O Cadillac – Transmissor de AM 1x813 por 2x811A

31/01/2004

Este é um descritivo do transmissor de AM, 250 watts saída, modulação em placa, resultado de uma parceria técnica entre PY2NVD e PY2HCD (predominantemente PY2NVD).

O motivo da construção do equipamento:

Há dois anos, cansado da atividade encontrada em SSB 40 metros, pobre no nível ético e técnico, (claro que com poucas e raras exceções), “procurei abrigo” no início dos meus tempos de Radioamador tentando alguns contatos com a turma do AM usando meu Kenwood TS570.

A boa acolhida, pessoalmente inclusive, qualidade, educação e inclinação para assuntos técnicos dos radioamadores que praticam esta modalidade foram responsáveis pela minha decisão de, definitivamente, além do VHF-DX dedicar-me ao bom, velho e pesado AM.

Muitos veteranos estão ativos e tenho por eles um profundo respeito. São radioamadores com uma incrível aptidão técnica e mecânica, capazes de construir verdadeiras maravilhas. Carinhosamente, costumo dizer que alguns destes veteranos, perto dos cinquenta anos de radioamadorismo, tem mais tempo de “CQ 40 metros em dia de chuva” que eu em toda minha vida de radioamador”. HI HI.

Não é uma questão de saudosismo, mas sim de puro respeito por homens de uma época onde não bastava o radioamador ter habilidade para construir seus equipamentos. Também tinham que ter habilidade para construir parte de seus componentes. Muito diferente de hoje, onde grande parte dos radioamadores são meros apertadores de botões.

Gostaria vê-los participando de um Concurso Brasileiro de 144 MHz!

A escolha da configuração:

Inicialmente resolvi ir à procura de um transmissor com válvulas que em conjunto com meu National NC303 formassem uma boa estação de AM.

A escolha inicial foi por um transmissor com duas 6146 no estágio final. 100 watts de saída bem modulados seriam suficientes para os 80 e 40 metros.

Procurando pela faixa encontrei o PY2NVD Nelson, conhecido pela qualidade de suas montagens. Comentei sobre a ideia inicial de reformar um antigo transmissor. Minha empolgação e respeito pelo AM devem ter “contaminado” o Nelson que gentilmente se ofereceu para projetar e montar um novo equipamento. Não poderia tomar outra decisão: um transmissor novo em folha, projetado e montado por um dos mais respeitados Radioamadores do AM, um verdadeiro “fabricante de sonhos”, também conhecido como PY2NVD.

Em posterior visita ao QTH do Nelson em Limeira, trocamos ideias sobre o equipamento. Novamente uma acolhida e camaradagem que me lembraram não só os meus tempos de AM, como também minha infância, quando o QTH de meu pai PY2BBL vivia repleto de Radioamadores.

No meio de nossa conversa, surgiram as duas “velhas damas”: as válvulas 813 e 811. Decidi então não escutar minha cabeça, que escolhera 2x6146, e ouvir meu coração que pedia uma 813 modulada por duas 811. Nova decisão portanto. Montar uma “13”. Um transmissor “sonho”, com requintes, acabamento e materiais de primeira linha. Um verdadeiro “Cadillac”.

Feliz e grato ao Nelson pelo oferecimento, voltei para casa com um sorriso de “orelha a orelha”.

Para não sobrecarregar o Nelson, encarreguei-me de projetar a parte mecânica, (rack padrão 19 polegadas) chassis, placas de circuito impresso, aquisição e restauração de peças e algumas sugestões que deram ao Cadillac características muito interessantes.

Mecânica:

A montagem mecânica foi feita em rack, padrão 19 polegadas, com “direito” a porta de vidro temperado.

Montado em conjuntos, um chassi para cada conjunto: fonte de alta tensão, modulador e estagio de RF, inseridos no rack de baixo para cima nesta sequência.

O Nelson comentou que seria necessária uma altura útil de 90 cm para a montagem do transmissor. Portanto projetei o rack com medidas de 19 polegadas por 24U. A unidade U é o padrão de altura nos racks de 19 polegadas e é equivalente a 44,45mm. Três painéis frontais, um para cada conjunto. Cada painel com altura de 8U, o que é equivalente a 355,6 mm.

O material empregado nos painéis frontais foi ferro 1,5mm com dobras nas extremidades superiores e inferiores aumentando desta forma a resistência do painel.

A tampa traseira foi feita do mesmo material dos painéis frontais e pode ser retirada com facilidade pois nenhum conector está fixado na tampa traseira. Todos estão no chassi. Existem furos para fácil acesso aos conectores de:

Antena (conector UHF),

Antena para o receptor (conector BNC),

Silenciamento para o receptor (Conector RCA isolado),

220 VAC para o receptor e acessórios.

A profundidade externa do rack é 600mm, pois cada chassi tem 440mm de profundidade. Os 160 mm restantes são para o fechamento da tampa de vidro e conexões traseiras.

Cada conjunto, (fonte, modulador e RF), foi montado em um chassi. As dimensões dos chassis são: 440 x 440 x 75mm. O material empregado foi ferro 1,5mm. Receberam tratamento bicromatizado e posteriormente pintado a epóxi em pó.

Instrumentos:

É possível monitorar os parâmetros de tensão, corrente e potência do transmissor simultaneamente através dos cinco instrumentos instalados. O instrumento escolhido foi o Engro modelo 355. Suas medidas são 88 x 75,5 com furo de 68mm.

Todas as escalas foram especialmente desenhadas pela Engro (inclusive o wattímetro) para que todos os instrumentos tenham mesmo tipo de letra.

Função Escala Base

Potência de saída 250 watts 250uA

Corrente de grade 30mA 30mA

Corrente de placa RF 300mA 300ma

Corrente de placa mod. 300mA 300mA

Alta tensão 2000VDC 1mA

Ventilação:

A ventilação é feita por dois exaustores de 120mm por 120mm em baixa rotação, montados na tampa traseira, um para o modulador e outro para a RF.

Terra:

Cada módulo possui um barramento de cobre estanhado fixado na parte inferior do chassi evitando eventuais diferenças de potencial que podem causar roncos de AC ou oscilações.

Fonte de alta tensão: Comandos e pilotos

O disjuntor Geral é responsável pela segurança e alimentação geral da estação de AM, (receptor, acessórios e transmissor).

A chave Filamento liga o transmissor.

O piloto Geral verde indica estação alimentada.

O piloto Alta Tensão vermelho indica Alta Tensão ligada ou seja, transmitindo.

Fonte de alta tensão: Proteção contra surto inicial de corrente (poupa-válvulas)

Projetei uma proteção contra surtos iniciais de corrente quando o transmissor e receptor são ligados, (filamento das válvulas). Esta proteção consiste em um temporizador e uma resistência (lâmpada) em série com uma fase da alimentação, diminuindo desta forma a tensão da rede para 75 volts e consequentemente a corrente. Depois de 10 segundos, o temporizador envia 24VCC para um rele que coloca a lâmpada em curto restabelecendo a tensão normal de 220 VAC.

Fonte de alta tensão: Alimentação para receptor e acessórios.

Uma tomada com 220 VAC, já protegidos pelo disjuntor e poupa-válvulas está disponível no chassi da fonte. Esta tomada é muito importante, pois dela vem à alimentação para o receptor e acessórios.

Fonte de alta tensão: Transformador, retificação e filtragem -1600 VCC

O transformador de alta tensão é único e fornece alimentação para o modulador e estágio de RF.

A retificação é feita por uma ponte retificadora composta de 16 diodos SK3/16 montados em uma placa de circuito impresso de fibra de vidro.

A filtragem é feita por dois choques, (5/25 mHy e 5 mHy) e dois bancos de capacitores de 15 uf x 1900 VCC, um deles para o Modulador outro para o estágio de Rádio Frequência

O tipo do capacitor indicado pelo Nelson foi o polipropileno usado em CA na correção do fator de potência. Em contato com a Epcos antiga Icotron, (em Gravataí no RS), recebi a sugestão para o uso de capacitores de polipropileno metalizado da série B3234. São capacitores em resina a base de óleo vegetal, (substituindo o perigoso ascarel), caneca metálica e desconexão automática em caso de sobre pressão interna.

Conforme afirmado pelo Nelson e ratificado pela Epcos estes capacitores são muito superiores em qualidade e durabilidade quando comparado com capacitores eletrolíticos.

Este capacitor tem sua tensão limite de trabalho determinada em VAC. De acordo com a Epcos a tensão CC, (COM EXCELENTE MARGEM DE SEGURANÇA), é determinada multiplicando-se a sua voltagem por 1,41. Cada capacitor será feito por um banco de 3 em série com 46uf x 440 VAC. Portanto teremos 15,33 uf por 1861 volts.

Modulador: comandos, pilotos e medidores

Instrumento Corrente de Placa: 300mA – base 300mA

Piloto Filamento: Amarelo

Modulação (Ganho de Microfone)

Conector de Microfone.

Modulador: válvulas

12AX7 – Pré de microfone – 230 VCC

12AU7 – Amplificador de microfone – 240 VCC

2x 6L6 – Excitadoras de áudio em Push Pull classe B – 360 VCC

2x 811 – Modulador em Push Pull classe B – 1600 VCC

Modulador: Descrição geral

A impedância de entrada de microfone é alta, em torno de 1 Mega Ohm. O barramento de terra mostrou seu valor pois não há o mínimo sinal de ronco quando o modulador é acionado.

Um centelhador no primário de transformador de modulação faz sua proteção quando níveis elevados de áudio acidentalmente são injetados no conector de microfone.

No secundário, um conjunto de capacitores totalizando 1000NF x 3000VCC corta os harmônicos em altas frequências de áudio evitando assim que o transmissor ocupe uma largura de banda desnecessária e prejudicial às estações que operam em frequências próximas.

O transmissor atinge 100 % de modulação a 1000 Hz com 180 ma de corrente de placa nas 811. Quando falo, qualquer instrumento de ponteiro não é rápido o suficiente para indicar a corrente de placa real. Uso portanto a útil regra dos amplificadores lineares: Falando normalmente, o ponteiro deve indicar no máximo 2/3 da corrente total. Ultrapassar este limite significa distorção.

Modulador: Fontes de média e baixa tensão.

As médias tensões do modulador para as válvulas 12AX7, 12AU7 e 6L6 vêm de um único transformador com saída retificada em ponte e filtragem a choque de 6 Hy mais capacitores eletrolíticos. As diferentes voltagens são obtidas por meio de resistores de 25 watts. Todo o conjunto é montado em uma placa de fibra de vidro.

Um segundo transformador com enrolamentos separados gera as tensões para os filamentos das 811, para o filamento das demais válvulas e para o bias das 811.

Rádio Frequência: Comandos, pilotos e medidores

Instrumento Alta Tensão - 2000VCC – base 1Ma

Instrumento Corrente de Grade - 30mA – base 30mA

Instrumento Corrente de Placa RF - 300mA – base 300Ma

Instrumento Potência de Saída - 250 watts – base 250uA

Sintonia Placa

Sintonia Antena

Potência Direta / Refletida

Piloto Filamento: Amarelo

Transmite

Amostra (spot)

Sintonia Grade

Excitação

Sintonia de grade

Cristal

Frequência

Rádio frequência : Válvulas

6AG7 – Osciladora – 320 VCC – 105 VCC grade

VR105 – Reguladora de tensão de grade da Osciladora

6146 – Excitadora de RF – 600 VCC

813 – Final de RF em classe C – 1600 VCC

Rádio frequência: Fontes de média e baixa tensão.

Os 600 VCC para a 6146 é gerado por um transformador único, retificado em ponte e filtrado por um choque de 5 Hy e eletrolíticos.

Um segundo transformador com enrolamentos separados gera as tensões de 320 volts para a 6AG7, 24 VCC para os reles, 6,3VAC para filamentos da 6146 e 6AG7 e 10 VAC para a 813. Os 320 VCC são filtrados por um choque de 6Hy e eletrolíticos. Todo o conjunto é montado em uma placa de fibra de vidro.

Rádio frequência : Uso de reles

Todo o chaveamento de TX/RX, bandas (80 e 40 metros) e frequência é feito por reles de 24 VCC. O uso dos reles é comentado a seguir.

Rádio frequência: Chaveamento de Bandas

Esta é uma característica interessante deste transmissor. Inovadora para o Nelson e para mim.

Imaginamos que as ligações de RF seriam muito mais curtas usando um rele, não uma chave de onda. Sem contar a facilidade de montagem, pois a chave seletora de bandas no painel trabalharia com níveis CC e não com RF. Uma simples chave de 1 polo seria capaz de selecionar 80 ou 40 metros. Restava conseguir reles apropriados.

Depois de alguma pesquisa resolvemos usar no circuito sintonizado do estágio excitador (placa 6146 / grade da 813) um relê da italiana Finder montado em uma placa de circuito impresso de fibra de vidro. Muito confiável possui isolação acima dos 1000 VCC.

O chaveamento do circuito PI de saída foi feito por um relê também da Finder, isolação de 4000 VAC entre bobina e contatos e 2500 VAC entre contatos abertos.

Vale lembrar que todos os reles de banda só serão acionados com os contatos sem carga, com o transmissor em recepção. Terão portanto vida longa.

Os resultados obtidos foram excelentes. Hoje posso afirmar que não há a necessidade de reles tão nobres para esta aplicação. Tratando-se de 80 e 40 metros reles comuns com boa qualidade e razoável isolação apresentarão um ótimo resultado nesta aplicação.

Rádio frequência: Cristais

O transmissor opera a cristal com opção de VFO externo. Porém neste item outra característica interessante.

Projetei uma placa de circuito impresso com um banco de 11 cristais oscilando na fundamental (80 e 40 metros) chaveados pelo terra, via reles DIP16 24VCC. Portanto usando novamente chaveamento de RF via comando de CC.

Uma chave de 1 polo 12 posições no painel frontal faz a comutação de tensão dos relês selecionando o cristal desejado. A posição n. 12 é usada para cristal externo.

Os cristais serão da Sobreton, tipo HC49 (HC18U), terminais espaçados em 12,34mm. Tolerância de ajuste20 ppm. Estabilidade térmica 20 ppm

Alterado em 2023 para entrada VFO /DDS

A placa de cristais foi retirada dando lugar para uma placa que configura a 6AG7 em modo oscilador a cristal e modo amplificador de RF.

A chave no painel frontal Cristais nadou de função para Cristal / VFO.

Essa chave Habilita a 6AG7 no modo desejado.

No painel frontal existe um conector RCA para cristal externo e 1 conector para entrada de VFO / DDS também incluindo alimentação 24 VCC.

Veja esquema RF DECK DDS para detalhes.

Rádio frequência: Sequenciador

Também interessante e com uma dose de requinte.

O chaveamento de antena é feito por um relê coaxial da Metaltex.

Para não danificar rapidamente seus contatos o acionamento é feito sem carga. Para isto usei um truque comum em reflexão lunar: o sequenciador. A chave Transmite ou Microfone comanda o sequenciador. Quando acionando na transmissão, o sequenciador aciona primeiro o rele coaxial e depois a linha de 24VTX. Esta linha é responsável pelo acionamento do transmissor.

Quando a chave é acionada para a recepção, primeiro a linha 24VTX é cortada tirando o transmissor do ar para depois comutar o rele coaxial.

Resumindo, o rele coaxial é acionado alguns milissegundos ANTES do transmissor. Volta ao repouso alguns milissegundos DEPOIS do transmissor

Um rele auxiliar, próximo ao conector de saída de antena para o receptor é usado para colocar o sinal em curto durante a transmissão evitando danos no receptor gerados por sobrecarga.

Rádio frequência : Linhas de chaveamento.
Como visto anteriormente, todo o chaveamento de TX/RX e bandas é feito por reles de 24 VCC:

No conjunto de RF: Bandas (Sintonia de grade 813 e Sintonia de placa 813), Frequência : (Seleção dos cristais TX/RX) e Rele de antena

No conjunto fonte de alta tensão: TX/RX (Primário do transformador de alta tensão via rele de 24VCC)

Portanto, existe uma fonte de 24VCC no estágio de RF já que o maior número de reles está neste conjunto. Desta forma temos linhas de:

24V: Usada no chaveamento dos cristais.

24V40: Usada para colocar o transmissor em 40 metros

24VCX: Usada para acionar o rele coaxial.

24VTX: Usada acionar o transmissor.

Rádio frequência: Medição de potência.

Um captador de um antigo wattímetro da Leader foi instalado no estagio de RF. Com ele tenho a indicação de potência direta e refletida (ROE). Muito prático e útil.

Rádio freqüência: Variáveis

Difíceis de encontrar, normalmente são uma barreira difícil de transpor. No meu caso tive sorte. O variável de placa (marca Bud) foi presente de PY2MDD Amauri, (muito ativo no VHF – DX e CB144) e o variável de antena foi presente de meu pai, PY2BBL, Alberto.

Duas joias raras, lindos e imponentes foram limpos e restaurados. Vejam nas fotos.

Parâmetros de sintonia.

Corrente de grade 813: 18ma

Corrente de placa 812: 200ma

Corrente placa 811 a 100% modulação 1KHz: 180ma

Bias 811: 25ma.

A 813 estava predestinada.

Sem dúvida é uma válvula maravilhosa. Limitada sim acima dos 14 MHz, porém extremamente robusta. Toda vez que vejo a placa de uma 813 imagino que algum engenheiro “errou” nos cálculos de potência de dissipação. A “13” tem mais “placa” que uma 4-400.

Adquiri uma chinesa marca Taylor. Muito boa. Placa de grafite. Porém a que está no transmissor é uma muito antiga marca Union Eletric. Sua história é curiosa. Ela estava suja e abandonada no QTH do PY2BBL. Capacete meio solto inclusive. Foi para o Nelson para testes iniciais e como modelo para furação de chassi. Porém o Nelson colou seu capacete e sem medo espetou no soquete. Perfeita. Plena potência.

Posteriormente fiquei sabendo da história desta válvula. Usada, foi presente do Padre Artemino, antigo PY2CIB para o PY2BBL meu pai, em 1961. PY2CIB, foi o Padre que me batizou na igreja católica. Deus escreve certo por linhas certas. HI HI

6AG7: CaPYau Jr.

A osciladora dos cristais é o coração do transmissor. Presente do PY2FIU Mauricio, filho do PY1ESD Miécio (SK). Fico feliz por ter a tradição da família “CAPYAU”, famosa nas páginas de Antenna- Eletrônica Popular no coração do Cadillac.

Transformadores: trabalho de profissional.

Todos os transformadores foram enrolados pelo próprio PY2NVD, Nelson Conservadoramente dimensionados, não aquecem além do morno. A estabilidade da fonte de alta tenção é digna de registro. Quando modulo, a variação de voltagem fica em torno dos 2,5%. 1600 para 1560 VCC. Impressionante!

Resultado final

Incondicionalmente estável! Não existe oscilação parasita de qualquer espécie ou indicio dela. Quando acionada a transmissão o oscilador entra feito uma rocha! Não há desvio de frequência perceptível no início ou durante o período em que o transmissor está no ar modulado ou não.

O transmissor desenvolve 250 watts de portadora e 1000 watts no (eu disse NO, não DE !!!!) pico da envoltória de modulação (PEP) no conector de antena quando modulado 100%.

Com 1600 VCC @ 200 ma de placa o transmissor atinge a impressionante marca de 75% de eficiência: 320 watts entrada para 240 watts saída.

Existe sobra de potência do modulador o que cria a necessidade de um certo cuidado na dosagem de áudio para evitar excessos. Variações na distância do microfone em relação à boca podem facilmente levar o transmissor ultrapassar os 100 % de modulação. Uso um compressor de áudio para evitar tal problema tornando a operação mais cômoda. Em teste com PY5NB, Edson fui informado que a largura de banda ocupada não ultrapassa os 7 KHz.

A qualidade do áudio é impressionante. Quando estou monitorando minha transmissão com fones de ouvido no NC303, tenho a impressão de estar escutando um microfone conectado a um amplificador de áudio.

O trio: National NC303

Em 19/4/1981 (Páscoa), o Coelho foi generoso. O parceiro do Cadillac, o receptor NC303, foi presente (isso mesmo, presente!) do PY2ACM, Pokorny um dos pioneiros do VHF-DX e satélites no Brasil. Na época o NC303 tinha 20 anos. Hoje tem 42 e continua com o fusível original. Ele cobre as bandas de 160, 80, 40, 20, 15, 11, 10, 6, 2 e 1/1/4 metros, as três últimas com conversor externo. Tenho uma estima enorme por este equipamento. Não só pela sua beleza e qualidade mas principalmente por ter sido um presente de PY2ACM.

O trio: Electro Voice 630.

Também presente, porém de meu Pai, PY2BBL. Uma peça muito bonita e imponente. Foi o primeiro microfone de qualidade do Alberto. Continua na família formando um belo trio com o NC303 e o Cadillac

PY2NVD – Nelson: Um fabricante de sonhos.

Também um artista. A beleza da montagem fala por si. Ele é referência para qualquer Radioamador. Educado na operação e capaz de realizar verdadeiras obras de arte. Com tantos requintes e qualidade este transmissor merece o nome Cadillac. Fico feliz por ter participado do projeto do PY2NVD. Falta agora levar o Nelson para o VHF-DX onde não se usam repetidores. Tenho certeza que ele vai se sentir “em casa” pois como no AM fala quem constantemente aprimora sua estação e técnica, não se limitando a “apertar botões”.

73 ES DX DE PY2HCD – GG66CT

Carlos Alberto Laimgruber

31/01/2004