Na de beschrijving van het hoogfrekwentgedeelte vorige maand, gaan we ons in dit artikel bezighouden met een aantal bijkomende zaken als baseband filtering, de signaalverwerking van geluid & beeld alsmede de voeding. In totaal komen we hiermee op twee printen - en wanneer die samen in een net kastje worden gezet, is de IDU in feite al zo goed als kompleet.
Tevens wordt in deze aflevering een afregelprocedure beschreven, die zonder speciale vakkennis en dure meetapparatuur kan worden uitgevoerd.
Figuur 10 toont dat het van de RF-print afkomstige basebandsignaal in een RLC-sektie eerst een deëmphasis ondergaat. Vervolgens wordt het gedeelte van 0...5 MHz versterkt en "geklemd" in een zogeheten video-klemschakeling. Tenslotte wordt het via twee buffertrapjes zowel AC- als DC-gekoppeld naar de uitgang gevoerd, alwaar het als CVBS-signaal (composite videoblanking-synchronisation) ter beschikking staat. Op de antidispersie-werking van de klem schakeling komen we later nog terug.
Figuur 10, Blokschema van de tweede print in de indoor-tuner. Van de grote hoeveelheid blokjes zijn er slechts een paar essentieel voor de signaalverwerking.
Het deel van het basebandspektrum dat de geluidshulpdraaggolf bevat, wordt via een 5-MHz-hoogdoorlaatfilter naar een versterkertrap gevoerd. Daarna wordt de geluidsdraaggolf er uitgelicht, door dit deel van het spektrum via boven-menging te herleiden tot een 280 kHz breed middenfrekwent-signaal van 10,7 MHz en vervolgens FM-detektie toe te passen. Het mengsignaal wordt betrokken van een afstembare oscillator met een frekwentie die 10,7 MHz hoger ligt dan die van de hulpdraaggolf.
Op de print is een voeding ondergebracht (PSU), die zowel de komplete indoor-tuner als de LNB van stroom voorziet. Bovendien is de mogelijkheid gekreëerd om een diefstal-alarm toe te voegen voor de LNB - maar dat is iets waar we te zijner tijd nog op terugkomen.
Tenslotte zij nog opgemerkt dat het S-metersignaal van de PLL-FM-detektor wordt gebruikt om, na versterking, een klein draaispoelinstrumentje te sturen dat zich op het front van de kast bevindt.
In figuur 11 is het principeschema van een en ander afgebeeld.
Figuur 11. Principeschema van het beelden geluid-gedeelte, de Smeter-sturing en de kombinatie voeding/ LNB-diefstalalarm. De stippen bij L15 geven het beginpunt van de wikkelingen aan.
Het deëmphasis-filter aan de ingang van IC3 is gedimensioneerd volgens de aanbevelingen die zijn neergelegd in de norm CCIR 405-1 (zie de tabellen 2a en 2b in het artikel "Satelliet-TV-ontvangst", Elektuur september '86). Als u meteen even doorkijkt naar figuur 12, dan ziet u dat de kurve van ons filter aardig dicht in de buurt komt van de theoretisch ideale deëmphasiskurve. Het verschil tussen beide wordt louter veroorzaakt door de toepassing van standaardwaarden voor de onderdelen. De ingangs- en afsluitimpedantie van het filter bedragen 75 ohm.
Het gefilterde baseband-signaal wordt volledig gelijkstroomgekoppeld toegevoerd aan de differentiële ingangen van IC3; met behulp van C50 kan het IC daarom onmiddellijk na het inschakelen van de juiste instel-spanning worden voorzien, zodat audio- en videosignaal meteen aan de tuner-uitgangen beschikbaar zijn. Extra toegevoegd is een DC basebanduitgang (BDC), waarmee desgewenst een AFC kan worden gestuurd - in deel 4 komen we daarop terug. Met P1 kan de versterking van IC3 worden ingesteld.
Het kapacitief uitgekoppelde CVBS-signaal wordt m.b.v. de uit R28, C54, D5 en D6 bestaande klemschakeling gesuperponeerd op een referentienivo van 6,2 - 0,7 = 5,5 V. Dit relatief hoge DC-nivo is nuttig wanneer er in de aangesloten belasting nog verschillende emittervolgers moeten worden gestuurd. Maar dat is niet het enige doel van de klemschakeling. Als de spanning op pen 8 van IC3 onder het referentienivo van 5,5 V daalt, zal C53 worden geladen. Het verschil tussen de referentiespanning en de spanning op pen 8 blijft dus over C53 staan tot het moment dat de uitgangsspanning van het IC de referentie weer overschrijdt. De lading van de kondensator verhoogt dus de uitgangsspanning van IC3, met als resultaat dat de laagste nivo's van het CVBS-signaal (sync-pulsen) "geklemd" worden op 5,5 V. De enige voorwaarde hiervoor is dat de RC-tijd van C53 in kombinatie met de ingangsimpedantie van de buffertrappen relatief groot moet zijn, vergeleken met de periodetijd van alle signaalkomponenten in het gebied van 50 Hz tot 4,5 MHz. Op deze manier raken we tevens verlost van de dispersie-komponent uit het versterkte video-spektrum. Het zou te ver buiten het bestek van dit artikel vallen om uitgebreid in te gaan op het elimineren van de interferenties die ontstaan door bestaande straalverbindingen in het gebied van 11 tot 13 GHz. In het kort komt het hierop neer dat de draaggolf van de satelliet heen en weer wordt "gesweept" over 2...4 MHz (zie nogmaals de tabellen 2a en 2b in het september-artikel) door een 25-Hz-komponent toe te voegen aan het uplink-CVBSsignaal. Dat driehoek-signaal heeft een vaste faserelatie tot de 50 Hz rastersync-puls, zodat het ontvangen beeld gaat flikkeren als die 25 Hz er niet wordt uitgefilterd. En dat laatste is precies wat met de eerder genoemde RC-tijd wordt bewerkstelligd.
Een uit C46, L13 en C47 bestaand T-filter onderdrukt baseband-signalen onder ca. 5 MHz en zorgt tegelijk voor een redelijke aanpassing van versterkertrap T6. De versterkte hulpdraaggolf-band wordt induktief uitgekoppeld met behulp van breedband-transformator L14.
Als mixer fungeert de nog immer voortreffelijke SO42P (IC4). Dit IC heeft tevens een oscillator aan boord, die hier met behulp van een varicap (D7) kan worden afgestemd van 16 tot 20 MHz. De oscillatorkring bestaat uit L15, C60 en C61; het afstemmen gebeurt met potmeter P2. Het aan de uitgang van IC4 beschikbare 10,7 MHz MF-signaal wordt via L16 uitgekoppeld en vervolgens door een keramisch filter geleid met een bandbreedte van 280 kHz. Dan zijn we inmiddels bij de FM-detektor. Daarvoor is het bekende IC TBA120S toegepast in de standaard-konfiguratie, waarbij kondensator C67 de deëmphasis verzorgt. Het gedemoduleerde signaal belandt via buffertrap A2 en volumeregelaar P3 aan de uitgang van de schakeling.
Bij de sturing voor de S-meter gaat het in principe om een inverterende spanning-naarstroom-omzetter: hoe lager de spanning op de basis van T10, des te meer stroom zal er door het draaispoelinstrument lopen. De gevoeligheid van het instrument kan met P5 worden ingesteld.
P4 bepaalt de hoogte van de gestabiliseerde emitterspanning van T10 en met deze potmeter kan dus de drempel worden ingesteld waarbij de meter nog net uitslaat. Voor het draaispoelinstrument kan nagenoeg elk type worden gebruikt met een gevoeligheid tussen 100 µA en 1 mA.
De voeding voor de indoor-tuner is konventioneel van opzet. T11 is toegevoegd om het relais te sturen voor het eerdergenoemde LNB-alarm, terwijl de uit C73, D10, D11 en C74 bestaande spanningsverdubbelaar de ingangsspanning levert voor de 33 V stabilisator D12.
De dimensionering van R51 luistert tamelijk nauw, aangezien de temperatuur-gekompenseerde zenerdiode niet al teveel vermogen mag dissiperen. De waarde van R51 kan worden berekend met de formule R51 ≈ (UTR1 - 0,6 - Uz)/Iz.
Daarbij stelt UTR1 de sekundaire trafospanning voor en Uz en Iz resp. de zenerspanning en zenerstroom. Met de opgegeven waarde voor R51 (1 kΩ) bedraagt de zenerstroom ca. 13 mA, bij een belaste trafospanning van 18 V. Overbodig te zeggen dat D12 in elk geval van een koellichaam dient te worden voorzien. Nog een paar opmerkingen over de zenerdiode. Het opgegeven type TAA550 heeft van huis uit een tolerantie van 10%, zodat de zenerspanning tussen 30 en 36 V kan liggen. De maximale zenerstroom bedraagt volgens de fabrikant 20 mA. In de praktijk bleek ook het type ZTK33 uitstekend te voldoen, mits R51 wordt afgestemd op een maximale zenerstroom van 7 mA.
Het LNB-alarmrelais Rel zal afvallen wanneer de spanningsval over R53 lager wordt dan 0,7 V. Dat zal onvermijdelijk gebeuren als de LNB wordt losgekoppeld, maar ook wanneer de kabel er naartoe wordt kortgesloten en dus F2 doorbrandt. Op de relaiskontakten kan een willekeurige alarminstallatie worden aangesloten.
Het aparte kader in figuur 11 laat de grof- en fijnafstemming zien, alsmede de polarisatiekeuzeschakelaar S3. Die laatste is zonder bedrading getekend, omdat er tegenwoordig verschillende methoden bestaan voor de afstandskeuze van lineaire (H/V) of circulaire (linksom/rechtsom) polarisatie. De nabouwer heeft dus de vrijheid om de besturingsschakeling aan te passen op zijn eigen specifieke systeem (coax-relais, bestuurbare polarisator, afstand-bediende ortho-mode feed, enz.).
Figuur 12. Preëmphasis-(I) en deëmphasis kurven (II) volgens CCIR-aanbeveling 405-1, zoals toegepast door nagenoeg alle 12-GHz-transponders. Gestippeld is de werkelijk gemeten deëmphasiskurve van onze schakeling aangegeven.
Vergeleken met de lastige perikelen waar we vorige maand mee te doen hadden, valt de praktische kant van de zaak dit keer erg mee. In feite zijn er nauwelijks problemen te verwachten, als men de print (figuur 13) gewoon netjes volgens de komponentenopdruk opvult. De spanningsregelaars kunnen naar keuze tegen de achterwand of op de bodem van de kast worden gemonteerd. Vooral voor de 7812 (IC7) is een goede koeling erg belangrijk; een gewoon T0220-koellichaampje is eigenlijk net iets te weinig. De verbindingsdraad naar de ingang van de spanningsregelaar kan eventueel worden vervangen door een experimenteel bepaalde 5-W-weerstand (Rx) van 10 20 Ω. R51 en R53 dienen in verband met de warmte-ontwikkeling een paar millimeter boven de print te worden gemonteerd, terwijl D12 om dezelfde reden van een klein koellichaam moet worden voorzien. Pas daarbij op voor kortsluiting, want het koellichaam ligt aan massa!
Figuur 13. Koper-layout en komponentenopdruk van de (enkelzijdige) tweede print van de IDU
R22,R23,R24,R25,R29,R31 | 75 Ω 1% |
R26 | 300 Ω 1% |
R27 | 20 Ω 1% |
R28 | 6k8 |
R30,R32 | 470 Ω |
R33 | 8k2 |
R34 | 1k5 |
R35 | 180 Ω |
R36,R42,R49 | 1 k |
R37 | 10 k |
R38,R52 | 680 Ω |
R39,R54 | 330 Ω |
R40 | 4k7 |
R41 | 100 Ω |
R43,R48 | 2k2 |
R44 | 220 Ω |
R45 | 18 k |
R46,R47,R50 | 22 k |
R51 | 1 k ½ W* |
R53 | 10 Ω ½ W |
P1,P3 | 10 k instel |
P2,P6 | 10 k lin. |
P4 | 5 k instel |
P5 | 2k5 instel |
P7 | 100 k lin. stereo |
C46,C47,C61 | 22 p |
C48 | 4n7 polystyreen 5% |
C49 | 680 p polystyreen 5% |
C50,C54,C55,C65 | 100 µ/16 V |
C51,C70 | 100 n Sibatit |
C52 | 10 µ/16 V |
C53 | 100 n MKT |
C56,C62,C66 | 10 n keramisch |
C57,C58,C59,C71 | 1 n keramisch |
C60 | 22 p zie tekst |
C63,C64,C67 | 22 n keramisch |
C68 | 47µ/16V |
C69 | 4N7/16 V |
C72 | 2200 µ/40 V |
C73,C74 | 220 µ/63 V |
C75 | 10 µ/63 V |
C76,C77 | 10 µ/25 V |
Alle elko's zijn axiale typen; de opgegeven werkspanning is het minimum. | |
T6 | BF199 |
T7,T8 | BC547B |
T9,T10,T11 | BC557B |
D5 | 6V2 zener 0,4 W |
D6,D13 | 1N4148 |
D7 | BB405G |
D8,D9,D10,D11 | 1N4002 |
D12 | TAA550 |
D14 | paneel-LED |
IC3 | NE592 (SGS-Ates) |
IC4 | S042P (Siemens) |
IC5 | TBA120S |
IC6 | CA3240E |
IC7 | 7812 of 7812CV |
IC8 | 7815 of 7815CV |
L12 | 33 µH axiale smoorspoel |
L13 | 22 µH axiale smoorspoel |
L14 | T50-2 ringkern " |
L15 | 10K1 spoelvorm (Neosid) |
L16 | KACSK3893A (Toko) |
L17 | KACSK586HM (Toko) " zie tekst voor wikkelgegevens |
CF1 | CFSH10.7M1 (Toko) |
F1 | 200 mA traag |
F2 | 250 mA traag |
K2 | BNC-konnektor voor flensmontage |
K3 | 5-polige DIN-bus |
M1 | draaispoel-instrument 100 µA...1 mA |
Rel | 24 V DIL-relais |
S2 | enkelpolige schakelaar |
S3 | wisselschakelaar |
Tr1 | trafo 2 x 18 V/ 1 A |
paneel-zekeringhouder | |
print-zekeringhouder | |
koellichamen voor D12, IC7 en IC8 | |
EPS 86082-2 | |
frontplaatfolie | nr. 86082-F |
behuizing | Retex Ecobox 7610 (300 × 200 × 70 mm) |
Alle aansluitgaatjes aan de randen van de print dienen van soldeerpennen te worden voorzien (dat zijn er heel wat...). Dan de spoelen. L16 en L17 leveren geen probleem op, want deze worden kant-en-klaar gekocht en kunnen zo in de print-gaatjes worden gestoken. In tabel 2 zijn de gegevens te vinden van de zelf te wikkelen spoelen L14 en L15. Eerstgenoemde behoeft weinig verdere uitleg, de tweede is wat kritischer omdat de faserelatie tussen de verschillende wikkelingen moet kloppen; het begin van elke wikkeling is in het schema met een stip gemerkt. In figuur 14 is te zien hoe de spoelvorm (type 10K1) voor L15 van een extra aansluitpootje kan worden voorzien. Als u niet zo veel ervaring hebt met dit soort spoelen, dan is het aan te bevelen om eerst eens te oefenen door een paar stukjes spoeldraad over zo'n 5 mm van isolatielak te ontdoen en vervolgens zorgvuldig te vertinnen. Bij L15 wordt van elke wikkeling het draadeinde met behulp van een buigtangetje om het desbetreffende pootje gewikkeld en vlak boven het kunststof voetje vastgesoldeerd. Niet te lang solderen, want dan smelt het kunststof! Het wikkelen zelf gaat als volgt:
Spoel | Wikkeling | Draadsoort | Aantal wdgn | Opmerkingen |
---|---|---|---|---|
L14 | a-b | 0,5 mm CuL | 14 | dicht aaneen op ø 12,7 mm ringkern |
c-d | 0,5 mm CuL | 5 | type T50-2 | |
L15 | f-e | 0,2 mm CuL | 25 | dicht aaneen op ø 4 mm |
b-a | 0,2 mm CuL | 12 | spoelvorm, type Neosid | |
d-c | 0,2 mm CuL | 4 | 10K1, zie fig. 14 |
Figuur 14. Een korrekte faserelatie tussen de verschillende wikkelingen is bij spoel L15 van het grootste belang. Alle wikkelingen worden van onder naar boven op de spoelvorm gelegd; de wikkelrichting loopt tegen de klok in.
Nadat de gehele print nog eens nauwgezet is gekontroleerd, kan de ontvanger op de in figuur 15 aangegeven wijze worden bedraad. Zet de verschillende units voorlopig nog provisorisch vast en gebruik voor M1 tijdelijk een multimeter.
Naast de standaarduitrusting die in de meeste "thuislaboratoria" wel te vinden is, hebben we voor de afregeling van de indoor-tuner de volgende zaken nodig:
Nuttig, maar niet strikt noodzakelijk zijn een dipmeter, een skoop en een 1,2 GHz frekwentiemeter.
Kontroleer na het inschakelen eerst alle in figuur 2 en 11 gegeven meetwaarden. Pas R4 en R6 zonodig aan om de juiste instelling voor T2 en T3 te vinden.
Het afregelen gaat als volgt:
Over het "inkasten" van de indoor-tuner valt in feite niet zo gek veel te vertellen. Met figuur 15 als leidraad moet het allemaal wel lukken. Er zijn echter een paar puntjes die wat extra aandacht verdienen. Voor Kl dient een gat van 15 mm in het achterpaneel te worden geboord; de flens van de bus moet precies tegen het achterpaneel rusten, terwijl het bodemdeksel van de RF unit zover mogelijk naar links op de bodem van de kast wordt gemonteerd. Dan kan deze altijd gemakkelijk worden uitgebouwd.
Figuur 15. Bedradingsschema van de indoor-tuner. Omwille van de duidelijkheid zijn de twee printen hier verder van elkaar getekend dan in werkelijkheid.
Bovenstaande montagemethode houdt in dat hoogstwaarschijnlijk alle acht montagesteuntjes in de Ecobox verwijderd moeten worden. De tweede print wordt rechts naast de RF-unit op de bodem van de kast vastgezet met behulp van 5-mmafstandsbusjes. Aan de rechterkant van de kast blijft nu nog voldoende ruimte voor de voedingstrafo en de zekeringhouder voor F1.
Het boren van het frontpaneel zal geen problemen opleveren, aangezien de kant-en-klare frontplaatfolie (figuur 16) als boormal kan worden gebruikt. Tenslotte zij nog vermeld dat de MODE-schakelaar deel uit maakt van het "keuzepakket", waar we het in deel 4 over zullen hebben; voorlopig kunt u in dat gat vast een tweedeks drie-standenschakelaar monteren, plus bijbehorende knop.
Figuur 16. Deze frontplaat-folie voor de indoor-tuner is via de EPS-service verkrijgbaar. Omdat draaispoelmetertjes in nogal wat varianten verkrijgbaar zijn, is het aan te bevelen om de desbetreffende opening in de kast en de folie pas te maken als de exakte maten van het gebruikte metertje bekend zijn.
Het vierde en laatste artikel in deze serie zal gaan over een derde print, die boven het in dit deel beschreven exemplaar kan worden gemonteerd. Toepassing van deze print is niet verplicht, maar wel zeer aan te bevelen. Hij bevat onder meer een AFC-schakeling, een VHF beeld- en geluid- demodulator plus video-testbron, alsmede een scanner-schakeling waarmee het afstembereik snel kan worden doorlopen teneinde het uitrichten van de schotel te vergemakkelijken.
Ook zullen in dit laatste deel de reeds vorige maand aangekondigde meetgegevens uitgebreid ter tafel komen.
Pre- en deëmphasis is een techniek die wordt toegepast ter verbetering van het signaal/ruis-gedrag in een radio-kommunikatiesysteem waarin gebruik wordt gemaakt van frekwentie- of fase-modulatie (FM of PM). Aan de kant van de zender wordt daarbij het modulatie-signaal door een netwerk gestuurd dat de hoge tonen minder verzwakt dan de lage. In de ontvanger gebeurt precies het omgekeerde om het oorspronkelijke modulatiesignaal weer terug te krijgen.
Bij satelliet-TV vinden preen deëmphasis respektievelijk in het grondstation (uplink) en in de indoor-tuner plaats. De transponder heeft geen funktie in deze, want die doet niets anders dan het omzetten en opnieuw uitzenden van het ontvangen signaal.
Het "Comité Consultatif International de Radio" (CCIR) maakt deel uit van de "International Telecommunications Union" (ITU), hetgeen een speciale afdeling is van de VN welke haar hoofdkwartier heeft in Genève. Via de CCIR vaardigt de ITU internationale voorschriften uit voor radio- en TV-diensten; bovendien wijst zij frekwenties toe en houdt precies bij wat er gebeurt op de verschillende banden.
Tevens houdt de CCIR zich bezig met het plegen van onderzoek, het doen van aanbevelingen en het uitbrengen van publikaties omtrent alles wat met telekommunikatie te maken heeft.
Deel 1 - Deel 2 - Deel 3 - Deel 4 - Deel 5
J. en R. v. Terborgh.