Sangean ATS909, bienvenidos a la doble conversión

Ya lo había anticipado, Sangean es una de esas compañías que levanta la vara siempre y en este caso, si bien no es la única ni la primera con este tipo de receptores, es sin duda uno de los más conocidos en el mundillo de los “radiotrastornados”.

Como ya he hecho una reseña histórica de Sangean en esta entrada iré directamente a lo que nos interesa a los nerds de la electrónica, a meternos en las entrañas de esta pequeña maravilla.

A no desesperar, si bien la ATS909 es un receptor enormemente más complejo que los valvulares que estamos acostumbrados a analizar no es algo que escape a los principios de la electrónica en general. Y en particular me interesa hacer hincapié en algo que se ha mencionado al pasar en otras entradas, la doble conversión. El concepto no es nuevo, pero por dificultades tecnológicas y complejidad asociada, generalmente, estaba circunscripto a los receptores profesionales para radioaficionados, sin embargo, aquí, Sangean baja el mismo concepto al pueblo de a pie.

Esta radio llega a mis manos de parte de un buen amigo de la vecina ciudad de Bolívar, Juan Martínez, quien tiene un ojo clínico para encontrar estas joyas entre tanta vorágine consumista. Evidentemente una virtud que yo no poseo.

Por supuesto, decir que esta radio cuenta con doble conversión sin más es como decir que una Ferrari cuenta con un motor V12 y nada más, como mínimo una simplificación de sus características, porque sin dudas estamos ante un equipo donde hay una extensa lista de características y tecnologías de punta, que está años luz de los receptores domésticos habituales, pero que por motivos de espacio solo puedo enfocarme en algunas, las que yo (y es mi criterio subjetivo) considero más interesantes.

Antes de avanzar repasemos brevemente los fundamentos teóricos del receptor superheterodino en lo que se refiere a la conversión.

 En ellos, un oscilador local se mezcla o bate con la señal recibida; en el dominio del tiempo, la función matemática que describe esta transformación es la multiplicación de señales, por eso se denomina “batido” a este proceso. Pero el mismo puede ser visto desde el dominio de la frecuencia y lo que en el tiempo es una multiplicación, en el espectro, es una resta de frecuencias. ¿Mucho más simple verdad?, como resultado terminaremos desplazando en frecuencia el espectro de la señal recibida (portadora modulada).

Inmediatamente podemos ver que esta resta de frecuencias no discrimina si la frecuencia sintonizada (portadora) está por debajo o por encima de la frecuencia del oscilador local. Habitualmente, pero no siempre, el oscilador local oscila por sobre la frecuencia sintonizada en un valor fijado por la frecuencia intermedia. Esto ocasiona que dos emisoras del espectro puedan entrar a la etapa de frecuencia intermedia, la Fs1, o frecuencia sintonizada inferior (Fs1 = Fosc – Finter) y la Fs2, o frecuencia sintonizada superior (Fs2 = Fosc + Finter), siendo esta última lo que llamamos Frecuencia imagen.

Ejemplo: nuestro receptor tiene por diseño una frecuencia intermedia de 455Khz y su oscilador funciona por encima de la frecuencia sintonizada (estos son datos del diseño). Por lo tanto, cuando sintonizo, por ejemplo, Radio Colonia en 550Khz (CW1), el oscilador local de nuestro receptor estará en 1005Khz (550Khz + 455Khz), así, una emisora que transmita en 1460Khz y aparezca en la entrada de antena también logrará entrar en la etapa de frecuencia intermedia (1460Khz – 1005Khz = 455Khz). Cabe aclarar que en las radios argentinas se suele usar como valor para la FI=465Khz con lo que se logra que la frecuencia imagen no caiga en ninguna emisora comercial, pero en las radios importadas, sobre todo las japonesas más modernas, el valor de 455Khz es casi un estándar.

Por supuesto, esta frecuencia imagen es algo completamente indeseable y consecuencia directa del batido superheterodino que debemos mitigar. Y hacerlo en la banda de AM comercial es simple, el circuito tanque de entrada de antena atenuará las frecuencias fuera de la de sintonía lo suficiente como para que no se note el efecto de la frecuencia imagen.

Pero en onda corta, donde las frecuencias sintonizadas son de varios megahertz, el valor de FI tan bajo como 465Khz, hace que la eficacia del tanque caiga drásticamente.

La solución sería elevar el valor de la frecuencia intermedia para que la frecuencia imagen se aleje y pueda ser filtrada. Pero por otra regla de la electrónica, un amplificador de FI que trabaje a una frecuencia elevada tendrá menos ganancia y mayor ancho de banda con lo que surgirán problemas aún peores. Por ello, no es una alternativa tan simple.

Pero, y justo cuando parece que estamos encerrados en un problema sin solución, los ingenieros desarrollaron el circuito de doble conversión, que conjuga lo mejor de ambas soluciones. Por un lado, una frecuencia intermedia elevada, lo que permite rechazar enérgicamente la frecuencia imagen por encontrarse suficientemente lejos de la frecuencia sintonizada, y por otro una frecuencia intermedia baja, lo que permite tener una selectividad y ganancia adecuada relativamente fácil.

En un circuito de doble conversión, existe un primer batido con un oscilador local (que puede ser variable o de frecuencia fija) que oscila a una frecuencia muy elevada y por lo tanto produce una primera frecuencia intermedia también muy alta; luego, esa señal se bate con un segundo oscilador local para bajar a un valor de frecuencia intermedia que permita unas etapas amplificadoras de frecuencia intermedia con la selectividad necesarias.

En concreto, la Sangean ATS909, utiliza un esquema de primer oscilador local variable (VFO) que al batirse con la señal sintonizada nos da una primera frecuencia intermedia (FI) de, ¡impresionantes 55845Khz! Coneste valor tan elevado rechazar cualquier frecuencia imagen en la banda de onda corta es algo muy simple ya que la misma aparecerá cientos de megahertz por encima de la frecuencia sintonizada. Pero claro, el valor hace imposible construir un amplificador de FI con la selectividad adecuada. Por ello, luego del paso anterior, la señal se vuelve a batir, ahora con un oscilador fijo a 55395Khz y surge una frecuencia intermedia de 450Khz (55845Khz – 55395Khz = 450Khz), un valor perfecto para la selectividad en torno a los 10Khz necesarios para las transmisiones de AM y con el que podemos obtener altas ganancias a partir de transistores comunes.

Sí señor, con este milagroso circuito conseguimos la gloria, tecnología de receptores profesionales para el ama de casa.

Sin embargo, como dije al comienzo, la doble conversión es una de las principales características de este receptor, pero no la única. Heredado de los receptores profesionales, y aunque mucho más difundido para los receptores de FM también incorpora la tecnología del PLL (Phase Locked Loop) o lazo de enganche de fase, algo que mencionamos al pasar en esta entrada, para controlar la frecuencia del oscilador local.

A grandes rasgos, ya que desarrollaré más el PLL en alguna futura entrada, quizás adentrándonos más en la FM, se trata de una tecnología que mediante un lazo de control podemos generar un oscilador muy estable y de frecuencia variable. Generalmente a partir de un oscilador a cristal de cuarzo obtenemos una referencia que luego es comparada mediante un comparador de fase generando una señal de error para corregir nuestro VFO (oscilador de frecuencia variable). De esta forma logramos un oscilador cuya frecuencia podemos controlar discretamente, en este caso mediante un microcontrolador y con la precisión y estabilidad propias de un cristal.

Obviamente, siempre que tengamos un PLL estaremos hablando de un sintonizador controlado de forma digital en donde la frecuencia saltará por pasos, producto del divisor (o contador como quiera llamarse) que se intercala en la realimentación. Esto hace que el complemento ideal para un PLL sea un display y microcontrolador para mostrar y manejar la frecuencia de sintonía. Ojo con esto, porque que sea un buen complemento no significa que sea obligatorio, por caso, la Sangean WR-11 tiene un sintonizador digital PLL controlado de forma analógica.

La ATS909, sin ser un receptor de uso profesional, aunque se acerca mucho, incorpora además la recepción de bandas que son de uso exclusivo para los radioaficionados. En éste mundo, donde el alcance está por sobre todos los mantras, donde lo más complejo que se transmitirá será la voz humana, y que además se prioriza su inteligibilidad por sobre la fidelidad, la modulación de AM tal cual lo hacen las emisoras comerciales resulta en un caro desperdicio de energía. Los radioaficionados entonces, prefieren usar la modulación SSB (Single Side Band) o de Banda Lateral Única. Este tipo de modulación también se la puede llamar como modulación de AM con portadora suprimida y es enormemente más eficiente, aunque lo hace a costa de un receptor mucho más complejo ya que la demodulación implica regenerar esa portadora “desaparecida” que nos permitía hacer una detección a partir de un simple diodo. Los motivos de este aumento de la eficiencia son material para otra entrada, pero para adelantar algo, tiene que ver con la reducción de su espectro en frecuencia.

Conclusiones:

En un pequeño aparato de 20,6 x 12,5 x 3.8 centímetros, Sangean, logra acomodar una tecnología que a cualquiera daría escalofríos, el sueño de cualquier radioaficionado de una radio para llevar al picnic familiar sin que su esposa se sienta desplazada.

Obviamente, la ATS909 nunca fue, y creo que no lo será por ahora, una radio económica. No tiene razón de serlo ya que apunta a un público muy específico, sin embargo, su relación de precio en base a la tecnología empleada y al rendimiento es muy buena. Hasta su lanzamiento, para tener esas prestaciones había que gastar mucho más en un receptor profesional.

Hay un salto cuántico en tecnología de este receptor si uno lo compara con lo mejor de los receptores que podemos encontrar una década antes, por poner un ejemplo, una Zenith Royal 7000. Aunque para ser justos, la comparación debería hacerse con otros equipos de época y prestaciones similares como por ejemplo el Tecsun PL-990 o el Sony ICF-7600.

El funcionamiento, como es esperable, no tiene críticas, todo lo hace de manera sobresaliente. La recepción en onda corta es sin duda lo que más se apreciará entre sus poseedores sin embargo hay que decir que en bandas menos glamorosas como la de FM la radio también se luce, con una recepción estable y precisa aun en un espectro muy saturado de emisoras. Inclusive, aunque cuenta con un solo parlante, la demodulación de FM es estéreo con lo que si se la usa con auriculares podrá disfrutar de ese beneficio. Pero cuidado, no debemos pensar que si escuchamos con el parlante incorporado su sonido será pobre, para nada, nos sorprenderá por su potencia y fidelidad.

Y ahora que caigo en la cuenta, entiendo que estoy en falta con mis lectores en lo que respecta a FM, le he dedicado muy poco a descubrir esa tecnología, tomo apunte de ello.

Y junto con la FM, esta radio hace uso de una funcionalidad que nunca antes he mencionado. Inmerso en el espectro de una transmisión modulada en frecuencia, en el extremo superior de su banda, algunas emisoras transmiten mediante una codificación digital información referida al nombre de la estación, nombre de la canción, información de tránsito, etc. Esta radio tiene la capacidad para decodificar y mostrar esa información. A esta tecnología se la llama RDS (Radio Data System), algo muy usual en los receptores de automóvil.

A primera vista podría suponerse que el uso de esta radio requiere de cierto conocimiento, pero la realidad es que cualquier persona que compre la misma se encuentra al menos familiarizada con los conceptos que la radio expone y por tanto su uso es intuitivo y simple.

Y cuando uno pensaría que ya no se lo puede hacer mejor, la empresa lanza una segunda edición con sutiles cambios tecnológicos y mayor refinamiento en su diseño, pero con el mismo espíritu y funcionalidad, la ATS909-X2.

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