HomeMade

Witam
Po dłuższej analizie różnych trx;ów i bolączek osób startujących z nowymi konstrukcjami, postanowiłem zaprojektować własną konstrukcję transcievera*. Postanowiłem że jeśli ma to nie być homodyna to będzie super-heterodyna
Transciever to na razie nieco za dużo powiedziane, w tej chwili powstaje głównie projekt części bazowej (albo, jak niektórzy mówią, wzbudnicy), resztę - filtry, wzmacniacze, można zaadaptować z innych konstrukcji lub w wersji jedno/kilku pasmowej - zaadaptować na płytce.

Główne założenia były takie:
- Nie homodyna i nie SDR (głównie z powodu problemów z selektywnością/tłumieniem wstęgi bocznej i koniecznością programowania w SDR**). W superheterodynie dość dobrze możemy kształtować selektywność filtrem kwarcowym, który jak go dobrze wykonamy (nawet prosty) będzie miał parametry lepsze. Transciever w istocie jest wzorowany na tak zwanej architekturze transcievera Atlas (czyli po naszemu Antek itp) czyli:

- Prosta konstrukcja (ale nie uproszczona! Kilka rzeczy musi być więc nie jest to Pixie!), o jednokierunkowym przebiegu sygnałów (żadnych wzmacniaczy rewersyjnych i jak najmniej przełączania torów).

- Niezłe parametry tj. duża odporność na przesterowanie - przede wszystkim. Osiągnięte to dzięki użyciu kluczy zamiast tradycyjnych mieszaczy typu NE612 itp, minimalnym (kilkanaście dB) wzmocnieniu w torze w.cz., oraz zastosowaniu dobrych wzmacniaczy m.cz. (z AGC). Dzięki użyciu kluczy mogłem zastosować modulator / mixer dający od razu spory poziom sygnału.

- Mało strojenia. Jeśli już, to wykorzystać to co się ma - tzn BFO (które i tak jest bo być musi) oraz sondę. Może generator sygnału audio (każdy komputer da radę). Jeśli ktoś ma NWT, no to super (wyjątkiem może być właśnie filtr kwarcowy).

- Mało przełączania RX/TX a jeśli już to napięciami poszczególnych stopni plus kilka tranzystorów do blokowania ( i stały problem - wyjście PA). Możliwe więc że da radę zrobić tak zwane QSK.

- Sterowanie syntezą - konieczne cyfrowe VFO/BFO - i to jest ten element którego początkujący może nie mieć (ale da radę też sterować przy pomocy przełączanego generatora VFO/BFO, oczywiście wtedy dochodzi kilka elementów więcej i maleje funkcjonalność).

- Postarałem się go też dość dobrze "policzyć" czyli nie robić sklejanki z różnych projektów - koledzy są mądrzejsi i pewne rzeczy już dawno wymyślono***, ale na kilka rzeczy chyba wpadłem sam (a przynajmniej mam taką nadzieję****).

- Pewne rzeczy wymagają jeszcze wyklarowania (w zasadzie zostało głownie zagadnienie AGC i przełączania BPF), liczę też na kontruktywną krytykę.

- W miarę proste dostępne części (może poza sterownikiem /DDS/Si)
, tzn TME, AVT , ITP

- Płytka będzie się tworzyć w miarę czasu (którego jest na lekarstwo) w KiCad-zie.

Poniżej schemat blokowy.
Czerwoną kreską są zaznaczone bloki które działają tylko przy nadawaniu.
Zieloną te, które działają tylko przy odbiorze.
Zakreskowane to, co jeszcze jest w fazie mniej lub bardziej głębokich przemyśleń koncepcji.

[attachment=10585]

CDN.

* - Jak wiadomo, każdy krótkofalowiec musi zaprojektować dom, syna, i wzbudnicę.
** - Żeby było jasne - ja umiem programować (średnio i wysokopoziomowo). Ale widzę że jest na forum kilka projektów które koledzy "kopiują" nie do końca zrozumiawszy.

*** - Dziękuję zwłaszcza kolegom - konstruktorom TRX Husara, Husarka oraz Henrykowi SP2JQR za pomoc i umiejętność wytłumaczenia rzeczy w sposób jasny i wartościowy

**** - Pewien chłop w Chinach niedawno ponoć wynalazł koło, ba, nawet chciał je opatentować..

***** - Z poniższych schematów na pewno trzeba będzie coś odjąć lub dodać. Ja zawsze lubię dokładać kondensatory - pamiętaj, elektroniku młody - nigdy dość odsprzęgania!!

Cenna inicjatywa, popieram!

Część pierwsza, czyli początek toru zarówno przy odbiorze jak i nadawaniu. Schemat poniżej.

[attachment=10588]

Zacznę (odwrotnie niż zwykle) od nadawania. Postanowiłem wykorzystać jako wzmacniacz do modulatora układ TDA2822M - jest to mały 8-pinowy wzmacniacz stereo m.cz do urządzeń przenośnych, mogący dać kilka V sygnału na wyjściu (zależnie od obciążenia). Nie wymaga radiatora (nie ma go wcale)*.
W konfiguracji tak zwanego mostka (bridge) daje na obu wyjściach sygnał w przeciwfazie (w wątku o trx. M0NKA dziwiłem się czemu się męczono nad użyciem wzmacniaczy na dwóch tranzystorach do modulatora, zamiast takiego patentu).
Wzmocnienie układu to około 40dB (100x), przy niezłych szumach i małych zniekształceniach. Na wejście będzie więc można podać od razu sygnał z mikrofonu (mocno zalecany potencjometr na wejściu żeby nie przesterować i/lub kompresor). Wstępnie próbowałem też regulować wzmocnienie w gałęzi sprzężenia tego mostka, ale to psuło symetrię sygnału.
Nota katalogowa TDA2822M

Sygnał na wyjściu TDAxx powinien mieć około 200-500mV p-p.
[attachment=10586]
(tu trochę przesadziłem, ale widać że jest w przeciwfazie. Dwa tony - 800 i chyba 1800Hz).
Elementy C8/R4/C10 i C9/R5/C11 tworzą coś na kształt dipleksera - filtru środkowoprzepustowego (1-go rzędu) o paśmie ok 300Hz - 10kHz. Za nimi znajduje się zwykły transformator nawinięty tryfilarnie (ok 8-10 zwojów, indukcyjność 20-50uH) - może być na rdzeniu dwuotworowym, albo rdzeniu FT37-40. Transformator ten - inaczej niż zwykle się to robi - nie ma złączonych środkowych uzwojeń (tak jak to jest po prawej stronie mieszacza) tylko wyprowadzony jest do wyjścia z wzmacniacza m.cz. Dla sygnałów m.cz ten transformator stawia znikomą impedancję (co wykorzystuję przy nadawaniu), dla w.cz. z kolei, kondensatory C10 i C11 praktycznie go zwierają jak w zwykłym mieszaczu (co wykorzystuję przy odbiorze) - wtedy sygnał z anteny przez filtry pasmowe wchodzi na wejście P4 do uzwojenia środkowego.

Jako mieszacza użyłem popularnego 74HC4066 czyli czterech kluczy CMOS przełączanych osobnymi sygnałami. Nic nie stoi na przeszkodzie aby użyć lepszych układów FST i innych. Żeby prawidłowo wysterować 74HC4066 trzeba mieć dwa sygnał VFO prostokątne - w fazie (do sterowania jedną parą kluczy) i przeciwfazie (do sterowania drugą).
[attachment=10587]

W konstrukcji testowej używam do tego dzielnika /2 na układzie 74AC74.
Tu jedna uwaga. Klucze CMOS mają tym mniejszą rezystancje przy włączeniu, im większym napięciem są zasilane. Początkowo chciałem je zasilić maksymalnym dopuszczalnym napięciem tj. +9V, ale niestety 74AC74 ma maksymalne napięcie Uzas +6V. Żeby uniknąć problemów z konwersją sygnałów sterujących, pozostałem przy zasilaniu obu napięciem +6V. Wtedy mają rezystancję R-ON około 30 omów, co jest wartością taką sobie, ale możliwą do przyjęcia.
Nota katalogowa 74HC4066
Po układzie mieszacza jest kolejny zwykły transformator T2 nawinięty tryfilarnie (taki sam jak poprzedni T1) - na środkowy punkt podajemy napięcie, tak zwany "bias" który zapewnia pracę kluczy w optymalnym miejscu (patrz rys. 7 karty katalogowej).
Po układzie miksera jest
prosty układ diplexera i wzmacniacza na jednym JFET (musi przenieść kilkuset mV sygnały) ale o tym w następnym odcinku.

Pozdrawiam
SQ5KVS

* - są też inne tego typu układy, może nawet lepsze - któryś, o którym tu pisałem na forum, ma regulację wzmocnienia

Kilka uwag na początek
Blokowanie toru mikrofonowego przy odbiorze przez wyłączanie zasilania wzmacniacza grozi potężnym stanem nieustalonym po przejściu na nadawanie. Lepiej będzie zwierać transformator np. kontaktronem. Jeszcze prostsza aplikacja będzie dla TDA7052A, stosowałem i polecam. Warto od razu przewidzieć wejścia dla mikrofonu elektretowego i DIGI. Zamiast pojedynczych kluczy może od razu zastosować przełączne, prostszy druk i lepsze parametry, skoro działa w MiniYes, będzie działać i w Twoim i obejdzie się bez 74.

Co do blokowania toru, tak to prawda. Co prawda zakładałem na początek że - nawet jeśli będzie stan nieustalony - to będzie niesymetryczny (tj na obu wyjściach ukladu TDA pojawi się podobny skok napięcia) ale teraz po chwili przemyślenia stwierdzam że może być dokładnie odwrotnie. Przetestuję to. Nie blokować też nie można, bo do odbioru wlezą nam szumy z pracującego wzmacniacza. Można blokować mosfetem (np 2N7002), jeśli amplituda będzie mniejsza niż 200-300mV p-p (a będzie). Będzie też układ który ma umożliwić nadawanie CW (proste podanie napięć na wejście modulatora)
Nie stosowałem TDA7052A, ale faktycznie, mógłby być lepszy, ma regulację i mute (można by w łatwy sposób sterować tym np. z uC) - Jedna tylko rzecz, Piotr, czy mógłbyś sprawdzić jakie on ma szumy w stanie "mute"? W karcie jest że 30uV (ale wiem że może być lepiej). I na stronie NXP widzę że jest produkowany.

Oczywiście wejście na elektret będzie (rozumiem że masz na myśli polaryzację?). Czym się powinno różnić wejście digi?

Pojedyncze klucze na 74HC4066 wybrałem ze względu na - jak początkowo zakładałem - możliwość powstania na początku wersji przewlekanej. Nie ma przewlekanej wersji kluczy FST. Owszem taki FST3253 byłby tu świetny, i załatwiłby też przełączanie na wejściu. Łatwiej też mi się testuje przewlekańce. Tym niemniej nie widzę przeszkód w FST, i można by później taki projekt zrobić (albo nawet szybciej niż później, wola ludu )

Pozdrawiam

---

Część druga czyli to co między mieszaczem a filtrem kwarcowym - diplekser i pierwszy wzmacniacz pośredniej 6MHz.
[attachment=10591]
Żadne kwadratowe koło nie zostało tu wymyślone. Diplekser jest po to, aby mieszacz widział stałą (i taką jak trzeba) impedancję na wyjściu w możliwie jak najszerszym przedziale częstotliwości.
Najlepiej to zadanie spełnia po prostu rezystor bezindukcyjny 50 omów ale nie jest on specjalnie użyteczny... Czasem stosuje się tłumiki w celu dopasowania.
Diplekser, poza zapewnieniem dopasowania w szerokim zakresie, spełnia też rolę filtru środkowo przepustowego o dość małej dobroci.
Schemat dipleksera jest typowy - gałąź rezonansu szeregowego (L7 - C18..C20) i gałąź rezonansu równoległego - R10, R11, L8, C17.

Dla częstotliwości bliskich rezonansowi gałąź rezonansu szeregowego w zasadzie wszystko przepuszcza dalej (zakładamy milcząco że następny stopień też ma 50 omów impedancji), a gałąź rezonansu równoległego - odwrotnie (ma wysoką impedancje) więc rezystory R10 i R11 są bezczynne.
Im dalej od rezonansu tym R10 i R11 bardziej obciążają wejście i wyjście dipleksera, i tak ma być.
Niestety idealny diplekser (taki który miałby idealnie równą rezystancję wszędzie, bez zafalowań) wymaga idealnie dobranych wartości elementów, co nie jest możliwe. Po to są trymery itp - ale dobre dostrojenie dipleksera nie jest takie proste. Ja zdecydowałem że nawet nie idealne dopasowanie to dużo lepiej niż żadne.

Cewka 6.8uH może być zwykłym dławikiem osiowym ze sklepu (taki użyłem), choć najlepiej żeby miała rezystancję rzędu ułamków oma, nie więcej. Najlepiej - oczywiście, nawinąć ją na rdzeniu typu T50-2 (37 zwojów) i podobnym (czerwono-przeźroczystym). Idealna wartość kondensatora to około 103pF, dla założonego rozrzutu (10%) takiego dławika mamy trymer 20p i dwa kondensatory (powinny być C0G lub inne dobre). Większym trymerem może być trudno dostroić, mniejszym możemy przestrzelić wartość z tolerancją.
Kondensator w gałęzi równoległej to dwa równoległe kondensatory (poliestrowe) - 2.2nF i 470pF . Z taką pojemnością wartość cewki to około 265nH - cewka powietrzna, 9 zwojów drutu w emalii (0.4mm) na średnicy 6mm. Wyliczona wartość indukcyjności jest nieco większa, więc można stroić gałąź nieco cewkę rozciągając.

Jak stroić - przy pomocy naszego BFO (6MHz), generatora 6MHz, NWT7, itp. Odłączamy wejście i wyjście dipleksera (jumper i C21). Trzeba zadbać żeby wejście i wyjście dipleksera było obciążone np rezystorami 50 omów (NWT ma taką impedancję na wejściu i wyjściu wiec w tym wypadku nie potrzeba). Podajemy nasz sygnał na wejście i odłączamy gałąź szeregową (w miejscu gdzie są przerywane kreski). Rozciągamy i kurczymy delikatnie cewkę aż osiągniemy maksimum na 6MHz.
Potem to samo robimy z gałęzią szeregową, odłączywszy gałąź równoległą (w miejscu gdzie kreski). Stroimy trymerem na maksimum sygnału. Łączmy obie gałęzie i (jeśli mamy NWT i przystawkę do pomiaru SWR) możemy sprawdzić jak nasz diplekser pięknie się dopasował
Taka procedura strojenia jest nieco może kłopotliwa, ale strojąc obie gałęzie na raz, na wyjściu widzielibyśmy tylko wypadkową transmisji ich obu. Nawet jeślibyśmy zestroili na maksimum sygnału, to ważniejsze dla nas jest to - jakie zafalowania impedancji są na wejściu dipleksera - a tu może być zupełnie nie to co chcieliśmy. Jeśli się ma przystawkę do pomiaru SWR to jest prościej - ale to już wyższe instrumentarium

Poniżej symulacja odbicia takiego prostego dipleksera z nieidealnych elementów (ale dobrze zestrojonego . Ideał jest kiedy obie kreski ciągłe mają poziom -6dB.
[attachment=10592]

A poniżej wartość SWR z użyciem mostka do NWT7 (kursor jest w złym miejscu, powinien być na 6MHz )
[attachment=10593]

---

Teraz pierwszy wzmacniacz pośredniej.
Niestety, nawet jakbyśmy mieli świetny diplekser, to impedancja filtrów kwarcowych w okolicach rezonansu zmienia się o wartości rzędu kilku tysięcy. Tak więc żaden diplekser nie da nam dobrego dopasowania w okolicach pasma przenoszenia naszego odbiornika - tu można stosować różne patenty - ja użyłem standardowego JFET'a J310 układzie z uziemioną bramką. Dla pewnych prądów tego tranzystora, impedancja tego układu widziana od strony źródła może wynosić 50 omów, czyli tyle ile trzeba. Po to też jest potencjometr RV1 - do ustalenia prądu. Jeśli układ będzie powtarzalny, będzie można tam dobrać na stałe rezystor.
W drenie tranzystora jest obwód nastrojony na 6MHz (może być nawet sklepowy dławik 3.3uH + dobrane kondensatory). Rezystor 500 omów ma za zadanie obniżenie wzmocnienia do około 10-12dB oraz dopasowanie obwodu do następnego stopnia - czyli filtru kwarcowego (też 500 omowego).

Taki układ wraz z diplekserem powoduje ze mieszacz widzi "w miarę" stałą impedancję na wyjściu. W miarę, bo diplekser nie jest idealny, jak również część "obciążenia" które jest na wyjściu wzmacniacza (pamiętajmy że tam jest filtr kwarcowy) przenosi się na wejście wzmacniacza. Moim zdaniem w konstrukcji nie wyczynowej, wartości SWR typu 1.5 są akceptowalne

Poniżej pomiar mostkiem odbiciowym wejścia dipleksera z podłączonym 1-szym wzmacniaczem i filtrem kwarcowym (obciążonym).
[attachment=10594]

W szerszym przedziale nie wygląda to już tak super, ale też chyba źle nie jest:
[attachment=10595]

Ten wzmacniacz na JFET daje około 10-12dB wzmocnienia (~5x), co pokrywa z lekką nawiązką straty w pierwszym mieszaczu, diplekserze i reszcie. Jednocześnie ma na tyle małe wzmocnienie i nie jest krytyczny, że przy nadawaniu spokojnie "obsłuży" poziom sygnału rzędu kilkuset mV p-p.

Pozdrawiam
SQ5KVS

Niestety, nie mam czym zmierzyć szumów w stanie "mute" ale spróbuje w weekend zastosować jakiś wzmacniacz to choć w przybliżony sposób będzie można to określić.
Wejście DIGI powinno charakteryzować się możliwie płaską charakterystyką amplitudową (w odróżnieniu o mikrofonowego gdzie wskazana/wymagana jest preemfaza) i oczywiście zdecydowanie mniejszą czułością.
Moim zdaniem należy zrezygnować z dipleksera. W tej klasie urządzenia będzie z nim tylko kłopot, szczególnie ze względu na wybraną topologię gdzie krytyczny jest kondensator C17. Dlatego lepiej jest doprowadzić impedancję wzmacniacza do 50 omów i przyjąć, że produkty przemiany go nie przesterują a prawidłowo zaterminują sam mieszacz.
Dlaczego Twój wybór padł na filtr na 6 MHz? Czyżby ze względu na pasmo 60 metrów?

Stosowanie dipleksera ma sens raczej wtedy, gdy w odbiorniku jest zastosowana wysoka pośrednia, a na wejściu odbiornika nie ma obwodów pasmowych lub są zastosowane szerokie obwody oktawowe.
W naszym przypadku kiedy stosujemy obwody pasmowe o szerokości na poziomie -3dB około 0,5MHz stosowanie dipleksera o szerokości 1,5MHz nic nie poprawi, ponieważ tą rolę spełnią obwody wejściowe odbiornika. Na wyjściu mieszacza J310 wystarczająco obciąża mieszacz nawet dla częstotliwości lustrzanych
Diplekser jest użyteczny dopiero +/- 3-4 MHz obok częstotliwości odbieranej.
Jeśli ktoś ma możliwości pomiarowe to proponuję wykonać dwa układy, przebadać IP3 odbiornika dla częstotliwości bliskich i lustrzanych i podać tu wyniki pomiarów.

A czemu nie 6MHz? - kwarce na tą freq. są bardzo tanie, są dość powtarzalne, nie bez znaczenia jest też że blisko z VFO stąd do innych popularnych pasm (pierwotnie zakładałem użycie DDS'a z lub bez PLL, no i mam już filtr kwarcowy na tą freq. ).
Zastanawiałem się swego czasu czy nie zrobić pośredniej w okolicach 25 MHz, to rozwiązało by kilka problemów, ale nie wiem jak z filtrem drabinkowym na tą częstotliwość.

Natomiast pytanie moje jest takie - jaka jest maksymalna moc / amplituda którą typowy kwarc w wysokiej obudowie, może przenieść? setki mV, czy więcej?

Henryku - dobra uwaga. Co prawda ten diplekser nie wymaga dużo zachodu, ale jednak jest to też kilka elementów mniej. Bez niego okaże się że część p.cz. spokojnie się obejdzie na cewkach kupionych w sklepie... Trzeba będzie zwiększyć L9 do 100uH.

Pozdrawiam

Te kwarce pracują w filtrach MC do około 1,5V w piku. Powyżej tego napięcia jeszcze się nie uszkodzą, ale w filtrze będzie intermodulacja i usłyszysz na odbiorniku częstotliwości poszczególnych kwarców osobno.
Te same kwarce w filtrze drabinkowym zniosą nieco więcej, ale już nie pamiętam ile.
Najwięcej napięcia można podać na filtry monolityczne - chyba coś około 4V, ale też dokładnie nie pamiętam. Z tego powodu na takich filtrach można uzyskać największą dynamikę. Niestety te filtry są trochę za szerokie. Pewnie też są produkowane i wąskie, ale nikt ich nie sprowadza.

Ależ tak, oczywiście! Myślałem o 5,12 MHz lub wręcz 4,9194 MHz (jak w K2) Wtedy jeszcze bliżej do poszczególnych pasm. Ale 6 MHZ też jest ok. Stosunkowo niska pośrednia pozwala na wykorzystanie jednego pilota BFO w planie przemian zwłaszcza w przypadku gdy mamy asymetryczny filtr a takim przecież jest filtr drabinkowy. Mniej ostre zbocze można wtedy wykorzystać jako podstawę niskich częstotliwości do daje lepszy efekt audio.
Nie martw się o kwarce, na paśmie nie ma takich sygnałów, które byłyby w stanie zagrozić filtrowi a wzbudnicę ograniczą same klucze.