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Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional ParanáDepartamento de Ingeniería ElectrónicaELECTRÓNICA APLICADA IIIEmail: [email protected].: Ing. Francisco A. Sala Ayte: Ing. Oscar A. Rufine Ayte: Ing. Mariano Benetti

EQUIPO A ANALIZAR:

AUTOR: Pedrazzoli Fernando M. Pag. 1 de 63


YAESU – FT411

-2.013-

AUTOR: PEDRAZZOLI FERNANDO M.

CONTENIDO

a.I.Introducción .................................................................................................................................................. 3

1. Uso comercial y práctico del elemento ..................................................................................................... 4

2. Descripción general y características ........................................................................................................ 5

a.II.Diagrama en bloques ................................................................................................................................... 7

1. Diagrama esquemático ............................................................................................................................ 14

2. Foto del equipo destacando cada bloque funcional. ............................................................................... 17

3. Descripción y características del boque funcional .................................................................................. 22

ANT SW UNIT, unidad de antena: ............................................................................................................ 22



IF UNIT, unidad de frecuencia intermedia: ............................................................................................. 30

REG UNIT, unidad de regulación: ............................................................................................................ 35

CNTL UNIT, unidad de CONTROL: ....................................................................................................... 41

PLL UNIT, unidad de PLL: ....................................................................................................................... 48

CLOCK UNIT, unidad de CLOCK: .......................................................................................................... 52

4. Estudio teórico del circuito: .................................................................................................................... 55

a.III.Conclusiones ............................................................................................................................................ 57

a.IV.Bibliografía ............................................................................................................................................... 60

A.I. INTRODUCCIÓN

Se plantea una forma de aprendizaje basada en el análisis de un equipo comercial de radio frecuencia, YAESU-FT411, analizando internamente el circuito electrónico que lo comanda.

Comprender el funcionamiento de los equipos comerciales de RF es el objetivo del presente informe, relacionar los conocimientos adquiridos en la materia electrónica aplicada 3 de la carrera de ingeniería electrónica, para explicar su funcionamiento se tendrán que describir los componentes individuales así como también su configuración. Interpretar las hojas de datos ayudara a clasificar y describir los mismos.



Realizar y analizar el equipo en forma directa ayudara a comparar lo aprendido en cátedras con las técnicas utilizadas por las empresas productoras.

Actuar bajo esta modalidad de análisis nos ayuda a practicar y aprovechar el poder de comprensión de los sistemas, desarrollando una nueva habilidad practica de la que se puede beneficiar en un futuro para trabajos en un ámbito profesional.

Concluyendo y resumiendo se espera adquirir la capacidad de análisis y relevamiento de equipos comerciales de RF, comprender la modalidad en cuanto al orden y la calidad de los componentes usados por los fabricantes de equipos y la disposición de los mismos, para lograr la calidad y robustez.

Para el análisis del mismo se utilizara una computadora con acceso a internet para buscar las hojas de datos de los componentes que se encuentran en el equipo, esta es una de las herramientas que más se utilizara, también se puede destacar que se utilizaran los conocimientos adquiridos en las diferentes materias de la carrera de ingeniería electrónica, en especial la que concierne a los equipos de RF como lo son especialmente electrónica aplicada 3.

En cuanto al relevamiento del equipo se espera encontrar como se menciono una etapa de potencia, filtros y lógicamente un circuito oscilador.

1. Uso comercial y práctico del elemento

El primer receptor/transmisor en ser apodado "handie" era el Motorola SCR-300, en el año 1940. El equipo estaba diseñado para trabajar en frecuencia modulada.

Estos equipos de radio portátiles se diseñaron en la segunda guerra mundial por lo que su uso, era principalmente para este fin, luego con el pasar del tiempo y los avances tecnológicos se fueron usando para diversos empleos

Los transceptores se han hecho instrumentos de comunicación el diferentes áreas, como la seguridad, usados por la policía y demás instituciones, servicios médicos, como en ambulancias, y en empleos comerciales e industriales, este


http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_modulada

http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_modulada

http://es.wikipedia.org/wiki/1940

http://es.wikipedia.org/wiki/Motorola


equipo trabaja en la banda de 144 MHz, VHF, también son usados por radio aficionados.

Son limitados en potencia de salida y poseen una pequeña antena que limita también su alcance, no excediendo la línea de vista al horizonte en aéreas abiertas y acortándose mucho menos en zonas muy urbanizadas y dentro de edificios. Por lo general en algunas aplicaciones de estos equipos se colocan repetidores en algún punto alto del área de cobertura para mejorar la situación.

2. Descripción general y características

El FT-411 es un equipo transmisor y receptor compacto de FM proporciona hasta cinco vatios de potencia de RF, cuenta con sellos de goma alrededor de todos los controles y conectores externos para protegerlo del polvo, lluvia o rocío, asegurando años de un funcionamiento fiable incluso en entornos difíciles.

Posee dieciséis teclas multifunción que le proporcionan la posibilidad de programación de 49 memorias libremente ajustable y dos osciladores. Opera con un sistema CTCSS (Sistema de Silenciamiento controlado Squelch), que consiste en utilizar tonos de audio individuales de muy baja frecuencia, tan bajas



que están por debajo de la banda de audio del receptor, esto quiere decir que los tonos pueden enviarse junto con la voz sin causar interferencia, si el sistema esta habilitado el receptor permanecerá en silencio o en escucha hasta que reciba una transmisión con el tono apropiado, se utiliza este método para situaciones en las que las interferencias causadas por otros repetidores que operan en la misma frecuencia. El teclado funciona con un codificador de DTMF durante la transmisión, y puede almacenar hasta 10 memorias DTMF de 15 dígitos cada una. La pantalla de cristal líquido muestra seis dígitos de la frecuencia, la selección de la memoria, el tono CTCSS durante la configuración. Para situaciones de baja iluminación está provisto con un botón de lámpara que ilumina la pantalla y un teclado translúcido retro iluminado, diatónicamente asignado dependientes de función del teclado emite un pitido.

Las características del mismo se pueden ordenar en una tabla como la siguiente:

Frecuencia de cobertura 144 a 147.9995 MHZ Versión A, 144 a

145.9875 Versión BPasos del canal 5, 10, 12.5, 20 y 25 KHz

Fuente de alimentación 5.5 a 15.0 VDC

Consumo de corriente Stand by: 7mA

Recepción: 150mA

Transmisión: 1300mA Peso 550 gramos aproximadamente

Tipo del circuito receptor Doble conversión superheterodino

Sensibilidad Mejor que -10 dBu



Intermodulación Mejor que 65 dB

Selectibilidad del canal Mejor que 60 dB

Potencia de salida Hasta 5 watts

Sistema de modulación Reactancia variable

Desviación máxima ±5 KHz

Ruido de FM Mejor que -40 dB a 1KHz

Distorsión de audio Menos que 5% , 3KHz de desviación



A.II. DIAGRAMA EN BLOQUES

Ilustración 1: Diagrama de bloques FT-411



En la ingeniería se acostumbra a representar gráficamente mediante bloques a cada uno de los componentes, un diagrama de bloque es una forma convencional de representar gráficamente las interrelaciones entre las variables más significativas de un sistema, así como las características de los componentes que lo forman y el flujo de señales de una ecuación o sistema de ecuaciones.

Un diagrama de bloque es la representación de la estructura de un sistema, esto es, las partes que lo forman y el modo en que se relacionan entre sí, hace referencia a la función que cumple cada parte de este sistema, en un equipo de RF, podemos pensar en algunos bloques básicos que no deberían faltar:

Ilustración 2: Diagrama canal de comunicaciones

Podemos observar que la señal en g(t) ingresa en el bloque “emisor”, este adapta la señal de cierta manera que mejora sus características para una mejor propagación, el “canal” es el medio físico que debe atravesar la señal para llegar a su destino, donde se encuentra el “receptor” que vuelve a recuperar la información contenida en g(t).

El diagrama de bloques de este equipo está constituido por seis bloques generales, cumpliendo cada uno su función específica que se describirá individualmente, mostrando así el funcionamiento de cada bloque, que en conjunto conforman este equipo, cabe destacar que en el diagrama general se pueden observar componentes como por ejemplo filtros pasa bajo o amplificadores que no están dentro de lo bloques, estos no son descriptos en este análisis, y se encuentran fuera del bloque debido a su baja complejidad en relación con los demás.



Para hacer un seguimiento del camino recorrido de la señal entrante y saliente ser ha de representar las mismas con color rojo y celeste respectivamente, mostrando como atraviesan los diferentes bloques.

Ilustración 3: Diagrama de bloques de la unidad de Antena

Como puede verse la señal una vez que ingresa por la antena atraviesa un filtro pasa bajos, siguiendo con su trayecto se encuentra con el switch que es el encargado de realizar la conmutación entre recepción y transmisión.

Este bloque se encarga de la conmutación entre la recepción y transmisión y proporcionar a la antena la impedancia necesaria (50 [Ω]) para su correcta adaptación.

Ilustración 4: Diagramas hacia la unidad de FI



La señal atraviesa un amplificador para elevar el nivel de la señal, luego un filtro pasa banda, para entrar a un mezclador, que como se observa en el diagrama utiliza un cristal de 17.3 [MHz], esta señal una vez que es así tratada por los bloques ingresa a un amplificador de frecuencia intermedia que sirve como preamplificador del bloque funcional siguiente.

Esta serie de bloques se encarga de amplificar la señal y filtrarla preparándola para ingresar al bloque de frecuencia intermedia.

Ilustración 5: Diagrama de bloque de la unidad de

Frecuencia intermedia

Cuando ingresa en la unidad de frecuencia intermedia la señal ya ha sufrido una pre adaptación de frecuencia, en este bloque es donde se adaptara la señal a una frecuencia inferior o intermedia para su mejor manejo dentro del equipo. Además la señal a la salida del mismo envía directamente la señal de audio al siguiente bloque atravesando un filtro pasa altos.



Ilustración 6: Diagrama de bloque de la unidad de regulación

La señal de audio una vez que ingresa a este bloque sufre una modificación al atravesar por un amplificador que incrementa su potencia para ingresar al parlante que es el elemento final de la recepción.

Siguiendo con esta breve explicación se mostrara el camino recorrido de la señal en la transmisión, y como se menciono antes esta será de color celeste.



Ilustración 7: Diagrama de bloque de la Unidad de Control

La seña ingresa por el micrófono, claro está que se mantiene pulsado el switch que habilita la transmisión y a su vez anula la recepción, esta señal de audio es amplificada por amplificadores operacionales y filtrada por un filtro pasa bajos a su salida en dirección del siguiente bloque.

Ilustración 8: Switch Modulador

La señal antes de ingresar al bloque de PLL, atraviesa un bloque que se funciona como llave, dependiendo de la señal que recibe por R5 que viene del bloque de la unidad de antena, unidad que conmuta entre transmisión y recepción, hace



que la señal de transmisión se derive a tierra cuando se está en estado de recepción.

Ilustración 9: Diagrama de bloque de la Unidad de

PLL

Esta unidad es la encargada de modular la señal en frecuencia, por lo cual está constituida por un oscilador y un modulador, a la salida la señal ya está en condiciones de ser amplificada y transmitida.

Ilustración 10: Diagrama de bloque del Amplificador de Potencia

La señal ya modulada en frecuencia ingresa al preamplificador, dependiendo nuevamente de la señal de control R5 es desviada o sigue su camino hacia el modulo de potencia, que una vez que atravesado se dirige nuevamente hacia la



unidad de antena que se encarga de adaptarla en impedancia y puesta en la antena es emitida.

1. Diagrama esquemático

En el diagrama esquemático se puede observar los diferentes componente que hacen a este equipo, destacando que al ser de extenso tamaño el fabricante proporciona este diagrama que incluye algunos diagramas de bloques, ya que sería incomprensible si fuera expuesto en su totalidad, al ser cada bloque compuesto de una gran cantidad de componentes.

Se puede apreciar como la señal es recibida por la antena y siguiendo su camino podemos llegar hasta el parlante, de la misma manera se puede hacer y obtener el camino desde el micrófono hasta la antena.

De la misma manera que se hizo en el punto anterior se recorrerá con color rojo y celeste el diagrama la recepción y transmisión respectivamente para enfatizar en camino que realiza la señal, en los puntos siguientes del informe se describirá más en detalle cada bloque individualmente para hacer un análisis más profundo

Se anexa también una la ilustración de la unidad de control, que siendo parte del mismo, no hace a la radio frecuencia, sino al control de la misma, pero se considera importante destacarla debido a que es el control del teclado, display, parlante, micrófono, demás componentes y bloques. Esta última será analizada en forma individual en una sección posterior.



Ilustración 11: Diagrama esquemático



Ilustración 12: Diagrama de la unidad de control lógico



2. Foto del equipo destacando cada bloque funcional.

En las siguientes fotografías podremos observar la composición interna del FT-

411 destacando sus bloques, separando las etapas, para lograr esto solo se utilizo

un destornillador, con lo cual se puede decir que no guarda complejidad en su

armado, ni en fabricante trata de esconder los componentes del equipo,

quedando al descubierto pudiéndose observar su nomenclatura.

Ilustración 13: Foto Mother Board



En el mother board podemos decir que los componentes utilizados

principalmente son superficiales, lo que no lo son se debe a la capacidad en el

caso de los condensadores, y obviamente en el caso del conector de la antena y

los potenciómetros. Podemos ver también que hay dos slot recubiertos por una

capsula metálica, en la que está en posición horizontal se encuentra el modulo de

PLL y el clock, por lo general en equipos que trabajan a alta frecuencia de radio

frecuencia se necesita una gran estabilidad del oscilador, por lo que el cristal

está protegido contra golpes y vibraciones que lo puedan dañar y llevarlo a

cambiar su frecuencia, también se lo protege de las radiaciones

electromagnéticas, esta capsula también cumple una protección constituyendo

una jaula de Faraday.

En la capsula que se encuentra en posición vertical se encuentra el modulo de

potencia, ésta lo protege de golpes y también como en el caso anterior constituye

una jaula de Faraday que no permite que le ingresen interferencias, otra función

que cumple esta capsula metálica es la de funcionar como disipador para el

modulo.

Ilustración 14: Foto Unidad de Regulación



En la unidad de regulación se ve con simpleza que el corazón de esta unidad es

el circuito integrado NJM386D que justamente no es de montaje superficial, tal

vez en la época en que se construyo este circuito integrado no estaba disponible

en montaje superficial, los demás componentes sí lo son, lo que ayuda a reducir

espacio.

Ilustración 15: Foto Unidad de Frecuencia Intermedia

En esta unidad nos encontramos con el integrado de montaje superficial que es

circuito integrado dedicado a la obtención de la frecuencia intermedia, y con

otros circuitos integrados que no son de montaje superficial como son los

condensadores, el circuito integrado CDBM455C7 el cual es un filtro cerámico

encapsulado y con el switch de alta velocidad 1SS226.



Ilustración 16: Foto Unidad de Antena

En la unidad de antena podemos observar los componentes constituyentes, el

potenciómetro de 10 [KΩ], a la izquierda se puede él diodo zener encapsulado

con nomenclatura HZM7C de la firma Hitachi, cuyas características son tensión

7.5 [V] y 0.2 [W], además es de destacar que los inductores usados no son de

“choque”, sino que son bobinas de alambre.



Ilustración 17: Foto Unidad de Control

En esta ilustración se observa la unidad de control, encargada del manejo del

display, teclado y procesamiento lógico para el control de ciertos parámetros,

todo esto es realizado por el microprocesador de la firma Hitachi, HD404608,

también pude observarse el parlante y el micrófono del equipo.



3. Descripción y características del boque funcional

Para comenzar con el análisis se mencionaran los diagramas y las funciones que realizan.

ANT SW UNIT, unidad de antena:

En el diagrama general de esta unidad vemos los bloques que la componen, se puede ver que la señal de antena atraviesa un filtro pasa bajos y cuenta con un control automático de ganancia (AGC), es necesario debido al amplio rango de voltaje de señal que se encuentra en la antena, para evitar distorsiones se requiere la reducción de la ganancia en la etapa de RF cuando se reciben señales fuertes, así como también la elevación de la misma cuando se reciben señales débiles, este control es una técnica para medir el rendimiento de un canal de radio y el ajuste de la ganancia del transmisor a un nivel apropiado para las características del enlace. Con estos elementos integrantes esta unidad es la encargada de acondicionar la señal de entrada al equipo como la de salida para obtener el mejor aprovechamiento de las características del radio.



Ilustración 18: Diagrama de bloques de la unidad controladora de la

antena

La señal recibida por la antena atraviesa un filtro pasa bajos en primera instancia, formado por condensadores a masa e inductores en serie, una red LC.

Ilustración 19: Filtro pasa bajos de la antena



Los transistores Q705, Q701 y Q702 conforman la red de control del AGC, ver ilustración 21, como se menciono anteriormente este circuito controla que la señal no sea demasiado grande ni demasiado pequeña, D701 (1SS321) que son dos diodos dentro del mismo encapsulado y la red formada con los condensadores y resistencias funciona como detector de nivel para el AGC.

Ilustración 20: Detección para corrección del AGC

La señal de salida del AGC controla la polarización del preamplificador de radio frecuencia, con lo cual se controla la ganancia del mismo, así se obtiene el nivel necesario para la entrada al modulo de potencia, para que no sea excesiva o demasiado pequeña que no logre cumplir los requisitos para el buen funcionamiento del modulo.

La selección entre transmisión y recepción depende del estado de pulsador, si este pulsador está presionando, se selecciona la transmisión y de lo contrario se selecciona la recepción, esto se logra simplemente con un par de diodos de muy alta velocidad (1SS321).



A este bloque también ingresa la señal que se quiere transmitir, para la misma debe detectarse la posición del switch para no crear colisiones de las señales ya que la antena está constantemente recibiendo, solo que se anula la recepción cuando éste está presionado, destacando que en este sistema que se está analizando la información recibida se pierde o descarta, no es el caso de algún otro equipo que podría almacenar la información.

Ilustración 21: Unidad de antena, componentes integrantes

Luego sigue su camino a través un amplificador que aumenta la ganancia como se puede ver en la respuesta en frecuencia de la simulación.



Ilustración 22: Simulación Amplificador RF



Ilustración 23: Respuesta en frecuencia amplificador de RF

Este amplificador está constituido por dos transistores NPN en un mismo encapsulado, el código del fabricante es IMX5, el mismo tiene la característica de poder trabajar a gran frecuencia, según la hoja de datos proporcionada por el fabricante es capaz de trabajar a 3.2 [GHz], al faltar este componente en el software de simulación ser reemplazo por transistores BC548, sabiendo su limitación en frecuencia.

La señal luego de ser tratada por el amplificador atraviesa un filtro pasa banda, para ingresar a un mezclador, en telecomunicaciones un mezclador es un circuito no lineal variante con el tiempo capaz de mezclar o sumar dos señales de entrada a diferentes frecuencias, produciendo a su salida una mezcla o suma de las señales, en este circuito se utilizo un transistor 2SC3121 de la firma Toshiba, este está especialmente diseñado para sintonizadores de radio, aplicaciones como mezclador de UHF y VHF, también se puede utilizar como amplificador de radio frecuencia, tiene una configuración en emisor común como se puede



observar en la ilustración y cuenta con un cristal en serie con el colector para estabilizar la frecuencia.

Este tipo de mezclador se denomina activo ya que está constituido por un transistor, las señales a sumar ingresan por la base como se observa en la ilustración, atravesando un capacitor muy pequeño en serie.

Ilustración 24: Mezclador ( MIX)

La señal a la salida del mezclador es una señal modulada en amplitud, donde la portadora es la señal del PLL y la señal proveniente de la antena es la modulante, esto se puede observar en la simulación.



Ilustración 25: Simulación del MIX

Ilustración 26: Formas de onda del MIX



La señal de salida del mezclador ahora es ingresada en un preamplificador, éste está constituido por un transistor (2SC2714Y) diseñado por Toshiba para trabajar con altas frecuencias, fue fabricado para aplicaciones como amplificador de frecuencia intermedia, está configurado en emisor común utilizando la configuración que propone el fabricante.

Ilustración 27: Preamplificador de IF

El diodo encapsulado con la denominación 1SS226, la función que comple es

que mantener la amplitud de la señal de salida entre 0.7 [V] y -0.7 [V].

IF UNIT, unidad de frecuencia intermedia:

Los filtros se diseñan para rechazar señales de canales adyacentes, así como

respuestas espurias que pueden provenir del mezclador. La frecuencia

intermedia se crea mezclando la señal portadora con una señal del oscilador

local, causando una señal en la frecuencia diferencia. Las frecuencias

intermedias se usan en receptores de radio superheterodino, en los cuales una

señal de entrada se cambia a una frecuencia más baja para la amplificación antes

de que el descubrimiento final se haga. Puede haber varias etapas de la


http://www4.knowledgres.com/00001803/Amplificador

http://www15.knowledgres.com/00309789/ReceptorDeAudio


frecuencia intermedia en un superheterodino, la causa principal de usar una

frecuencia intermedia es mejorar la selectividad de frecuencia.

En el interior de la unidad se observa un circuito integrado, TK10487M, el

mismo ha sido desarrollado para receptores FM de conversión doble, tiene

incorporado un mezclador, oscilador, amplificador de IF y demodulador de FM,

la corriente y tensión de alimentación ha sido minimizado para su uso en

sistemas a batería, la señal de salida es típicamente de 38 dBµ.

Ilustración 28: Diagrama de bloques de la unidad controladora

de la frecuencia intermedia

Este componente es el corazón de la unidad de frecuencia intermedia, la

configuración es la misma que sugiere la hoja de datos del componente.


http://www7.knowledgres.com/00160881/Selectividad(electronica)


Ilustración 29: Configuración típica TK10487

La señal proveniente del preamplificador ingresa por el pin 20 del circuito integrado, también ingresa por el pin 1 y 2 la señal de nuestro cristal, es este caso es de 16.845MHz, estas señales ingresan un mezclador como se ve en la ilustración, la salida de éste es ingresada por el pin 4 a un discriminador cerámico encapsulado con la denominación CFWM455F, que por su hoja de datos sabemos que está centrado en la frecuencia de 455 [KHz], su salida pin 6 ingresa a un amplificador operacional, por el pin 12 ingresa una señal de medida, que controla la ganancia del amplificador operacional, el mismo viene intervenido por el microprocesador desde la unidad de control.

Por los pines 9 y 10 ingresa una señal que es referencia para un detector de cuadratura, éste extrae la señal de información original, de la forma de onda de frecuencia intermedia compuesta, multiplicando a dos señales en cuadratura, 90º



fuera de fase, utiliza un desplazador de fase y un detector de producto para demodular las señales de frecuencia modulada, produciendo una señal que está en cuadratura con las señales de frecuencia intermedia recibidas, el circuito sintonizado convierte las variaciones de frecuencia a variaciones de fase y el detector de producto multiplica las señales de frecuencia intermedia por las señales de frecuencia intermedias desplazadas en fase, a la salida de este lo que se obtiene es una señal información, en este caso el audio, el paso siguiente solo es amplificarla para ponerla en la salida del pin 11.

Ya a la salida la señal en su camino hacia la unidad de regulación se encuentra con un filtro pasa alto, el mismo está constituido con un transistor 1SC2714QR, de la simulación se puede observar la respuesta en frecuencia.

Ilustración 30: Respuesta en frecuencia HPF



Ilustración 31: Filtro pasa alto (HPF)

La salida de este filtro tiene conectado un potenciómetro que realiza el control de volumen, así como el encendido del equipo.

Ilustración 32: Control de volumen y encendido



Ilustración 33: Unidad de Frecuencia Intermedia, componentes integrantes

REG UNIT, unidad de regulación:

Esta unidad está encargada del manejo de amplificador de potencia del parlante del equipo, también es la unidad encargada de proporcionar las tensiones de continua para los diferentes circuitos integrados y componentes de los diferentes bloques. Para la amplificación de audio cuenta con un integrado que es un amplificador dedicado para tal fin, el NJM683 es un amplificador de potencia diseñado para el uso en Aplicaciones de baja tensión, la ganancia se ajusta internamente con la adición de una resistencia externa y un condensador entre los pines 1 y 8 que aumentarán la ganancia a cualquier valor hasta 200



veces, las entradas son de referenciadas a tierra, mientras que las salidas es automáticamente limitada a la mitad de la tensión de alimentación.

El consumo de energía en reposo es de sólo 24 milivatios cuando se opera desde una fuente de 6 voltios, por lo que el ideal para el funcionamiento de la batería.

Ilustración 34: Amplificador de potencia para el

parlante

Podemos ver en la ilustración de la respuesta en frecuencia como este amplificador y su configuración amplifica la banda audible que se encuentra en forma aproximada entre los 20 [Hz] y los 20 [KHz].



Ilustración 35: Respuesta en frecuencia del amplificador de audio

También hay que notar que la amplificación nos lleva a una relación de potencia de 40 [dB] aproximadamente. También de la simulación se puede observar como la señal de audio es amplificada vista en un osciloscopio.



Ilustración 36: Simulación del amplificador de audio



Ilustración 37: Respuesta temporal del amplificador de audio

Como se puede ver en la ilustración la señal ingresa a través del generador de señales por el canal B con una amplitud de 1.40 [mV] y una frecuencia de 21 [Hz], en el canal A vemos la salida del amplificador, la cual tiene una amplitud de 100 [mV] pico a pico.



Ilustración 38: Diagrama de bloques de la unidad de regulación

Esta unidad también posee transistores y reguladores de tensión, para controlar y generar señales de control que se dirigirán hace la unidad de control, donde el CPU administrara y ejecutara las tareas necesarias para mantener el equipo en su óptimo de funcionamiento.



Ilustración 39: Unidad de regulación, componentes integrantes

CNTL UNIT, unidad de CONTROL:

La unidad de control está provista por un microprocesador (CPU),

HD404608A05H, fabricado por HITACHI, el mismo incorpora un circuito

DTMF (Dual Tone Multi-frecuency) de alta precisión, con un oscilador de 32

KHz, su función es la administrar todo lo relacionado con el control de la unidad

que no es referido a la unidad de RF propiamente dicha, esta administra el

teclado, el display LCD, también es la encargada de administrar el AGC, y todo

lo concerniente a las unidades que controlan la señal de RF.



Ilustración 40: Diagrama de bloques de la unidad de control

Desde esta unidad se analizara el comienzo de la transmisión ya que hasta ahora los bloques analizados siguen el camino de la recepción. Para comenzar se analizara la señal proveniente del micrófono, este es tipo electrec, como se verá en la simulación, su respuesta en frecuencia es la siguiente:



Ilustración 41: Respuesta en frecuencia del amplificador del MIC

Además de la amplificar la señal también vemos que se comporta como un filtro pasa bajos. El operacional que se encuentra debajo de los demás en la ilustración sirve como control de tono.



Ilustración 42: Simulación del amplificador de MIC



Como puede verse en la respuesta temporal la señal de salida por el canal A es amplificada, siendo la entrada el canal B.

Ilustración 43: Respuesta temporal amplificador MIC

Antes de continuar con el anisáis de la señal en su camino hacia la antena, se describirá resumidamente algunos componentes más de esta unidad de control.

El teclado es de goma siliconada y contiene 16 teclas, dividido en 4x4, el microprocesador lee las filas en forma directa sin ningún componente intermediario, no así las columnas que son intervenidas por diodos que se aplican a dos transistores encapsulados en el mismo circuito integrado, los diodos y los transistores sirven como circuito anti rebote, la señal salida de este subsistema ingresa al microprocesador para su análisis y seguidamente la toma de decisión correspondiente.



Ilustración 44: Teclado

Este equipo cuenta con un display LCD, el cual es controlado por microprocesador a través de dos buses, como se observa en la ilustración.



Ilustración 45: Display

También puede verse en la figura los controles que realiza el microprocesador sobre una entrada de micrófono externo y salida para auricular.

Continuando con el análisis de la transmisión la señal del micrófono atraviesa el amplificador y filtro pasa bajos, la señal de audio se dirige hacia la unidad siguiente, la unidad de PLL.



Ilustración 46: Unidad de control, componentes integrantes

PLL UNIT, unidad de PLL:

Un circuito de fase fija o PLL (Phase Locked Loop) es un circuito realimentado con el objetivo de generar una señal de salida con amplitud fija y frecuencia dentro de un rango determinado, permite una señal de referencia externa para controlar la frecuencia y la fase de un oscilador, la frecuencia del circuito puede ser la misma o múltiplo de la PLL.

La señal de referencia puede provenir de un cristal de frecuencia fija, muy estable, o de algún elemento de frecuencia variable, si se utiliza un cristal se tiene la posibilidad de enviar señales de otras frecuencias pero manteniendo la estabilidad que brinda el cristal, de otro modo, si la referencia es una frecuencia variable el PLL rastreara a la entrada, principio muy usado en demoduladores de FM y FSK.



Comprende tres etapas fundamentales como se observa en el diagrama.

Ilustración 47: Diagrama de bloque de un PLL

Consiste en un comparador de fase (CF), que suministra una salida que depende del valor absoluto del desfasaje entre las señales de entrada y salida, un filtro pasa bajos (PL) y un oscilador controlado por tensión (VCO) que genera la tensión de salida con frecuencia dependiendo de la salida del filtro (PL).

Ilustración 48: Diagrama de bloques de la unidad de

PLL



Esta unidad tiene un circuito integrado dedicado exclusivamente al PLL, este es fabricado por la firma Fujitsu, bajo la denominación MB78076, cuenta con tecnología CMOS y es un sintetizador de frecuencia PLL de entrada serie.

Contiene un inversor para el oscilador, 14-bit de registro de desplazamiento, 1-bit de control de registro, divisor de referencia programable, detector de fase, generador de control para dos módulos pre-escaler y apagado automático.

El VCO ( Voltage Control Oscilator) también es un circuito integrado de la firma NEC, bajo la denominación uPB569G, es un divisor de bajo voltaje, puede trabajar a un frecuencia de operación de hasta 500 MHz en los sistemas de alto rendimiento como los sintetizador de frecuencia PLL.

El 2SC3356 UTC está diseñado para aplicaciones tales como: DC / DC convertidores de conmutación de red de alimentación, cargador de batería, la retroiluminación LCD, controladores de periféricos, conductor en aplicaciones de baja tensión de alimentación (por ejemplo, Lámparas y LEDs) y el controlador de carga inductiva (por ejemplo, relés, timbres y motores).




Ilustración 49: Unidad de PLL, componentes integrantes


CLOCK UNIT, unidad de CLOCK:

Esta unidad está incluida dentro de la unidad de PLL, siendo la unidad de clock,

el oscilador, constituida por un transistor de silicio NPN, posee un bajo nivel de

ruido (1dB típico) y una alta ganancia (Hfe=70~700), fabricado por la firma

Toshiba, bajo la nomenclatura 2SC2712GR, y un cristal de 12.800 [MHz], estos

dos elementos y unas cuantas resistencias y condensadores conforman un

oscilador Clapp.

Ilustración 50: Diagrama de bloques de la

unidad de CLOCK

En un oscilador Clapp puede verse el cristal como elemento determinante de la frecuencia de oscilación, sobre un amplificador en la configuración colector común, puede observarse la similitud entre este tipo de circuito y el oscilador Colpitts, siendo su principal diferencia un condensador trimmer para ajuste fino de la frecuencia (C901) en serie con el cristal, si obviamos este capacitor para el análisis, el conjunto de los condensadores C902 y C903 en paralelo con el cristal determinan una capacidad más grande que la propia del cristal, razón por la cual, se le obliga a comportarse como una reactancia puramente inductiva, siendo la frecuencia de oscilación del circuito, la fs del propio cristal.

Al conectar la ambientación se polariza la base del transistor, a través de R901, por lo que éste conducirá aumentando la tensión de salida, esta tensión cargará los condensador a través de R901, este proceso continua hasta la saturación del



transistor, en ese momento comenzará la descarga de los condensadores a través del cristal, disminuyendo la tensión de salida.

Cuando se ha agotado la carga de los condensadores, el cristal continua vibrando, genera una tensión que carga los condensadores con polaridad inversa a la anterior, provocando la disminución de la polarización del transistor y la disminución de la tensión de salida.

Este proceso continua ya que la conducción del transistor permite reponer las pérdidas de la vibración del cristal, resultando un oscilador de una gran estabilidad espectral, los condensadores C905 y C906 junto con la resistencia R903 sirve como filtro de radiofrecuencia, invitando que la corriente alterna afecte a otros circuitos a través de la fuente de alimentación, C904 es un condensador de acoplo de la señal senoidal al circuito de utilización.

En la ilustración puede observarse la imagen del circuito de simulación en el cual por no contar el software de simulación con el transistor 2SC2712GR se reemplazo el transistor por 2N2222.



Ilustración 51: Respuesta en frecuencia del oscilador Clapp



Ilustración 52: Simulación oscilador Clapp



Ilustración 53: Unidad de Clock, componentes integrantes

4. Estudio teórico del circuito:

Este equipo cuenta con un amplificador en configuración clase C, en este tipo de

configuración el transistor se polariza de manera que se encuentre en estado de

corte la mayor parte del tiempo y conduzca solo durante cortos periodos, así los

picos de potencia son extremadamente elevados, pero la potencia media disipada

estará dentro de los límites de la capacidad del amplificador.

El problema de estos amplificadores es que a la salida la señal sobre la carga no

será sinusoidal, debido a la discontinuidad de la corriente de colector, la

corriente y la tensión en la carga contienen muchos armónicos de frecuencia, por



lo que se coloca un circuito LC paralelo y sintonizado para eliminar todos los

armónicos excepto el de la frecuencia fundamental.

Si se compara el amplificador clase C con el clase A, se podría llegar a la

incorrecta conclusión de que el amplificador de clase A es mejor ya que el

rendimiento es más elevado y el factor de calidad F no es sustancialmente mayor

en clase C, sin embargo, el amplificador clase C puede entregar cantidades

significativamente más grandes de energía a la carga que amplificador clase A,

esta es la única razón para el empleo de un clase C.

Si se diseña un amplificador lineal de elevada potencia es útil un amplificador

clase C ya que se puede trabajar a un nivel de la corriente de cresta del

transistor, sin embargo el transistor disipa aun grandes cantidades de energía lo

que lo limita en la utilidad de los amplificadores.

El equipo cuenta con un modulo que contiene el amplificador clase C, el mismo

tiene la denominación M57796MA, el mismo cuenta con 5 pines de salida,

donde se puede describir con la siguiente ilustración:

La hoja de datos no proporciona demasiada información, y no se encontró

reemplazo para el mismo, se puede observar que se alimenta con 16 [V]

máximo, trabaja en un rango de frecuencia entre 144 y 148 [MHz], este

amplificador encapsulado en este modulo necesita que la señal ingrese al mismo


Ilustración 54: Bloque M57796MA


con un determinado nivel de potencia, especificado en la hoja de datos se

destaca que es de aproximadamente 200 [mW] en sus valores típicos, así

también se recomienda la alimentación en 12.5 [v].

Al cumplir con estas condiciones tan mencionadas el modulo entrega a su

máxima capacidad de trabajo una potencia de 7 [W], además asegura que la

impedancia de entrada y salida es de 50 [Ω].

Para asegurar un buen nivel en la entrada del modulo se coloca un

preamplificador, para este circuito se utiliza un transistor con la denominación

2SC2954, este es un transistor epitaxial de silicio (Si) diseñado para

amplificadores de bajo ruido con gran ancho de banda, para VHF y banda de

CATV.

A.III. CONCLUSIONES

El equipo analizado tiene una apariencia robusta gracias a su cubierta metálica exterior en su parte trasera, lo cual brinda seguridad en observarlo en el sentido de que aparenta ser resistente a las caídas.

Su teclado de goma siliconada lo hacen agradable la tacto, la distribución de las teclas junto con una buena distribución de las opciones disponibles hacen de este equipo intuitivo al manejo para una persona que tiene un conocimiento básico de comunicaciones, esto no quiere decir que una persona sin conocimientos no lo pueda utilizar, el manual de manejo de éste está bien explicado la forma en que hay que manipular para su correcto funcionamiento.

Sin batería es ligero, pesando aproximadamente unos 200 gramos, y con un tamaño de 6 centímetros de ancho, 7 centímetros de largo y 3 centímetros de profundidad hacen que posea un tamaño ideal para una mano estándar.



El display cuenta con iluminación, lo cual es útil en circunstancias de poca luz, como se puede observar en la ilustración cuenta con información útil bien distribuida.

Ilustración 55: Información del display

Referencias:

1- Teclado alternativo

2- Baja potencia

3- Codificador tono/ Permite silenciador

4- Desplazamiento Repetidor

5- Modo memoria DTMF

6- Circuito VOX activo

7- Frecuencia trabajo o tono

8- Poca energia en la bateria

9- Autodesconexion activado

10- Economizador de bateria activado

11- Medidor de “S/PO”

12- Teclado bloqueado

13- Enclavamiento interruptor Tx

14- Selección de VFO



15- Memoria a saltos

16- Sintonia activada de memoria

17- Numero de la memoria

Respecto a la circuito, su diseño es compacto en relación a la tecnología en el año de fabricación, década de los 80, incluye componentes superficiales y otros encapsulados DIP, como por ejemplo en NJM386, amplificador de audio, en estos momentos de la tecnología ya casi todos los componentes son de montaje SMD o superficiales, lo cual reduce el tamaño de las placas y lo por ende de los equipos.

La calidad de los componentes es buena, en su gran mayoría de los analizados en el presente informe son componentes dedicados, por lo que se puede decir que es un buen manejo de tecnología por parte del fabricante, ya que esto demuestra que en el momento de su desarrollo el grupo de diseño y/o grupo de ingenieros investigó los componentes disponibles en el mercado y la calidad de estos, y para cumplir con un buen trabajo y hacer de este equipo uno de los mejor en su categoría, han escogido componentes exclusivos para radio frecuencia, demostrando que el trabajo de investigación de componentes y diseño de circuitos es efectivo bajo una correcta forma de llevarlo a cabo.

Es importante destacar que este equipo no tiene problemas conocidos por diseño, los problemas que se han encontrado son problemas de rotura por mala manipulación, como por ejemplo rotura del display, lo que quiere decir que ha sufrido algún tipo de caída brusca, por más resistentes que sean estos equipos no son irrompibles, otra rotura que les es común es problemas del parlante y cortes en el flex que une la unidad de control con la unidad de mother borad, pero estas roturas se deben principalmente al desarme del equipo.

Este equipo con el que se conto para su análisis posee una rotura del display, aparentemente por un golpe, la reparación puede realizarse sin problemas para la persona que la realice, el inconveniente aquí expuesto es la dificultad de conseguir el repuesto, o sea, el display nuevo, ya que no está disponible en el país y su precio es a mercado exterior, siendo su valor un poco elevado respecto a otros de la misma especie.



Una conclusión más allá del análisis del equipo es de resaltar la experiencia en esta nueva modalidad de análisis, ya que este informe detallado de un equipo, ha puesto en manifiesto las falencias que se poseen en el análisis de circuitos, esto conlleva una nueva experiencia en la investigación, forzándose a seguir pistas de las placas, búsqueda de componentes en internet, análisis de hojas de datas y de configuraciones de componentes, así como el aprendizaje en la aplicación de simulación y la interpretación de estas, ya que de nada sirve ver una grafica sin la correcta explicación de las mismas.

Se quiere destacar la experiencia y los conocimientos aprendidos bajo esta modalidad de análisis han sido satisfactorios despejando una gran cantidad de dudas y la contrastación de entre la teoría y la práctica.

A.IV. BIBLIOGRAFÍA

[1] “Estado sólido en ingeniería de radiocomunicación”, H. Krauss, C. Bostian, Primera Edicion, Editorial Limusa, 1994[2] http://foxtango.org/RIGMODS/All_YAESU_mods.pdf [3] http://www.serasidis.gr/circuits/RF

[4] “Teoría de circuítos y dispositivos electrónicos”, Robert L. Boylestad, Louis Nashelsky, Octava Edicion, Editorial Pearson, 2003[5] http://www.cnc.gov.ar/


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http://foxtango.org/RIGMODS/All_YAESU_mods.pdf

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