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CANCELADOR DE RUIDO EA-1-KO
Noise canceler for wide-band
Por: Ramón Carrasco Carísimo - Ponferrada (León-España)
El presente artículo trata de la construcción de un dispositivo electrónico que es capaz de eliminar o atenuar las
interferencias por ruido existentes en los receptores de radio , en cualquier frecuencia comprendida entre los 100
kilociclos y los 40 Megaciclos, con componentes de fácil localización y por un precio reducido.
Fig 1: Vista frontal del cancelador de ruido
Se elabora el prototipo tomando como referencia el modelo comercial Time-Wave modelo ANC-4.
Si bien el circuito que se propone se basa en el anterior, este es mucho más simplificado y con componentes al
alcance de cualquier aficionado dispuesto a hacer montajes de baja complejidad.
Se introducen cambios y adaptaciones, eliminando complementos que dificultan la realización del montaje.
Para conseguir la cancelación o atenuación del ruido en una señal de radio, sea en bandas comerciales o de
aficionados, es necesario que a la vez que se reciben las señales interferidas, se pueda obtener una muestra del
ruido no deseado, para poder amplificarlo convenientemente, y en un mezclador, oponer la señal de ruido
procesada, con la misma amplitud pero en contrafase frente a la señal captada por la antena receptora.
Esta operación hace que el ruido que llega por nuestra antena , al encontrarse en el mezclador con su imagen
desfasada, tienda a cancelarse, con lo que el ruido desaparece de forma sorprendente.
El dispositivo logra atenuaciones superiores a los -40 dB, y por tanto la eliminación total del ruido interferente.
La pérdida de inserción es de -6 dB, lo que supone menos de una unidad de S-Meter.
Como se puede apreciar en el esquema, el dispositivo consta de un amplificador de banda ancha, que cubre desde
los 100 Kc/s hasta los 40 Mhz, con tres etapas, y que con la ayuda de una sencilla antena capta el ruido circundante
a nuestro emplazamiento.
En la salida del primer transistor FET , hay un transformador toroidal configurado de manera, que mediante una red
externa R-C es posible variar la fase de las señales recibidas, entre los -90 y los +280 grados.
Un conmutador permite escoger el inicio de la posición de fase, y otro conmutador selecciona entre pulsos de
amplificación de ruido anchos o estrechos, para frecuencias altas o bajas.
Una vez determinado el valor de fase y anchura, la señal pasa a un segundo transistor FET que amplifica con
ganancia constante en banda ancha, y que mediante otro transformador toroidal en la salida , vuelve a dejar la fase
en el mismo punto que tenía el transistor a su entrada pero con una amplitud mayor.
La señal resultante se lleva a un amplificador con un transistor bipolar de ganancia variable, para regular la amplitud
de la señal, y mediante un tercer transformador toroidal, volver a tener la señal con la fase original seleccionada en
la red R-C, pero con amplitud ajustable mediante un mando de control externo.
Fig 2: Esquema general del cancelador de ruido
La salida del amplificador es enviada a un puente mezclador, que recibe por una parte la señal captada por la antena
receptora, y por otra la señal de ruido amplificada y ajustada para obtener el resultado de señales en contrafase para
que se anulen.
Como quiera que sólo amplificamos el ruido, únicamente se cancelará el ruido, dejando intacta la señal de radio que
estamos sintonizando, con la pérdida de inserción antes mencionada.
El mezclador es pasivo, y está formado por 4 resistencias y un transformador toroidal asociado.
El aparato también dispone de un sistema de conmutación de antena, activado por radiofrecuencia, para que en los
momentos de transmisión – en el caso de estar ubicado en una estación de radioaficionado -, se anule el cancelador
de forma automática, y de paso directo a la antena con el transceptor.
Utiliza dos transistores NPN, actuando como inversor un BC-107 y como activador del relé un BD-135
La célula de retardo está formada por una resistencia de 2K2 y un condensador electrolítico de 100 microfaradios.
Fig 3: Vista de los componentes en la placa de circuito impreso
Todos los componentes van alojados en una placa de circuito impreso, diseñada por José Manuel Suárez EA1KU, al
que agradezco su importante colaboración ; no hay ningún elemento crítico.
Hay que recalcar el conexionado y devanado de las bobinas toroidales que deberán ser hechas exactamente como
se muestra en los dibujos, para que las señales queden siempre en fase, porque en caso contrario el dispositivo no
funcionará correctamente, y no eliminará los ruidos; a partir del fotolito abajo incluido, y reproduciéndolo a un
tamaño real de 113 mm por 70 mm, se podrán obtener las pistas de la placa.
Se puede confeccionar la placa de fibra de vidrio, o de papel fenólico.
Fig 4: Disposición de los componentes en la placa vistos por encima
Fig 5: Fotolito del circuito realizado por EA1KU ; medidas reales 113 x 70 mm
Fig 6: Detalles para la construcción de las bobinas toroidales.
Todas las bobinas que forman los transformadores toroidales, están realizadas con hilo de plástico muy fino tipo
telefónico, pero también se pueden hacer con hilo de cobre esmaltado; únicamente habrá que emplear algún sistema
de marcación a la hora de hacerlos, para poder saber determinar el sentido y fase de cada devanado.
Empleando cables finitos de colores, la identificación se simplifica.
Obsérvese que todos los devanados van en el mismo sentido, y que se empiezan por la parte interior del toroide.
Constan todos de 10 vueltas bifilares; como núcleo toroidal se pueden usar muchos tipos, preferentemente con altas
permeabilidades.
No es crítica la elección del núcleo, pero cuanto menor sea la permeabilidad, menor efectividad tendrá en las
bandas más bajas; en los prototipos se han usado los FB-73-2401, pero hay quién ha montado el cancelador
usando otros tipos de ferrita diferentes con óptimos resultados.
Hay que hacer notar, que este aparato, no solo es válido para radioaficionados; es muy útil para la escucha de
emisoras de radiodifusión en ondas medias y largas, donde presenta unos resultados muy satisfactorios, permitiendo
la escucha de emisiones que están totalmente interferidas por televisores, ordenadores, electrodomésticos, líneas de
tensión etc.
En esas bandas, se logra cambiar el ruido permanente, habitual e intenso , por una recepción satisfactoria.
Fig: 7 y 8: Vistas superior frontal y trasera del montaje
Fig 9 y 10 : Puentes a realizar en el C.I y montajes con y sin placa de circuito impreso
También es posible hacer el montaje prescindiendo de la placa de circuito impreso, y poner todos los componentes
sobre isletas aislantes formadas por trozos de placa de circuito impreso pegados a su vez sobre una superficie
conductora, que puede ser un trozo de placa virgen o un trozo de chapa de latón o cobre, que actúa como masa.
El resultado, es menos vistoso desde el punto de vista estético, pero los resultados son también satisfactorios.
En la figura 10 se pueden apreciar las diferencias entre ambos sistemas; a la izquierda se muestra un cancelador
montado sobre isletas aislantes, y a la derecha el mismo, pero con placa de circuito impreso.
El aspecto externo no difiere , es únicamente en la técnica constructiva y en su interior donde están las diferencias
patentes.
Los potenciómetros de 1 K deberán de ser lineales de carbón, -no sirven los bobinados-; en paralelo con el que
ajusta la FASE, se coloca una resistencia de 1 K entre sus terminales.
Esto se hace para suavizar el desplazamiento de fase a lo largo del recorrido, aunque ésta resistencia no es
imprescindible.
El montaje no requiere ningún ajuste específico; todas las resistencias son de ¼ de watio, aunque en las fotos
puedan aparecer otros formatos, que se debe a las existencias del momento.
Los conmutadores son tipo micro-interruptor; el de encendido y cambio de fase es de tres posiciones 2 circuitos, y el
de selección de pulsos altos o bajos es de 2 posiciones 2 circuitos.
Los conectores de entrada y salida son Amphenol PL y el conector para la antena de ruido es uno tipo RCA.
El otro conector posterior permite la alimentación del aparato a 12 voltios, con el positivo en el punto central.
Las cajas usadas en los prototipos son de plástico, pero se pueden emplear también metálicas si se desea.
Los valores de los componentes no son críticos; por ejemplo el condensador que toma una muestra de la presencia
de RF en la placa puede ser de 8,2 pF ó de 10 pF sin ningún problema; las resistencias de 51 ohmios pueden ser
reemplazadas por otras de 47 ohmios
Los transistores FET tipo J-310, pueden ser sustituidos por los BF245C o por los 2N3819
El diodo zener que está asociado a T3 es un diodo de 15 voltios 200 miliamperios.
Los condensadores de 100 K, pueden ser cerámicos tradicionales o multicapa miniatura; los condensadores de
pequeño valor son cerámicos corrientes.
El cancelador siempre debe de estar conectado entre el equipo receptor y la antena; caso de existir un acoplador, irá
entre el equipo transceptor y el acoplador, y si hay un amplificador, irá entre el transceptor y el amplificador.
El cancelador es capaz de activarse con menos de 5 watios y soporta hasta 200 watios de RF.
PUESTA EN SERVICIO:
Con la ayuda de un latiguillo de cable coaxial tipo RG58 o similar de unos 60 centímetros, conectar la salida del
transceptor o receptor a la toma posterior marcada como RX-TX.
Conectar la antena emisora-receptora en el conector ANTENA.
Poner un conector RCA macho, con un hilo forrado de plástico de unos 2 a 3 metros de largo , que será la antena
que emplearemos para captar únicamente el ruido que deseamos eliminar; colocar ésta antena tirada por el suelo, o
por donde menos estorbe; si está estirada mejor.
Si empleamos una antena externa para recibir el ruido, y ésta es muy larga, como el amplificador es de banda
ancha, se recibirán señales muy interferidas y con un grado alto de intermodulación.
El ruido propio de cada frecuencia, o el atmosférico no se elimina con este dispositivo.
Si se emplea una antena exterior no deberá de ser más larga de 3 metros , para mejorar la captura del ruido.
Conectar un alimentador o fuente de 12 a 14 voltios en la toma posterior, con el positivo en la parte central del
conector.
Después de haber seguido las instrucciones anteriores, podemos pasar al proceso de ajuste ordinario, que requiere
una especial habilidad en el manejo de los potenciómetros, porque vamos a proceder a ajustes con muy poco
margen de error de fase; bastará un par de grados para que el ruido desaparezca o al contrario aumente.
Con el cancelador apagado, sintonizar en cualquier frecuencia que veamos que tiene una interferencia, tal como
ruido intermitente, zumbido,petardeo etc.
Por ejemplo supongamos que esa señal marca 5-9 en el Smeter.
Activar el cancelador, en posición A, y BAJO ; desplazar a tope a la izquierda los potenciómetros, y avanzar
lentamente el potenciómetro AMPLIF hacia la derecha hasta que el Smeter vuelva a marcar un poco más de 5-9.
Logrado este punto, mover el potenciómetro de FASE , buscando un punto para conseguir anular el ruido.
Si no se consigue, cambiar el conmutador de A a la posición B, y repetir el giro del potenciómetro de FASE hasta
que la señal se atenúe.
Retocando ligeramente ahora los mandos de FASE y AMPLIF, se debe de eliminar TOTALMENTE la interferencia,
siempre y cuando ésta se haya generado en las proximidades de nuestro domicilio.
Se puede repetir todo el proceso, pero con el conmutador S-3 en ALTO .
Si el ruido viene desde un punto distante superior a los 200 / 400 metros, difícil será poder eliminarlo.
El circuito es muy eficaz,para eliminar las interferencias producidas por: Ordenadores, Televisores, Ascensores,
sistemas PLC de transmisión de datos a través de la red eléctrica , electrodomésticos etc.
No obstante, este circuito no es la solución absoluta a los ruidos e interferencias que nos rodean; hay muchos ruidos
que por sus características y composición o excesiva intensidad tienen difícil tratamiento y eliminación.
Si empleamos cualquier dispositivo acoplador o adaptador de antena, sus ajustes influirán en los resultados del
cancelador.
Es preferible tener la antena con el acoplador ajustado, antes de intentar eliminar la interferencia, pues si variamos
los valores que teníamos puestos en el acoplador, variará también el ángulo de fase de las señales recibidas, y
habrá que reajustar los valores de los potenciómetros en el cancelador.
Los circuitos están protegidos contra inversiones accidentales de polaridad; sólo funcionan si está correctamente
ubicado el positivo y el negativo en el conector de alimentación.
Si el cancelador está apagado o sin alimentación, dará paso directo a la antena hacia el equipo al que se encuentre
conectado, sin perjudicar ni alterar su funcionamiento.
Una vez encendido, al detectar RF, realizará la conmutación de forma automática, permaneciendo en este estado
durante un segundo después de desaparecida la RF.
Si se desea un tiempo de conmutación más rápido, hay que disminuir de valor el condensador electrolítico de 100
microfaradios asociado a la base del BC107.
Hay varios prototipos en funcionamiento, con el empleo de toroides de diferentes características, pero en líneas
generales, el comportamiento es satisfactorio, sobre todo si únicamente se desea cubrir los segmentos destinados a
los radioaficionados; es posible emplear toroides tipo T-50/2 y similares; en estos casos, los devanados llevarán 14
espiras en vez de 10, y el rendimiento en las ondas medias y largas será menos eficaz.
El montaje del presente circuito, es una experiencia cuyo resultado debe de asumir cada constructor; el autor del
prototipo no suministra ningún componente ni placas de circuito impreso.
Este cancelador de ruido, es mucho menos completo que un Time-Wave ANC-4, que incorpora filtros accesorios
para problemas concretos de interferencias producidas por la proximidad de emisoras de radiodifusión, pero también
es cierto que el aparato comercial vale unos 225 Euros en España, y que el montaje propuesto a penas alcanza los
20 Euros, permitiendo reciclar componentes tradicionales y manteniendo la eficacia a la hora de eliminar el ruido en
recepción.
Finalmente doy las gracias a los colegas y amigos: EA2WM Jesús, EA1KU José Manuel, y EA2CCN Julio, entre
otros , por sus aportaciones y experiencias en la confección de este artículo.
Cualquier sugerencia o comentario, será bien recibido en: ea1ko@hotmail.com
Ponferrada (León-España) : 5 de Agosto de 2010
PD: Se Adjuntan imagenes 7plus: CLSRUID.RAR
Saludos LW3DBH
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