Al usar antenas receptoras especiales en bandas bajas de HF, los radioaficionados suelen enfrentarse al problema de la baja intensidad de la señal recibida. Las antenas Beverage, Flag, Pennant, EWE o K9AY ofrecen excelentes propiedades direccionales y suprimen significativamente las interferencias, pero su nivel de salida es considerablemente inferior al de las antenas transmisoras clásicas. El preamplificador W7IUV de Larry Molitor fue creado para estas aplicaciones y, con el paso de los años, se ha convertido en uno de los preamplificadores de baja frecuencia más famosos para la recepción de DX en las bandas de 160 m y 80 m.
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¿Por qué se utilizan preamplificadores en HF?
Muchos radioaficionados se preguntan si un preamplificador es realmente necesario en onda corta. Los transceptores modernos suelen ser lo suficientemente sensibles y su propio ruido suele ser menor que el ruido externo captado por la antena. Sin embargo, la situación cambia al usar antenas receptoras de muy baja ganancia o líneas eléctricas largas.
En este caso, el preamplificador no genera nuevas señales. Su función es aumentar el nivel de la señal recibida antes de que se produzcan pérdidas en la línea coaxial o antes de que llegue al receptor. Al mismo tiempo, debe tener un factor de ruido suficientemente bajo para no deteriorar la relación señal-ruido. Sin embargo, más importante que el factor de ruido en sí es la capacidad de procesar señales muy fuertes a bajas frecuencias sin intermodulación. El ruido atmosférico, las interferencias industriales y los potentes transmisores de radio crean condiciones en la entrada del receptor que pueden saturar un preamplificador de baja calidad.
Por eso, Larry W7IUV subraya en la documentación original que el parámetro más importante de un preamplificador para la banda de 160 m no es la figura de ruido, sino el valor OIP3, es decir, la intersección de tercer orden de la salida. Esto determina la resistencia a los productos de intermodulación que surgen en presencia de fuertes señales fuera de banda.
Características únicas del concepto W7IUV
El preamplificador W7IUV fue creado tras muchos años de desarrollo para su uso en la banda de 160 m (DX). El autor fue abandonando gradualmente las soluciones que utilizaban transistores JFET, amplificadores MMIC y otros conceptos populares, ya que no alcanzaban el rango dinámico deseado. En su lugar, empleó un transistor de potencia bipolar 2N5109 que opera en modo lineal con una retroalimentación negativa significativa.
La retroalimentación es uno de los principales motivos de la excepcional linealidad del circuito. El preamplificador no está diseñado como un amplificador de laboratorio de ruido extremadamente bajo. La prioridad es su capacidad para operar en un sistema de antena real sin generar productos no deseados, manteniendo una sensibilidad suficiente.
Otra ventaja es su sencilla construcción. La parte activa consta únicamente de un transistor, varias resistencias, condensadores y un transformador con núcleo toroidal de ferrita. A pesar de su simplicidad, alcanza parámetros que lo mantienen entre los preamplificadores más utilizados para antenas receptoras Beverage y similares.
Parámetros técnicos
| Transistor | 2N5109 (alternativamente 2N3866 o DCP68) |
| Fuente de alimentación | 12,6 a 13,6 V |
| Ganancia | aproximadamente de 18 a 21 dB |
| Rango de funcionamiento | aproximadamente de 1 a 30 MHz |
| Figura de ruido | mejor que 4 dB, normalmente alrededor de 2 dB |
| OIP3 | aproximadamente +42 dBm |
Mediciones publicadas por Karel OK2ZI Se confirmó una ganancia de aproximadamente 18 dB y una muy buena adaptación de impedancia. En la práctica, estos valores son más que suficientes para la mayoría de las antenas receptoras utilizadas en las bandas de HF.
Diagrama de cableado
El circuito se basa en un transistor 2N5109 en configuración de emisor común. El colector se conecta a la fuente de alimentación mediante un autotransformador y también conforma el circuito de salida. Las resistencias R2 y R3 proporcionan retroalimentación, lo que mejora significativamente la linealidad y la impedancia de entrada. La combinación de resistencias de 4,7 Ω y 10 Ω en el emisor estabiliza el punto de operación del transistor.
El transformador T1 proporciona una transformación de impedancia de 1:4. Las versiones originales utilizaban un toroide FT50-43 con 10 espiras bifilares. Modificaciones posteriores del autor recomiendan un núcleo tipo 75, que ofrece mejores propiedades de intermodulación.
El esquema publicado por OK2ZI utiliza un FT50-43 con diez espiras bifilares, lo que corresponde a la versión original del diseño. Esta versión aún se usa entre los radioaficionados y ofrece muy buenos resultados, especialmente con antenas tipo Flag y Beverage.
Placas de circuito impreso de OK2ZI
Karel OK2ZI contribuyó a la viabilidad del preamplificador, ya que preparó placas de circuito impreso diseñadas profesionalmente. Esto simplifica considerablemente la construcción y minimiza el riesgo de errores en la colocación de los componentes.
Construí el preamplificador sobre una placa de circuito impreso de Karel OK2ZI. Primero, instalé las resistencias, los condensadores y un diodo de protección. La mayor parte del trabajo consistió en bobinar el transformador sobre un núcleo toroidal. Un principiante podría tener problemas con el bobinado bifilar al principio, pero un diseñador experimentado puede manejarlo sin mayores complicaciones.
Por último, instalé el relé y el transistor con un disipador de calor. La refrigeración es fundamental. El preamplificador suele colocarse en una caja exterior cerca de la antena y, durante el verano, puede estar expuesto a la luz solar directa. Por lo tanto, el transistor debe contar con un disipador de calor adecuado.
La conexión funcionó la primera vez que la encendí. Solo tuve que comprobar el consumo de corriente y luego medirlo usando nanoVNA. Nameraný zisk v KV pásmach zodpovedal hodnotám publikovaným ďalšími autormi. Predzosilňovač som navyše doplnil o Bobina de choque de salida según el diseño de Honza OK2ZAW para suprimir la corriente común a lo largo de la línea coaxial.
Actualmente lo estoy usando con una antena receptora Flag y los resultados son muy buenos, especialmente en las bandas de 160m y 80m.
Mediciones y experiencia práctica
Karel OK2ZI publicó dos series de mediciones. Los resultados confirman una pérdida de inserción muy baja en modo bypass y una ganancia de aproximadamente 18 dB en modo activo. Asimismo, se verificaron buenas propiedades de impedancia y estabilidad de la conexión.
Resultados similares también fueron publicados por Tobias DH1TW, quien midió una ganancia de aproximadamente 20 dB en el rango de 1 a 30 MHz con una muy buena adaptación de entrada utilizando un analizador VNWA.
videos de YouTube
Para aquellos interesados en mediciones y construcción prácticas, los siguientes videos les resultarán de interés:
El vídeo muestra una medición de ganancia utilizando un nanoVNA, en la que el autor informa de una ganancia aproximada de 21 dB.
El segundo vídeo muestra el uso del preamplificador W7IUV con una antena de bucle magnético en modo de recepción.
Dónde comprar y precio
El preamplificador original normalmente se vende como un kit, pero excepcionalmente no. Placas de circuito impreso de OK2ZI Llevan mucho tiempo disponibles en eBay. El precio de la placa de circuito impreso ronda los 4,70 dólares, más gastos de envío.
Ensamblaje completo que incluye transistor, relé y conectores. La caja suele costar varias decenas de euros, dependiendo de los componentes utilizados. El elemento más problemático es el transistor original 2N5109, que hoy en día es menos fácil de conseguir que en la época de su diseño.
Conclusión
El preamplificador W7IUV es uno de los diseños más probados para la recepción de DX en banda baja. Su mayor ventaja no reside en su bajísimo nivel de ruido, sino en su amplio rango dinámico y su excelente resistencia a la intermodulación. Precisamente por ello, se ha convertido en el estándar para antenas. Bebida, Bandera, Banderín o K9AY.
Incluso después de más de dos décadas desde su creación, este circuito sigue teniendo mucho que ofrecer a los radioaficionados modernos. Utilizando una placa de circuito impreso de calidad de OK2ZI y siguiendo los procedimientos de construcción recomendados, este proyecto es apto para la mayoría de los diseñadores de nivel intermedio y puede mejorar significativamente las características del sistema de recepción en las bandas bajas de HF.