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Dobrador de Frequencia para VHF

A bastante tempo vinha pesquisando um circuito para dobrar a frequência, na época os recursos eram escaço (a uns 20 anos atrás) , meu intuito era dobrar a frequência de transmissão de 144 Mhz para 288 Mhz, o motivo era simples,  mas não vem ao caso agora (rs). Na época a literatura era pequena e as poucas informações que tínhamos era a respeito de um diodo chamado de Varactor, um componente desconhecido até aquele momento.

Alguns rádios tem seus transmissores baseado no principio do dobrador de frequência, e basicamente todos tem um mesmo circuito. O problema estava em conseguir o bendito diodo varactor, que nos projetos que tínhamos em mãos constava com o código de BAY96 e depois o diodo 1n4386. Na época não existia para a venda no Brasil e quem tinha era por retirar de sucatas de radiofrequência. Já que não tínhamos o componente principal e somos brasileiros e nunca desistimos, acabamos por estudar nosso diodo varactor para quem sabe encontrar um substituto.

O Diodo Varactor

multiplicador de frequencia
Varactor multiplicador – Imagem: Lessons In Electric Circuits — Volume III

Basicamente o diodo varactor é igual ao diodo varicap, ele também é um diodo  cuja capacitância varia em função da tensão aplicada entre os terminais. No desenho acima vemos um circuito típico de um triplicador de frequência. O circuito é simples, um  filtro para a frequência fundamental deixa passar apenas f1, bloqueando os harmônicos de retornar ao transmissor. No meio o circuito dobrador ou triplicador de frequência (diodo) e na saída o  filtro de harmônico deixa passar a harmônica desejada, no caso acima, o terceiro, à saída então é F3.

O capacitor na parte inferior do indutor é um valor elevado, baixo reactância, para bloquear DC para o indutor de RF. O diodo varicap em paralelo com o indutor constitui uma rede ressonante paralelo. Ele é ajustado para a harmônica desejada. Note-se que a polarização reversa, V bias , é fixa.

O multiplicador por diodo varactor é principalmente utilizado para gerar sinais de microondas que não podem ser produzidos diretamente por osciladores. A representação circuito concentrado na figura acima é, na verdade seções stripline ou guia de onda.

O diodo Varactor Tupiniquim

A nossa saída era esmiuçar o BAY96, fazer uma autopsia nesse diodo para quem sabe conseguir achar um irmão brasuca perdido pelo Brasil. O BAY96 diferenciava pelo seu encapsulamento, tipo DO-4, o mesmo dos diodos retificadores de potência. Isso nos dava uma ideia que o seu uso era para trabalhar com bastante potencia de RF, mas tivermos que pastar e com o auxilio de amigo obter informações, já que o datasheet não era encontrado. Mesmo assim as informações já eram suficientes para o que necessitávamos.

Capacitância minima 28pF
Freqüência de corte 25Ghz Max
Potência 20 Watts

 Substitutos para diodos varactor era o nosso obstaculo, o pulo do gato foi achar circuitos que usavam  transistores, diodos schottky como o HP2835 e NTE112, também os diodos varicaps como dobrador de frequência. A partir dessas informações começamos a testar diversos circuitos e diodos para usar como dobrador. Os testes foram muitos, cheguei a testar com sucesso diodos varicaps, LEDs, retificadores, Schottky e vários transistores usando suas junções coletor-base invertidas, e junção emissor-base , os transistores usados foram  o BC548, 2N2222, BD147  e até o TIP41.

O Dobrador de frequência sem diodo Varactor

Esquema do Dobrador de RF com Diodos
Esquema do Dobrador de RF com Diodos

Esse projeto final é de montagem muito simples, porem seus ajustes são críticos. Os trimers CV1 , CV2 e a bobina L1 formam o filtro da frequência fundamental. Já CV4,5,6,  L2,3 formam o filtro passa harmonica. Os demais componentes resistor e diodos varicaps dobram o sinal.

Lista de Componentes do dobrador de frequencia

CV1-CV3 CV5-CV6 = Trimmer Azul ou de 3-30p
CV4 = Trimmer de 3-30p
L1 = 5 espiras de fio 1.4mm enroladas em uma forma de 8mm.
L2 = 3 espiras de fio 1.4mm enroladas em uma forma de 8mm.
L3 = 1/2 espira de fio 1.4mm enroladas em uma forma de 8mm
D1-D3= Diodo Varicap , qualquer tipo dos usados em Tuner de TV
R1 = 56K 1/4W
C1 = 27p ou 33p
Placa de Fibra de vidro dupla face.
Pequena Chapa de cobre ou outro metal para fazer a cobertura dos varicaps

Placa do dobrador de RF
Placa do dobrador de RF

Acima o esquema da placa de circuito impresso e suas ilhas, foram feitas manualmente com ajuda de uma lamina, sem processo químico.  A parte mais complexa do circuito é a construção das bobinas, que devem ser feitas com fio de cobre esmaltado de +/- 1.4mm, usei como forma para as bobinas uma broca de furadeira de 8 mm, com o fio sendo enrrolado no sentido ante-horário.

Bobina do dobrador de frequencia

A bobina L3 tem 1/2 de volta, construída com o mesmo diâmetro e fio das outras, acima detalhes da bobina L3.

Diodo Varicap comum

Não esqueça que os trimmers “tem polaridades” (rs), utilizamos 3 diodos varicaps em paralelo no circuito, isso nos dá uma boa capacitância, os varicaps devem ser soldados juntos a placa para uma boa dissipação de calor, já que esse projeto foi testado com 10 Watts e teve bons resultados.

Capacitor variável - Trimmer

Para não correr risco podemos usar uma pequena chapa de cobre ou outro metal para fazer a cobertura dos diodos, também acho necessária a utilização de pasta térmica para melhorar ainda mais a dissipação.

Dobrador de RF Montado
Dobrador de RF Montado

Agora a parte mais crítica, os ajustes. Paciência é fundamental! ,Esse circuito é crítico, e deve ser ajustado com carinho, mas se não tiver erros ele com certeza vai funcionar. Veja um artigo do blog antigo sobre circuito Dobrador de Frequência.

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