yaesu ft411 openofice

Universidad Tecnolgica Nacional - Facultad Regional Paran Departamento de Ingeniera Electrnica ELECTRNICA APLICADA III Email: [email protected] Prof.: 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.

CONTENIDOa.I.Introduccin..................................................................................................................................................3 1. Uso comercial y prctico del elemento.....................................................................................................4 2. Descripcin general y caractersticas........................................................................................................5 a.II.Diagrama en bloques...................................................................................................................................7 1. Diagrama esquemtico............................................................................................................................14 2. Foto del equipo destacando cada bloque funcional................................................................................17 3. Descripcin y caractersticas del boque funcional..................................................................................22 ANT SW UNIT, unidad de antena:............................................................................................................22AUTOR: Pedrazzoli Fernando M. Pag. 2 de 63

Ayte: Ing. Mariano Benetti IF UNIT, unidad de frecuencia intermedia: .............................................................................................30


REG UNIT, unidad de regulacin:............................................................................................................35 CNTL UNIT, unidad de CONTROL:.......................................................................................................41 PLL UNIT, unidad de PLL:.......................................................................................................................48 CLOCK UNIT, unidad de CLOCK:..........................................................................................................52 4. Estudio terico del circuito:....................................................................................................................55 a.III.Conclusiones............................................................................................................................................57 a.IV.Bibliografa...............................................................................................................................................60

A.I.

INTRODUCCIN

Se plantea una forma de aprendizaje basada en el anlisis de un equipo comercial de radio frecuencia, YAESU-FT411, analizando internamente el circuito electrnico 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 electrnica aplicada 3 de la carrera de ingeniera electrnica, para explicar su funcionamiento se tendrn que describir los componentes individuales as como tambin su configuracin. Interpretar las hojas de datos ayudara a clasificar y describir los mismos.

AUTOR: Pedrazzoli Fernando M.

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Realizar y analizar el equipo en forma directa ayudara a comparar lo aprendido en ctedras con las tcnicas utilizadas por las empresas productoras. Actuar bajo esta modalidad de anlisis nos ayuda a practicar y aprovechar el poder de comprensin de los sistemas, desarrollando una nueva habilidad practica de la que se puede beneficiar en un futuro para trabajos en un mbito profesional. Concluyendo y resumiendo se espera adquirir la capacidad de anlisis 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 disposicin de los mismos, para lograr la calidad y robustez. Para el anlisis 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 ms se utilizara, tambin se puede destacar que se utilizaran los conocimientos adquiridos en las diferentes materias de la carrera de ingeniera electrnica, en especial la que concierne a los equipos de RF como lo son especialmente electrnica aplicada 3. En cuanto al relevamiento del equipo se espera encontrar como se menciono una etapa de potencia, filtros y lgicamente un circuito oscilador.

1. Uso comercial y prctico del elemento El primer receptor/transmisor en ser apodado "handie" era el Motorola SCR300, en el ao 1940. El equipo estaba diseado para trabajar en frecuencia modulada. Estos equipos de radio porttiles se disearon en la segunda guerra mundial por lo que su uso, era principalmente para este fin, luego con el pasar del tiempo y los avances tecnolgicos se fueron usando para diversos empleos Los transceptores se han hecho instrumentos de comunicacin el diferentes reas, como la seguridad, usados por la polica y dems instituciones, servicios mdicos, como en ambulancias, y en empleos comerciales e industriales, esteAUTOR: Pedrazzoli Fernando M. Pag. 4 de 63



equipo trabaja en la banda de 144 MHz, VHF, tambin son usados por radio aficionados. Son limitados en potencia de salida y poseen una pequea antena que limita tambin su alcance, no excediendo la lnea de vista al horizonte en areas abiertas y acortndose mucho menos en zonas muy urbanizadas y dentro de edificios. Por lo general en algunas aplicaciones de estos equipos se colocan repetidores en algn punto alto del rea de cobertura para mejorar la situacin.

2. Descripcin general y caractersticas 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 roco, asegurando aos de un funcionamiento fiable incluso en entornos difciles. Posee diecisis teclas multifuncin que le proporcionan la posibilidad de programacin 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 bajasAUTOR: Pedrazzoli Fernando M. Pag. 5 de 63



que estn 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 permanecer en silencio o en escucha hasta que reciba una transmisin con el tono apropiado, se utiliza este mtodo 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 transmisin, y puede almacenar hasta 10 memorias DTMF de 15 dgitos cada una. La pantalla de cristal lquido muestra seis dgitos de la frecuencia, la seleccin de la memoria, el tono CTCSS durante la configuracin. Para situaciones de baja iluminacin est provisto con un botn de lmpara que ilumina la pantalla y un teclado translcido retro iluminado, diatnicamente asignado dependientes de funcin del teclado emite un pitido. Las caractersticas del mismo se pueden ordenar en una tabla como la siguiente:

Frecuencia de cobertura Pasos del canal Fuente de alimentacin Consumo de corriente

144 a 147.9995 MHZ Versin A, 144 a 145.9875 Versin B 5, 10, 12.5, 20 y 25 KHz 5.5 a 15.0 VDC Stand by: 7mA Recepcin: 150mA Transmisin: 1300mA 550 gramos aproximadamente Doble conversin superheterodino Mejor que -10 dBu

Peso Tipo del circuito receptor Sensibilidad


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Intermodulacin Selectibilidad del canal Potencia de salida Sistema de modulacin Desviacin mxima Ruido de FM Distorsin de audio

Mejor que 65 dB Mejor que 60 dB Hasta 5 watts Reactancia variable 5 KHz Mejor que -40 dB a 1KHz Menos que 5% , 3KHz de desviacin


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A.II.

DIAGRAMA EN BLOQUES

Ilustracin 1: Diagrama de bloques FT-411Pag. 8 de 63




En la ingeniera se acostumbra a representar grficamente mediante bloques a cada uno de los componentes, un diagrama de bloque es una forma convencional de representar grficamente las interrelaciones entre las variables ms significativas de un sistema, as como las caractersticas de los componentes que lo forman y el flujo de seales de una ecuacin o sistema de ecuaciones. Un diagrama de bloque es la representacin de la estructura de un sistema, esto es, las partes que lo forman y el modo en que se relacionan entre s, hace referencia a la funcin que cumple cada parte de este sistema, en un equipo de RF, podemos pensar en algunos bloques bsicos que no deberan faltar:

Ilustracin 2: Diagrama canal de comunicaciones

Podemos observar que la seal en g(t) ingresa en el bloque emisor, este adapta la seal de cierta manera que mejora sus caractersticas para una mejor propagacin, el canal es el medio fsico que debe atravesar la seal para llegar a su destino, donde se encuentra el receptor que vuelve a recuperar la informacin contenida en g(t). El diagrama de bloques de este equipo est constituido por seis bloques generales, cumpliendo cada uno su funcin especfica que se describir individualmente, mostrando as 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 estn dentro de lo bloques, estos no son descriptos en este anlisis, y se encuentran fuera del bloque debido a su baja complejidad en relacin con los dems.


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

Ilustracin 3: Diagrama de bloques de la unidad de Antena

Como puede verse la seal 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 conmutacin entre recepcin y transmisin. Este bloque se encarga de la conmutacin entre la recepcin y transmisin y proporcionar a la antena la impedancia necesaria (50 []) para su correcta adaptacin.

Ilustracin 4: Diagramas hacia la unidad de FI


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La seal atraviesa un amplificador para elevar el nivel de la seal, 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 seal una vez que es as 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 seal y filtrarla preparndola para ingresar al bloque de frecuencia intermedia.

Ilustracin 5: Diagrama de bloque de la unidad de Frecuencia intermedia

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


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Ilustracin 6: Diagrama de bloque de la unidad de regulacin

La seal de audio una vez que ingresa a este bloque sufre una modificacin al atravesar por un amplificador que incrementa su potencia para ingresar al parlante que es el elemento final de la recepcin. Siguiendo con esta breve explicacin se mostrara el camino recorrido de la seal en la transmisin, y como se menciono antes esta ser de color celeste.


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Ilustracin 7: Diagrama de bloque de la Unidad de Control

La sea ingresa por el micrfono, claro est que se mantiene pulsado el switch que habilita la transmisin y a su vez anula la recepcin, esta seal de audio es amplificada por amplificadores operacionales y filtrada por un filtro pasa bajos a su salida en direccin del siguiente bloque.

Ilustracin 8: Switch Modulador

La seal antes de ingresar al bloque de PLL, atraviesa un bloque que se funciona como llave, dependiendo de la seal que recibe por R5 que viene del bloque de la unidad de antena, unidad que conmuta entre transmisin y recepcin, haceAUTOR: Pedrazzoli Fernando M. Pag. 13 de 63



que la seal de transmisin se derive a tierra cuando se est en estado de recepcin.

Ilustracin 9: Diagrama de bloque de la Unidad de PLL

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

Ilustracin 10: Diagrama de bloque del Amplificador de Potencia

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


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

1. Diagrama esquemtico En el diagrama esquemtico se puede observar los diferentes componente que hacen a este equipo, destacando que al ser de extenso tamao el fabricante proporciona este diagrama que incluye algunos diagramas de bloques, ya que sera incomprensible si fuera expuesto en su totalidad, al ser cada bloque compuesto de una gran cantidad de componentes. Se puede apreciar como la seal 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 micrfono hasta la antena. De la misma manera que se hizo en el punto anterior se recorrer con color rojo y celeste el diagrama la recepcin y transmisin respectivamente para enfatizar en camino que realiza la seal, en los puntos siguientes del informe se describir ms en detalle cada bloque individualmente para hacer un anlisis ms profundo Se anexa tambin una la ilustracin 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, micrfono, dems componentes y bloques. Esta ltima ser analizada en forma individual en una seccin posterior.


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Ilustracin 11: Diagrama esquemtico


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Ilustracin 12: Diagrama de la unidad de control lgico


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2. Foto del equipo destacando cada bloque funcional. En las siguientes fotografas podremos observar la composicin interna del FT411 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 pudindose observar su nomenclatura.

Ilustracin 13: Foto Mother Board


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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 potencimetros. Podemos ver tambin que hay dos slot recubiertos por una capsula metlica, en la que est en posicin 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 est protegido contra golpes y vibraciones que lo puedan daar y llevarlo a cambiar su frecuencia, tambin se lo protege de las radiaciones electromagnticas, esta capsula tambin cumple una proteccin constituyendo una jaula de Faraday. En la capsula que se encuentra en posicin vertical se encuentra el modulo de potencia, sta lo protege de golpes y tambin como en el caso anterior constituye una jaula de Faraday que no permite que le ingresen interferencias, otra funcin que cumple esta capsula metlica es la de funcionar como disipador para el modulo.

Ilustracin 14: Foto Unidad de Regulacin


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En la unidad de regulacin se ve con simpleza que el corazn de esta unidad es el circuito integrado NJM386D que justamente no es de montaje superficial, tal vez en la poca en que se construyo este circuito integrado no estaba disponible en montaje superficial, los dems componentes s lo son, lo que ayuda a reducir espacio.

Ilustracin 15: Foto Unidad de Frecuencia Intermedia

En esta unidad nos encontramos con el integrado de montaje superficial que es circuito integrado dedicado a la obtencin 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 cermico encapsulado y con el switch de alta velocidad 1SS226.


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Ilustracin 16: Foto Unidad de Antena

En la unidad de antena podemos observar los componentes constituyentes, el potencimetro de 10 [K], a la izquierda se puede l diodo zener encapsulado con nomenclatura HZM7C de la firma Hitachi, cuyas caractersticas son tensin 7.5 [V] y 0.2 [W], adems es de destacar que los inductores usados no son de choque, sino que son bobinas de alambre.


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Ilustracin 17: Foto Unidad de Control

En esta ilustracin se observa la unidad de control, encargada del manejo del display, teclado y procesamiento lgico para el control de ciertos parmetros, todo esto es realizado por el microprocesador de la firma Hitachi, HD404608, tambin pude observarse el parlante y el micrfono del equipo.


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3. Descripcin y caractersticas del boque funcional Para comenzar con el anlisis 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 seal de antena atraviesa un filtro pasa bajos y cuenta con un control automtico de ganancia (AGC), es necesario debido al amplio rango de voltaje de seal que se encuentra en la antena, para evitar distorsiones se requiere la reduccin de la ganancia en la etapa de RF cuando se reciben seales fuertes, as como tambin la elevacin de la misma cuando se reciben seales dbiles, este control es una tcnica para medir el rendimiento de un canal de radio y el ajuste de la ganancia del transmisor a un nivel apropiado para las caractersticas del enlace. Con estos elementos integrantes esta unidad es la encargada de acondicionar la seal de entrada al equipo como la de salida para obtener el mejor aprovechamiento de las caractersticas del radio.


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Ilustracin 18: Diagrama de bloques de la unidad controladora de la antena

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

Ilustracin 19: Filtro pasa bajos de la antena


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Los transistores Q705, Q701 y Q702 conforman la red de control del AGC, ver ilustracin 21, como se menciono anteriormente este circuito controla que la seal no sea demasiado grande ni demasiado pequea, 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.

Ilustracin 20: Deteccin para correccin del AGC

La seal de salida del AGC controla la polarizacin del preamplificador de radio frecuencia, con lo cual se controla la ganancia del mismo, as se obtiene el nivel necesario para la entrada al modulo de potencia, para que no sea excesiva o demasiado pequea que no logre cumplir los requisitos para el buen funcionamiento del modulo. La seleccin entre transmisin y recepcin depende del estado de pulsador, si este pulsador est presionando, se selecciona la transmisin y de lo contrario se selecciona la recepcin, esto se logra simplemente con un par de diodos de muy alta velocidad (1SS321).


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A este bloque tambin ingresa la seal que se quiere transmitir, para la misma debe detectarse la posicin del switch para no crear colisiones de las seales ya que la antena est constantemente recibiendo, solo que se anula la recepcin cuando ste est presionado, destacando que en este sistema que se est analizando la informacin recibida se pierde o descarta, no es el caso de algn otro equipo que podra almacenar la informacin.

Ilustracin 21: Unidad de antena, componentes integrantes

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


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Ilustracin 22: Simulacin Amplificador RF


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Ilustracin 23: Respuesta en frecuencia amplificador de RF

Este amplificador est constituido por dos transistores NPN en un mismo encapsulado, el cdigo del fabricante es IMX5, el mismo tiene la caracterstica de poder trabajar a gran frecuencia, segn la hoja de datos proporcionada por el fabricante es capaz de trabajar a 3.2 [GHz], al faltar este componente en el software de simulacin ser reemplazo por transistores BC548, sabiendo su limitacin en frecuencia. La seal 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 seales de entrada a diferentes frecuencias, produciendo a su salida una mezcla o suma de las seales, en este circuito se utilizo un transistor 2SC3121 de la firma Toshiba, este est especialmente diseado para sintonizadores de radio, aplicaciones como mezclador de UHF y VHF, tambin se puede utilizar como amplificador de radio frecuencia, tiene una configuracin en emisor comn como se puede


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

Este tipo de mezclador se denomina activo ya que est constituido por un transistor, las seales a sumar ingresan por la base como se observa en la ilustracin, atravesando un capacitor muy pequeo en serie.

Ilustracin 24: Mezclador ( MIX)

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


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Ilustracin 25: Simulacin del MIX

Ilustracin 26: Formas de onda del MIX


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La seal de salida del mezclador ahora es ingresada en un preamplificador, ste est constituido por un transistor (2SC2714Y) diseado por Toshiba para trabajar con altas frecuencias, fue fabricado para aplicaciones como amplificador de frecuencia intermedia, est configurado en emisor comn utilizando la configuracin que propone el fabricante.

Ilustracin 27: Preamplificador de IF

El diodo encapsulado con la denominacin 1SS226, la funcin que comple es que mantener la amplitud de la seal de salida entre 0.7 [V] y -0.7 [V].

IF UNIT, unidad de frecuencia intermedia: Los filtros se disean para rechazar seales de canales adyacentes, as como respuestas espurias que pueden provenir del mezclador. La frecuencia intermedia se crea mezclando la seal portadora con una seal del oscilador local, causando una seal en la frecuencia diferencia. Las frecuencias intermedias se usan en receptores de radio superheterodino, en los cuales una seal de entrada se cambia a una frecuencia ms baja para la amplificacin antes de que el descubrimiento final se haga. Puede haber varias etapas de la


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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 conversin doble, tiene incorporado un mezclador, oscilador, amplificador de IF y demodulador de FM, la corriente y tensin de alimentacin ha sido minimizado para su uso en sistemas a batera, la seal de salida es tpicamente de 38 dB.

Ilustracin 28: Diagrama de bloques de la unidad controladora de la frecuencia intermedia

Este componente es el corazn de la unidad de frecuencia intermedia, la configuracin es la misma que sugiere la hoja de datos del componente.


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Ilustracin 29: Configuracin tpica TK10487

La seal proveniente del preamplificador ingresa por el pin 20 del circuito integrado, tambin ingresa por el pin 1 y 2 la seal de nuestro cristal, es este caso es de 16.845MHz, estas seales ingresan un mezclador como se ve en la ilustracin, la salida de ste es ingresada por el pin 4 a un discriminador cermico encapsulado con la denominacin CFWM455F, que por su hoja de datos sabemos que est centrado en la frecuencia de 455 [KHz], su salida pin 6 ingresa a un amplificador operacional, por el pin 12 ingresa una seal 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 seal que es referencia para un detector de cuadratura, ste extrae la seal de informacin original, de la forma de onda de frecuencia intermedia compuesta, multiplicando a dos seales en cuadratura, 90AUTOR: Pedrazzoli Fernando M. Pag. 33 de 63



fuera de fase, utiliza un desplazador de fase y un detector de producto para demodular las seales de frecuencia modulada, produciendo una seal que est en cuadratura con las seales de frecuencia intermedia recibidas, el circuito sintonizado convierte las variaciones de frecuencia a variaciones de fase y el detector de producto multiplica las seales de frecuencia intermedia por las seales de frecuencia intermedias desplazadas en fase, a la salida de este lo que se obtiene es una seal informacin, en este caso el audio, el paso siguiente solo es amplificarla para ponerla en la salida del pin 11. Ya a la salida la seal en su camino hacia la unidad de regulacin se encuentra con un filtro pasa alto, el mismo est constituido con un transistor 1SC2714QR, de la simulacin se puede observar la respuesta en frecuencia.

Ilustracin 30: Respuesta en frecuencia HPF


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Ilustracin 31: Filtro pasa alto (HPF)

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

Ilustracin 32: Control de volumen y encendido


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Ilustracin 33: Unidad de Frecuencia Intermedia, componentes integrantes

REG UNIT, unidad de regulacin:

Esta unidad est encargada del manejo de amplificador de potencia del parlante del equipo, tambin es la unidad encargada de proporcionar las tensiones de continua para los diferentes circuitos integrados y componentes de los diferentes bloques. Para la amplificacin de audio cuenta con un integrado que es un amplificador dedicado para tal fin, el NJM683 es un amplificador de potencia diseado para el uso en Aplicaciones de baja tensin, la ganancia se ajusta internamente con la adicin de una resistencia externa y un condensador entre los pines 1 y 8 que aumentarn la ganancia a cualquier valor hasta 200Pag. 36 de 63




veces, las entradas son de referenciadas a tierra, mientras que las salidas es automticamente limitada a la mitad de la tensin de alimentacin. El consumo de energa en reposo es de slo 24 milivatios cuando se opera desde una fuente de 6 voltios, por lo que el ideal para el funcionamiento de la batera.

Ilustracin 34: Amplificador de potencia para el parlante

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


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Ilustracin 35: Respuesta en frecuencia del amplificador de audio

Tambin hay que notar que la amplificacin nos lleva a una relacin de potencia de 40 [dB] aproximadamente. Tambin de la simulacin se puede observar como la seal de audio es amplificada vista en un osciloscopio.


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Ilustracin 36: Simulacin del amplificador de audio


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Ilustracin 37: Respuesta temporal del amplificador de audio

Como se puede ver en la ilustracin la seal ingresa a travs del generador de seales 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.


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Ilustracin 38: Diagrama de bloques de la unidad de regulacin

Esta unidad tambin posee transistores y reguladores de tensin, para controlar y generar seales de control que se dirigirn hace la unidad de control, donde el CPU administrara y ejecutara las tareas necesarias para mantener el equipo en su ptimo de funcionamiento.


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Ilustracin 39: Unidad de regulacin, componentes integrantes

CNTL UNIT, unidad de CONTROL:

La unidad de control est provista por un microprocesador (CPU), HD404608A05H, fabricado por HITACHI, el mismo incorpora un circuito DTMF (Dual Tone Multi-frecuency) de alta precisin, con un oscilador de 32 KHz, su funcin 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, tambin es la encargada de administrar el AGC, y todo lo concerniente a las unidades que controlan la seal de RF.


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Ilustracin 40: Diagrama de bloques de la unidad de control

Desde esta unidad se analizara el comienzo de la transmisin ya que hasta ahora los bloques analizados siguen el camino de la recepcin. Para comenzar se analizara la seal proveniente del micrfono, este es tipo electrec, como se ver en la simulacin, su respuesta en frecuencia es la siguiente:


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Ilustracin 41: Respuesta en frecuencia del amplificador del MIC

Adems de la amplificar la seal tambin vemos que se comporta como un filtro pasa bajos. El operacional que se encuentra debajo de los dems en la ilustracin sirve como control de tono.


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Ilustracin 42: Simulacin del amplificador de MIC


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

Ilustracin 43: Respuesta temporal amplificador MIC

Antes de continuar con el anisis de la seal en su camino hacia la antena, se describir resumidamente algunos componentes ms 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 ningn componente intermediario, no as 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 seal salida de este subsistema ingresa al microprocesador para su anlisis y seguidamente la toma de decisin correspondiente.


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Ilustracin 44: Teclado

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


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Ilustracin 45: Display

Tambin puede verse en la figura los controles que realiza el microprocesador sobre una entrada de micrfono externo y salida para auricular. Continuando con el anlisis de la transmisin la seal del micrfono atraviesa el amplificador y filtro pasa bajos, la seal de audio se dirige hacia la unidad siguiente, la unidad de PLL.


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Ilustracin 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 seal de salida con amplitud fija y frecuencia dentro de un rango determinado, permite una seal de referencia externa para controlar la frecuencia y la fase de un oscilador, la frecuencia del circuito puede ser la misma o mltiplo de la PLL. La seal de referencia puede provenir de un cristal de frecuencia fija, muy estable, o de algn elemento de frecuencia variable, si se utiliza un cristal se tiene la posibilidad de enviar seales 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.AUTOR: Pedrazzoli Fernando M. Pag. 49 de 63



Comprende tres etapas fundamentales como se observa en el diagrama.

Ilustracin 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 seales de entrada y salida, un filtro pasa bajos (PL) y un oscilador controlado por tensin (VCO) que genera la tensin de salida con frecuencia dependiendo de la salida del filtro (PL).

Ilustracin 48: Diagrama de bloques de la unidad de PLL


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Esta unidad tiene un circuito integrado dedicado exclusivamente al PLL, este es fabricado por la firma Fujitsu, bajo la denominacin MB78076, cuenta con tecnologa CMOS y es un sintetizador de frecuencia PLL de entrada serie. Contiene un inversor para el oscilador, 14-bit de registro de desplazamiento, 1bit de control de registro, divisor de referencia programable, detector de fase, generador de control para dos mdulos pre-escaler y apagado automtico. El VCO ( Voltage Control Oscilator) tambin es un circuito integrado de la firma NEC, bajo la denominacin uPB569G, es un divisor de bajo voltaje, puede trabajar a un frecuencia de operacin de hasta 500 MHz en los sistemas de alto rendimiento como los sintetizador de frecuencia PLL. El 2SC3356 UTC est diseado para aplicaciones tales como: DC / DC convertidores de conmutacin de red de alimentacin, cargador de batera, la retroiluminacin LCD, controladores de perifricos, conductor en aplicaciones de baja tensin de alimentacin (por ejemplo, Lmparas y LEDs) y el controlador de carga inductiva (por ejemplo, rels, timbres y motores).


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Ilustracin 49: Unidad de PLL, componentes integrantes


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CLOCK UNIT, unidad de CLOCK: Esta unidad est 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 tpico) 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.

Ilustracin 50: Diagrama de bloques de la unidad de CLOCK

En un oscilador Clapp puede verse el cristal como elemento determinante de la frecuencia de oscilacin, sobre un amplificador en la configuracin colector comn, 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 anlisis, el conjunto de los condensadores C902 y C903 en paralelo con el cristal determinan una capacidad ms grande que la propia del cristal, razn por la cual, se le obliga a comportarse como una reactancia puramente inductiva, siendo la frecuencia de oscilacin del circuito, la fs del propio cristal. Al conectar la ambientacin se polariza la base del transistor, a travs de R901, por lo que ste conducir aumentando la tensin de salida, esta tensin cargar los condensador a travs de R901, este proceso continua hasta la saturacin delAUTOR: Pedrazzoli Fernando M. Pag. 54 de 63



transistor, en ese momento comenzar la descarga de los condensadores a travs del cristal, disminuyendo la tensin de salida. Cuando se ha agotado la carga de los condensadores, el cristal continua vibrando, genera una tensin que carga los condensadores con polaridad inversa a la anterior, provocando la disminucin de la polarizacin del transistor y la disminucin de la tensin de salida. Este proceso continua ya que la conduccin del transistor permite reponer las prdidas de la vibracin 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 travs de la fuente de alimentacin, C904 es un condensador de acoplo de la seal senoidal al circuito de utilizacin. En la ilustracin puede observarse la imagen del circuito de simulacin en el cual por no contar el software de simulacin con el transistor 2SC2712GR se reemplazo el transistor por 2N2222.


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Ilustracin 51: Respuesta en frecuencia del oscilador Clapp


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Ilustracin 52: Simulacin oscilador Clapp


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Ilustracin 53: Unidad de Clock, componentes integrantes

4. Estudio terico del circuito:

Este equipo cuenta con un amplificador en configuracin clase C, en este tipo de configuracin el transistor se polariza de manera que se encuentre en estado de corte la mayor parte del tiempo y conduzca solo durante cortos periodos, as los picos de potencia son extremadamente elevados, pero la potencia media disipada estar dentro de los lmites de la capacidad del amplificador. El problema de estos amplificadores es que a la salida la seal sobre la carga no ser sinusoidal, debido a la discontinuidad de la corriente de colector, la corriente y la tensin en la carga contienen muchos armnicos de frecuencia, por


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lo que se coloca un circuito LC paralelo y sintonizado para eliminar todos los armnicos excepto el de la frecuencia fundamental. Si se compara el amplificador clase C con el clase A, se podra llegar a la incorrecta conclusin de que el amplificador de clase A es mejor ya que el rendimiento es ms elevado y el factor de calidad F no es sustancialmente mayor en clase C, sin embargo, el amplificador clase C puede entregar cantidades significativamente ms grandes de energa a la carga que amplificador clase A, esta es la nica razn para el empleo de un clase C. Si se disea un amplificador lineal de elevada potencia es til 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 energa 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 denominacin M57796MA, el mismo cuenta con 5 pines de salida, donde se puede describir con la siguiente ilustracin:

Ilustracin 54: Bloque M57796MA

La hoja de datos no proporciona demasiada informacin, y no se encontr reemplazo para el mismo, se puede observar que se alimenta con 16 [V] mximo, trabaja en un rango de frecuencia entre 144 y 148 [MHz], este amplificador encapsulado en este modulo necesita que la seal ingrese al mismoPag. 59 de 63




con un determinado nivel de potencia, especificado en la hoja de datos se destaca que es de aproximadamente 200 [mW] en sus valores tpicos, as tambin se recomienda la alimentacin en 12.5 [v]. Al cumplir con estas condiciones tan mencionadas el modulo entrega a su mxima capacidad de trabajo una potencia de 7 [W], adems asegura que la impedancia de entrada y salida es de 50 []. Para asegurar un buen nivel en la entrada del modulo se coloca un preamplificador, para este circuito se utiliza un transistor con la denominacin 2SC2954, este es un transistor epitaxial de silicio (Si) diseado 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 metlica exterior en su parte trasera, lo cual brinda seguridad en observarlo en el sentido de que aparenta ser resistente a las cadas. Su teclado de goma siliconada lo hacen agradable la tacto, la distribucin de las teclas junto con una buena distribucin de las opciones disponibles hacen de este equipo intuitivo al manejo para una persona que tiene un conocimiento bsico de comunicaciones, esto no quiere decir que una persona sin conocimientos no lo pueda utilizar, el manual de manejo de ste est bien explicado la forma en que hay que manipular para su correcto funcionamiento. Sin batera es ligero, pesando aproximadamente unos 200 gramos, y con un tamao de 6 centmetros de ancho, 7 centmetros de largo y 3 centmetros de profundidad hacen que posea un tamao ideal para una mano estndar.


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El display cuenta con iluminacin, lo cual es til en circunstancias de poca luz, como se puede observar en la ilustracin cuenta con informacin til bien distribuida.

Ilustracin 55: Informacin 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 1011121314Economizador de bateria activado Medidor de S/PO Teclado bloqueado Enclavamiento interruptor Tx Seleccin de VFO


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151617-

Memoria a saltos Sintonia activada de memoria Numero de la memoria

Respecto a la circuito, su diseo es compacto en relacin a la tecnologa en el ao de fabricacin, dcada de los 80, incluye componentes superficiales y otros encapsulados DIP, como por ejemplo en NJM386, amplificador de audio, en estos momentos de la tecnologa ya casi todos los componentes son de montaje SMD o superficiales, lo cual reduce el tamao de las placas y lo por ende de los equipos. La calidad de los componentes es buena, en su gran mayora de los analizados en el presente informe son componentes dedicados, por lo que se puede decir que es un buen manejo de tecnologa por parte del fabricante, ya que esto demuestra que en el momento de su desarrollo el grupo de diseo y/o grupo de ingenieros investig 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 categora, han escogido componentes exclusivos para radio frecuencia, demostrando que el trabajo de investigacin de componentes y diseo de circuitos es efectivo bajo una correcta forma de llevarlo a cabo. Es importante destacar que este equipo no tiene problemas conocidos por diseo, los problemas que se han encontrado son problemas de rotura por mala manipulacin, como por ejemplo rotura del display, lo que quiere decir que ha sufrido algn tipo de cada brusca, por ms resistentes que sean estos equipos no son irrompibles, otra rotura que les es comn 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 anlisis posee una rotura del display, aparentemente por un golpe, la reparacin puede realizarse sin problemas para la persona que la realice, el inconveniente aqu expuesto es la dificultad de conseguir el repuesto, o sea, el display nuevo, ya que no est disponible en el pas y su precio es a mercado exterior, siendo su valor un poco elevado respecto a otros de la misma especie.


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Una conclusin ms all del anlisis del equipo es de resaltar la experiencia en esta nueva modalidad de anlisis, ya que este informe detallado de un equipo, ha puesto en manifiesto las falencias que se poseen en el anlisis de circuitos, esto conlleva una nueva experiencia en la investigacin, forzndose a seguir pistas de las placas, bsqueda de componentes en internet, anlisis de hojas de datas y de configuraciones de componentes, as como el aprendizaje en la aplicacin de simulacin y la interpretacin de estas, ya que de nada sirve ver una grafica sin la correcta explicacin de las mismas. Se quiere destacar la experiencia y los conocimientos aprendidos bajo esta modalidad de anlisis han sido satisfactorios despejando una gran cantidad de dudas y la contrastacin de entre la teora y la prctica.

A.IV.

BIBLIOGRAFA

[1] Estado slido en ingeniera de radiocomunicacin, 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] Teora de circutos y dispositivos electrnicos, Robert L. Boylestad, Louis Nashelsky, Octava Edicion, Editorial Pearson, 2003 [5] http://www.cnc.gov.ar/


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