40 kanaals FM tranceiver voor 10 m 1
Ontvangstgedeelte
In de regio Dordrecht, met name bij de DEC (Dordtse Electronica Club) is men het afgelopen jaar aktief bezig geweest niet Marc set/es voorzien van de Cybernet basisprint, een print die voorkomt in 90% van alle CB-transceivers.
Uitgaande van een eerder gepubliceerd ontwerp is nu een schakeling tot stand gekomen, waarin i.v.m. het behoud van de selectiviteit de middenfrequentie van 10,7 MHz is gehandhaafd. De schakeling is tot stand gekomen door bijdragen van en beproevingen door PA3ATA, PE1AGO en PEIBMW uit Dordrecht, PA2GON uit Ridderkerk, PA0RVR uit Papendrecht en DLBVR/PA uit Maastricht.
Inleiding
Na de eerste enthousiaste ombouwpublikaties in de nummers 36 en 38 van CQ-PA 1982 en nr. 12 van Electron 1981 is er een feitelijke terugslag opgetreden. Het bleek toch allemaal niet zo eenvoudig als men zich voorgesteld had. Enerzijds was toch wel een redelijke bekwaamheid vereist. Anderzijds bleek de reikwijdte van de grondgolf op 10 meter bij lange na die van de 2 meter band niet kan evenaren.
Er is echter de steeds terugkomende prikkel om voor weinig geld een complete transceiver te bouwen. Bovendien vormen de sets een goed aanknopingspunt om met digitale techniek in de vorm van PLL gestuurde oscillatoren vertrouwd te raken. Tot slot kan men zonder veel schade te berokkenen leren zelf een zender en ontvanger af te regelen.
Onderstaand ontwerp kan met succes worden uitgevoerd in alle Marc sets waarin zich de print PTBM 117 AOX bevindt met de PLL08A. Dit zijn b.v. Major, Senfor Skyline, Audio-sonic, Multitech, Cuna, Hycom. Amroh, Midland, Wibe, Stabo 2200 en vele anderen.
De PLL-schakeling
Hoewel in CQ-PA nr. 36 reeds uitvoerig wordt ingegaan op de werking van een PLL, bekijken we deze opnieuw omdat dit het meest wezenlijke deel van deze omhouwschakeling is. Het schema is weergegeven in fig. 1.
Fig. 1. Oude situatie
Het hart van de toegepaste PLL (Phase Lock Loop) IC1 is een zgn. comparator. Deze vergelijkt een referentiefrequentie met die van een variabele oscillator. Afhankelijk van de frequentieafwijking wordt een regelspanning 0 ... 6 Volt afgegeven aan een varicap. (een diode waarvan de capaciteit varieert aan de hand van de aangelegde spanning). Deze varicap bevindt zich in een afgestemde kring waardoor tevens de frequentie varieert tot de gewenste waarde wordt bereikt.
Teneinde de comparator een vaste spanning af te laten geven moeten de twee ingangen van de comparator van gelijke frequentie zijn. Deze frequentie bedraagt 5 kHz in de stand ontvangen en 2,5 kHz in de stand zenden. Deze waarde is zo laag gekozen omdat de VCOfrequentie ook nog door diverse waarden moet kunnen worden gedeeld om stappen van 10 kHz te verkrijgen. Deze deelgetallen worden enerzijds bepaald door de stand zenden of ontvangen. Anderzijds worden zij in een "rom" (read only memory) uitgerekend aan de hand van een binaire code of wel aan/uit spanningen aan de aansluitpunten P0 t/m P6 van de PLL-IC.
Aan de andere kant van de comparator wordt een referentiefrequentie toegevoerd aan een vaste deler. In ons geval is dat 10.240 kHz, die in de stand ontvangen gedeeld wordt door 2048 om een vaste frequentie van 5 kHz te verkrijgen. In de stand zenden is dit deelgetal 4096 voor het verkrijgen van 2,5 kHz.
Werking bij ontvangst in de oude situatie
Concentreren wij ons eerst op ontvangst en wel in de oude situatie bij stand 1 van de kanalenschakelaar. Ontvangst moet worden een frequentie van 26.965 kHz. Dit signaal wordt met het VCO-signaal in de eerste mixer teruggebracht tot de eerste middenfrequentie, een vaste waarde van 10.695 kHz.
Vervolgens wordt dit signaal in de tweede mixer met 10.240 kHz teruggebracht tot de tweede middenfrequentie, 455 kHz en vervolgens gedetekteerd.
Een eenvoudig rekensommetje leert ons, dat het VCO-signaal in deze situatie dus 26.965 - 10.695 = 16.270 kHz moet worden. Dit signaal moet nog gereed gemaakt worden voor de PLL. Dit geschiedt door hem in de interne mixer van IC2 met een kristalfrequentie te mengen en te brengen op 16.270 - 10.240 = 6030 kHz. Deze waarde nu wordt ten gevolge van de binaire ingangscode gedeeld door 1206 naar de gewenste 5 kHz.
Deze deling geschiedt als volgt: Alle ingangen P0 t/m P6 worden allereerst geihverteerd. Dit wil zeggen dat spanningsloze ingangen intern spanningsvoerend worden gemaakt en dus meetellen voor het vormen van het deelgetal. Aan de verschillende ingangen wordt nu de volgende waarde toegekend: P0 = 1, P1 = 2, P2 = 4, P3 = 8, P4 = 16, P5 = 32 en P6 = 64. In stand 1 is de ingangscode dus 1 + 4 + 16 + 32 = 53. De verkregen waarde wordt intern in alle standen met twee vermenigvuldigd terwijl in de stand ontvangen de waarde met 1100 wordt verhoogd. Op deze manier wordt in stand 1 dus 2 x 53 + 1100 = 1206 verkregen en in stand 2: 2 x 54 + 1100 = 1208 enz.
Een dergelijk rekensommetje kunnen we uitvoeren voor iedere stand van de kanalenschakelaar, echter rekening houdend met het volgende.
Het aantal stappen van de binaire code is niet 22 maar 27. Er zijn namelijk 5 stappen met een tussenruimte van 20 kHz geblokkeerd, omdat deze frequenties in de 11 meter band zijn gereserveerd voor modelbesturing.
| P0 | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | PLL verschil freq. | Schakelaar | Door u in te vullen Frequenties | Duimwiel | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ÷ | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | 32 | 64 | ontvangst | zenden | oorspr. | extra | Frequenties | voorb. | |
| 53 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 6030 | 3242,5 | 1 | 29.250 | 92 | ||
| 54 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 6040 | 3247,5 | 2 | 29.260 | 91 | ||
| 55 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 6050 | 3252,5 | 3 | 29.270 | 90 | ||
| 56 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 6060 | 3257.5 | intern geblokkeerd | 29.280 | 87 | ||
| 57 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 6070 | 3262.5 | 4 | 29.290 | 86 | ||
| 58 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 6080 | 3267,5 | 5 | 29.300 | 85 | ||
| 59 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 6090 | 3272,5 | 6 | 29.310 | 84 | ||
| 68 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 6100 | 3277,5 | 7 | 29.320 | 83 | ||
| 61 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 6110 | 3282,5 | intern eblokkeerd | 29.330 | 82 | ||
| 62 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 6120 | 3287,5 | 8 | 29.340 | 81 | ||
| 63 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 6130 | 3292,5 | 9 | 29.350 | 80 | ||
| 64 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6140 | 3297,5 | 10 | 29.360 | 77 | ||
| 65 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6150 | 3302,5 | 11 | 29.370 | 76 | ||
| 66 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6160 | 3307,5 | intern geblokkeerd | 29.380 | 75 | ||
| 67 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6170 | 3312,5 | 12 | 29.390 | 74 | ||
| 68 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6180 | 3317,5 | 13 | 29.400 | 73 | ||
| 69 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6190 | 3322,5 | 14 | 29.410 | 72 | ||
| 70 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6200 | 3327,5 | 15 | 29.420 | 71 | ||
| 71 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6210 | 3332,5 | intern geblokkeerd | 29.430 | 70 | ||
| 72 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 6220 | 3337,5 | 16 | 29.440 | 67 | ||
| 73 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 6230 | 3342,5 | 17 | 29.450 | 66 | ||
| 74 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 6240 | 3347,5 | 18 | 29.460 | 65 | ||
| 75 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 6250 | 3352,5 | 19 | 29.470 | 64 | ||
| 76 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 6260 | 3357,5 | intern geblokkeerd | 29.480 | 63 | ||
| 77 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 6270 | 3362,5 | 20 | 29.490 | 62 | ||
| 78 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 6280 | 3367,5 | 21 | 29.500 | 61 | ||
| 79 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 6290 | 3372,5 | 22 | 29.510 | 60 | ||
| 80 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6300 | 3377,5 | 10 | +I | 29.520 | 57 | |
| 81 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6310 | 3382,5 | 11 | +I | 29.530 | 56 | |
| 82 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6320 | 3387,5 | C | A +I | 29.540 | 55 | |
| 83 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6330 | 3392,5 | 12 | +I | 29.550 | 54 | |
| 84 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6340 | 3397,5 | 13 | +I | 29.560 | 53 | |
| 85 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6350 | 3402,5 | 14 | +I | 29.570 | 52 | |
| 86 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6360 | 3407.5 | 15 | +I | 29.580 | 51 | |
| 87 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6370 | 3412,5 | D | B +I | 29.590 | 50 | |
| 88 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 6380 | 3417,5 | 16 | +I | 29.600 | 47 | |
| 89 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 6390 | 3422,5 | 17 | +I | 29.610 | 46 | |
| 90 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 6400 | 3427,5 | 18 | +I | 29.620 | 45 | |
| 91 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 6410 | 3432,5 | 19 | +I | 29.630 | 44 | |
| 92 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 6420 | 3437,5 | E | C +I | 29.640 | 43 | |
| 93 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 6430 | 3442,5 | 20 | +I | 29.650 | 42 | |
| 94 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 6440 | 3447,5 | 21 | +I | 29.660 | 41 | |
| 95 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 6450 | 3452,5 | 22 | +I | 29.670 | 40 | |
| 96 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6460 | 3457,5 | 10 | +II | 29.680 | 37 | |
| 97 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6470 | 3462,5 | 11 | +II | 29.690 | 36 | |
Codes 53 t/m 79: PLL08A voor 22 kanalen.
Codes 53 t/m 97: PLL03A voor 40 kanalen.
Van 22 naar 40 kanalen
Na enig onderzoek bleek het geluk aan onze zijde. NEC brengt nl. dezelfde PLL-IC in de handel met een meer uitgebreide ROM nl. de PLL03A. Gaat bij de PLL08A de programmering niet verder dan 22 kanalen, de PLL03A loopt door tot 40 kanalen en nu zonder onderbrekingen. We kunnen dus de PLL-IC zonder meer uitwisselen zonder dat daarvoor een extra print vervaardigd moet worden. Wel oppassen met solderen. Om de gevoelige C-MOS ingangen niet te beschadigen dient de soldeerbout met het aardpotentiaal van de set te worden doorverbonden.
Verder moeten we een moeilijkheid overwinnen. De 18 extra kanalen moeten wel ingeschakeld kunnen worden. Tabel 1 geeft daar meer informatie over. Door nu de functie van P4 voor pen 11 van IC1 door printbaan onderbreking via een verbreekkontakt van een hulpschakelaar naar pen 11 van dit IC te voeren en dezelfde aankomende spanning via een verbreekkontakt van een tweede hulpschakelaar naar pen 12 van IC1 hebben we 2 x 160 kHz "up" schakelaars voor de standen 10 t/m 22.
De resterende 3 kanalen kunnen afzonderlijk, zoals in de oorspronkelijke schakeling kanaal 9 wordt ingeschakeld, worden geprogrammeerd. Hiervoor moet een extra 4-standenschakelaar worden opgenomen met 9 eenvoudige dioden b.v. IN 4148 volgens fig. 2. Een alternatieve schakeling met duimwielschakelaars wordt in deel 2 van dit artikel gegeven.
Fig. 2. Schakeling voor 40 kanalen
Werking bij ontvangst in de nieuwe situatie
Wat moeten wij doen om de set geschikt te maken voor ontvangst van 40 kanalen in een uitgekozen gedeelte van de 10 meter band met behoud van de bestaande middenfrequenties 10.695 en 455 kHz. Daarvoor is een frequentie van doorslaggevend belang nm. de VCOfrequentie. Vanuit de PLL gezien mag deze frequentie echter niet straffeloos worden veranderd. Om er voor te zorgen dat de VCO-frequentie w81, maar de PLL-frequentie niet verandert moet het mengkristal 10.240 kHz vervangen worden.
Voor ieder gewenst gedeelte van de 10 meter band kan dit kristal eenvoudig bepaald worden. Willen we bijvoorbeeld zowel een gedeelte van de oorspronkelijke in CQ-PA gepubliceerde band (29.000 - 29.270 kHz) en de Amerikaanse repeaters (29.620 - 29.680 kHz) dan kunnen we bijvoorbeeld kiezen voor 29.250 - 29.690 kHz. (Op 29.700 kHz mag toch niet worden gewerkt.)
Uitgaande van stand 1 van de kanalenschakelaar voor 29.250 kHz kan de berekening volgens tabel 2 als volgt worden uitgevoerd.
Ontvangst 29.250 kHz minus le MF 10.695 kHz. VCO moet worden 18.555 kHz.
PLL wil zien 6030 kHz. Kristal moet worden 12.525 kHz. De met * aangegeven berekening voor zenden wordt in het volgende artikel behandeld.
Uitvoering
Het berekende kristal kan probleemloos op de plaats van X1 worden gezet. Het dient een kristal van goede kwaliteit te zijn geschikt voor serie resonantie met een afstemcondensator van 30 pF. Het oorspronkelijke kristal had echter nog twee functies die niet mee moeten veranderen, n.m. de referentiewaarde voor de PLL en de mengfrequentie voor 1e naar 2e MF.
| Berekening voor ontvangst | Berekening voor zenden* | Zenden in shift 100 kHz lager* | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Frequentie = | kHz | Frequentie = | kHz | Frequentie = | kHz |
| Af | 10.695 kHz | Gehalveerd (VCO freq.) = | kHz | Af | 100 kHz |
| VCO freq. = | kHz | Af | 3.242,5 kHz | Verschil (Zendfreq.) = | kHz |
| Af | 6.030 kHz | Kristal = | kHz | Gehalveerd (VCO freq.) = | kHz |
| Kristal = | kHz | Af | 3.242,5 kHz | ||
| Kristal = | kHz | ||||
| Note: Bij het toepassen van de in deel 2 beschreven duimwielschakelaars is het extra kristal voor zenden in shift niet benodigd. | |||||
Hiervoor kan het beste het verwijderde kristal X1, 10.240 kHz op een hulpprintje tot een complete kristaloscillator worden samengebouwd. Een goede schakeling daarvoor is reeds in CQ-PA nr. 36 gegeven die net als in de oorspronkelijke schakeling uitgaat van serieresonantie. In fig. 3 is de nieuwe schakeling met de extra kristaloscillator gegeven. Mocht de oscillator een te hoge spanning afgeven dan kan de condensator 10 nF eventueel worden verkleind tot 1 nF. De sinusvorm kan eventueel worden verbeterd door de weerstand van 82 kOhm te verlagen tot 68 kOhm. De uitgang van de schakeling wordt aangesloten op de referentie ingang van PLL, pin 2 van IC1. De oorspronkelijke verbinding wordt verbroken door het weghalen van C5.
Fig. 3. Nieuwe situatie
De tweede functie, de mengfrequentie voor de 1e naar de 2e MF kan overeenkomstig de oorspronkelijke schakeling op de capacitieve spanningsdeler van het kristal worden aangesloten via de condensator C65.
Het afregelen van de ontvanger
Allereerst wordt de nieuwe oscillatorschakeling gebouwd op b.v. gaatjesprint (of het in deel 2 te beschrijven VRZA printje P60), gekontroleerd en exact op frequentie gezet m.b.v. een frequentieteller. Daarna wordt op de vrijgekomen plaats van X1 het nieuwe kristal geplaatst en de VCO frequentie opnieuw afgeregeld. Kies hiervoor bij 40 kanalen, stand 10 van de kanalenschakelaar, in het voorbeeld horend bij 29.470 kHz.
Door de frequentieteller aan te sluiten op punt 2 of 3 van IC2 kan m.b.v. CT2 het nieuwe kristal op de juiste frequentie worden ingesteld, in het voorbeeld 12.525 kHz. Lukt dit niet dan de waarde van C18 aanpassen. Vervolgens wordt met een hoog-ohmige voltmeter op het testpunt TP1 de kern van T1 verdraaid tot een vaste spanning van 4 Volt wordt verkregen. De VCO lockt nu ongeveer in het midden van zijn bereik. Ter controle kan op punt 1 van T1 met de frequentieteller in ons geval 18.555 kHz worden afgelezen.
Vervolgens worden de afgestemde kringen en spoeltjes bijgesteld door met een meetzender een signaal van 29.470 kHz te produceren. De kernen van T5, T6 en T7 alsmede L5 en L6 worden nu zodanig verdraaid dat op de veldsterktemeter een maximaal signaal wordt afgelezen. De plastic omkapseling van L7 en L201 wordt verwijderd en de spoelvorm iets uitgetrokken.
Eventueel kan met onderstaande spoelen en potentiometers worden nageregeld.
| T12 | Afregelen op minimale ruis bij zwak signaal. |
| T13 | Afregelen op minimale vervorming bij maximale LF-output. |
| RV1 | Instellen van de sqelchdrempel. |
| RV2 | Instellen van de zwaai. |
| RV3 | Meteruitslag RX. |
| RV4 | Meteruitslag TX. |
Verbeteren van de ontvangst
Een van de meest essentiële gebreken bij mobiele uitvoeringen van deze Marc setjes is het ontbreken van het spoeltje T6. Samen met T7 wordt hiermede een bandpass filter gevormd waarmee de veraf selectiviteit wordt bepaald. Het type nummer van de spoel is ETR 0334-06 van het fabrikaat TOKO. Door verwijdering van een brugje is dit filter samen met C58 van 10 pF in de bestaande soldeergaatjes eenvoudig bij te plaatsen.
Na enig rekenwerk bleek eveneens dat 27 MHz signalen de kans krijgen via de 2e harmonische van de VCO-frequentie in het le MF terecht te komen. Voor signalen 29.530 tot 29.690 kHz bedraagt de VCO-frequentie 18.835 tot 18.995 kHz. De 2e harmonische loopt dan van 37.660 tot 37.990 kHz die met 26.965 tot 27.295 kHz eveneens 10.695 kHz opleveren. De harmonischen kunnen het gemakkelijkst worden onderdrukt met zuigkringen van 5 µH en 3,5 pF parallel aan C20 en aan C61.
Wie een beter filter kan bouwen b.v. een capacitief gekoppeld bandfilter op de plaats van C59 zal natuurlijk nog betere resultaten boeken.
Verder zullen verkleining van C51 van 27 naar 22 pF en C53 van 47 naar 39 pF enige verbetering in de ontvangst geven, omdat hierdoor een betere LC-verhouding en dus een hogere spanningsopslingering optreedt. Wie nog een stapje verder wil gaan kan het eenvoudige 455 kHz filter F2 op de plaats van C69 onderbrengen en op de plaats van F2 een Murata keramisch filter in metalen behuizing plaatsen. Deze filters kunnen ook op het P60-printje worden gemonteerd.
Tot slot
Wie de set uitsluitend gebruikt voor ontvangst is nu klaar. Wel dient bij weglating van de microfoon op de microfoon contraplug de punten 3 en 4 te worden doorverbonden omdat de set anders niet functioneert.
In een van de volgende nummers van CQ-PA de beschrijving van het zendgedeelte compleet met repeater shift, een complete lijst van Amerikaanse en Duitse 10 meter repeaters, vergroting van het uitgangsvermogen, een scanner met digitale uitlezing in frequentie en een overzicht van voor deze set bruikbare antennes.
Deel 1 - Deel 2
PA0VDO, Harry van Dormolen.