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~ Ajuste de precisión de receptores multi-conversión con exploración digital ~

Introducción

Estas 3 páginas pretenden ser unas notas ordenadas por áreas sobre el ajuste de receptores de comunicaciones a válvulas, no una guía que sirva para todos estos receptores, ya que tienen diferencias suficientes que impiden hacer una guía común a todos ellos. Se trata que el lector sepa adecuar las descripciones a su caso concreto, y para ello en algunos procesos se muestran secuencias alternativas, con algunos refinamientos como tener control digital de frecuencia.

El método general de alinear receptores superheterodinos de simple conversión y 5 válvulas explicado en la página del generador de RF, que consiste en ajustar la frecuencia intermedia a su valor de diseño y luego ir hacia las etapas de entrada de RF de antena, se basa en que si se van ajustando los pasos de RF con referencia a la FI todo quedará automaticamente ajustado. En este tipo de receptores la precisión de dial no importa mucho, pero en receptores de comunicaciones la precisión de dial es totalmente necesaria, ello obliga a planificar un ajuste a medida. Los receptores de comunicaciones necesitan de análisis previo antes de pasar al ajuste; si los componentes de frecuencia fija que influyen en los heterodinajes son correctos todo el receptor quedará ajustado a diseño, pero si existiese desviación de frecuencia en esos componentes habrá que individualizar el ajuste.

Se podría resumir que hay dos tipos de receptores de comunicaciones de tipo clásico: El diseño con base a mezclador (Armstrong puro, sintonía por heterodinaje en frecuencias altas), y el diseño con base a convertidor (tipo Collins, sintonía por heterodinaje en frecuencias intermedias), y esto define el lugar en dónde estará el control de sintonía y el oscilador local. Hacer sintonía en frecuencias altas implicará mucha cobertura (menos bandas) pero más inestabilidad a frecuencias altas; hacerla en frecuencias medias implicará menos cobertura (más bandas) pero más estabilidad. El procedimiento de ajuste que se describe a continuación se corresponde a un receptor con diseño tipo "mezclador", sintonía en frecuencias altas.

 
Índice, partes:
  1. Preparación previa.
  2. Secuencia: Paso 1 (Bloques FI) → Paso 2 (Mezclador) → Paso 3 (Preselector).
  3. Anexo y casos especiales.


I) Preparación previa:


El gran problema del dial clásico siempre ha sido la coordinación del ajuste electrónico con el mecánico-gráfico. Al poner en funcionamiento un receptor de dial clásico es habitual comprobar que las marcas quedan más o menos fuera de las frecuencias reales, por lo que sería necesario "centrar", o incluso "espaciar", ese dial. Como el receptor es viejo se asume que el tiempo ha provocado el desajuste, pero normalmente ya estaba CASI así de nuevo. La precisión de dial no era una prioridad absoluta cuando se fabricaban esos receptores, ya que conseguirla implicaba considerable dificultad; la excepción a esta norma estaba en los fabricantes de equipos que usaban el método de sintonía en frecuencias bajas (p.ej. Collins), pero este método es más complejo y caro. Los aspectos a tener en cuenta en precisión de dial son los siguientes:

  • El desplazamiento de frecuencia total depende de la abertura mínima y máxima del elemento de sintonía.
  • La localización de una frecuencia en un punto gráfico del dial dependerá de:
    1. La capacidad y abertura del elemento de sintonía, que normalmente corresponde a un condensador variable tándem.
    2. La capacidad serie, que se añade mediante inserción en serie con el circuito oscilante de una capacidad (padder) ajustable. Además de ajustar frecuencia, incrementa o disminuye el total de frecuencias contenidas en el movimiento total del tándem y su correspondencia en el dial.
    3. La capacidad paralelo se añade por variación de núcleo en la bobina o mediante trimer de ajuste. Además de ajustar frecuencia, desplaza todo el bloque de frecuencias en el movimiento total del tándem, el cual se corresponde con el marcaje de dial.
    4. La interconexión electrónico-mecánica viene dada por la variación de capacidad del elemento variable de sintonía, cada punto de desplazamiento debe corresponder a una frecuencia determinada, incluída en el área de recepción por 2 y 3.
  • La frecuencia marcada en el dial debería ser la auténtica, pero eso no es tan fácil como pudiese parecer. La solución está en ajustar el área de recepción con el calibrador.

Aparte de derivas de frecuencias nominales, es común que los valores actuales no coincidan con los valores de diseño, pero no hay que suponer que el aparato está desajustado, siempre hay que comprobarlo, ya que si no se comprueba cualquier "ajuste" que se realice será lo que lo que realmente lo desajustará. Tampoco es recomendable creerse que los valores de diseño son exactamente los valores a que debe estar ajustado el aparato, especialmente si hay componentes de resonancia fija (cristales, filtros); hay que hacer comprobaciones previas para determinar las resonancias exactas que corresponden al aparato, nunca hay que presuponer nada.

Como demostración se toma como ejemplo el Hammarlund HQ-160 descrito en la sección EN. Este receptor es un ejemplo clásico de diseño superheterodino Armstrong a doble conversión para onda corta: Heptodos mezcladores, segunda conversión a cristal, y cadena de IF controlada por AGC. En el HQ-160 todos los OL funcionan por arriba de la frecuencia de entrada a la distancia de la FI correspondiente, y los elementos de frecuencia fija se limitan sólo a uno (el cristal de 2ª conversión), por lo que es un receptor muy adecuado para servir de ejemplo. Este receptor tiene un bloque FI "alto" (3035 Kc) que va desde la salida heterodina del mezclador de entrada hasta la siguiente conversión, al que le sigue un bloque FI "bajo" (455 Kc) y finaliza en el paso detector; esto es, doble conversión. Ver ficha y esquema de este receptor en el anexo.

Equipo, opciones, y recursos

» Generador de RF que tenga buen nivel de salida ajustable. Es recomendable que el cable activo tenga en serie un condensador de 10 KpF, 400 V min, para evitar el paso de B+ al generador. Se utilizará para inyectar frecuencia en los pasos 1 y 2 del ajuste, y para comprobar frecuencia en el paso 3 del ajuste (en este paso se utilizará el calibrador como generador RF de armonicos, el generador sólo se utilizará sustituyendo al calibrador cuando se desee comprobar la frecuencia real).

» Voltímetro, VTVM (la mejor opción gráfica por marcar nivel con aguja), o un DVM que tenga tiempo de visualización numérica muy rápida (tiempo de compuerta). Y mejor con sonda RF. El voltímetro se utilizará en los pasos 1 y 2, en el paso 3 la función la hará el S-Meter.

» Las barras de ajuste para núcleos de bobinas deben manejarse con sumo ciudado. La ferrita usada en los núcleos es un material relativamente blando, no soporta esfuerzos. Normalmente, los núcleos no giran suaves para evitar que se desajusten solos, pero esa falta de suavidad complica mucho su manejo. Recomendaciones:

  • La barra o cabezal de ajuste deberá encajar perfectamente en el slot o el hueco longitudinal del núcleo. Es muy importante evitar holguras; ya que la holgura es lo que provoca que se rompa el slot o agujero de ajuste del núcleo al actuar como una palanca contra la pared contenedora en vez de guiar el núcleo en su rotación.
  • Hay núcleos con slots y huecos longitudinales del mismo tipo pero que no son idénticos, también los hay no standard, esto complica el ajuste de núcleos. Si hay mucha holgura es mejor fabricar una herramienta adaptada que arriesgarse a romper un núcleo. Se pueden fabricar algunas herramientas para ajuste de núcleos escogiendo madera (por ejemplo el palo de un pincel de retoque), tiene que ser algo dura pero no demasiado, ya que al no serlo se adaptará mejor sin dañar la ferrita del núcleo.
  • Evitar que la herramienta sea flexible, ya que se pierde el control sobre el movimiento de rotación y la presión a ejercer. Se utilizaba fibra, pero actualmente se ha abaratado utilizando plástico semiduro, aunque se vea bastante rígido longitudinalmente hay que vigilar su TORSIÓN; la torsión dificulta el control sobre el punto de ajuste.
  • Si un núcleo parece atascado (no gira ni adelante ni atrás) hay que tener mucho control sobre el movimiento y la presión que se ejerce. Probar con otra barra más rígida y ajustada. Finalmente, siempre es mejor tener el trabajo que desmontar la bobina para ver lo que pasa que arriesgarse a romper el núcleo.

» Frecuencímetro, opcional pero recomendable para comprobar ajuste de precisión (ver Monitorización DIGITAL).

» Calibrador del receptor a 100 Kc. Ajustado totalmente exacto, ya que se utilizarán sus armónicos. El calibrador es absolutamente esencial en un receptor de comunicaciones a válvulas si se le quiere dar uso actual.

» S-Meter del receptor. Los S-meters funcionan con el control automático de ganancia activado (AGC ON). Su desviación es proporcional a la intensidad de la señal, y por tanto del ajuste. La entrada de la SSB los ha convertido de facto en VU-meters en muchos equipos. Ajustar con el S-Meter no proporciona picos tan agudos como usar un voltímetro con el AGC desconectado debido a la acción compensadora del AGC, pero resulta extremadamente útil. Todos los receptores de comunicaciones llevan S-Meter.

» Toma "diode load" (se refiere a toma de señal en o justo después del detector AM). Opciones:

  • a) Directa en circuito detector (en el ejemplo situar un voltímetro en 5 de Z2). Como la señal ya está rectificada por el detector no es necesaria sonda de RF).
  • b) Directa en un punto intermedio de la cadena, señal RF, será necesario utilizar una sonda de RF conectada al voltímetro. Además de voltaje, en el punto también puede verificarse el valor de frecuencia intermedia con frecuencímetro, pero hay que tener en cuenta determinadas limitaciones (consultar monitorización digital).
  • c) Puede haber más de un circuito detector, con lo que la cadena de FI puede tener más de una salida (en el ejemplo del HQ-160 el final de cadena de FI es T8 (salida al detector SSB), y no T7 (salida al detector AM, que es el que da voltaje rectificado). En este caso el voltímetro con sonda RF va conectado en la salida de T8 (el terminal marcado en verde).

» Ruido de fondo de banda. Utilizar el ruido de fondo atmosférico no se puede considerar un método muy técnico, pero resulta excelente para ajustar la resonancia de un circuito RF asociado a un mezclador ya calibrado. Equivale a usar un generador RF de banda ancha, el circuito RF sintonizará una gama dentro del total de la banda ancha. Método extremadamente útil en ajuste de circuitos amplificadores de RF de antena (paso 3 en secuencia de ajuste).

Preajuste y/o comprobación de resonancia de una cadena de FI.

Una cadena de FI es un bloque de circuitos a la salida de un mezclador o conversor y que comparten un mismo valor de frecuencia. Estos bloques pueden contener componentes de frecuencia fija, normalmente filtros. Es de gran ayuda que las cadenas de FI estén preajustadas cerca de la zona de ajuste definitivo; esto es especialmente cierto cuando un receptor no se ha ajustado nunca. Tambien es muy interesante comprobar si la frecuencia de FI es la de diseño, por lo que es muy útil situar un generador a la entrada, un voltímetro con sonda RF a la salida, y comprobar su máxima resonancia; cualquier circuito asociado debe estar en OFF.

El preajuste, o comprobación de resonancia, a una frecuencia estipulada puede realizarse de la forma siguiente (ver esquema HQ-160):

  1. En caso de heptodos (p.ej. 6BE6, válvulas mezcladoras) quitar el tubo oscilador, y conectar el generador RF a la entrada de señal del oscilador (rejilla de control, pin 1 en el caso de 6BE6), también puede conectarse en la reja de entrada de señal (pin 7 del 6BE6) pero ahí da menos amplificación.
  2. En caso de triodo-heptodos (p.ej. ECH81, válvulas conversoras) el oscilador va incluído en la misma válvula, no se puede quitar, entonces hay que provocar que el oscilador no funcione poniendo su reja a masa. Una forma de hacerlo es cortocircuitar el condensador variable asociado al oscilador en el tándem.
  3. Voltímetro para ser conectado en salida diode load (pin 5 de Z2), o mejor en este caso, al secundario de T8 (transformador final de cadena). En Z2 no es necesario colocar sonda de RF ya que la señal de alterna queda rectificada por el detector; en T8 (terminal verde) o en cualquier punto intermedio de la cadena de FI será necesario utilizar una sonda de RF conectada al voltímetro.
  4. Para saber si la cadena de FI está dentro de la zona de resonancia estimada, con el generador situado en el área de frecuencia deseada se barren frecuencias hasta que el voltímetro acusa señal. Como ya se tiene una referencia se ajusta el generador en la frecuencia deseada, se ajusta el primer transformador, y se va expandiendo el ajuste sucesivamente a los demás; si es necesario se va reajustando la salida del generador para que de más voltaje o menos. En un preajuste no es necesaria ninguna precisión, simplemente se trata de facilitar el ajuste definitivo o sondear resonancia.

Si se quiere conocer la resonancia de un paso o de un filtro, se barren frecuencias con el generador en la zona de resonancia estimada hasta que el voltímetro da respuesta. Luego hay que fijarse en el punto que dé más voltaje y ver la frecuencia del generador en ese punto. Se acota la zona inyectando/comprobando señal en un lugar en que las cargas de entrada y salida no afecten al elemento de frecuencia fija. En este caso se requiere más precisión ya que se desea conocer un valor concreto.

Monitorización DIGITAL

Limitaciones de un frecuencímetro digital.

El contador de frecuencia o frecuencímetro digital es un aparato sin término medio, necesita un nivel de señal entrante medio-alto y limpio para que la lectura de frecuencia sea fiable, en caso contrario es totalmente inútil. Cuando se dan las condiciones correctas la lectura se muestra totalmente estática y es exacta, en caso contrario o no hay suficiente nivel de señal, o hay dos o más señales de similar nivel que compiten entre sí. En esos casos el frecuencímetro no sabrá discernir cuál es la frecuencia que debe mostrar, los números comenzarán a "bailar", incluso pueden mostrar el valor del armónico de la frecuencia real. Hay que asegurarse que las lecturas sean lógicas y fiables.

Es MUY obligatorio aislar el frecuencímetro de cualquier entrada de tensión CC proviniente del aparato bajo prueba. Las tensiones en electrónica a válvulas no tienen nada que ver con las existentes en electrónica de estado sólido, las tensiones por encima de 100 voltios, o incluso inferiores, resultan MUY "indigestas" para los circuitos digitales, la toma debe hacerse intercalando un condensador en serie .

Para que el punto de toma sea completamente fiable debe cumplirse que:

  1. La toma de lectura no debe afectar en absoluto al circuito donde se genera la frecuencia, para ello debe tener una capacidad de acoplo lo más baja posible. Es absolutamente necesario seleccionar una toma que combine capacidad mínima de carga y alto nivel de salida, por lo tanto ese punto debe tener señal amplificada.
  2. En cualquier punto de toma, la señal, además de tener nivel, deberá ser limpia o tener una frecuencia claramente dominante, sólo en esas condiciones la lectura se mostrará estática. El contador de frecuencia es fiable cuando procesa una señal no afectada por otra, no distorsionada; cuando la señal no es clara y limpia el CF puede interpretar armónicos como frecuencia fundamental, y en este caso se genera un grave problema de fiabilidad; la lectura puede mostrarse estática dando erroneamente la apariencia de lectura correcta. Cuando coexisten dos señales claras pero de diferente nivel, el CF normalmente resuelve la de más nivel descartando la otra, pero hay que asegurarse que la aceptada sea la correcta.
  3. Si lo anterior se supera, la gran ventaja de un frecuencímetro es que sólo lee frecuencia, no es necesario que el paso esté sintonizado en su máxima ganancia. La lectura de frecuencia no queda relacionada con el voltaje mientras éste sea el mínimo que produzca lectura correcta, el frecuencímetro leerá la frecuencia aunque su inserción produzca desajuste del punto máximo de ganancia (leerá frecuencia indistintamente del nivel de señal, siempre y cuando el voltaje sea el suficiente para activar la lectura digital). Por lo tanto una cadena de FI es un buen lugar para comprobar frecuencia ya que amplifica la señal que procesa, sin embargo debe cuidarse que la frecuencia sea la procedente del resultado del heterodinaje, no la procedente de un OL o BFO. El ajuste correcto de la cadena de FI se obtendrá mediante la inserción del un voltímetro con sonda de RF en lugar separado, o sólo voltímetro a la salida del detector. Es MUY IMPORTANTE recalcar que hay que tener MUY en cuenta de dónde procede la señal procesada por el frecuencímetro, podría leerse la frecuencia que genera un circuito adicional asociado y no la frecuencia heterodina resultante del mezclador/conversor en la cabeza de la cadena de FI.

Comprobación de la frecuencia exacta de batido de un conversor o mezclador.

Los elementos clave para tener el control son el ajuste real de los conversores y las resonancias reales de los componentes de frecuencia fija (cristales, filtros). Los componentes de frecuencia fija determinan todo el proceso de alineación, uno de esos componentes son los cristales de OL de conversores, otros son los filtros de frecuencias intermedias (a cristal o mecánicos). La frecuencia de resonancia de esos componentes es la que hay que tener en cuenta para el ajuste de la FIs correspondientes y subsiguientes; esto significa que algunos ajustes finales podrían no ser los de diseño.

a) Determinación de la resonancia de un Oscilador Local de frecuencia fija (cristal, XLO).

El XLO (oscilador local controlado a cristal) es habitual en los circuitos denominados 'segundos detectores' y en los denominados 'convertidores'. Estos circuitos implican el número de conversiones que tendrá un receptor superheterodino; lo usual es doble en receptores de comunicación de tipo medio, y triple en receptores más sofisticados.

» Comprobación clásica: Se basa en la actividad de rejilla del XLO de la válvula conversora (6BE6):

INCORRECTO: La toma en reja de control (pin 1) carga el oscilador bajando su frecuencia.

El ejemplo de arriba muestra el punto de comprobación clásico en la rejilla de un oscilador (V4 pin 1 en el HQ-160, esquema abajo) que es útil para comprobar oscilación mediante existencia de voltaje de polarización negativa, pero no es útil para tomar valores ni de tensión ni de frecuencia debido al efecto de carga. Se ha usado un zócalo extensor que da acceso a las conexiones por arriba debido a que la válvula conversora tiene sus conexiones dentro de un módulo independiente, sólo entrada y salida están accesibles al circuito general. La frecuencia nominal marcada en el cristal es 3.490 Kc, se comprueba que la frecuencia baja 390 cs desde 3.490.240 cs, que es la frecuencia de oscilación real del cristal (ver abajo). La medición puede resultar engañosa; a un cristal le cuesta modificar su resonancia, puede suponerse que la medición es correcta, y el error sea una desviación por tolerancia.

» Comprobación de precisión: Se basa en hacer la toma en un punto separado del circuito bajo medida; el punto de toma correcto será uno apartado y amplificado, por ejemplo la salida de placa del mismo tubo V4 (6BE6), o la salida de conversión y entrada al transformador de FI. Colocando un cable de toma con un condensador de protección de la B+ en serie se puede medir la frecuencia del XLO con toda precisión y sin ningún efecto de carga. Con heptodos (6BE6) la capacidad de acoplo y carga al oscilador es baja debido al diseño interno de ese tipo de válvula.

CORRECTO: La toma en placa (pin 5) evita la carga y permite conocer la frecuencia real del cristal.

Este es el procedimiento correcto, aunque la diferencia no sea mucha. Como el nivel de salida del XLO es muy superior a la RF entrante, el frecuencímetro sólo leerá la señal de más nivel; por ello la toma en placa del tubo conversor (V4 pin 5, esquema abajo) permite conocer la frecuencia real del cristal (3.490.240). Difiere 240 ciclos por arriba del nominal, pero se puede considerar que el cristal es exacto, ya que la diferencia se corresponde a un porcentaje mínimo de desviación por tolerancia.


b) Determinación de la resonacia de un Oscilador Local de frecuencia variable (VLO, VFO)

Mismo procedimiento que en a) para comprobar la frecuencia del oscilador local (V3) haciendo la toma en la placa de la mezcladora (pin 5 de V2). Recibiendo señales SSB se comprueba que, al contrario que la toma en pin 1 (rejilla de V2), la toma no influye en la frecuencia, no hay cambio de tono de la señal.

La frecuencia ajustada del BFO puede ser monitorizada en cualquier punto en que circule señal del BFO, pero teniendo en cuenta que la toma no cause carga. Por ejemplo, en el HQ-160 resulta muy fácil, simplemente hay que conectar el frecuencímetro en IF OUT con BFO ON (FUNCTION en SSB/CW en el HQ-160), y se sabrá la frecuencia del BFO en ese momento sin ningún efecto de carga, la real.

La frecuencia resultante de los heterodinajes (3.035 Kc y 455 Kc en el HQ-160) se podrá comprobar siempre y cuando haya suficiente nivel y la lectura se realice en un punto limpio, sin interferencias. Para conseguir nivel es necesario que la frecuencia-test de recepción en la entrada de antena sea elevada. Escoger 10 Mc en el HQ-160 permite comprobar simple y doble conversión con sólo cambiar de banda y sintonizar a máxima señal con el S-Meter, no será necesario cambiar la frecuencai del generador. Si no hay nivel de entrada el frecuencímetro mostrará la frecuencia del VFO o del XFO, dependiendo del punto de toma; hay que procurar no confundirse. EL BFO deberá estar desconectado (posición AM).

La lectura resultante de heterodinajes resulta muy interesante ya que dan el valor de la frecuencias intermedias que se procesarán pero debe hacerse con sumo cuidado y precisión en el punto máximo de sintonía (a máxima ganancia y desviación máxima del S-meter). En el caso de HQ-160 es posible leer la frecuencia heterodina exacta de doble conversión (3.035 Kc), y de la simple conversión (455 Kc), situando un frecuencímetro en las salidas de placa de V2 y V4 (ver puntos en esquema). Sintonizando el generador a 10 Mc en la banda 5.7-10 tanto en V2 como en V4 deberá haber el valor de la frecuencia FI ajustada (455 kc). Cambiando de banda a 10-18 y sintonizando a 10 Mc deberá haber en V2 la FI alta (3.035 Kc aproximadamente) y en V4 la FI baja (455 Kc). Hay que verificar siempre que no se lean por error las frecuencias del OL (VFO local) o el XFO (conversor a 3.490 Kc). La lectura del frecuencímetro fuera del punto de máxima sintonía modifica el valor del heterodinaje, por eso es tan importante la precisión.

Las lecturas con frecuencímetro en aparatos a válvulas simpre hay que hacerlas evitando a toda costa introducir tensiones CC en el frecuencímetro, siempre hay que insertar un condensador en serie en el cable que va al punto de toma de frecuencia (ver fotos arriba).

Acrónimos


OL = oscilador Local; XOL = idem a cristal; VFO = Oscilador de Frecuencia Variable; CF o FcM = Contador de Frecuencia (Frecuencímetro); VTVM = Voltímetro a Válvula; DVM = Voltímetro Digital; RF = Radio Frecuencia (F-alta); FI = Frecuencia Intermedia (F-media); BF = Baja Frecuencia (F-audio); AGC = Control Automático de Ganancia; B+ = Tensión CC de alimentación.

 

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