ATV en 70 cm ( 432 Mhz )

Introducción

En España, la Banda de Aficionados de 70 cm. se extiende desde 430 Mhz hasta 440 Mhz.

Modulación utilizada

Teniendo en cuenta que la señal de Vídeo de una cámara de TV Color sistema PAL contiene frecuencias que van desde 25 Hz hasta 5 Mhz y que además hay que emitir una Portadora de Audio (5,5 Mhz por encima de la Portadora Principal), no queda mas remedio que transmitir la señal de Vídeo usando modulación AM-VSB para ocupar el menor ancho de banda posible, que no obstante llega a alcanzar casi los 7 Mhz, al igual que la TV comercial (analógica).

Caso de emitir en AM, con su doble Banda Lateral (técnicamente más sencillo), si emitimos también la Portadora de Sonido podríamos exceder los 10 Mhz que tenemos asignados en España.

Es posible emitir imágenes en movimiento ocupando un ancho de banda inferior a 7 Mhz, pero para eso hay que utilizar alguna modalidad de Television Digital, lo cual es actualmente complicado y caro para la mayoria de los radioaficionados.

El Sistema de TV utilizado en  ATV es el mismo de la TV comercial analógica,  PAL - B

Frecuencias de trabajo

En España, la frecuencia Portadora de Video (Portadora Principal) suele ser 434,250 Mhz.
La Portadora de Audio cae entonces en 439,750 Mhz.

Al modular en AM-VSB no se emite energia por debajo de 433 Mhz, zona reservada para SSB y CW.

Uso de esta Banda para ATV en la actualidad

Un segmento de la Banda alrededor de 434 Mhz está compartido con otros servicios, lo que en algunas zonas de muchas ciudades nos genera fuertes interferencias en la recepción de nuestras señales de ATV. Por este motivo, en los últimos años (del 2005 hasta hoy) ha disminuido el uso de esta Banda para ATV, habiendo aumentado notablemente el uso de la Banda de 23cm.

No obstante, esta Banda de 70cm es la mas baja disponible para ATV y por tanto cabe esperar conseguir DX mas lejanos que en las Bandas de SHF.


Recepción ATV en 70 cm.

Las emisiones de ATV en 70 cm. se pueden recibir con cualquier televisor que pueda sintonizar 434,250 Mhz , que es la frecuencia donde se suele transmitir. Esta frecuencia es inferior al primer Canal de TV UHF (canal 21 = 470 Mhz).
Algunos televisores pueden sintonizarla, otros no, depende del diseño del sintonizador, aunque todos los televisores preparados para TV por Cable cubren esta frecuencia.

Cualquier persona con un TV adecuado puede recibir estas emisiones, siempre que su Antena no sea Colectiva a base de Módulos Monocanales, ya que éstos solo permiten el paso de los canales para los que han sido ajustados.
Una Antena Interior puede permitir la recepción si estamos cerca de la casa de un radioaficionado que esté emitiendo ATV.

Conversor ATV 70cm a TV Banda I

Caso que nuestro TV no sintonice en UHF los 434 Mhz, entonces necesitamos un Conversor de Recepción.
Este es el esquema de un Conversor de 434 Mhz al Canal 3 de TV y la foto de mi prototipo:


Transmisión ATV en 70 cm

Un poco de historia

A mediados de la década de 1980, algunos radioaficionados de Almería comenzamos a experimentar la transmisión ATV en la Banda de 70cm.
En aquellos tiempos utilizamos el método más sencillo: transmisión en AM, al igual que otros colegas en otros lugares de España.

La frecuencia de emisión era 435,0 Mhz y no se emitía la Subportadora de Sonido a fin de no exceder el espacio de frecuencias asignado.
De esta forma, esas emisiones ATV ocupaban un Ancho de Banda ligeramente inferior a los 10 Mhz asignados.
Aunque estábamos ocupando prácticamente toda la Banda de 70cm, el (escaso) tráfico local en Fonía en 433,500 FM no se veía afectado porque la potencia emitida cae rápidamente al alejarse de la frecuencia de la Portadora. Sólo en las zonas a 4,4 Mhz de distancia de la Portadora se notaba QRM, pues es la zona de la Subportadora de Color.

En aquella época no existía Internet, por lo que nuestras fuentes de información técnica fueron las páginas dedicadas a ATV del Handbook de la ARRL, así como las publicaciones de colegas europeos (franceses y alemanes) y los artículos que publicó EA1KO en la Revista URE de Julio 1982 y en la revista CQ de Mayo 1985.
También fueron frecuentes los intercambios de información técnica mediante QSOs en Fonía con colegas del distrito 9 interesados en ATV, entre otros EA9AN, EA9AA y EA9MH (indicativos actuales).

Conseguimos completar el primer QSO local en ATV en el año 1986, entre EA7CVD (hoy EA7KA) y EA1ALR/portable 7 (hoy EA7GLU).
A los pocos dias, la siguiente prueba ATV con éxito fue con EA7CU.

Para conseguir esos QSO fue necesario construir Conversores de Recepción, pues casi ningún televisor de la época bajaba hasta los 435 Mhz.

Posteriormente, comenzamos las pruebas en AM-VSB  (AM con Banda Lateral Vestigial).
Desde mediados de la década de 1990 las emisiones ATV en 70cm ya las realizamos en AM-VSB (de forma abreviada VSB),  al igual que las emisiones de TV comerciales (analógicas).
 

Transmisor ATV sencillo,  en AM ( 50 mW )

El Transmisor ATV que trabaja en VSB es demasiado complejo para comenzar a experimentar.
Es mejor comenzar con un circuito sencillo , aunque trabaje en AM normal (con su Doble Banda Lateral ) , y dejar los circuitos VSB para cuando tengamos ya alguna experiencia en el trabajo con ATV.

En el circuito que vamos a ver, la Portadora de 435 Mhz se modula en AM con la señal de Video mas una Subportadora de Audio de 5,5 Mhz.
Por tanto, la emisión de este circuito ocupa 11 Mhz de Ancho de Banda.
De esta forma, estaríamos emitiendo fuera de banda, ya que tenemos asignados 10 Mhz ( de 430 a 440 Mhz ).

La solución para permanecer dentro de la Banda asignada es apagar el Oscilador de Subportadora, con lo cual la emisión quedará dentro de la Banda aunque perdemos el sonido.
Esto último no es un grave inconveniente, ya que es posible usar cualquier Equipo de Fonía ( Voz ) en cualquier otra Banda para enviar el sonido.
De hecho, durante los QSO en ATV se intercambian controles y comentarios en Fonía en la frecuencia de 144,750 Mhz.

Este es el esquema:

Breve descripción del esquema:
- El FET Q1 es el Oscilador de Portadora a 435 Mhz. Su estabilidad es suficiente para ATV.
- El transistor Q2 es un amplificador-separador.
- El transistor Q3 es el amplificador de salida, modulado en AM por colector desde Q5.
- Los transistores Q4 y Q5 son el Modulador de Video, que incluye un circuito Fijador.
- El transistor Q7 es el Oscilador de Subportadora de Sonido, modulado en FM por D3.
- El transistor Q6 es amplificador de Audio, incluye red de preenfasis (12nF y 20Kohm).

¡ OJO ! Para emitir dentro de la Banda con este transmisor, es necesario apagar el Oscilador de Subportadora de Sonido ( 5,5 Mhz ) y situar la frecuencia de emisión en el centro de la Banda (435,0 Mhz).
Una forma drástica de apagar el Oscilador de Subportadora de Sonido es eliminar el transistor Q7.
Si queremos apagarlo y volver a encenderlo, podemos montar un interruptor que tire a masa la Base de Q7 para apagarlo y que la deje como está en el esquema para que funcione.


Transmisión ATV en VSB  (actualizado 03-07-2016)

La emisión de TV en VSB consiste en una emisión TV en AM en la que se suprime casi toda la Banda Lateral Inferior, manteniendo como máximo 1Mhz desde la Portadora de Video.
La Portadora se emite sin modificar y la Banda Lateral superior permanece completa.
Esa pequeña parte de la Banda Lateral Inferior, de menos de 1 Mhz de ancho, se denomina "Banda Lateral Vestigial" (en inglés VSB).

Además, para transmitir el sonido se emite una Portadora de Audio a una frecuencia 5,5 Mhz por encima de la Portadora de Video.
La potencia de esta Portadora de Audio debe estar 16 dB por debajo de la potencia de la Portadora de Video.
En ATV se recomienda que su potencia esté 20 dB por debajo de la Portadora de Vídeo.

Para conseguir ese resultado, en la práctica se puede usar cualquiera de estos dos métodos::

Método 1 - Transmisores tipo "interportadora" (generan ambas portadoras simultáneamente):

En la siguiente foto podemos ver un Transmisor ATV en VSB montado por EA9AN, Alberto.
El diseño es original de  EA3UM  , que lo publícó en la revista "Radioaficionados" (órgano oficial de la  URE ) en dos partes en los números de Noviembre 1993 y Marzo 1994.

Este circuito genera de forma conjunta la Portadora de Video modulada en VSB más la Portadora de Audio modulada en FM.

El proceso es así:
- El circuito modula en AM el Video y el Audio (Subportadora de 5,5 Mhz) sobre una portadora a cristal de 38,9 Mhz.
(Estas funciones las hace el circuito integrado TDA5660)
- Postreriormente, el Filtro de Ondas de Superficie  OFW G 4903 (7 Mhz de ancho, específico para emisión) deja pasar la Portadora en 38,9 Mhz , la Banda Lateral Inferior completa, una pequeña parte de la Banda Lateral Superior (Máximo 1 Mhz: Banda Lateral Vestigial) y la Portadora de Audio en 33,4 Mhz
- Esta señal VSB de 38,9 Mhz con las Bandas Laterales invertidas se traslada de frecuencia a nuestra Banda de 70cm mezclándola con una portadora UHF de 473,15 Mhz generada a cristal, obteniendo así la señal VSB correcta en 434,250 Mhz (Portadora Principal en 434,25 Mhz , Banda Lateral Superior completa, Banda Lateral Inferior vestigial, Portadora de Audio en 439,75 Mhz)
- Se filtra esta señal para eliminar la frecuencia imagen de la mezcla y se amplifica hasta un nivel de 20 mW.

En las siguientes fotos podemos ver la señales que genera el circuito:
 

Portadoras de Video y Audio , sin modulación.
Espectro VSB completo

La foto de la izquierda muestra la Portadora Principal en 434,250 Mhz y a su derecha la Portadora de Audio en 439,750 Mhz.
El Filtro VSB ha eliminado la otra Portadora de Audio 5,5 Mhz por debajo de la Portadora Principal.

La foto de la derecha  muestra el espectro completo al aplicar señal de Video.
Se ve claramente la señal de color a la izquierda de la Subportadora de Audio.
Podemos ver que el filtro VSB ha eliminado cualquier señal por debajo de 1 Mhz desde la Portadora Principal.

A partir de aquí, sólo es necesario amplificar esta señal VSB hasta el nivel de potencia deseado.

Pero es necesario que la cadena amplificadora posterior a este circuito sea lo más lineal posible.

Cualquier falta de linealidad va a generar productos de mezcla entre las diferentes señales de mayor amplitud: Portadora de Video, Portadora de Audio y Subportadora de Color. Esto ocasiona defectos en la imagen y también puede "regenerar" la Portadora de Audio anteriormente suprimida (situada 5,5 Mhz por debajo de la Portadora de Video).

Podemos ver en esta foto el espectro de la señal (sin Video) amplificada hasta un nivel de 8 W.
En el centro, la Portadora Principal y la Subportadora de Audio.
Puede verse que a la izquierda de la primera y a la derecha de la segunda aparecen ahora otras pequeñas portadoras que son productos generados por la insuficiente linealidad del amplificador en este nivel de potencia de 8 W (un Módulo M57716).

Es especialmente preocupante la señal de la izquierda (Portadora de Audio "regenerada") que aparece a 5,5 Mhz por debajo de la Portadora Principal en 434,250 Mhz y que por tanto está en 428,750 Mhz , claramente fuera de nuestra Banda ,con un nivel de sólo 30 dB por debajo de la Portadora de Video.
En estas condiciones, parece necesario colocar entre el M57716 y la antena un Filtro VSB de UHF a base de Líneas Resonantes para volver a limpiar la emisión. (ver mas abajo el enlace a un Filtro VSB para 70cm)

No obstante, si nos conformamos con menos potencia no sería necesario ese filtro VSB para 70cm : bastaría con atenuar unos 3 dB la señal a la entrada del M57716 hasta que éste entregue sólo unos 4 W de Portadora y de esta forma, el nivel de la "Subportadora de Audio regenerada" cae 10 dB más, quedando a 40 dB por debajo de la Portadora, lo cual puede considerarse aceptable.

Seguramente sea posible conseguir mejores resultados usando Módulos de Potencia modernos con transistores MOS-FET, pues en general presentan una linealidad mejor que la familia del M57716, construido con transistores bipolares y que actualmente ya no se fabrica.
 

Método 2 - Transmisores separados para Video y Audio:

El proceso es así:
- El transmisor de Video modula en AM la portadora UHF con la señal de Video. Esta es la Portadora Principal (Portadora de Video).
- Posteriormente, un filtro VSB deja pasar la Portadora, la Banda Lateral Superior y una pequeña parte de la Banda Lateral Inferior (1 Mhz como máximo: Banda Lateral Vestigial).
- En un transmisor separado se genera la portadora de Audio en UHF, modulada en FM (excursión +/- 50 Khz) a una frecuencia 5,5 Mhz por encima de la Portadora de Video.
- Se amplifican ambas señales de forma separada:
    La cadena de amplificación de la señal de Video (VSB) debe usar Amplificadores Lineales.
    La cadena de amplificación de la señal de Audio (FM) puede usar Amplificadores Clase C.
- Se combinan ambas señales mediante Duplexor o Combinador. La potencia de la Portadora de Audio se ajusta entre 16 y 20 dB menos que la Portadora de Video.
- Una vez combinadas, se radian mediante una antena.

Con este procedimiento se evitan las intermodulaciones entre Portadoras (batidos visibles en la imagen) y otras muchas señales espúreas de bajo nivel.

Este procedimiento se está usando en el Repetidor ATV  WB7FID  y también en el  Brookdale ATV Repeater.


Filtro VSB para UHF (Banda de 70cm)

El siguiente enlace muestra un Filtro VSB para 70cm diseñado en Alemania. El documento lo he descargado de la  Web de F3YX .

Está diseñado para colocarlo entre el transmisor de ATV y la antena, a fin de mejorar la limpieza de la emisión.
También puede ser útil para transformar a VSB la emisión de un Transmisor ATV de AM.


Amplificador Lineal ( Clase AB ) para ATV con el Módulo S-AU4 ( 10 W. máx. )

Entrada : máx. 80 mW => Salida : máx. 10 W

Este Módulo de R.F. trabaja solamente en el segmento de 430 a 450 Mhz , ya que está diseñado para usarse en transceptores de Radioaficionados.

Es un Módulo de RF suficientemente lineal como para usarlo en ATV en 70cm , tanto en AM-DSB como en AM-VSB.

OJO ! No pasar de 80 mW de excitación, para evitar comprimir sincronismos. La relación entre Potencia de Entrada y Potencia de Salida deja de ser lineal a partir de 10 W de Salida : ver Hojas de Características, aquí abajo.

Hojas de Características


Nuevo Amplificador Lineal ( Clase AB ) para ATV con el Módulo M57716 ( 10 W. máx. )

El módulo S-AU4 hace tiempo que no se fabrica y por tanto hoy día es casi imposible adquirirlo.
Sin embargo, todavía es fácil encontrar el M57716, de similares características pero mas moderno y con algo mas de ganancia: con 60 mW de entrada se alcanzan los 10 W de salida.

No es necesario grabar ningún circuito impreso.
Los componentes de mi prototipo están soldados punto-a-punto sobre el lado de cobre de una placa de baquelita de una cara. El Regulador de Tensión de 9 V. está atornillado a un lateral de la caja. Dos láminas de cobre flexibles ( de 0,2 mm ) unen las aletas de Masa del Módulo M57716 a la placa de cobre donde se sueldan los otros componentes.

La mayoría de los componentes son condensadores de desacoplo de Radiofrecuencia y de Baja Frecuencia, ya que el Módulo es un amplificador completo con entrada y salida de 50 ohmios.

Las patitas de Entrada y Salida de RF del Módulo se conectan a los Conectores BNC por medio de pequeños trozos de cable coaxial delgado tipo RG-174 U.

Aqui tienes el esquema y las fotos de mi prototipo :

El M57716 es un Módulo de RF suficientemente lineal como para usarlo en ATV en 70cm , tanto en AM-DSB como en AM-VSB.
Atacado por una señal VSB al nivel justo para que entregue 5 W de portadora, la calidad de imagen y de sonido es excelente.

OJO ! No pasar de 60 mW de excitación, para evitar comprimir sincronismos. La relación entre Potencia de Entrada y Potencia de Salida deja de ser lineal a partir de 10 W de Salida : ver Hojas de Características, aquí abajo.

Hojas de Características



Volver a la página ATV de EA7GLU