Hagalo usted mismo: Receptor SDR multibanda muy economico - Parte 1

La idea de armar su propio receptor SDR (Radio Definido por Software) para HF le parecera atractiva si todo lo que necesita es un pequeño receptor barato tipo portatil, que incluya algunas bandas de Onda Corta, un trozo de cable (20 cms.), un PC con tarjeta de sonido o audio, y el software para SDR (gratuito). Como resultado final obtendremos un receptor que nos permite captar simultaneamente diferentes tipos de modulacion y/o señales de radio presentes dentro de un ancho de banda (espectro de radio) que podremos escoger y variar a voluntad.  

Imagen real obtenida captando una señal desconocida entre dos emisoras en onda corta (HF)

El pequeño receptor sera del tipo portatil, aquel cuya marca resulta realmente desconocida, por lo general de origen chino y cuya mayor cualidad, aparte del bajo precio, es que se les puede encontrar hasta en droguerias de barrio y almacenes populares. (El mio costo col$15.000).

Pese a ser economico, el radio incluye un frecuencimetro digital y 8 bandas en Onda Corta

 De este receptor barato vamos a utilizar los circuitos que se encargan de sintonizar, amplificar, y mezclar las señales de radio (RF). En realidad todo esto lo hace un solo circuito integrado, interconectando pines de el mismo, sin embargo esto ya viene hecho de fabrica.

Todas los circuitos del radio residen en el pequeño rectangulo negro

Ahora bien, debemos encontrar el pin por el cual salen finalmente estas señales, el sitio justo es antes del transformador de frecuencia intermedia (IF) y/o del filtro de 455 Khz. Para ello deberemos primero observar la referencia del integrado y buscar su hoja de especificaciones (internet), donde nos diran cual es el pin por donde salen la señales de AM/FM FE o AM/FM IF OUT (el nombre varia segun el fabricante). En mi caso el integrado resulto ser un SONY ref. CXA1691BM y este su diagrama, la flecha en rojo indica donde se debe tomar la señal (pin 14).

Diagrama de un receptor tipico que emplea el CXA1691BM

Es aqui donde soldamos nuestro trozo de cable, abajo imagen del sitio fisico luego de efectuada la soldadura.

Es muy facil hallar el pin buscado y mas aun soldar el cable de color verde (dentro del circulo rojo)

El cable en su otro extremo se solda a un conector para audifonos (plug), de igual manera se soldara otro cable desde tierra (negativo) del radio a masa del mismo plug. El plug se conecta a la entrada de linea (Line IN) de la  tarjeta de sonido del PC. Tambien se puede emplear la entrada de microfono (MIC) pero en este caso hay que intercalar un condensador de bajo valor entre el cable que lleva nuestra señal y el plug o conector para que filtre posibles voltajes DC que pueda haber.

Cable rojo: antena, cable verde: señal hacia el PC, cable amarillo: masa o tierra hacia el PC, cable negro: alimentacion

Finalmente se ejecuta cualquier software gratuito para SDR (HDSDR, Winrad, SDR-Radio, kgksdr, SDRadio, SoDiRa, etc.) con todos los anteriores lo he probado y funciona perfectamente, me inclino por el HDSDR (http://www.hdsdr.de/) y el SDR-Radio (http://sdr-radio.com/Download/tabid/178/language/en-GB/Default.aspx del mismo que hizo el HRD) quizas mas por facilidades de operacion y agradable aspecto.

Operacion

 Señales de RTTY en 40 mts, el corrimiento se debe a variaciones de voltaje por mala calidad del adaptador de voltaje  

Es muy sencillo de operar: basta saber que la sintonia "gruesa", es decir el movernos entre frecuencias (mas alla de 48 Khz apartir de la frecuencia actual) y bandas se hara desde el mando de sintonia del receptor portatil, mientras que sintonia fina o seleccion de emisoras (dentro de los 48 Khz proximos), tipo de modulacion, ajuste de ancho de banda, volumen, filtros de audio, etc., se efectua desde el software.

Ahora usando el SDR-Radio, observe los filtros de audio en AM sincrona (Izq.)

Es obvio que un receptor SDR comercial cuyo modelo mas economico cuesta mas de US$500 ofrece mas refinamientos,  sin embargo nuestro pequeño no se queda atras en recepcion y nos permitira ademas de un contacto mas directo e inmediato con esta tecnologia, la satisfaccion y orgullo de haber sido construido por nosotros mismos. Recomiendo emplear una antena externa.


Aclaraciones y actualizaciones I

Para los mas tecnicos, el receptor se aproxima a un receptor de conversion directa donde la frecuencia resultante entre lo captado y el oscilador local (L.O.) es de 455 Khz. 

La marca y modelo del receptor portatil empleado fue solo por disponibilidad, pero cualquier otra marca y modelo en ese rango de precio dara identicos resultados (hice pruebas tambien con un sonivox ???, col$10.000, identico resultado). En pocas palabras servira un receptor sencillo y simple (barato) que brille por carencia de circuiteria elaborada y fina, la razon: esta austeridad hace muy facil obtener la señal a enviar al pc.


Si se va a usar la entrada al PC por MIC (microfono) hay necesidad de intercalar  un condensador (1nF a 10nF estara bien) entre el cable que viene del radio y la entrada de MIC del PC (en serie), de no hacerse solo veremos ruido y ninguna señal.

Hice pruebas con receptores de varias etapas de IF (frecuencia intermedia) y se logran buenos resultados, sin embargo es necesario efectuar ajustes al interior del radio, con el inconveniente de quedar modificado, lo que va en contravia a nuestra premisa: simplicidad, recordar que en un receptor cuantas mas etapas IF tenga, mas elaborado es, osea mas costoso.

Empleando el software SDR-Radio he logrado la decodificacion de algunos modos como psk-31, rtty, cw en forma directa, mediante grabacion y posterior reproduccion y con otro software: fax. 

Una interesante experiencia fue la captacion de señales DRM (Digital Radio Mondiale), pues el ancho de banda ajustable permite su recepcion sin ninguna modificacion adicional, sin embargo lograr su correcta decodificacion sera labor del interesado a esta modalidad, podra emplear para ello el software DREAM o el SoDiRa.

En la cascada (waterfall) se ven señal DRM (11 khz) y a su der. señal analoga de AM 

Hago enfasis en el empleo de una antena exterior (lo recomiendo), es la manera mas facil de aumentar la intensidad de las señales captadas, no recomiendo amplificadores, saturan al receptor. 

Para observar el desempeño de nuestro SDR aqui un par de videos,

La frecuencia en Khz que se esta sintonizando es igual al que indica el dial del receptor +455+el desplazamiento en el espectro.

Actualizaciones II

Luego de pruebas (tanteo y error) y escuchas, decidi convertir el radio barato en una especie de conejillo de indias, llegando finalmente a algunas resultados:

1.- Se puede mejorar el nivel de señal que se envia a la tarjeta de sondio si para ello  tomamos en exclusiva lo que sale del pin "AM/FM IF OUT" es decir evitamos "compartir" la señal con el resto de circuitos de FI (frecuencia intermedia) del radio.

2.- Como este tipo de radio no trae posibilidad de conexion de antena externa, y el uso de una resulta en una mejor capacidad de recepcion, para resolver esto se puede hacer una pequeña bobina con el cable que viene de la antena enrollandola bien alrededor del radio o de la antena telescopica, unas 5 a 10 vueltas alrededor de alguno de estos bastara.

Sin embargo existe otra posibilidad, y fue la que emplee, se solda el cable que viene de la antena al circuito de sintonia (tanque) via un condensador de 1 nF.

Nota: La continuacion de este articulo, esta vez para receptores de onda corta de mejor desempeño, puede ser leido en este articulo.  73'.

Hagalo usted mismo: Phaser para escuchas selectivas

De estudiantes aprendimos que 1-1=0. En otras palabras si reunimos (mezclamos) dos objetos identicos (en magnitud o valor) pero de diferente signo (fase) obtendremos como resultado su anulacion o cancelacion.

En la radio tambien se aplica esto, si tomamos una señal cualquiera y logramos desfasarla 180º (cambiarle de signo) luego de mezclarlas podremos anular o atenuar enormemente la señal original. Un dispositivo asi nos permitiria "borrar" toda señal indeseada, sobre todo en la escucha de OM (Onda Media) que se caracteriza por las continuas y fuertes interferencias que varias emisoras en una misma frecuencia se infieren unas a otras.

El Phaser (desfasador), que tambien se le conoce como noise canceller, phasing unit etc. es un dispositivo que emplea dos antenas, por una antena toma señales de radio, las desfasa, y luego las mezcla con las señales que entra por la otra antena, como resultado se cancelan SOLO las señales de identica magnitud (1-1=0) , el efecto producido es una audicion menos interferida y lograr escuchar emisoras lejanas que normalmente serian "tapadas" por las locales o mas fuertes o incluso el ruido.

La finalidad de este articulo es animarles a construir su propio Phaser.

El diseño aqui descrito pertenece a Mark Connelly, WA1ION y se puede descargar desde: http://www.qsl.net/wa1ion/index.html y aunque tiene varios diseños me dicidi por uno modesto pero no por ello menos "resulton", el DXP-2, al que omiti el montaje del amplificador, por lo que es un phaser totalmente pasivo.

Diagrama parcial del DXP-2 de WA1IO

Como todo proyecto hecho en casa, algunos elementos de seguro los tenemos, otros pocos habra que adquirirlos, es el caso de los transformadores T1 y T2 que emplean ferritas en forma de toroide, las mias las obtuve de un viejo cable de alimentacion de pantallas para pc, es aquel cilindro encauchetado que siempre esta en uno de sus extremos, se extrae y cumple muy bien su mision, los demas elementos son de facil consecucion y sus valores no son criticos.

Hacer las bobinas por no ser criticas es bastante facil, empleando alambre de cobre con cubierta de plastico del utilizado para empalmes telefonicos se hacen 8 espiras sobre el toroide, una derivacion, y otras 8 espiras esto para el secundario, para el primario, con el mismo alambre 8 espiras distribuidas a lo largo del secundario (ver secuencia de fotos) , con este tipo de arrollamiento logro acoplar hasta 5Mhz.

Sin embargo obtuve mejores resultados si tomo los tres cables y hago la bobina con los tres al mismo tiempo, de esta manera logro acoplar hasta los 16 Mhz (ver fotos inferiores)

Lo demas es muy facil ya que solo es seguir el diagrama y efectuar las soldaduras entre los elementos.

Breve descripcion

Las señales de radio que vienen por la antena1 y antena2  (ver diagrama arriba) pasan a un control de atenuacion (R1) y (R2) respectivamente, la mision de estos es la de igualar la intensidad de las señales que llegan. Luego estas señales se desfasan mediante una red constituida por las bobinas T1, T2, finalmente se mezclan en R3 en donde se busca la cancelacion de la señal indeseada moviendo el control hacia un lado u otro. La presencia del interruptor S1 hace posible que en una posicion se cancelen las señales indeseadas y en otra se refuerce lo que se este escuchando, incluyendo lo indeseado.

Operacion

El exito para lograr la total cancelacion de una señal en una frecuencia en particular esta muy ligado a un fino ajuste de los tres unicos controles que posse el Phaser: R1,R2, y R3. Tomar en cuenta que este ajuste debe efectuarse siempre, bien se cambie de frecuencia o se quiera cancelar otra señal.

Para empezar ajuste los controles R1 a minima atenuacion (R1=0 Ohms) y R3 a su posicion media, conecte la antena1 y mire el medidor de intensidad del radio, desconecte antena1 y repita ahora para la antena2 con R2 a minima atenuacion, mire y compare los valores del medidor, dependiendo de cual este mayor o menor ajuste R1 y/o R2 para que den identicos valores.

Ahora conecte las dos antenas y empiece a girar lentamente R3 en uno y otro sentido, pronto escuchara como las señales indeseadas se atenuan, apareciendo señales que antes no escuchaba. Si no obtiene atenuacion alguna o hay incremento de la interferencia, cambie la posicion de S1 y vuelva a girar lentamente de nuevo R3.

En este punto podra hacer pequeños y finos retoques al ajuste de R1 o R2 y luego R3 con lo que deben desaparecer las señales indeseadas.

Conclusiones

He obtenido buenos resultados en OM (onda media), en OC (onda corta) y bajo pruebas me sirvio hasta los 5 Mhz, sin embargo y para no llamarnos a engaños en ocasiones resulta imposible eliminar algunas señales, quiza el hecho de ser pasivo (no hay amplificacion) y por ser de construccion casera tenga alguna influencia.

Se deben cumplir ciertas condiciones para que el Phaser cumpla su cometido:

1.- Su efectividad depende en mucho de la frecuencia y del nivel de las señales captadas por las dos antenas incluyendo en esto el ruido, recordar que 1-1=0 pero 1.3-1=0.3 osea ya no se cancelo al 100%. Para lograr la igualdad en el nivel de las señales de entrada, cuenta con controles que lo permiten (R1 y R2).

2.- Siempre emplear dos antenas, no importa si una de ellas es un simple alambre de 2 o 3 metros tirados en el suelo, aqui lo importante es que se reciba la misma señal de dos fuentes (antenas) diferentes.

3.- Paciencia y fino el pulso, aunque parezca irrisorio es lo que mas falla y hace que se pierdan buenos DX finalmente

Agradecimiento a Jose Kucher por las sugerencias.