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Transmisor de FM con PLL

 

Um excelente gerador de FM para a faixa de 88 a 108 MHz.

Diagrama Elétrico Esquema2  Diagrama esquemático da versão Broadcast
Diagrama Elétrico
Fonte
esquema da fonte  Fonte de alimentação para o gerador de FM
PCI-801 PCI-801  Desenho da placa 801 do gerador de FM - versão broadcast
PCI-803 PCI 803  Desenho da placa 803 do gerador de FM - versão broadcast
PCI-805A PCI Fonte  Desenho da placa de circuito impresso da fonte 
Chapeado Chapeado  Esquema da fiação das placas - versão broadcast
Oscilogramas oscilogramas  Conjunto dos oscilogramas encontrados na versão broadcast

 
 
     Transmissores sempre despertaram em mim muito interesse, em especial
transmissores de FM.
Montei o meu primeiro transmissor com a ajuda de um amigo de escola (o Renato, que morava à duas quadras de minha casa) eu cursava a sétima série no colégio Victor do Amaral em Curitiba, era um transmissor de AM mas o simples fato de ouvir a minha voz em um aparelho de rádio foi uma experiência inesquecível.
          Naquela época eu já sabia que transmissões em freqüência modulada  eram bem melhores do que as em AM, no que se refere a qualidade de som ,então comecei a montar todo o tipo de transmissor de FM, eu montava circuitos  publicados em revistas técnicas, (Antenna, Eletrônica Popular, Monitor, Saber Eletrônica, Nova Eletrônica, etc... mais tarde revistas estrangeiras de origem norte americana, Itália, França e Alemanha entre outras) devo ter montado dezenas de aparelhos, mas... nenhum dos que montei funcionou da forma que eu queria, o principal problema era a instabilidade em freqüência.
          Após tantas tentativas fracassadas em  montar um bom transmissor, eu simplesmente desisti deste hobby e passei a dedicar-me exclusivamente a área de áudio HIFI.
         Mas em um certo dia... ao respirar o ar ainda frio da  manha fui novamente contaminado pelo "vírus" de FM ... 
..."amanheceu um dia de magia tropical".... 
...comecei a cantar a canção... e quando dei por mim... estava sentado em frente a uma folha de papel, com uma caneta na mão, e a idéia fixa de projetar um bom gerador de FM, que é a unidade principal de qualquer transmissor de FM.
Isso foi na  primavera de 1990.
          Levei alguns dias para terminar o projeto mas valeu a pena!

 

Descrição:


          Este transmissor é do tipo Phase Locked Loop ( elo fechado de fase ou simplesmente PLL ). 
          Sua estabilidade é excelente ! 
          Foi todo construído com componentes discretos de primeira linha  (a maioria deles de origem Alemã / Siemens). 
          Testes práticos demonstraram uma qualidade de som superior à de muitas emissoras comerciais! 
          Para transmissões em estéreo é preciso ligar o transmissor a  um bom "gerador de estéreo" também conhecido como gerador multiplex ( MPX ), eu projetei e construí um gerador de estéreo de ótima qualidade com sistema DOLBY* e tudo o mais.... 
                                                                              ....mas esta é uma outra história...

 

Transmissão mono

 
 

Transmissão estéreo

          Com o intuito de melhorar a relação sinal ruído, as transmissões em FM na faixa destinada a rádio difusão comercial (no Brasil esta faixa vai dos 88.1 MHz aos 107.9 MHz) são feitas usando pré ênfase (reforço de áudio em freqüências altas). No Brasil o padrão é 75uS e na Europa é de 50uS. 
          Note que o gerador de FM não possui qualquer tipo de "Pré Ênfase " isso é feito no MPX!
          No caso do FM-5000  não ser conectado a um gerador de estéreo (transmissão mono), uma rede
de compensação de freqüências deverá ser utilizada na entrada de modulação, caso contrario teremos um som abafado, consegue-se isso por acrescentar uma rede RC,  conforme a figura  abaixo. 

          Atenção: Somente acrescente estes componentes se o transmissor não estiver ligado a um gerador de estéreo.

 

Montagem:


          A montagem só deverá ser realizada por montadores experientes em RF!
          Um especial cuidado deve ser tomado na escolha dos componentes, use somente componentes de boa qualidade.
          Os trimers devem ser de porcelana com armaduras prateadas. (use os do tipo redondo e que fazem lembrar um pequeno capacitor variável)
          O cristal XTAL 1 de 6.144 MHz  é facilmente encontrado no comercio especializado, com este XTAL a freqüência de transmissão será de 104,5 MHz, note que a freqüência de oscilação foi ajustada em 6,1470588 Mhz.
          Para saber qual a freqüência do XTAL que você deve usar, basta seguir a tabela 1.
          Por  ex.: Para transmitir em 99,9 MHz, segundo a tabela a freqüência em TP-1 deve ser de "5,8764706 MHz", portanto use um XTAL o mais próximo possível deste valor e ajuste C2 para obter exatos 5,8764706 MHz.
Obs.: O capacitor ajustavel C2  só permite pequenas correções na freqüência , se você não conseguir ajustar o transmissor  para a freqüência desejada é bem provável que o valor escolhido para o XTAL esteja fora do limite de ajuste de C2. Neste caso a única alternativa é usar um outro XTAL.
Se você não encontrar no comercio um XTAL adequado, o que certamente ocorrerá...
Existe a alternativa de adquiri-lo sobre encomenda, alguns  fabricantes de cristais dispõem desse tipo de serviço. 
          Todo o circuito deve estar blindado e o uso de blindagem inter estágios é indispensável.
          O LED-1   só emitirá luz se o circuito estiver funcionando de forma adequada.
          Q4 é um transistor de RF de média potência, o 2N4427 foi utilizado por estar disponível no momento da montagem, mas outros transistores de RF e menor custo podem ser utilizados.
          Com exceção de L5, todos os demais indutores são auto-suportados e com núcleo de ar.
          Esclareço que L2 e L3 não existem na versão broadcast, tais indutores existem somente na
versão de laboratório.
.
.
L1 =  4 espiras, fio 18 or 19 AWG (1 mm).
Diâmetro interno de 5 mm - núcleo de ar.
.
L4 =  4 + 2 espiras, fio 18 or 19 AWG (1 mm).
Diâmetro interno de 5 mm - núcleo de ar.
.
O indutor L5, é um reator de RF, formado por 15 espiras
de fio 26 ou 27 AWG (0.4 mm) enroladas sobre um pequeno
bastão maciço de ferrite, medindo 1cm de comprimento e
diâmetro de aproximadamente 3 mm.
Esta bobina não é crítica e pode ter um diâmetro diferente.
.
Ferrite Bean São pequenos "tubos" de ferrite (ferrita).  Traspasse o ferrite bean
com um pedaço de fio nu e solde as extremidades do fio na placa
de circuito impresso. Tais ferrites podem ser encontrados com
facilidade em sucatas de rádios FM.

 

Ajuste da freqüência final de transmissão:


          1- Conecte um freqüencímetro digital em TP-1.

          2- Ajuste o trimer C2 conforme tabela abaixo.


 
Tabela 1

Freqüência em MHz
 

Freqüência em TP-1 Freqüência de
Transmissão
5.1823529 88.1
5.1941176 88.3
5.2058824 88.5
5.2176471 88.7
5.2294118 88.9
5.2411765 89.1
5.2529412 89.3
5.2647059 89.5
5.2764706 89.7
5.2882353 89.9
5.3000000 90.1
5.3117647 90.3
5.3235294 90.5
5.3352941 90.7
5.3470588 90.9
5.3588235 91.1
5.3705882 91.3
5.3823592 91.5
5.3941176 91.7
5.4058824 91.9
5.4176471 92.1
5.4294118 92.3
5.4411765 92.5
5.4529412 92.7
5.4647059 92.9
 
Freqüência em TP-1 Freqüência de
Transmissão
5.4764706 93.1
5.4882353 93.3
5.5000000 93.5
5.5117647 93.7
5.5235294 93.9
5.5352941 94.1
5.5470588 94.3
5.5588235 94.5
5.5705882 94.7
5.5823529 94.9
5.5941176 95.1
5.6058824 95.3
5.6176471 95.5
5.6294118 95.7
5.6411765 95.9
5.6529412 96.1
5.6647059 96.3
5.6764706 96.5
5.6882353 96.7
5.7000000 96.9
5.7117647 97.1
5.7235294 97.3
5.7352941 97.5
5.7470588 97.7
5.7588235 97.9
 
Freqüência em TP-1 Freqüência de
Transmissão
5.7705882 98.1
5.7823529 98.3
5.7941176 98.5
5.8058824 98.7
5.8176471 98.9
5.8294118 99.1
5.8411765 99.3
5.8529412 99.5
5.8647059 99.7
5.8764706 99.9
5.8882353 100.1
5.9000000 100.3
5.9117647 100.5
5.9235294 100.7
5.9352941 100.9
5.9470588 101.1
5.9588235 101.3
5.9705882 101.5
5.9823529 101.7
5.9941176 101.9
6.0058824 102.1
6.0176471 102.3
6.0294118 102.5
6.0411765 102.7
6.0529412 102.9
 
Freqüência em TP-1 Freqüência de
Transmissão
6.0647059 103.1
6.0764706 103.3
6.0882353 103.5
6.1000000 103.7
6.1117647 103.9
6.1235294 104.1
6.1352941 104.3
6.1470588 104.5
6.1588235 104.7
6.1705882 104.9
6.1823529 105.1
6.1941176 105.3
6.2058824 105.5
6.2176471 105.7
6.2294118 105.9
6.2411765 106.1
6.2529412 106.3
6.2647059 106.5
6.2764706 106.7
6.2882353 106.9
6.3000000 107.1
6.3117647 107.3
6.3235294 107.5
6.3352941 107.7
6.3470588 107.9
 
 

Conclusão:

          Como eu já mencionei este é um gerador de FM e como tal sua potência de saída é muito pequena  ( somente alguns mW ), portanto o seu alcance é limitado.
          Para aumentar o alcance da transmissão é preciso conecta-lo a um amplificador de RF e a uma boa antena, tudo bem montado e calibrado para não causar interferências de qualquer espécie.
          De preferência a amplificadores de RF com cavidade ressonante no tanque final.
          Infelizmente não é possível ajustar corretamente um transmissor sem o instrumental adequado (freqüencímetro, analisador de espectro, etc...).

Alcance reduzido

 

Grande alcance

          Obs.: O FM-5000 versão LAB não está mais disponível nesta página. A versão LAB é destinada ao uso laboratorial e pode ser ligada diretamente a uma pequena antena ou então a entrada do receptor em teste, através de um atenuador. A  versão Broadcast fornece uma potência de aproximadamente 25mW e foi desenhada  para ser conectada a um amplificador de RF.


 

Nota:


          Algumas emissoras de radio comunitárias estão adquirindo transmissores comerciais a um custo elevado, muitas vezes estes aparelhos são fabricados a partir de KITS de baixa qualidade disponíveis no mercado exterior, ou seja, algumas empresas compram KITS pré montados por outras companhias (geralmente européias*), inserem estes KITS em um gabinete metálico e revendem  isso com uma margem de lucro que em muitos casos ultrapassa aos 2000% ! Algumas vezes estes aparelhos são vendidos como sendo equipamentos de uso profissional.
          Tendo em vista que uma emissora de radio, seja ela comercial, livre ou comunitária,  instalada no Brasil  deve atender e auxiliar a sociedade brasileira, nada mais justo que o equipamento utilizado também seja fabricado inteiramente no Brasil.
          "O FM-5000 é um excelente gerador-transmissor de FM e seu custo é muito baixo, qualquer técnico com boa experiência  em RF poderá realizar a montagem, alem disso o FM-5000 é nacional, o projeto esta disponível gratuitamente nesta página e foi projetado por alguém que realmente gosta de radiodifusão em FM!"

* Muitos aparelhos (ou KITS) importados não funcionam adequadamente no Brasil  devido ao padrão de transmissão europeu ser diferente do padrão Brasileiro.


 

Importante:


          Em muitos países a transmissão de rádio sem a devida autorização por parte das autoridades "competentes" constitui crime! O Brasil é um bom exemplo.... gente sem a menor competência tem a concessão para levar ao ar todo o tipo de lixo, mas se vc quiser realizar um trabalho de qualidade mesmo que sem qualquer interesse comercial ...
          Portanto para evitar dores de cabeça  informe-se junto ao órgão responsável pela fiscalização das telecomunicações com respeito as leis de rádio difusão que vigoram em seu país, antes de por no ar um transmissor de rádio.

Obs.: O circuito integrado U5 é o B553 (B553AC) da NEC. Mas o mesmo circuito integrado também era comercializado com o código uPB553, ou uPC553. Este circuito integrado está atualmente fora de linha mas quando publiquei o projeto do FM-5000 ainda era possível encontrar o B553 em algumas lojas, mas alguns meses após a sua publicação ficou bastante difícil adquirir tal CI. O mesmo aconteceu com o MC1648 (U4). Parece que a grande procura por tais CIs acelerou as vendas e consequentemente o fim dos estoques. Por isso, antes de iniciar a montagem do FM-5000 é importante verificar a disponibilidade de tais componentes.
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* A palavra "DOLBY"  é marca registrada dos laboratórios Dolby.

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