conversão direta

CONSIDERAES SOBRE OS RECEPTORES DE CONVERSO DIRETA

Por Luiz Amaral, PY1LL

Muito se tem falado sobre os receptores de converso direta, mas muita coisa ainda desconhecida da maioria dos usurios e projetistas de tais receptores. Um receptor de converso direta no deixa de ser um superheterodino, mas com a FI em 0 Hz, isto , a banda da FI o prprio udio e, portanto, a imagem de um LSB o USB, pois a freqncia imagem a freqncia desejada somada ou subtrada do dobro da freqncia da FI. No diagrama da Figura 1, v-se o sistema mais simples de tal receptor e vamos apresentar suas vantagens e desvantagens. Adiante, acrescentamos outros elementos para melhorar a performance do receptor, ainda apresentando o novo diagrama e os comentrios a ele pertinentes.

Nesse modelo simples, o sinal da antena em banda larga, isto , sem nenhuma filtragem, excita o conversor que recebe como sinal de oscilador local, a prpria freqncia F que se deseja receber. Na sada do conversor que simples, no balanceado, obtm-se o sinal do oscilador local, o sinal de RF de banda larga da entrada, seus harmnicos e o udio, fora outros sinais sem importncia aqui. Todos esses sinais so filtrados pelo filtro de udio a seguir que s deixa passar, digamos, de 300 a 3.000 Hz. O udio amplificado e vai para a sada. Podemos verificar o seguinte: A O ganho total do receptor (em dB) dado pelo ganho do amplificador de udio mais o ganho de converso menos as perdas eventuais no filtro de udio. Como o ganho do amplificador de udio tem de ser muito grande, oscilaes indesejveis de difcil remoo podem ocorrer. Esse amplificador tem de ser de baixo rudo tambm devido aos pequenos sinais sua entrada. importante lembrar que os conversores a diodo, apesar de excelente IP3, possuem ganho de converso negativo, exigindo ainda mais ganho do amplificador de udio. B Num sinal de AM comum com portadora, corretamente sintonizado, o batimento desta com o oscilador local, alm da soma, produz a diferena de freqncia que zero, ou seja, uma tenso DC. Se o conversor for a diodo(s) e acoplado diretamente, por exemplo, essa DC ir modificar a polarizao do(s) diodo(s), alterando o ganho e a resposta do conversor (isto vale para qualquer conversor sensvel DC). C Um sinal limpo de SSB ser demodulado, mas no haver nenhuma rejeio de banda indesejada. Na verdade, a banda indesejada a imagem da banda desejada e, como esse tipo de receptor no tem nenhum dispositivo de rejeio de imagem, a banda indesejada tambm recebida. D Como a entrada est em banda larga, todos os sinais dessa banda contribuem para os produtos de intermodulao, degenerando, na prtica, a qualidade do receptor.

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Oscilador Local

Filtro de udio

Amplificador de udio

Conversor simples

Figura 1

E Normalmente, para boa eficincia de converso, o sinal do oscilador local de grande amplitude, ou quadrado ou se satura no prprio conversor e, por isso, rico em harmnicos mpares. Estes harmnicos tambm detectam sinais como faz a fundamental, produzindo no udio uma mistura dos sinais nas freqncias F, 3F, 5F, etc. Numa onda quadrada, a amplitude do harmnico (esta forma de onda somente possui harmnicos mpares) de ordem 2n-1 (com n = 1, 2, 3...), inversamente proporcional a 2n-1, de forma que a contribuio no udio de um sinal detectado pelo harmnico 2n-1 proporcional amplitude do sinal de RF, mas tambm atenuado por um fator igual a 20 log (2n-1) em dB. Dessa forma, por exemplo, um sinal relativo ao terceiro harmnico (n = 2) atenuado de 9,5 dB. Mesmo assim, prejudica muito a recepo, em especial se o sinal de RF na freqncia harmnica for forte. F Devido banda larga, no linearidades correspondentes entrada de RF podem misturar sinais muito fortes de freqncias muito prximas, gerando udio que no tem como ser separado do desejado. G O rudo desse esquema de receptor dado principalmente pelo conversor e pelo oscilador local, como qualquer receptor sem amplificador de RF, apesar da contribuio notvel do amplificador de udio. H A no-linearidade do conversor, sob sinais fortes, detecta como um detector a diodo e, portanto, gera udio na sada do conversor, mesmo sem a presena do sinal do oscilador local. Se for um AM comum, com portadora, o udio ser inteligvel. o que acontece com as broadcastings noturnas em 40 m que perturbam muito, pois aparecem sempre mesmo quando se est sintonizando outra freqncia. Este efeito chamado l fora de efeito Rdio Moscou. I A recepo de DSB, por exemplo, no pode ser efetuada da maneira correta, isto , de forma sncrona.

- O efeito do item A pode ser abrandado pela utilizao de amplificador de RF na entrada, maior ganho de converso e at filtro de udio com ganho, diminuindo a necessidade de muito alto ganho no amplificador de udio (nos casos de converso com FI normal, o amplificador de FI contribui muito com o ganho da cadeia). - O problema do item B pode ser resolvido com o uso de conversor insensvel DC e um pouco pelo balanceamento do conversor em relao entrada do oscilador local. - O problema indicado em C pode ser muito atenuado, seno resolvido, pelo uso de circuitos eliminadores de imagem. Se estes forem de alta qualidade, j entrada do filtro de udio obtm-se a deteco de SSB com rejeio da banda indesejada. Pode-se usar tais circuitos em rdios de FI normal, melhorando-se em muito a atenuao de imagens, mesmo para freqncias baixas de FI, podendo eliminar a necessidade de eventual segunda converso. - O indicado em D ocorre em qualquer receptor de banda larga, de converso direta ou no. Resolve-se isto com o uso de filtro passa-banda estreito na entrada do receptor, transformando-a em entrada de banda estreita. A dificuldade prtica que esse filtro tem de ser sintonizado para cada freqncia desejada e o projeto desta sintonia problemtico se quisermos faz-la automtica, isto , sem a interveno do operador. O receptor ideal aquele que tem, j na sua entrada (e com elementos passivos no saturveis), toda a sua seletividade. Isto muito difcil de se implementar especialmente para receptores de grande cobertura de freqncia, como os de 1 a 30 MHz. - O problema mostrado em E resolve-se tambm com o filtro passa-banda acima referido, apesar de poder ser resolvido com um simples filtro passa-baixas na entrada, com corte pouco acima da freqncia que se deseja receber, eliminando-se os harmnicos superiores. - O problema do item F resolve-se com o uso de conversor de maior IP3 (ou amplificador de RF, se este for utilizado). - O problema do item G resolvido obviamente pelo uso de conversor de baixo rudo e oscilador local de alta qualidade, isto , de rudo inerente baixo. Um bom amplificador de RF pode melhorar a recepo se o rudo do conversor for alto. - O problema do item H resolvido pelo uso de conversor balanceado em relao entrada de RF, fazendo com que os sinais diretos no gerem udio. - O problema do item I resolve-se com o uso de dois conversores, como os usados no sistema de rejeio de imagem.

O diagrama do receptor melhorado fica como na figura 2. O sistema utiliza dois conversores, dois sinais de oscilador local defasados de 90 entre si e dois defasadores de udio de +45 e de -45, eliminam as freqncias menores ou maiores que a do oscilador local, ou seja, a imagem, nesse caso a banda indesejada. A preciso desses elementos que define a qualidade dessa rejeio.


Se forem trocados, por exemplo, os defasadores de udio entre si, troca-se tambm a banda rejeitada (passa-se de recepo de LSB para USB e vice-versa). Para os receptores de entrada de banda larga, os harmnicos (mpares de ordem 2n-1) do oscilador local tambm, e de maneira alternada, eliminam uma das bandas. Os harmnicos mpares de ordem 4n-3 (ordem = 1, 5, 9, 13, etc) eliminam uma das bandas e os de ordem 4n-1 (ordem = 3, 7, 11, 15, etc) eliminam a outra banda. Se por exemplo, se sintoniza 1 MHz em LSB, os sinais detectados pelos harmnicos 5, 9, 13, ... MHz tambm estaro sendo detectados em LSB e os sinais de 3, 7, 11... MHz estaro sendo detectados em USB. Por isso fundamental que, pelo menos, exista um filtro passa-baixas na entrada do receptor para eliminar todos os harmnicos referidos. A banda do receptor definida pelo filtro passa-banda de udio, pois o filtro passa-banda de RF de pior qualidade que o de udio no que se refere atenuao fora da banda.

Todas essas dificuldades fazem com que poucas empresas comerciais produzam sistemas de converso direta. Mas realmente, com bastante cuidado construcional, possvel se projetar e montar um receptor de converso direta bastante interessante. Por exemplo, um desses cuidados importantes se refere aos defasadores de udio. So circuitos exigentes quanto preciso dos componentes que so bastante numerosos. Capacitores so difceis de se obter com muita preciso, mas pode-se associar alguns para se conseguir o valor desejado. Resistores so mais fceis de se obter caseiramente: escolhe-se um resistor (de carbono) que esteja com valor prximo ao que se deseja, mas menor que este. Enquanto se mede o valor do resistor com medidor de preciso, raspa-se o material do resistor com uma lmina de barbear cuidadosa e lentamente at se obter o valor procurado. Aps, cobre-se o resistor com leve camada de uma cola tipo Araldite de cura lenta, para proteger o componente e estabilizar seu valor. Marcar o componente aps pronto uma boa medida. Os defasadores de udio podem ser passivos ou ativos. Outro fator muito importante para a eliminao correta da banda indesejada a igualdade de amplitudes dos dois sinais entrada do somador.


Oscilador Local de alta

qualidade

Filtro de udio com

ganho

Amplificador de udio

Conversores bi-balanceados de grande IP3 e baixo rudo

Figura 2

Eventual amplificador

de RF de grande IP3 e baixo rudo

Filtro passa--banda estreito

sintonizvel

Fase -45 Fase +45

Defasador de udio de -45

Defasador de udio de +45

Somador

Um potencimetro (de pequeno valor comparado com os resistores do somador) pode produzir esse equilbrio de amplitudes to necessrio anulao dos sinais indesejados. Essas diferenas de amplitude existem devido diferena de ganho de converso dos dois conversores e das diferentes atenuaes dos prprios defasadores de udio. As fases e amplitudes devem ser as mais prximas do terico possvel. Pequenas diferenas produzem grande perda de atenuao da banda indesejada. Na literatura h dezenas de artigos mostrando essa necessidade.


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