UHF TV-modulator
Apparaten die een video uitgangssignaal leveren dat via een TV-toestel zichtbaar gemaakt moet worden - zoals bijv. een TV-tennisspel of de in Elektuur 163 gepubliceerde CCIR-patroongenerator en het Videofeedback-systeem - dienen via een modulator met de antenne-ingang van de TV te worden verbonden. Een UHF-modulator blijkt daarbij duidelijk in het voordeel t.o.v. een VHF-versie.
In een rechtstreekse vergelijking met een VHF-modulator volgens de gebruikelijke opzet, biedt een goede TV-modulator voor de veel hoger in frekwentie liggende UHF-band de volgende voordelen:
- Er wordt veel minder hinder ondervonden van de door logische schakelingen opgewekte (stoor-)straling.
- De schakeling is eenvoudiger na te bouwen, omdat in plaats van spoelen zg. striplines kunnen worden toegepast, welke op de print kunnen worden geëtst.
- Op UHF is een veel groter aantal kanalen beschikbaar dan op VHF, waardoor men ook bij relatief vrij grote toleranties van de onderdelen binnen de band blijft.
Een goede modulator behoort, zoals figuur 1 toont, te bestaan uit een oscillator en een amplitudemodulator. Meestal wordt uit kostenoverwegingen de oscillator rechtstreeks gemoduleerd. Het onvermijdelijke gevolg hiervan is, dat naast amplitudemodulatie er ook fase- of frekwentiemodulatie ontstaat. Dit verslechtert de beeldkwaliteit; het beeld wordt dan onscherp.
Figuur 1. Een TV-modulator is altijd opgebouwd uit een oscillator en een amplitude-modulator.
Zonder verdere maatregelen zou voorts het gemoduleerde TV-signaal een bandbreedte beslaan van 10 MHz (overeenkomend met twee maal de bandbreedte van het videosignaal). Dit wordt in een TV-zender beperkt door het toepassen van een zijbandfilter, dat een gedeelte van de ongewenste zijband afsnijdt. Zoals te zien in figuur 2 bestaat het door de zender uitgezonden signaal dus uit een zijband, de draaggolf en een gedeelte van de andere zijband. Onmiddellijk rijst nu de vraag waarom de draaggolf dan niet volledig wordt onderdrukt, evenals een van de zijbanden. Het antwoord hierop is dat men de voorkeur geeft aan een eenvoudige demodulatie in de TV-ontvanger en dit gebeurt met een omhullende detektor, die nu eenmaal een draaggolf nodig heeft, terwijl een ontoelaatbare vervorming zou ontstaan als men een zijband abrubt zou onderdrukken. Het gedeeltelijk onderdrukken van een zijband is dus voor een huistuin-en-keuken TV-modulator geen noodzaak, al dient men wel op de 'goede' zijband af te stemmen.
Figuur 2. Modulatie van draaggolf met videosignaal, zoals dat in een TV-zender gebeurt.
De schakeling
De in figuur 3 geschetste UHF-modulator bestaat uit twee delen: De oscillator met FET T1 en stripline L1 en het feitelijke modulatordeel met Dl en stripline L2. Met de twee trimmers (C6 en C7) is een afstemming mogelijk tussen ca. 430 en 600 MHz.
Figuur 3. Het schema van de hier beschreven TV-modulator.
| R1 | 100 Ω |
| R2,R3 | 3k9 |
| P1 | 10k instel |
| P2 | 1 k instel |
| C1 | 3p3 |
| C2 | 150 p |
| C3 | 47 µ/25 V |
| C4 | 100 n |
| C5 | 6p8 |
| C6,C7 | folie trimmer 1,5 ... 5 p |
| T1 | FET E310 |
| D1 | 1 N4148 |
In L2 wordt een spanning opgewekt, voldoende om D1 in geleiding te brengen (bij korrekte afstemming). Wordt nu een positieve spanning op de video-ingang (P1) aangelegd, dan zal de diodestroom veranderen, waardoor ook de demping verandert welke op L2 wordt uitgeoefend. Dit gaat niet onbegrensd door; boven een bepaalde waarde verandert de demping niet meer.
De schakeling is zo gedimensioneerd, dat verzadiging optreedt bij een ingangsspanning van ca. 2 V, waardoor voldoende reserve aanwezig is. Aangezien de diodekapaciteit spanningsafhankelijk is en de oscillatorbelasting door het moduleren eveneens varieert, zal toch enige FM optreden. Deze 'spurious FM' is betrekkelijk gering en bedraagt niet meer dan ca. 40 kHz/V, wat aanzienlijk minder is dan bij rechtstreeks gemoduleerde VHF-oscillatoren. Het met deze modulator verkregen TV-beeld kan dan ook zeer goed genoemd worden.
De striplines dienen een hoge Q-faktor te bezitten en om deze reden is een ander materiaal voor de print toegepast dan het gebruikelijke. Hoewel hier niet mee gezegd is dat er geen beter materiaal bestaat, zijn de resultaten zeer goed te noemen, wat ook te zien is aan de harmonischen-onderdrukking (zie spektrumanalizerplaatje van foto 1). De konsekwentie hiervan is, dat in dit geval het zelf etsen van de print op printplaat hoogst zelden tot het gewenste resultaat zal leiden en dat de redaktionele verantwoordelijkheid in dit geval dan ook uitsluitend geldt voor de in de service verkrijgbare print. De extra laagohmige ingang met P2 is toegevoegd om behalve het video-signaal ook nog een geluidskanaal te kunnen moduleren.
De bouw
Voor een geschikte 15 V voeding kan gebruik worden gemaakt van de voedingsprint van de in november 1976 gepubliceerde 'Tienerradio' (eps nr. 9499-2), gemodificeerd volgens het schema van figuur 4.
Figuur 4. Een voor de modulator geschikte voeding, welke op de voedingsprint van de in november 1976 gepubliceerde 'Tienerradio kan worden gemonteerd.
Bij de opbouw van de print van de modulator (figuur 5) dienen voor een maximale reproduceerbaarheid de verbindingen van de komponenten naar de print zo kort mogelijk te zijn. In tegenstelling tot bijvoorbeeld de eveneens dubbelzijdige print van de 'Variometer-tuner', worden de komponenten hier aan de zijde van de koperbanen gesoldeerd, zoals duidelijk uit foto 2 blijkt. De modulator en de voeding moeten in een metalen kastje worden ondergebracht, waarbij men erop dient te letten dat de schakeling alleen via de coax-uitgangsbus met de kastmassa is verbonden. De volgens foto 2 opgebouwde schakeling moet dus zo worden aangebracht dat er geen extra verbinding nodig is tussen de coax-bus en de schakeling.
Figuur 5. Koper-layout en komponentenopstelling van de dubbelzijdig uitgevoerde print van de TV-modulator.
Foto 2. Een van de opgebouwde prototypen. Het is van belang dat de coaxstekerbus rechtstreeks aan de print wordt gesoldeerd.
De afregeling van de TV-modulator geschiedt als volgt: Allereerst dient men de TV af te stemmen op een onbezet UHF TV-kanaal (met een vrij lage frekwentie liefst; dus zo ruwweg ergens in het bereik tussen de kanalen 21 en 30). Trimmer C6 wordt nu verdraaid tot de draaggolf verschijnt (het beeld wordt dan donker). Aangezien de TV-modulator een tamelijk fors signaal levert, dient men nu eerst even de gehele UHF-band te kontroleren, teneinde er zeker van te zijn dat men de TV op het juiste signaal heeft afgestemd en niet op een of andere spurious produkt dat in de TV-tuner wordt opgewekt.
Als de afstemming in orde is behoort C6 ongeveer half ingedraaid te zijn. De afregeling met deze trimmer is overigens vrij grof (ca. 1 MHz/° verdraaiing), zodat fijnafstemming met de TV dient te gebeuren.
Na aldus op de ongemoduleerde draaggolf te hebben afgestemd, voert men een video-signaal toe aan P1, waarbij de loper van deze instelpotmeter tussen de twee uiterste standen moet staan. Het TV-toestel moet nu worden afgesteld op een zo scherp mogelijk beeld, ongeacht of dit nu loopt of stilstaat. Met P1 wordt daarna de modulatie zodanig verzwakt dat men nog maar net een beeld ziet, of, als het beeld al gesynchroniseerd was, de zaak uit de synchronisatie valt.
Trimmer C7 wordt nu ingesteld op maximaal kontrast, waarna de modulatiediepte met P1 eveneens op maximum kontrast wordt ingesteld. Met behulp van instelpotmeter P2 kan de modulatiediepte van het extra geluidskanaal worden ingesteld.
Het lek van Elektuur
Bij de bouwbeschrijving van de modulator laat zich een klein, maar voor de goede werking belangrijk detail wat moeilijk uit de tekst afleiden.
Voordat namelijk de coax-bus aan de print wordt gesoldeerd (het mag ook erna, maar dan gaat het iets moeilijker), dient het 'koude' einde van stripfine L2 aan massa te worden gelegd. Dit kan gebeuren door op de met een pijl aangegeven plaats een stukje montagedraad door het zich daar bevindende gaatje te steken en dit zowel aan de boven- als aan de onderkant van de print vast te solderen.
Fig. 6.