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KN-Q7A: CONSTRUYENDO UN QRP PARA 40 METROS | Radioaficion Ham Radio

KN-Q7A: CONSTRUYENDO UN QRP PARA 40 METROS

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KN-Q7A CONSTRUYENDO UN QRP PARA 40 METROS

Hace mucho tiempo que una idea venia rondando mi cabeza, la de armar un equipo QRP, con una salida comprendida entre 5 y 10 Watts. maximos, para trabajar en una primer etapa en J3E (SSB o BLU) y con un tamaño que ameritara la construccion (mas pequeño que el FT 817D) y sobre todo de bajo costo.

KN-Q7A CONSTRUYENDO UN QRP PARA 40 METROS

Si bien los requerimientos no eran extremos, entre tener que fabricar la plaqueta, diseñando cada una de las etapas, y verificando cada una de ellas hasta llegar al prototipo final, me propuse hacer un pequeño estudio de mercado, esto es, ver a traves de internet, que equipos QRP reunian estas condiciones y la posibilidad de su construccion.
Revise y analice muchos sitios, quedando finalmente el prototipo del GACW, pero era un equipo exclusivamente para CW y otro prototipo de dudoso comportamiento tecnico, con filtros ceramicos, que no me convencian.

Como siempre San Google mediante, revise algunos prototipos comerciales y me llamo la atencion un prototipo Chino, que no por ser oriental, carecia de cualidades tecnicas envidiables. Me refiero al KN-Q7A.

Ingrese al foro correspondiente y pude apreciar el entusiasmo de quienes lo estaban armando y tambien de aquellos que ya lo estaban utilizando a nivel mundial.

Baje el manual tecnico y de armado, terminadome de convencer el reducido valor del Kit (solo U$S 120,00 mas u$S 20 por el microfono).

Calculos van calculos vienen, decidi pedir el kit a traves del correo electronico , cual seria mi sorpresa cuando al cabo de solo 15 minutos recibi via correo electronico las condiciones y vias de pago (paypal), para conseguir el kit, con el costo del envio incluido resultando un valor final de U$S 146.

En tan solo 15 minutos tarjeta de credito mediante, transferi el valor indicado. Antes de comenzar el nuevo dia (4/02/2012), recibia la confirmacion de la salida del kit por avion hacia Cordoba Argentina (efectividad en la transaccion comercial china?, realmente del 100%).

La transaccion internacional entre averiguacion, pago y envio habia insumido menos de 3 horas y el kit, sin salir de casa, estaba viajando a su destino.
Claro jugo de mi lado la ventaja de la diferencia horaria en las antipodas (horario comercial matutino en china).

Finalmente y en forma sorpresiva dentro de los 12 dias pactados, llego el kit dentro de un sobre a mi casa (la Aduana?- bien gracias), y agradezco que haya pasado por el canal verde, ya que cualquier intervencion (prevista por cierto), de la aduana, me habria insumido un 30% mas por recargos e impuestos.

ANALISIS DEL CIRCUITO

Respecto al analisis del circuito, es un diseño muy simple con dos circuitos integrados NE 602A, uno para trasmision y otro para recepcion (primer mezclador de Rf y oscilador local) , aqui es transformada la mezcla en el canal de frecuencia intermedia, compartida por el trasmisor y el receptor.

El Segundo NE602A funciona en trasmision como modulador, produciendo la señal de FI, el primer NE602A mezcla la FI con el Oscilador local produciendo la salida de RF, que es preamplificada por el preexcitador, luego el excitador y finalmente por el amplificador de salida produciendo casi 10 Watts de Rf en la banda elegida.

En recepcion la señal de RF ingresa por el conector de antena, rele de antena, filtro pasabanda y entra al mezclador  NE602A donde queda convertida la señal en FI, pasando por el filtro a cristal en escalera, luego al amplificador de FI a cargo del MC 1350, dotado de un post filtro a cristal a su salida, sigue por el detector de producto a cargo del NE602A, logrando finalmente la señal de salida de audio que ataca al amplificador de salida de audio y parlante.

En el trasmisor, la señal producida por el microfono modula al NE602A, el cual en conjunto con el  Oscilador de frecuencia de Batido (fija) genera una señal de doble banda lateral que desbalancea al modulador balanceado  al modular a traves del microfono. Esta señal de doble banda lateral ataca al filtro a cristal en escalera, compartido con el receptor, produciendo una señal de Banda lateral Unica o LSB ya que se eligio su lateral de antemano para la banda de trabajo.

Se mezcla esta señal con la del Oscilador local variable, produciendo la señal de RF que luego sera amplificada por el preexitador, excitador y amplificador final, pasando por un filtro pasabajos saliendo por el rele de antena y conector de antena.

Demas esta decir que sobre  su receptor, altamente sensible muy parecido al viejo Atlas 210 de simple conversion, tuve la oportunidad de contrastarlo contra un FT 897 y creanme que escuchaba mejor en el QRP, pero logico siempre que los ruidos fueran reducidos.
Su estabilidad es excelente y su modulacion de muy buena calidad.

El consumo en recepcion es de 30 mA, mientras que en Trasmision y dependiendo de los ajustes (potencia final), puede llegar a los 2 Amperes.

La sensibilidad medida con instrumental llego a 6 microvoltios con 10 dB de relacion señal ruido, bastante aceptable para un simple conversion.

Respecto al filtro a cristal, el circuito utiliza la conexion escalera (un cristal detras del otro- 6 cristales o polos), obteniendo un ancho de banda de 2Khz.

En recepcion utiliza un polo o filtro adicional, que aumenta la selectividad. Eso si, la frecuencia intermedia tiene un valor exclusivo de 8,467 Mhz. u 8,192 Khz. dependiendo el rango de sintonia seleccionado.

El peso total del equipo QRP es de 490 gramos (sin microfono), ideal para la cartera de la dama o el bolsillo del caballero. El paso a paso del armado comienza con la fuente de alimentacion, lo cual nos permitira ir probando con la misma fuente, todas las etapas del circuito.

AMPLIFICADOR DE AUDIO

A cargo del Circuito integrado TDA2822 M, esta etapa es mas que suficiente para excitar a un parlante pequeño (no se aconseja la utilizacion de auriculares, al carecer el circuito de un control automatico de ganancia y ante un ruido o señal brusca, nos atronaria los oidos).

Luego de armada esta etapa, se procede a su prueba dinamica tocando la entrada de audio y percibiendose un zumbido de alterna a la salida, lo que nos indica que dicha etapa esta lista.

DETECTOR MODULADOR DE DOBLE BANDA LATERAL

Quizas uno de los circuitos mas complejos pero con pocos componentes, a cargo del integrado NE602A, hace las veces de detector de producto(en recepcion) y modulador balanceado en trasmision.

El cristal adosado trabaja como oscilador de batido. Por supuesto que terminada esta etapa con una simple prueba dinamica (pata 1 del NE 602A), produce ruido sobre la salida de audio. Luego con un receptor de cobertura general sintonizamos el oscilador de batido del detector de producto, quedando la etapa terminada y probada.

AMPLIFICADOR DE FI DEL RECEPTOR

A cargo del CI MC 1350, esta etapa carece de control de ganancia, quedando la misma a cargo del potenciometro de ganancia, o sea que es manual. Es aqui en este circuito en donde se añade el polo o cristal extra, que ayuda a mejorar la recepcion, bajando el nivel de ruidos y dotando al transceptor de un excelente receptor.

Por supuesto que una vez soldada esta etapa, se lleva a cabo otra prueba dinamica, tocando la pata 6 del integrado MC1350, el ruido aumentara o disminuira girando el potenciometro de control de ganancia, indicando que esta etapa cumple con el diseño propuesto.

FILTRO A CRISTAL DE FRECUENCIA INTERMEDIA Y PASO DE BANDA.

Si comparamos con los viejos filtros a cristal que utilizabamos antaño (del tipo ventana), este filtro esta diseñado con la mayor sencillez posible, pero su resultado final es mas que aceptable. Esta compuesto de 6 cristales sintonizados en la misma frecuencia y 7 capacitores ceramicos. El resultado final es un paso de banda estrecho de casi 2,5 Khz.

Una vez montado y soldado al no tener nada que ajustar, solo se toca la isleta correspondiente a la pata  5 del integrado NE602 del mezclador y que todavia no esta instalado, comprobando que el ruido del parlante aumenta.

Como veran todo se reduce a dar alimentacion y utilizar la etapa de salida de audio sin instrumental mediante, lo cual es una ventaja. Hasta aqui el grado de complejidad se reduce a efectuar en forma conveniente las soldaduras, ya que no hay circuitos sintonizados a ajustar.

ETAPA MEZCLADORA DE RF Y OSCILADOR LOCAL VXO

Esta etapa es compartida tanto en trasmision como en recepcion y se encuentra a cargo de otro integrado NE602A. Este integrado diseñado para esta funcion, tiene la particularidad de contar con un mezclador doble balanceado con muy poco o casi nulo contenido de armonicas o productos espureos, lo que permite lograr una excelente recepcion libre de ruidos y heterodinas propias y por supuesto una calidad de audio en trasmision de excelente calidad. Creo que esta etapa es la que le da la impronta al transceptor.

Aqui en la construccion de esta etapa tenemos que llevar a cabo un pequeño bricolage, esto es romper (si romper) los capacitores adosados a las pequeñas bobinas blindadas, de tal manera que su sintonia final abarque el rango de diseño (algo que estimo deberia ya venir realizado en el kit), pero bueno es una tarea a llevar adelante con sumo cuidado para no estropear la bobina.

En este punto debe decidir cual sera el rango de sintonia del VXO, de tal manera de colocar uno o dos cristales. La sintonia es a traves de un varicap BB910 pero tambien puede funcionar un diodo 1N4007 pero con mayor deriva por temperatura.

No obstante la estabilidad obtenida, si Ud. deseara una mayor estabilidad, puede cambiar el capacitor que se encuentra en una de las ramas del cristal del VXO de 47 pF, por algun capacitor con mejor coeficiente de temperatura, pero creanme que con el que trae es mas que suficiente.

Una vez finalizada esta etapa y si le colocamos una antena o hilo largo la pata 1 del integrado NE602A, ya podemos oir el ruido de banda y si tenemos suerte aparecera alguna emisora con bastante nitidez.

Girando el mando de sintonia, ya podemos variar su frecuencia. Si poseemos un receptor de cobertura general, podemos ecuchar el batido del VXO cuando desplazamos el potenciometro de sintonia. No hay otra prueba a realizar sobre esta etapa, salvo si quisieramos medir su frecuencia con un frecuencimetro.

FILTRO PRESELECTOR DE ENTRADA

Esta etapa define el paso de banda final del receptor y es mas que importante ya que solo es un conjunto de filtros que deberan ser ajustados a la frecuencia seleccionada. Aqui debo agregar que, en mi caso y cuando conecte la antena a la entrada del receptor, grande fue mi desazon, al no escuchar absolutamente nada, siendo que cuando toque con la antena la etapa mezcladora, podia percibir el ruido de banda.

Que habia sucedido?, que los filtros pasabanda no estaban ajustados, apenas gire los nucleos de este filtro, comence a percibir el ruido de banda en su maxima exprecion y luego al sintonizar una trasmision de BLU ajuste ambos nucleos a maxima señal, quedando el receptor ajustado a pleno (asi de facil).

Por supuesto que en este punto, decidi colocar un generador de señal (no es necesario), pero queria estar seguro del rango de sintonia, lleve a minimo el potenciometro del VXO o sintonia y ajuste la bobina del VXO para dejarlo justo en 7079 khz., luego lo lleve a maximo al mismo potenciometro, notando que su extremo llegaba a 7099 khz. barriendo como es logico los 20 khz. de ancho de banda. Creanme que estaba mas que contento.

TRASMISOR

Lo que quedaba era armar el pre excitador, excitador y amplificador final de RF, constando de un par de filtros pasabanda al igual que en el receptor, siendo el pre excitador una etapa a cargo del transistor C3357.

Esta es la etapa quizas mas costosa de soldar por cuanto el transistor pre excitador es un componente SMD de pocos milimetros (es un elemento de tecnologia superficial), por lo que hay que munirse de paciencia y una hermosa lupa y manos a la obra.

Por supuesto que esta etapa es muy entretenida en su armado. A continuacion se arma la etapa del excitador propiamente dicha y por ultimo la del amplificador de salida, dejando la soldadura del transistor excitador D882 y salida de RF IRF 640 para el final, debiendo construirse previamente las inductancias toroidales que definen el filtro de salida.

La explicacion que da el manual de armado no es del todo explicita, por lo que hay que comprender plenamente el sentido del bobinado del toroide, para no equivocarse en las derivaciones de fase.

Una vez terminados los toroides, soldarlos al circuito finalizando con la colocacion de los transistores excitador y salida, que deben ser atornillados con sus aislantes al gabinete, con el fin de permitir una buena disipacion de temperatura.

Previo a ello hay que imprimir una hoja separada del manual, que contiene una plantilla con la ubicacion de los agujeros correspondientes a estos transistores. Tambien la plantilla permite llevar a cabo los orificios correspondientes a las 4 patas de este minigabinete.

DETALLLES FINALES

Lo que viene es el montaje de las tapas delanteras y traseras junto a los conectores. Una vez finalizado el montaje, el paso final es el ajuste del amplificador de salida para llevarlo a regimen de trabajo (10 watts) y aqui viene lo interesante, vamos a ajustar el transceptor QRP utilizando instrumental (Generador de audio y analizador de espector), pero no se alarme, no hace falta contar fisicamente con esos instrumentos.

En lugar de ello bajaremos dos programas disponibles en internet,(verificar si los enlaces todavia estan vigentes, de lo contrario mediante google bajar cualquier medidor de espectro para PC),  uno es el generador de audio http://dl6iak.etonlein.de/projects/2000-07-01.htm, y otro el medidor de espectro disponible en el link  http://www.qsl.net/zl1an/Software/Spectrum3.zip ,  bajarlo a la PC, descompactarlos y conectar la salida del parlante del transceptor a la entrada del microfono de la tarjeta de sonido de la PC mientras que podra bajar este generador de audio cualquier otro en la Pc y cuando lo ejecute obtendra la salida de audio directamente de  la salida de linea o parlante de la misma placa de sonido de la pc y enviarlo al conector de antena del transceptor.

Si no desea enviar audio puede conectar directamente una antena.

El ajuste se hace variando el trimer del OFB, observando que la banda pasante  deberia estar en un rango comprendido entre 350 Hz y 2,2 Khz. en el medidor de espectro representado en el monitor de la pc.

Quizas no pueda lograr el alcance completo pero lo mas importante es que el limite inferior este en 350 Hz. Esto le permitira obtener un audio de excepcion en SSB.

Si no se utiliza un generador de audio y si se utiliza una antena, tratar de evitar la sintonia de una emision de SSB ya que de lo contrario no podriamos hacer el ajuste correcto, al estar variando permanentemente la señal en la pàntalla, de alli que es mas conveniente inyectar señal de audio cuya salida en frecuencia sea constante.

Los ajustes finales si no se dispone de un generador de Rf, seran a oido y a maxima señal en el receptor, cuidando de no sobrecargar la etapa (disminuir despues de alcanzar el maximo con el potenciometro de ganancia a full).

AJUSTE FINAL DE LA ETAPA DE SALIDA

Ajustar la polarizacion del transistor final de RF IRF 640 colocando un amperimetro en serie con la alimentacion, pulsar el PTT sin modular, la corriente en reposo debera estar entre 45 a 50 mA, este ajuste es muy importante ya que la corriente de reposo permitira que el transistor en todo el cambio, trabaje con baja temperatura.

Giramos entonces desde esta posicion el potenciometro de ajuste SET BIAS en sentido horario, hasta alcanzar 60 mA, este es el punto de partida, siguiendo con el giro deberemos dejar ajustada la corriente en cercania de los 100 mA en reposo. Cuidado con este ajuste no hacerlo en exceso con el tiempo.

La corriente no debera superar estos valores, asegurandonos que trabajara el transistor dentro de los limites de corriente establecidos. Es necesario comenzar dentro de los 50 o 60 Ma, ya que un arranque superando estos limites puede hacer que el transistor se embale en corriente y supere los maximos dañandose.

Recordar que el ajuste final de potencia silbando en el microfono, esta dado por el ajuste de los filtros pasabanda, siempre que antes hayamos ajustado la corriente de reposo del transistor de salida. En mi caso particular obtuve una potencia de 8 watts con una corriente de reposo de casi 100 mA. El manual especifica 60 mA en reposo pero yo no pude lograrlo, dejandolo ajustado en las cercanias de los 100 mA.

Ahora deberemos ajustar el filtro pasabanda del trasmisor, midiendo la potencia de salida la que debera estar comprendida entre 5watts y 10 watts.

Por supuesto que la prueba final sera llevar a cabo un QSO moderado (alrededor de 3 minutos), sensando con el dedo sobre el transistor de salida, la temperatura producida en todo el cambio, la temperatura no debe ser excesiva, si notamos que molesta deberemos bajar la corriente de reposo por que existiria el peligro de que se embale en temperatura  y por ende de corriente, pero si lo mantenemos dentro de los valores dados, el exito coronara nuestros esfuerzos. En mi caso no fue necesario, pero si lo fuera deberemos cambiar la Resistencia en serie con el potenciometro de Bias.

CONCLUSION FINAL

Si bien se partio de un diseño ajeno y casi diriamos comercial, la idea era armar un  QRP que realmente sirviera como tal y cuyo costo final fuera bajo. Que ademas no fuera necesario contar con instrumental especializado y que el armado fuera posible con herramientas de uso comun. Como corolario se utilizo instrumental accesible desde la PC, y mientras lo armabamos ibamos entendiendo el funcionamiento de cada etapa, probando dinamicamente cada una de ellas.

El nivel de complejidad corresponde a un nivel medio de conocimientos , solo hay que ser cuidadosos en las soldaduras.

Los ajustes son poco dificultosos para llevarlos a cabo y nos permite aproximarnos a un ajuste profesional con instrumentos.

Nada despreciable para estas epocas en donde la tecnologia nos ha superado de tal manera, que casi es imposible experimentar sobre equipos totalmente integrados, superando esa famosa barrera de que el radioaficionado actual solo puede experimentar con antenas y microfonos.

Tiempo de armado total 24 horas (tres dias de 8 horas).

Haber armado este QRP y comunicado con el , al despuntar las mañanas de febrero, en la banda de 40 metros, con estaciones del litoral, compartiendo un mate a la distancia y percibiendo el asombro del corresponsal al comentarle que solo utilizabamos 8 watts, con un equipito de solo 500 gramos y alimentado con una bateria de 12 voltios 7 Amperes de gel, colmaron nuestras espectativas.

HASTA EL PROXIMO QRP
Ing. Pedro Navarro
Febrero de 2012

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