestar atención en esa parte del circuito, porque podría ser muy interesante en otras aplicaciones basadas en Arduino o cualquier otro microcontrolador.

Descripción del circuito:

Comenzaremos con el circuito de puesta en marcha y paro. Q2 es el transistor de potencia, el que tendrá que ser capaz de soportar el consumo total del circuito, yo he usado un BD243, pero cualquier transistor de potencia que soporte al menos 2 amperios, debería ser suficiente. Éste recibe la tensión directamente de la alimentación por medio de su colector y actuará igual que en las fuentes de alimentación comunes. Es decir, en su emisor tendrá la misma tensión que en el colector, menos una pequeña caída de tensión de unos 0,6v, siempre y cuando esta esté presente también en su base. Precisamente del emisor se obtendrá la alimentación constante, cuando el equipo esté en marcha. Dado el relativamente elevado consumo del mencionado transistor, se hace imprescindible un excitador en cascada y éste es Q9, que trabajará como driver inversor. Así que cuando su base sea 0.6 voltios o más negativa que su emisor, entrará en conducción, lo que hará que se encienda el transceptor. R6 asegurará que la base de Q9 sea positiva, hasta que la hagamos negativa a voluntad, esto se conoce como un pullup. Cuando pulsemos el pulsador rotatorio, a traves de D5 y R17, haremos negativa dicha base y el circuito se pondrá en marcha. En R31, que está conectada por un extremo a la unión colector/base entre Q9 y Q2, pero que podría haberse conectado igualmente al emisor de Q2, aparecerá una tensión positiva mientras pulsamos y esto hará entrar en conducción a Q6, que polarizará negativamente la base de Q9 mediante R30, lo que formará un círculo vicioso, que mantendrá cebado al circuito, aún después de soltar el pulsador del Rotary encoder. Del mismo pulsador nacerá un segundo diodo "D6", para las funciones normales que tiene asignado en el Arduino. La contra polaridad entre ambos diodos, evita cualquier posible retorno de tensión del circuito al arduino, lo que podría provocar su destrucción. Por este mismo motivo existe D8, un diodo zener opcional, para que en caso de fugarse o cruzarse D6, nunca se superen los 5 voltios.

Ya tenemos el circuito en marcha ¿y si lo queremos parar? Para pararlo, hay que hacer de nuevo negativa la base de Q2, o lo que es lo mismo, positiva la de Q9 y para ello Q6 debe dejar de conducir. Cuando D6 del Arduino pasa a estado alto, en consecuencia, la base de Q7 pasa también a estado alto, derivando a masa la base de Q6, dejando éste de conducir y en consecuencia volviendo positiva la de Q9 y éste negativa la de Q2 y Transceptor parado.

La conmutación de TX/RX comenzará en el Aduino a través de D7. Cuando esté en estado alto, gracias a D9 y R38, Q10 entrará en conducción, polarizando negativamente a dos ramales de conmutación. Por una parte está Q11, quien por su colector proporcionará tensión a los circuitos de transmisión y esa tensión será también aprovechada para activar el mute de recepción y por la otra parte está Q13, quien dejará de conducir, obrando como inversor e impidiendo que Q12 tampoco lo haga. Básicamente y para simplificar, Q11 y Q12 hacen excatamente lo mismo, la diferencia es que Q12 está precedido por el inversor Q13, con lo que simplemente cuando uno de ellos conduce, el otro no lo hace y así se logra la conmutación TX/RX. La única misión de Q12 es la de polarizar al diodo de conmutación de recepción, permitiendo que cuando éste tenga tensión positiva y quede polarizado inversamente, la antena llegue al receptor.

Puedes ver el prototipo montado a continuación:

El código está bastante bien comentado, por lo que no voy a entrar en detalles aquí, con la excepción del escaner, ya que considero interesante detallarlo:

Esta es una parte que a priori me parecía de lo más simple, pero la práctica me ha demostrado que no lo es y por eso quiero dedicarle unas lineas. El primer problema que uno se encuentra se produce cuando se intenta usar una linea digital que cambie de estado cuando salta el squelch. Nunca se parará donde debe, sino que lo hará al momento de sobrepasar su umbral, que por supuesto será antes del punto correcto de sintonía. A partir de ahí, se me ocurrieron dos posibles soluciones, la primera y que no adopté, porque la imagino menos precisa, consiste en no detener el escaneado al saltar el squelch, sino simplemente tomar nota de en que frecuencia fue, luego ir avanzando de KHz en KHz, hasta que vuelva a cerrarse y colocar al receptor, bien con el promedio o bien contando los pasos que se diron y dividiéndolos por dos, en su punto central. El segundo método que es el que he adoptado, es parecido, pero más sofisticado. Cuando el umbral del squelch sea sobrepasado, al igual que en el caso anterior, se irá avanzando de KHz en KHz, hasta el púnto siguiente al de la última señal detectada, mientras tanto, se irá monitorizando la tensión analógica del propio circuito del S-Meter y se guardará la frecuencia en la que el nivel fue mayor. A continuación se detendrá el escaneo por un tiempo que podremos configurar desde el propio software, o indefinidamente si lo anulamos manualente, justo en la frecuencia donde se encontró la mejor señal.

Al reanudar la búsqueda, es común en equipos de baja gama y en otros de no tan baja, que se detenga varias veces en la misma estación donde estaba, hasta saltarla. Esto conseguimos salvarlo facilmente, porque anteriormente nos quedamos en el punto siguiente al último con señal y nuestro software será suficientemente listo, como para saber que debe continuar a partir de allí y saltarse todas las "barbas" del actual. En modo memorias aparentemente este problema no debería existir, pero en realidad si que existe y la razón es otra, pero la consecuencia es la misma. Resulta que el squelch, en función de lo abierto o cerrado que esté, o de la potencia de la estación recibida, tardará más o menos en cerrarse. Esto pasa en todos los equipos sin excepción, al menos en todos los que yo conozco, de ahí ese famoso sonido que imitan los graciosillos por televisión, cuando por ejemplo la policía deja de hablar. Es decir, no pasamos de la palabra al silencio absoluto, sino que hay un intervalo sin squelch activado. Pues bien, ese periodo de transición es el que confunde al escaner y el pobre cree que ha encontrado otra estación en la siguiente memoria, pero en realidad no se ha movido de la actual. Para solucionarlo, lo único que hay que hacer es forzarlo a avanzar una memoria "o retroceder, según el caso", por lo que cuando se cierre el squelch, no habrá ninguna estación que lo vuelva a saltar y continuará su escaneado, a menos que realmente sí la haya, en cuyo caso, se detendrá sin más o visto desde un punto de vista informático, no avanzará.

Puedes descargarte el código pinchando aquí

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Con el equipo encendido en modo Frecuencia

Leve pulsación del codificador rotatorio: Se irán avanzando los pasos de frecuencia que se obtendrán al rotar o escanear. Los pasos son: 1, 5, 10, 25, 50, 100, 250, 500, 1000 KHz.

Giro del Codificador rotatorio en sentido horario: Se irá incrementando la frecuencia, según los pasos preestablecidos.

Giro del Codificador rotatorio en sentido anti horario: Se irá decrementando la frecuencia, según los pasos preestablecidos.

Pulsación del Codificador rotatorio entre 500 y 1499 milisegundos: Nos iremos al menú de Offset.

Pulsación del Codificador rotatorio igual o superior a 1500 milisegundos "segundo y medio": Nos iremos al menú principal.

 Menú offset 

En pasos de 10 KHz, girando el codificador rotatorio en uno u otro sentido, podremos incrementar o decrementar el offset de transmisión, hasta un máximo de 1000 KHz "1 MHz", esto podrá ser útil en un futuro, si se montan repetidores en 4 metros. A la hora de escribir este artículo, no tengo constancia de ninguno en España. Para salir del modo offset, simplemente pulsa levemente el codificador rotatorio.

 Menú principal 

En el menú principal contaremos con 3 posibilidades. Empezando de izquiera a derecha nos encontramos con una flecha hacia arriba, que servirá para salir del menú, a continuación, está Frec/Mem, que obviamente nos llevará a dicho menú y para finalizar, a la derecha tendremos Scan, que como su nombre indica, nos llevará al menú de escaner. La opción seleccionada mostrará un cursor parpadeante en su parte inferior.

Nota: En éste y en todos los menús, la manera de moverse por ellos o aumentar y disminuir valores, será girando el codificador rotatorio y la elección de una opción será pulsándolo. También el cursor estará presente en cualquier menú que así lo precise.

 Menú Frec/Mem 

En este menú, en realidad submenú, disponemos también de 3 posibilidades. Comenzando por la izquierda está la flecha hacia arriba, que nos devolverá al menú principal, seguido de ModoMemo que nos permitirá conocer por omisión el modo actual y nos brinda la oportunidad de conmutar a modo Memorias "ModoMemo". En caso de no haber ninguna estación memorizada, si intentamos seleccionar el modo memorias, el sistema no nos lo permitirá y nos informará de que "No hay memorias disponibles". Para finalizar y a la derecha, está la opción Memo, que nos llevará al menú de memorias que sirve para memorizar estaciones.

 Menú Memo 

Algo parecido a la imagen anterior podremos observar cuando vamos a memorizar una estación. Nos mostrará la primera memoria vacía que encuentre, aunque nos permitirá retroceder, para que podamos sobreescribir una ya existente si lo deseamos. Si la memoria que vamos a sobreescribir tiene un offset, nos lo mostrará haciendo un pequeño scroll y si la frecuencia que intentamos memorizar ya existe y además dispone del mismo desplazamiento en TX "offset", nos informará de lo sucedido e incluso en la posición de memoria donde se encuentra y no nos permitirá grabarla, saliendo después de todos los menús automáticamente, pues no queremos duplicaciones inncesarias. Si todo fue bien, nos informará del éxito tras un pequeño diálogo de confirmación y saldrá de todos los menús.

Nota: Podremos abortar el guardado, girando un punto más allá de la primera memoria en sentido anti horario, donde nos mostrará el mensaje "Pulsa para salir", cosa que ocurrirá si pulsamos. Si giramos nuevamente un punto en sentido horario, nos devolverá a la posición de memoria 1.

Con el equipo encendido en modo Memorias

Pulsación del Codificador rotatorio igual o superior a 500 milisegundos: Nos iremos al menú Frec/Mem.

 Menú Frec/Mem 

A diferencia del modo Frecuencia, en modo Memorias, no necesitaremos memorizar nada, ni tampoco modificar ningún offset, por lo que sería inútil complicar el menú en dicho modo. Así que únicamente contaremos con las 3 funciones que realmente podemos necesitar y que son de izquierda a derecha, la ya conocida flecha para salir del menú, seguido por ModoFrec, que nos informa por omisión del modo actual y nos brinda la posibilidad de cambiar al modo Frecuencia y la opción Scan, para que podamos escanear nuestras preciadas memorias.

Común para ambos modos

Encendido del equipo: Leve pulsación del codificador rotatorio "Rotary encoder"

Apagado del equipo: Pulsación simultanea del PTT y del codificador rotatorio. Aconsejo primero pulsar el PTT, para evitar saltar un paso que se quedaría memorizado.

Reset "Hard reset": Pulsar y mantener pulsado el codificador rotatorio, hasta que aparezca el mensaje ""RESET MEM" en pantalla. Se quedará como "de fábrica" y todas las memorias serán eliminadas.

 Menú Scan 

Tanto en modo Frecuencia como en modo Memorias, se comportará de igual modo, con la única diferencia, además de la evidencia de escanear una cosa u otra según el modo seleccionado, de que en dicho modo Frecuencias, se podrán modificar los pasos sin ni siquiera detener el escaneado, como siempre, se hará oprimiendo el pulsador rotatorio. Si rotamos en sentido horario, el escaneado será ascentente y descendente si lo hacemos en el anti horario. El escaneado se detendrá automáticamente al encontrarse una estación o de lo contrario continuará de manera cíclica indefinidamente. Podremos cancelarlo manualmente simplemente pulsando el PTT, tanto si encontró una estación como sino, y saldrá de todos los menús quedando en la última frecuencia o memoria donde estaba en el momento de detenerlo. Si se ha detenido por si solo y no pulsamos el PTT, dará por supuesto que no nos interesa la estación encontrada y pasado un tiempo que podemos definir en el propio software con la constante "const byte reescan" y que yo he preestablecido en 5 segundos, reanudará el escaneado, desde donde se detuvo y en el mismo sentido. Tambien será posible invertirlo en pleno escaneado, simplemente rotando un paso en sentido contrario al que está escaneando.

Nota: El voltaje de alimentación recomendado es de alrededor de 15 voltios, para obtener el máximo rendimiento posible del paso final. Unos 7 vatios si se construye y ajusta bien.