Princípios Básicos em FM

Esta matéria procura  explorar os conceitos envolvidos em rádio difusão  na faixa de  VHF FM.
Nós iremos seguir passo a passo um sistema típico  de transmissão de FM começando com a fonte de sinal , misturador e terminando com uma breve discussão sobre antenas.
Em cada fase nós discutiremos os prós e contras de várias alternativas, incluindo alguma informação  adicional e introduziremos o uso de equipamento de teste.

• Introdução

• FM

• Escolhendo uma Freqüência

• Fita ou ao Programação ao Vivo

• Mono ou Estéreo  

• Pré-ênfase

• Compressores & Limitadores

• Osciladores

  • VFOs

  • Cristal Osciladores

  • PLLs

  • Contadores de Freqüência

• Buffers

• Amplificadores

  • Banda

  • Ganho Maximo a Potencia de Saída  

  • Impedância de Entrada e de Saída

  • C Amplificadores Classe C

• Harmônicos

• Formas de Ondas

• VSWR

• Carga Fantasma

• Filtros passa Banda

• Conectores

• Ceivadores

• Antenas

  • Polarização

  • Direcional Ou Onidirecional

• Localização

Introdução

O que nós estamos tentando fazer e dar elementos para que você tenha noções de como  transmitir  informações ( fala, música, sinais digitais etc) de um lugar para muitos outros.
Agora vamos assumir que nós vamos usar  a radio difusão  para alcançar isto; a qual tem regras  para a propagação e para poder  transmitir realmente bem longe.

Nós também assumiremos que temos esta informação na forma de um sinal de freqüência auditivo que sai de um Deck, toca CD ou uma mesa de som.

Note que você não consegue transmitir a  freqüência auditiva  facilmente,  assim o que  fazemos é utilizar a informação  auditiva  para modular uma  freqüência mais alta (freqüência de rádio) e a essa freqüência mais alta chamamos de portadora..

Os sinais de Rádio Freqüência  (RF)  tem seus sinais compostos por amplitude e freqüência.
A freqüência é a velocidade em que  o sinal está oscilando do inicio ao final de seu ciclo.
A Freqüência é medida em quantidade de ciclos por segundo, e sua forma indicativa de grandeza é o Hertz (Hz) que é composto de múltiplos e submúltiplos.

Aqui alguns dos múltiplos 1000Hz = 1KHz, 1.000.000Hz = 1MHz e 1.000.000.000 = 1GHz.
A amplitude é o tamanho do sinal que está oscilando o que podemos denominar como Nível ou força, que são sinônimos de amplitude e a unidade de grandeza para expressar essa medida pode ser em Volts (V) ou Watts (W ou dBm).

São dois os  modos de inserir  nossa informação  sobre a portadora de RF :

A)Modulação em amplitude

Forma em que a freqüência portadora do sinal de áudio permanece constante sem alteração na  freqüência e o sinal aplicado faz variar apenas a  amplitude.

B) Modulação em Freqüência

Na modulação em freqüência a portadora varia em freqüência  a cada instante que acontece uma mudança na  amplitude do sinal de entrada . ( observe que a amplitude da portadora é constante e sem variação).

FREQÜÊNCIAS MUITO ALTAS OU VHF (Very High Frequencies).

Freqüências situadas entre 30 MHz e 300MHz são conhecidas como Freqüências Muito Altas ou VHF.

Esta faixa de freqüência  corresponde ao comprimentos de onda estabelecido entre  1metro e 10metros.
Para converter uma freqüência  para  comprimento de onda e só usar  a fórmula:

      comprimento de onda (em metros) =       300       
                                       freqüência (em MHz)

FM

Há dois tipos de transmissão de FM, um conhecido como Faixa Estreita FM (NBFM=Narrow Band FM ) e outro com faixa ampla  FM (Wideband).
Eles diferem pelo máxima variação  de freqüência permissível na portadora quando o transmissor é modulado completamente.
Esta máxima variação de freqüência é conhecida como desvio de freqüência ou Divergência.
Rádios de CB legais usam NBFM com uma divergência de no máximo  8 kHz.

A faixa ampla de  FM é usado para transmissão de rádios homologadas e links  que fazem sua transmissão através do controle do estúdio para ligação ao transmissor.
Neste caso a divergência  máximo Standard para a rádio transmissora  de FM é de 75 kHz.
Não há nenhum modo simples para fixar a divergência em um transmissor sem um medidor de Desvio de Freqüência que é um equipamento  de teste muito caro.
Provavelmente o melhor modo para fazer isto é variar o nível do andamento notável auditivo no transmissor (o TX) e escuta em um receptor, até que seus sons notáveis sobre a mesma intensidade como as outras estações de radiodifusão.
Se você tiver um alto desvio de freqüência  você usará uma faixa maior que o necessário do espectro de rádio e provavelmente  causara interferência a outras  emissoras o que o deixara  impopular junto a comunidade local e procurado pela  DENTEL  (Autoridade  responsável por policiar ondas de ar no BRASIL).

Escolhendo uma Freqüência Para Radiodifusão

A maioria dos países fazem a Radiodifusão de FM na faixa  entre 87.5 e 108 MHz
No BRASIL , sua freqüência de radiodifusão é concedida pelo MINISTÉRIO  DAS TELECOMUNICAÇÕES em regime de concessão e  será determinada pela Autoridade .
Em outros países ou zonas autônomas com condições de licenciamento menos rígidas, você pode  escolher suas próprias freqüências operacionais.
A sua primeira ação deve ser pegar um  receptor e ajustar para  procurar um espaço em branco dentro da faixa, pense novamente.
As estações que  você pode receber é determinado por onde você está e  também pelo tipo e posicionando de sua antena.
Você precisará pesquisar bastante para saber se a freqüência que você pretende usar é genuinamente livre.

Para fazer isto, você precisará confiar em fontes de informação publicadas  que dá detalhes de estações conhecidas, como também escutando a freqüência em  locais, dias e  horários variados.
Com estas informação  você deveria fazer uma lista de todas as freqüências de rádio em uso, que tem seu sistema irradiante até uma distancia de 50 Quilômetros.
Então você tem que  achar um grande abertura entre estações, suficiente para alojar a sua estação que  não deve estar mais próxima do que 200 kHz (0.2 MHz) de qualquer outra freqüência de estação existente.
Agora vamos dar uma pequena volta pelo sistema inteiro.
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Fonte do Sinal: Fita, CD, Micro ou ao Vivo

Com o que vamos alimentar nosso transmissor ?

As possibilidades incluem:

• Deck, cassete, cd e  microcomputador

• Ao vivo, direto ou ligado a um misturador.

• Ao vivo via algum tipo de Link do Estúdio ao Transmissor (altamente recomendável) .

TAPE, CD, Micro ou ao Vivo

Fitas e CDs  e micro computador são as formas mais simples para você deixar a radio transmitindo, permitindo que continue com seus afazeres diários sem lhe atrapalhar,  as opções são muitas e vai depender do tamanho de seu bolso você pode utilizar decks com capacidade de gravação de 6 horas consecutivas os quais devem ser acoplados a redutores de ruído para eliminarmos a chiadeira mas este tipo de equipamento é da década passada, podemos optar  pela modernidade e utilizarmos toca Cds com dispositivos de disqueteiras que permitem o armazenamento de dezenas de Cds que podem ser elaborados em suas horas de folgas,  também podemos utilizar um micro computador como fonte de  programa especifico e este poderá manter a radio funcional com uma  programação aleatória ou programável em dias e horários durante meses sem você estar presente e todos estes recursos permitem que você intercale horários para apresentações ao vivo o que  torna necessário  equipamentos como um bom misturador com  vários canais de entrada  permitindo a ligação de equipamentos de alta e baixa impedância enfim  para apresentação ao vivo precisamos de um estúdio com isolamento acústico e tudo mais, mais  podemos  improvisar e ter bons resultados .

Mono ou Estéreo

As vantagens de transmitir em  mono é  que o Transmissor é mantido muito simples e barato , e você não precisa tanto potencia quanto em estéreo para adquirir o mesmo resultado.
As desvantagens e que  você não soa como profissional.
Com um codificador de estéreo bem escolhido, o ouvinte terá qualidade igual a estações  de grande orçamento .
Pense  no pró e contra para este tipo de custo extra, pois ainda precisaremos de mais potencia de saída   para o mesmo sinal.
Para transmitir em estéreo só precisamos de  um Codificador  que combina os sinais de saída esquerda e  direito em um único sinal  composto que  alimenta então o Transmissor.

Princípio de transmissão em estéreo.

A meta é transmitir em uma mesma portadora de freqüência dois sinais de áudio (canal direito e canal esquerdo, ou L e R), com menor taxa  possível de  diafônia  (separação entre estes canais), assegurando a compatibilidade  monofônica.
Os canais esquerdo (L) e Direito (R) são ligados a dois amplificador diferenciais que tem a finalidade um de fazer a somatória entre os sinais  produzindo um sinal L+R  que faz a composição do sinal monofônico.
E o outro o sinal diferença de  L-R  que é enviado a um  modulador balanceado que tem a função de modular este sinal com uma freqüência de 38KHz .

A produção composta é formada misturando o sinal  L+R mais a sub portadora  que contém a informação  L-R  e o tom piloto de  19KHz .
O tom  piloto de 19KHz é derivado através de um circuito divisor da mesma fonte sinal  do oscilador de 38KHz que serve de sub portadora para o  sinal L-R.

A finalidade deste sinal de 19 kHz  é servir de referencia e acionar o sistema de decodificação do receptor.

O sinal no  modo estereofônico é transmitido por modulação de amplitude em uma portador de 38 kHz.

Este portadora é suprimida de forma que ela não interfira com o sinal útil.

Um sinal de 19 kHz de freqüência síncrona com a portadora de 38 kHz, ao qual chamamos de tom piloto,  permite ao receptor recompor a portadora para extrair  todo seu conteúdo.

Um  de transmissão estéreo de canal FM está  composto de uma tira de freqüência de 30 Hz para 15 kHz que correspondem ao modo de mono, da freqüência  piloto de 19 kHz, e das tiras laterais do 38 kHz, esparramando de 23 a 53 kHz que correspondente ao modo de estéreo.

 Este resultado de transmitir   a soma dos sinais L+R (que compõem o sinal monofônico) como também o L-R deles/delas diferenciam (modo estereofônico). resulta alguns que a amplidão do sinal do modo monofônico é máximo que quando os sinais aplicaram nos modos de G e D é precisamente idêntico em amplidão e em fase. O sinal do modo estereofônico está então teoricamente desesperado. Inversamente a amplidão do sinal do modo estereofônico alcançou máximo de his/her/its quando o G sinaliza e D são de amplidão igual, mas de fase oposta.

O sinal do modo monofônico está então desesperado.

Ao recibo, o decodificador de estéreo diverte os canais partidos e direito enquanto fazendo as relações de G=1/2((G+D)+(G-D)) e D=1/2((G+D)-(G-D)).

O sinal no  modo estereofônico é transmitido por modulação de amplitude em uma portador de 38 kHz.

Este portadora é suprimida de forma que ela não interfira com o sinal útil.

Um sinal de 19 kHz de freqüência síncrona com a portadora de 38 kHz, ao qual chamamos de tom piloto,  permite ao receptor recompor a portadora para extrair  todo seu conteúdo.

Um  de transmissão estéreo de canal FM está  composto de uma tira de freqüência de 30 Hz para 15 kHz que correspondem ao modo de mono, da freqüência  piloto de 19 kHz, e das tiras laterais do 38 kHz, esparramando de 23 a 53 kHz que correspondente ao modo de estéreo.

Atrás no receptor, uma vez o Decodificador de Estéreo extraiu o L+R e L-R sinalizam a esquerda original e sinais certos são sobreviveu facilmente (L+R) + (L-R) = 2L e (L+R) - (L-R) = 2R.
A razão que são codificados L+R e sinais de L-R em lugar de L e R está de forma que um receptor de mono enlate só demodulate o L+R mordeu e ignora o resto do sinal.
Se fossem codificados L e R que um receptor de mono só poderia ouvir o canal esquerdo.
O 19KHz tom de piloto é normalmente obteve de um oscilador cristalino, ser bastante preciso e estável. Um ressonando cristalino em 4.864 MHz é conveniente como 4.864 MHz dividiu antes de 2 oito vezes é 19 kHz.
Isto pode ser feito facilmente através de fatias de lógica digitais.
Mas seu altamente improvável você poderá comprar um 4.864MHz cristal fora a estante, assim você terá que ter a pessoa feito ordenar.
Não importa se você não entendesse tudo do anterior mas uma coisa é importante.
O FM standard radiodifundem largura da banda auditiva só estende a 15 kHz. e são projetados Codificadores de Estéreo para assumir esta figura.
Se você pusesse sinais neles com freqüências acima que o L+R sinalizam e a mais baixa faixa lateral do sinal de L-R poderia esparramar em um ao outro e você adquirirá umas bagunças sangrentas certas. Com um registrador de fita de análogo você não pode adquirir realmente mais de 15 kHz., mas se você é ao vivo que é bastante possível. Naquele caso você precisa de um baixo filtro de passagem em cada contribuição para um codificador de estéreo.
Este é um baixo filtro de passagem auditivo, não ser confundido com um RF baixo filtro de passagem, ser discutido depois.
Se você está usando uma ligação entre estúdio e o TX e você querem estéreo você terá que saber a largura da banda da ligação. Se é 53 kHz. (= 38+15) ou mais você pode usar isto depois do codificador.
Caso contrário você precisará de duas ligações e terá que codificar ao fim de TX.

Pré - ênfases

Em um sinal auditivo típico os sons de freqüência altos têm menos energia que os de freqüência baixa e por esse motivo produzem menos divergência na  portadora de RF. E isto torna o sinal mais suscetível ao ruído  quando fazemos a recepção. Para Evitar tal situação  estas freqüências altas são amplificadas antes de seguir para a transmissão através de um circuito denominado de pré - ênfase.  Já no receptor acontece exatamente o oposto,  as freqüências são então diminuídas   por de-ênfase, Assim a resposta de freqüência global do Transmissor  para o  Receptor fica plana, e o nível de ruído  de fundo fica   reduzido.
Os circuitos de  De e Pré ênfase são caracterizadas por um circuito de tempo constante.
No  Brasil e E.U.A. o padrão é 75 uS, já na Inglaterra  é de 50 uS, portanto qualquer que seja a origem  do projeto não termos grandes problemas bastando quando preciso uma leve modificação.
Em um  transmissor mono  a rede de pre-ênfase pode ser construída na entrada do  do excitador, em já no transmissor estéreo é aconselhável que seja colocado na entrada do bloco  codificador estéreo ficando um circuito para cada canal a fim de preservar a qualidade.
 

Compressor & Limitador

Compressores e Limitadores operam com os mesmos princípios, mas os efeitos  e as razões para os usar são completamente diferentes.
Um compressor comprime, reduzindo a gama dinâmica do  sinal de entrada.
Isto significa que a amplitude de entrada varia em cima uma larga faixa , enquanto que a amplitude de saida é varia em cima de apenas uma fração daquela gama.
O gráfico mostrado na figura abaixo nos mostra a  característica de compressão, note que os sinais com baixa amplitude não são significativamente comprimidos quando os níveis de amplitude são  aumentados  uma  compressão logarítmica é efetuado a estes sinais.
Neste caso com toda mudança na amplidão de contribuição a produção muda só meio como muito.
A linha pontilhada nos mostra um sinal sem alterações de característica.

O limitador possui características diferentes pois não interfere na amplitude do sinal enquanto este não atingir o limiar para o qual foi ajustado e então sá ai a partir desse ponto o limitador entra com força total comprimindo o sinal  com muito mais força do que os compressores. em uma relação aproximada de 10 : 1.

Muitas estações comprimem seus  programas  com a finalidade  parecer 'com mais potencia' perante a outras estações, Isto acontece porque o compressor mantém o nível comum do sinal alto, até mesmo nas passagens silenciosas do programa.
O contra deste tipo de utilização são os ouvintes podem adquirir uma 'fadiga de ouvinte' pois como a compressão é  constante pode ficar enfadonho e irritando ao ouvido, como se a música tivesse sempre a mesma batida!

 

Oscilador

Este é o coração do transmissor, é o Oscilador que gera o sinal de VHF.
A partir desta freqüência que temos o sinal modulado pela aplicação de  um sinal auditivo.
O modo usual de se  fazer  a modulação é usar um ou dois diodos  varicap.

A corrente não flui ao aplicar a voltagem da direção oposta ao diodo. Nesta condição, o diodo tem uma capacidade como o condensador. É uma capacidade muito pequena. A capacidade do diodo muda quando a voltagem é variável.

Com a mudança desta capacidade, haverá uma  mudança na freqüência do oscilador

Quanto mais alta a voltagem,  mais baixa é a capacitância, e mais alta é a freqüência.
O sinal de VHF  pode ser gerado diretamente na sua frequencia, ou  ainda o oscilador pode oscilar em uma frequencia mais baixo, em um terço ou metade do  desejado e então a seguir passar por um triplicador ou dobrador de fase.

São três os principais tipos de oscilador:

• Oscilador de Freqüência Variavel (VFO)

• Oscilador a Cristal

• Oscilador Travado por Laço de Fase {Phase locked Loop Oscillator (PL)}.

VFOs

Estes são osciladores simples que podem ser construídos ao redor de um único transistor.
Este pode ser um Transistor de Junção Bipolar (BJT) ou um Transistor de Efeito de Campo (FET).
O problema com estes osciladores  é que a freqüência é muito dependente da temperatura do transistor  alguns graus na mudança da temperatura  resultará em uma mudança significante na  freqüência de transmissão.
Por isto estes osciladores são inadequados para a utilização profissional em um Transmissor.
Como passa tempo podemos ligar o transmissor e esperar perto de 60 minutos para pré aquecimento e ajustar a freqüência  de saída, desta forma conseguiremos melhor estabilidade e Isto evita  que os ouvintes tenham que ficar ajustando constantemente a sintonia do radio.

Oscilador a Cristal

Estas também é um oscilador muito simples e é um cristal cortado na freqüência que determina sua saída.
Há vários tipos de cristal  e estes podem ser cortados para funcionar na freqüência fundamental ou ainda em harmônicos de 3 ordem, 5 ordem etc.,  podendo ainda serem usados para ressonar em circuitos série ou paralelo, mas as propriedades básicas são sempre as mesmas Eles são ressonantes em uma freqüência que é determinado pelas características do cristal do qual  é feito.
Este é um problema, considerando que VFOs não são que osciladores muito estáveis e  oscilador a cristal são rígidos demais o que da um enorme trabalho para fazer a divergência necessária para a transmissão das freqüências mais altas e a programação em estéreo nem pensar.  Também as chances de você adquirir um cristal feito para sua freqüência desejada só sob encomenda e se precisar mudar a freqüência vai perder muito tempo até ter o novo cristal se bem que existem empresas para issso. 

Oscilador travado por laço de Fase {Phase Locked Loop Oscillator (PLL)}

Este é o melhor sistema de oscilador para o trabalho que desejamos, combina a larga divergência dos VFOs a grande estabilidade de um oscilador a cristal.
Tem como principio de funcionamento: Um oscilador a cristal que  é usado para gerar uma freqüência de referência.
Esta  é dividida digitalmente  a uma relativamente baixa freqüência, digamos 25KHz.
Um VFO gera a freqüência de saida necessária que também é dividida digitalmente para dar  outra relativabaixa freqüência. Estas duas baixas freqüências são apresentadas a um comparador de fase que resumidamente decide qual freqüência é mais alta comparando as fases dos dois sinais.
O comparador de fase então gera uma voltagem de erro que  volta  à entrada do VFO por  meio de um  filtro passa baixa.

Se o VFO está com a freqüência muito alta o comparador de fase diminui a voltagem de erro para reduzir a freqüência, 
Se a freqüência esta muito baixa a voltagem de erro é aumentada para aumentar a freqüência de saida e isto tudo é feito com sincronismo de fase e  instantaneamente, claro que assim a freqüência de saida permanece constante.
E deste modo a estabilidade de temperatura do VFO passa a não ser  importante e pode ser construído ao redor de um BJT, como sua freqüência de saída é em fase fechada com o oscilador a cristal a estabilidade de freqüência  é muito boa. E a solução bem  inteligente!

Agora só mais duas coisas para explicar.
1) Como você muda a freqüência de produção?
Fazendo o divisor do VFO programável.
Digamos que o VFO  é fixado para dividir por um número  N.
O comparator de fase é um tipo notado simples de alma, só interessado com equalising as fases a suas contribuições, não sabe o que realmente está saindo do VFO que é N cronometra o sinal de referência dividido.
Porque este sinal é comparado assim baixo à freqüência de VFO que N pode ser feito ter centenas de valores diferentes, enquanto dando centenas de freqüências de produção diferentes do VFO.
Assim para fazer a mudança de freqüências é um assunto de acionar alguns pequenos interruptores. 

Frequencimetro

Se você puder adquirir um frequencimetro ou um contador de  freqüência este será de grande utilidade para calibração ajustes e  monitoração da transmissão.
Você não precisa e não deve fazer uma conexão física entre o contador de freqüência e o circuito transmissor,
faça a adaptação de  uma pequena antena destas utilizadas em rádios portáteis a um conector BNC e ligue este a entrada do contador  de freqüência, normalmente estes são bem sensíveis permitindo a leitura da freqüência apenas pela aproximação da antena as bobinas do circuito, se o nível for muito baixo você pode fazer uma bobina com varias espiras (10 voltas 8mm.diâmetro, fio 2mm.) e ao aproximar essa bobina nas bobinas do circuito você terá a leitura da freqüência. Efetuar medidas em RF requer um pouco de  arte mas você adquirirá através do tempo.

• Uma largura da banda de pelo menos 150MHz

• Uma resolução de exibição de pelo menos 6 dígitos, preferivelmente 8.

Buffers

Any oscillator, regardless of its type, is followed by a buffer. This is usually one or two transistors operating in what is known as class A mode. Its function is to protect the oscillator from what is going on further along the circuit, especially from changes in its 'load' as the following stage is tuned. The combination of oscillator and buffer together is called the exciter and is a small but fully fledged TX. Small in respect to its output power. Typical values are in the region of 100 - 500 mW (1000mW = 1W).

Qualquer oscilador, normalmente é seguido por um buffer este normalmente é formado por um ou dois transistores que operam em um modo conhecido como  classe A . Sua função é proteger o oscilador do que vai mais adiante  ao longo do circuito, especialmente das mudanças de 'carga' quando a fase seguinte é ajustada.
 

Amplificadores

Para aumentar a potencia de saída do  TX  nós precisamos de um amplificador. Aqui nós estamos falando sobre potencia de  Freqüência de Rádio (RF), e não potencia de áudio. Potencia  de RF têm certas características importantes:

• Largura de Banda

• Ganho e Potencia de Saída  Máxima

• Impedância de Entrada e Saída

Bandwidth

 Esta é a gama de freqüências em que o amplificador fará uma amplificação correta e linear.
A largura da banda está no final das contas limitada pelas características dos dispositivos ativos no amplificador (ie os transistores ou válvulas) mas mais especificamente por seu tipo, broadband ou um amplificador de estreito-faixa.
Um amplificador de broadband ampliará uma real gama grande de freqüências e eles têm uma largura da banda boa, geralmente 1.8 - 30MHz que cobre tudo das faixas de radiodifusão de onda curta amadoras - nenhum bom para um operador de VHF, mas poderia ser útil para alguém operar em onda média.
Eles operam em classe A, AB ou modo de B e tem a vantagem que eles não precisam ajustar quando a freqüência é mudada.
A desvantagem deles/delas é eles são então mais complexos e mais queridos ampères de estreito-faixa e é mais duro projetar, enquanto requerendo conhecimento extenso do círculo de transistores que o ampère é construído.
Amplificadores de estreito-faixa só ampliam uma faixa estreita de freqüências - eles têm uma largura da banda pequena que é centred em uma freqüência.
Esta freqüência é determinada pelos circuitos afinados na contribuição e redes de produção do amplificador.
Circuito afinado tem uma freqüência ressonante.
Isto normalmente pode ser ajustado por condensadores variáveis conhecidos como trimmers, para a freqüência desejada.
O amplificador produzirá máximo produzido quando os circuitos afinados que freqüência ressonante está igual à freqüência de contribuição do exciter.
Amplificadores de estreito-faixa operam freqüentemente na classe modo de C que é mais eficiente que classe UM ou B.
Isto significa mais do ser de poder tirado da bateria ou qualquer voltas em watts para cima a antena em lugar de calor no amplificador.
Classifique amplificadores de C são circuitos relativamente simples, e é mais fácil projetar.
A largura da banda é um intercâmbio com ganho, o mais largo a largura da banda o menos o ganho.
As desvantagens de um ampère de estreito-faixa são, claro que, você tem que afinar isto à freqüência você está usando, e se você muda a freqüência que você terá que afinar novamente para manter o ganho do ampère.
Também classe amplificadores de C têm uma tendência para instabilidade (oscilação).
Preconceito um pouco de pode melhorar a estabilidade substancialmente ainda retendo classe níveis de C de eficiência

Ganho e Máxima Potencia de saída

Ganho e Potencia e Saída Máxima.
O ganho de potencia (é diferente do ganho de voltagem ou corrente) de um amplificador está definido como uma relação:
ganho de potencia = potencia de saída / entrada de potencia
e é uma medida da habilidade de amplificadores para fazer sua entrada 'maior'.

Os ganhos são expressados freqüentemente em decibéis (dB) e podem ser definidos como:
Potencia de Ganho(dB) = 10 log10 potencia de saída/potencia de entrada
Amplificadores também têm uma potencia de saída máxima.
Então quando aumentamos a potencia de entrada no amplificador este elevará a incrementar o nível de entrada pode danificar o amplificador.
Esta condição é conhecida como saturação.

Impedância de Entrada e Saída

Impedance is the alternating current (AC) version of resistance. It, too, is measured in Ohms. The standard impedance outputs of exciters and outputs and inputs of amplifiers is 50R. The impedance of the input and the output networks of an amplifier is altered by the tuned circuits, which you recall also tune the circuit in a tuned amplifier. The input impedance is important as it effects the load the amplifier has on the stage before it. Maximum power is transferred between stages when the impedance of the output is equal to the impedance of the input. If the impedances aren't equal a mismatch is said to occur, and in this case some energy is reflected back from the input of a stage back into the output of the preceding stage, where it is wasted as heat.

Amplificador Classe C

The amplifier should first be tuned with reduced input power and supply voltage. Adjust the input network trimmers Cl & C2 for the best input match (lowest reading on a VSWR meter connected to the input side) and adjust the output trimmers for maximum output power. Be sure the extra power is in the frequency you want and not in the harmonics or spurious. Check with a wave meter (more of this coming up). Another VSWR meter can be used for a relative indication of the output power, or an RF Probe, will give an absolute indication. The pairs of trimmers are interdependent, adjust one and you'll have to adjust the other, and so on.

Another thing to keep a weather eye on is efficiency. This is defined as:

      efficiency = RF output power
                   DC input power

where

      DC input power = DC supply voltage * DC supply current to output stage

For a class C amplifier of more than a few watts, you'd expect an efficiency of at least 50%, preferably more like 75%. If your efficiency is less than 50% the amplifier is either badly tuned; badly designed; you're not hitting it with enough power; or something else is wrong.

Having done this and if things seem to be OK, increase the input power (by increasing the voltage supply to the previous stage) and the voltage supply slightly and repeat the tuning. Do all of this a few times until you reach the required levels. Listen in on a nearby (but not too near) receiver. The signal should be in just one place on the dial with no funny noises or modulations going on. Check with a wavemeter. Altering the trimmers and varying the input power and supply voltage should result in smooth variations of the supply current and output power with no steps or jumps. The exception is, as the input power is reduced at some point the amplifier will switch off, a characteristic of Class C amplifiers.

To vary the supply voltage you need a Variable Stabilised Power Supply Unit. If you can't get hold of one you could build one. They're not expensive and are well handy, and give you some experience, if needed, of electronic construction.

Each amplifier bumps up the power some more, because the transistor in each one can only supply so much gain. To get more power needs more gain - more transistors in more amplifiers. So if you're the proud owner of a 5 watter and you're offered a 1000W output stage, it's no good to you as you'd probably need 50W of power to drive it.

If your TX has a series of amplifiers together, you can break in between the stages to tune each one at a time. Do this by unsoldering components and soldering in short bits of coax with suitable plugs to connect to dummy load and VSWR meter.

Harmônicos

Harmônicos são múltiplos da freqüência de transmissão. Para uma freqüência de 100MHz, os 1º harmônico, é conhecido como o fundamental e é 100MHz, O segundo harmônico é 200MHz, o 3º harmônico é 300MHz  etc.
Os harmônicos  são produzidos como efeitos colaterais em várias partes do circuito, e interferirá em outros serviços e equipamentos caso estas  freqüências  escapem do Transmissor, este tipo de interferência é conhecida como RFI e existem leis  regulamentos e normas a serem respeitadas e seguidas sob penas rigorosas caso isso não seja feito.
Para que isso não ocorra é necessário um bom projeto provido de FILTRO DE CAVIDADE BAND-PASS que tem a função de Eliminar chiados e ruídos filtrando a portadora, tornando a transmissão mais clara e definida. Elimina também os harmônicos superiores e inferiores e FILTRO DE HARMÔNICOS  que quando aplicado na saída dos transmissores elimina, com atenuação em até 80 dB os harmônicos superiores que interferem nos televisores.

Wavemeters (medidor para forma de onda)

Este é um dos equipamentos baratos que devemos ter e utilizar para detectar e controlar harmônicos, este faz a   Absorção de  Ondas  e é conhecido como  Wavemeter.
Para este tipo de medição podemos ainda utilizar, um Grid Dip Oscillator  ou Gate Dip Oscillator  ambos são conhecidos como Dip Meters.  A maioria dos  dipmeters tem um interruptor que os  transforma em wavemeters.
Um wavemeter tem uma knob de afinação, uma escala calibrada em freqüência, um indicador que mostra o nível captado, e algum elemento de captação (antena curta).
Você segura a antena perto da bobina no  circuito que você está interessado , e ajusta o wavemeter.
Este mostra a intensidade de  sinal que está presente nas freqüências ajustadas na escala calibrada.
Assim você pode ver o nível de sinal e que freqüências estão sendo geradas naquela parte do circuito(fundamental e harmônicos). Idealmente você achará a freqüência  fundamental, a menos que o circuito esteja trabalhando como um triplicador  de freqüência ou algo assim.
Se você comprar um wavemeter esteja seguro que ele cubra a gama certa, por volta de 100MHz para medir a freqüência fundamental e acima de  300MHz para poder medir até pelo menos o  3º harmônico.

O medidor de  VSWR

Alguns de você podem saber que nós podemos usar um medidor de VSWR (também conhecido como medidor de estacionária, medidor  de SWR ou  Refletômetro),

descobrir mismatch entre o TX e a antena, mas o metro de VSWR é da mesma maneira que muito em casa que faz isto entre fases de amplificador.
VSWR é a relação do dianteiro (ou incidente) e refletiu poder.
Com exceção do caro, a maioria de metros de VSWR trabalha o mesmo modo.
O interruptor é fixado para Dianteiro ou o botão fixo é apertado.
A maçaneta é ajustada para fazer o metro ler balança cheia então.
O interruptor é fixado para Inverter então ou o botão é libertado. Indica o VSWR agora.
Um VSWR de 1:1 está perfeito (nenhum poder refletido) e tão improvavelmente.
Um VSWR de espetáculos de infinity:1 que todo o poder é refletido atrás no amplificador, você adquirirá uma leitura assim se o metro de VSWR é conectado a uma produção de amplificador, e nada é conectado aos metros de VSWR produzidos (a menos que seu adquiriu um embutiu carga de bobo).
Você também adquirirá isto se buscar um circuito curto em algum lugar o metro de VSWR.
Em qualquer caso interruptor fora imediatamente ou você pode renunciar a adeus a seu transistor de poder.
O ponto de tudo isso negócio de VSWR é obter a quantia de máximo de poder fora do amplificador na antena, em vez de um TX quente e um sinal ruim.
Assim como nós continuamos a afinar tal um amplificador?
Nós temos que afinar isto com algo conectado a isto seja produzido, uma carga, caso contrário a afinação não será certa e além do transistor provavelmente explodirá.
Nós poderíamos usar uma antena, mas isto introduz uma quantidade desconhecida extra - as características da antena.
Como também o fato que nós estaríamos radiodifundindo.
O que nós precisamos é uma falsa carga.

A Carga Falsa ou  Fantasma

É basicamente um resistor,  construído de tal um forma que apresenta uma carga constante à saída dos amplificadores independente de sua  freqüência (presente na antena).
Algumas características importantes em  uma carga fantasma são:
Manter a Impedância para a freqüência que nós estamos interessados (aproximadamente 100MHz)
Ter capacidade de dissipar a potencia a que será submetida sem variar a Impedância.
Deve ter uma resistência ao redor de  50R (devemos emparelhar a  impedância da carga a rede de saída do amplificador).

Nunca utilize resistores de fio ou carbono enrolados ou eletros-depositados em porcelanas ou outro material, pois devido a forma de fabricação (enrolados) criarão um campo indutivo que altera a impedância da carga.
Cargas Falsas projetadas para a  faixa de 2 metros  (faixa de rádio de amador comum, centrada em 145MHz) trabalhará bem no VHF faixa de FM.
A maioria dos equipamentos de teste para esta faixa ( cargas falsas, medidores de VSWR, medidor de potencia, wavemeters, voltímetros de RF,  etc.) trabalhará perfeitamente nas freqüências que estamos interessados.

Atenção:

Um operador sensato nunca deixará um harmônico alcançar a antena.
Se você ajustar tudo e ainda assim tiver algum harmônico gerado pela última fase, utilize um filtro adequado para eliminar este harmônico.

Filtro Passa Banda

 Um Filtro  Passa Faixa  só permite a passagem de  uma faixa estreita de freqüências, o ideal para nossa utilização é ter  uma largura de banda estreita, em torno de  1MHz. Normalmente os transmissores tem como saída uma impedância de 50 Ohms, portanto ao adquirirmos um filtro devemos especificar a sua impedância de entrada e de saída bem como a freqüência  e potencia em que será utilizado.
Quando adicionamos um filtro não significa que teremos as freqüência eliminadas, mas sim que teremos um diminuição substancial  em torno de 80 db na colocação de cada filtro, podemos utilizar um ou mais filtros em série,  devemos ficar atentos a perca do sinal principal ocasionado pela inserção de um filtro, que costumeiramente em filtros de boa qualidade esta em torno de 1 Db e a está perca denominamos de perca por inserção.

Um Transmissor  bem-projetado sempre  terá um ou mais filtro incorporado.

Alem  passa faixa existem outros tipos de filtros que podem ser incorporados em um transmissor para melhorar, filtrar e adequar seu sinal, são eles passa baixa, passa alta e traps,  comercialmente encontramos a venda FILTRO DE CAVIDADE BAND-PASS Elimina chiados e ruídos filtrando a portadora, tornando a transmissão mais clara e definida. Elimina também os harmônicos superiores e inferiores e FILTRO DE HARMÔNICOS que quando aplicado na saída dos transmissores elimina, com atenuação em até 80 dB os harmônicos superiores que interferem nas televisões.
 

Conectores

Como você já deve  ter adivinhado, não podemos usar qualquer tipo de conector para VHF. Utiliza conectores da série  BNC ou séries da série de  UHF (PL259, SO239 respectivamente macho e femea). Na hora da compra do conector observe se ele é o especifico(veja o diametro) para o cabo que ira utilizar.

Feeders

So you've got your nice clean harmonic-free signal coming out of your bandpass filter

- we're on the home run.

Assim você tem um agradável sinal limpo de harmônico livre que sai de seu filtro de passa banda - nós estamos na corrida de casa.

All that's left is to get the signal up the aerial feeder to the aerial and we're away.

Tudo aquilo é esquerdo é adquirir o sinal para cima o cevador aéreo para a antena e nós estamos fora.

However, as always, there's a bit more to it than that.

Como sempre, porém há um pouco mais para isto que isso.

The aerial cable needs to match the TXs output stage at one end and the aerial at the other end.

O cabo aéreo precisa emparelhar ao estágio de saída do TXs  em uma ponta e a antena na outra ponta.

O certo é que o cabo aéreo tem uma impedância característica de 50R, a qual o conjunto, saída do Transmissor,  conector e antena devem se emparelhar.  Mantendo a impedância certa se consegue Baixar a Perda no sinal transmitido, evitando-se assim de transformar os watts transmitidos em calor.

Isto não é o mesmo que um VSWR ruim onde você perde energia no TRANSMISSOR, um bom VSWR necessariamente não quer dizer o cabo é o correto. O tipo de cabo ao qual estou me referindo é chamado de cabo coaxial ele tem um condutor interno envolto em um isolante que é envolvido por uma malha de blindagem e por fim um revestimento tipo plástico. Comumente os cabos utilizados para distancias curtas é o UR76 e o RG58U. Para corridas mais longas ou potencias mais altas e recomendado o UR67.

Antenas

Afinal, a antena! Uma antena mal selecionada ou construída pode por a perder  todo o esforço  que você pôs para ir mais longe, assim eu recomendo que você leia um bom livro sobre antena.

Antena, por definição, é um dispositivo de tamanho finito que serve para transmitir ou receber ondas de rádio. Converte os sinais de Rádio Freqüência vindos por uma linha de transmissão em ondas  eletromagnéticas que podem se propagar no espaço livre. Pela sua configuração uma Antena terá polarização vertical, horizontal ou circular.

Algumas das antenas encontradas nestes livros não são particularmente úteis para nossos propósitos, mas invariavelmente eles cobrem assuntos como propagação, comprimento de ondas  e VSWR em detalhes.

Polarização

Outra decisão que você terá que tomar com relação a antena é a polarização da mesma.
As principais são as  horizontais e verticais.
Para  simplificar podemos dizer que uma antena horizontalmente colocada as ondas de saída na posição  horizontalmente polarizadas e uma verticalmente colocado a saídas das  ondas de rádio verticalmente polarizadas.
Para receber um sinal horizontalmente polarizado você precisa de uma antena horizontalmente polarizada, e para a recepção  vertical uma antena verticalmente polarizada.
Normalmente os equipamentos receptores de FM Alta-fidelidade  doméstica tem a   polarizaram de sua antena na  horizontalmente,  enquanto que as instaladas em carro são polarizadas  verticalmente.
Assim a  polarização  vai depender da audiência que você explorar.
Você também, pode construir uma antena que divide a potencia entre ambas  as polarizações, como é usado pela maioria das  estações comerciais, este é sistema e chamada de polarização Misturada
Mas o efeito de  reflexão das ondas de rádio através de  edifícios etc tende a torcer a polarização do  sinal de horizontal para vertical e vice-versa, assim não se preocupe o sinal  será captado pelo outro tipo de antena.

Direcional Ou Unidirecional

Seu local de transmissão determinara a escolha pela antena.
Se a antena estiver no meio da área que você quer o cobrir  então precisará uma antena de unidirecional que transmite para todos os lados igualmente, se a antena estiver  fora da área de cobertura desejada  voçe pode irradiar o sinal  para dentro desta area, com uma antena Direcional.
A antena mais simples possível para VHF é conhecida como  Dipolo de Meio-onda  e tem a aparência abaixo:

Os elementos podem ser de alumínio  ou tubo de cobre. Os comprimentos de cada dipolo, L,  você calcula de acordo com a  freqüência de transmissão utilizando a seguinte fórmula:

      L =    71     metros
          (f em MHz)

A impedância é  de aproximadamente 72R portanto bem próximo de  50R podendo portanto ser alimentado atravez de um cabo de 50R sem perder muita potencia. Um dipolo de meio-onda quando usado verticalmente é unidirecional, mas usado  horizontalmente tem uma figura de oito no lóbulo de cobertura assim:

que não é muito útil. Além disso um dipole precisa de um Alimento Equilibrado como é simétrico, mas um cabo de coaxial provê um Alimento Desequilibrado.
O que é precisado é um Balun (Equilibre a Desequilíbrio) transformador.
Estes podem ser feitos facilmente de pedaços de cabo de coaxial.
Se você não faz que este poder será radiado do cevador.
Uma antena com uma impedância muito diferente de 50R necessidades um Transformador de Impedância que lata também fez de pedaços de cabo de coaxial.
Veja um livro aéreo para detalhes.
Antes de ir em ar um baixo VSWR sobrevive ajustando a posição da antena e qualquer disto é pedaços ajustáveis.
Aponte para 2:1 ou menos.
Use baixo poder na antena quando afinando isto para cima e fazendo ajustes.
Se você estivesse usando 100s de watts e um pouco da antena entrou fora em sua mão o VSWR poderia ser tão ruim sobre sopro o transistor final.
Para o mesmo cheque de razão a continuidade de DC da antena com um ohmmeter antes de tampar isto dentro, estar seguro é o que é significado ser, um circuito curto ou um aberto, dependendo do tipo aéreo.
Um dipole deveria ser um circuito desligado. Como fazer uma Antena de Omnidirectional Verticalmente Polarizada Impermeável

Localização

A localização é muito importante. O fator mais importante costuma ser a  Altura.
Isto é porque ondas de rádio de VHF viajam em linhas praticamente diretas.
Teoricamente se você pude ver o local da transmissão com certeza poderá ouvir e vice versa.
Assim sendo procure um lugar com uma visão agradável.
A altura de sua antena determinará a distancia que irá o seu sinal, enquanto o potencia de seu TX determinará o nível de   sinal que chegara naquela distancia e aumentara o poder de penetração através da reflexão do sinal.

Um transmissor de pequena potência fará com que a antena irradie está pequena potencia, Mas até onde vai este sinal? Podemos dizer a vários  quilômetros desde que não haja obstáculos entre a antena e o receptor, é preciso que a antena de transmissão e a antena de recepção estejam se "vendo", caso contrário o sinal se perderá. Obstáculos são: morros, colinas, prédios, arvores, linhas elétricas, painéis metálicos e paredes. Mas como é que escuto as FM normais até dentro do elevador?! As ondas rádio elétricas se propagam pelo espaço assim como a luz, quando encontram um obstáculo batem nele e se refletem em varias direções, mas para que isto aconteça é necessário haver potência pois a cada reflexão das ondas elas perdem potencia. As rádios comerciais trabalham com dezenas e até centenas de milhares de watts irradiados, quando atingem uma superfície  se refletem e basta haver uma pequena área livre para elas passarem e prosseguirem.
 

José Carlos Miranda