QRP Transiiverin kehittelyÄlä pistä vielä kolvia lämpiämään ! | Under work 200803! | |||
YLEISTÄTransiiveri rakentuu kahdesta osasta: lähetin ja vastaanotin. Käytännön laitteissa nämä rakentuvat samaksi kokonaisuudeksi, jossa yhteisinä osina on yleisimmin antenni, kotelo ja virtalähde. Oheisessa kuvassa on transiiverin sisältö mietitty siten, että lähetin ja vastaanotin käyttävät muitakin osia yhteisinä. Kuva on vain hahmotelma kaukaa horisontista, älä jää tuijottamaan.Tarkoitus on ensin keskittyä pelkkään vastaanottimeen ja ottaa lähetin työn
alle vasta kun Rx-puoli ensin toimii. Toivottavasti en ole seonnut nimityksissä. Minä olen käsittänyt asian näin: Tässä artikkelissa käsitelty laite on koetettu jakaa yksinkertaisiin osiin eli moduleihin, jotta osien korvaaminen toisilla olisi mahdollista.
Osien nimitykset: RF tarkoittaa Radio Frequency eli radiotaajuus, AF taas Audio Frequency eli äänitaajuus. RF-filtterin tehtävänä on poimia taajuuksien merestä kapea taajuusalue edelleen käsiteltäväksi. Saalis vahvistetaan uV -tasolta käyttökelpoisemmaksi RF-vahvistimella. Mikserissä tähän signaaliin Frx summataan oskillaattorin E taajuus Fosc, jolloin saadaan sekoitustuloksina seuraavat taajuudet:
Näistä signaaleista poimitaan jatkojalostukseen Fosc+Frx tai Fosc-Frx AF-suodattimella. |Fosc - Frx| on suoran superin tapauksessa jo äänitaajuudella ja Fosc + Frx kaksinkertaisella taajuudella. AF-suodattimessa voidaan siis taajuudet Frx, Fosc ja Fosc + Frx suodattaa pois suhteellisen loivalla alipäästösuotimella. Suoran superin kuvassa jäi käsittelemättä tuo BlackBox. Siinä sillä tarkoitetaan suoraa johdinta. Seuraavassa kuvassa BlackBox saa selityksensä:
Suoraan superiin nähden on Black Box korvattu seuraavilla osilla: Lisäksi paikallisoskillaattorin (1) taajuutta pitää muuttaa joko Fosc + Fosc2 tai Fosc - Fosc2. Välitaajuussuodin on yksinkertaisimmillaan kolmijalkainen komponentti, joka ei montaa euroa maksa. Varsin yleinen suotimen taajuus on 455kHz. Toisin sanoen Suorasta superista päästään seuraavalle portaalle suhteellisen helposti. | ||||
Sukellus syvemmälleRF-filtteriJatkossa keskitytään 80m bandiin eli taajuusalueelle 3.5 - 3.8 MHz. Suosituin suodintyyppi on rinnan kytketty LC-suodin. Tällä päästään kohtuullisiin tuloksiin erottelukyvyssä ja herkkyydessä. Heikollakin erottelukyvyllä erottuvat voimakkaat lähellä olevat asemat taustametelistä. Haluttaessa poimia metelin seasta heikkoja kaukana olevia asemia pitää sekä parantaa herkkyyttä, että kaventaa kuunneltavaa kaistaa. Haluttaessa parantaa erottelukykyä pitää suotimen Q-arvoa parantaa esim käyttämällä korkeamman kertaluvun suodattimia. Sopivien L ja C -arvojen valintaan on erilaisia nyrkkisääntöjä. Yksi hyvä tapa on käyttää elektroniikka-simulaattoria PC:ssä ja tutkia eri arvojen vaikutusta. Yksi mahdollinen arvopari on esimerkiksi L = 10uH, C=170pF. Kasvattamalla induktanssia ja pienentämällä kapasitanssia näistä arvoista saadaan terävämpi suodatin, mutta osien saatavuuden kustannuksella. Olen protoillessa käyttänyt viritysosana 65pF trimmeriä, joka on suurin käsiin helposti sattuvista trimmereistä. Vanhanaikaisien (esim) 365pF säätökondensaattorien saatavuus on satunnaista. Keloista 10 uH on mahdollista toteuttaa monella eri tavalla. Klassisesti suosituin on ilmasydäminen yksikerroksinen kela, jonka sekä laskeminen, että valmistaminen on helppoa. Ikävänä puolena on se, että tälläinen kela häiriintyy helposti ympäristönsä magneettikentistä. Lisäksi Ilmasydämiset kelat ovat yleensä harmillisen isoja. Ilmasydämisen kelan laskemiseen voi käyttää seuraavaa yhtälöä L = d^2 * n^2 / 25.4 / (18 * n +40 *p) Toinen mahdollisuus on toroidisydäminen kela, jonka hyvänä puolena on tunteettomuus ympäristön magneettikentille sekä pieni koko. Ikävänä puolena on toroidien saatavuus. Jokaisella valmistajalla on omat värikoodinsa eikä toroideissa yleensä ole mitään merkintää, josta sen arvot voisi tunnistaa. Toroidin käyttöä pitää siis vältellä DIY-rakenteissa, mikäli kelan induktanssi ja taajuusominaisuudet ovat kriittiset. Kolmatena mahdollisuutena on pienoiskuristin, joka on halpa ja pienikokoinen. Ferriittirunkoisena se on kohtuullisen tunteeton ympäristön vaikutukselle. Kuristimet on lisäksi merkitty värirenkailla, joten niiden tunnistaminen on helppoa. Huonona puolena on kuristimessa käytetystä ohuesta langasta johtuva suurehko vastus ja sitä kautta huono Q-arvo. Käytännössä pienoiskuristimella toteutulla RF-filtterillä pystyy kuitenkin kohtuullisen hyviin tuloksiin lähialueilla. Kokeilin vastuksen vaikutusta tulokseen lisäämällä 1 Ohm vastuksen sarjaan seuraavan kuvan kelan L1 kanssa. Ulos saatava signaalivoimakkuus putosi melkein puolella ja Q-arvo romahti.
Lisää RF-asteesta toisella sivulla.
Kuvan kytkennässä diodit muodostavat oskillaattorin tahdissa toimivan kokoaaltotasasuuntaajan. oskillaattori pitäisi ilmeisesti olla digitaalinen, jotta signaalin vääristymiseltä vältyttäisiin siniaallon kohdissa, joissa oskillaattorilta tuleva signaali on liian heikko avaamaan diodia. Digitaalisignaali tuo kuitenkin mukanaan harmonisia taajuuksia, jotka pitää suodattaa pois. Käytetään jatkossa mahdollisimman puhdasta siniaaltoa. Miksereitä on lukemattomia erilaisia. Ohessa kuva hyvin toimineesta, joskin yksinkertaisesta balansoidusta mallista. Balansoidun mikserin etuna on, että siinä päästään helpommin eroon taajuuksista Frx ja Fosc. Jäljelle jäävät vain Frx+Fosc ja Frx-Fosc. Trimmeri 1k, Diodit 1n4148 toimivat, mutta Schotky BAT-82 antoi hieman paremman tuloksen. Muuntaja on halkaisijaltaan 8 mm toroidille käämilangalla käämitty 6+6:27. Toroidi löytyi lelulaatikosta. C1 = C2 = 10 n, R2 = 100 Ohm. Liitetään mukaan vielä toinen mikserityyppi, jolle en tässä anna mitään nimeä. Siinä oskillaattorilta tulevalla signaalilla ohjataan FET:n vahvistusta, jolloin FET toimii epälineaarisena komponenttina. Tämän mikserin lähdössä näkyvät kaikki neljä taajuutta, mikä pitää ottaa huomioon suodatinta suuniteltaessa.
Dual Gate mikseri on kytkentäkaaviona tarkasteltuna hieno ratkaisu - yhdellä kivellä pystytään hoitamaan monimutkainen toiminto. Käytännössä Kytkentä paljastuu hieman ikävämmäksi. Käytetyt Dual Gate -kivet ovat ilmeisesti kaikki hyvin herkkiä asennusvirheille. Pienikin staattinen purkaus tappaa kiven. Webistä löytyneissä kytkennöissä on käytetty seuraavia tyyppejä: 2N201,3SK45,3SK60,3SK88, BF900,BF960,BF981,BF988. Hinnat eivät ole pahoja, jokseenkin samaa luokkaa edullisimmillaan, kuin tavallisemmillakin FET:llä Dual Gate voidaan toteuttaa myös toisin, oheisen kuvan mukaisesti: Mikserin kaipaamat signaalitMiksereitä koskevissa keskusteluissa annetaan mikserille tuotavien signaalien
suuruudelle seuraava ohje:
Oskillaattorin taajuutta säädetään 65pF trimmerillä, mutta mikään ei estä käyttämästä kapasitanssidiodiakaan. Muuntaja on 10uH pienoiskuristin, jonka päälle on kierretty 5 kierrosta käämilankaa. FET on BF245. Oskillaattorin vakavuus paranee maata vasten olevalla n. 100 Ohm vastuksella ja 6.8nF konkalla. Vaikutus mitattiin käytännön kokeiluissa. Muut komponentit on ladottu paikoilleen lelulaatikosta sen enempiä miettimättä. Oskilaattorin vakavuus on tärkeää. Tässä esitelty malli mahdollistaa normaalin käsivaraisen toiminnan, mutta digi-modeilla, joissa yhteyksien kesto voi olla kertaluokkaa pidempi, kannattaa asiaan paneutua paremmin. Oheisessa kuvassa on mukana myös bufferivahvistin sekä mikseri.(katso myös uudempi kuva). R1,R2,R3,R6,R7,R8 = 100 Ohm AF-suodatinSuodattimen ensisijaisena tehtävänä on poistaa ei-toivotut taajuudet ja jättää jäljelle korvin kuultavat. Käytännössä riittää alue 400-3000Hz, jopa kapeampikin. Suodatin voi olla huomattavasti kapeampi, mikäli kuunnellaan pelkkää CW:tä.AF-vahvistinAF-tasoisen vahvistimen kasaamiseen on lukemattomia mahdollisuuksia. Tasavertaisina kamppailevat TDA2030, LM386 ja LM324. LM324:n puolesta puhuu se, että neljän operaatiovahvistimen paketista syntyy helposti myös hyvä AF-filtteri. LM386 ja TDA2030 puolesta puhuu se, että ne eivät kaipaa tehokiviä. | ||||
Linkkilistasekalaista elektroniikkaaVastaanottimia80m Vastaanotin ,ring mixexvastaanotin, Dual gate FET mixerVastaanotin, Dual Gate FET mixer | ||||
Projektin tila ja tulevaisuusEsa, OH1GU on hätäisesti oikolukenut tämän sivun kertaalleen ja ohjastanut muutamien pahimpien typeryyksien yli. (Kiitos taas kerran !)Jukka, OH2BR raportoi kielioppivirheistä, jotka kiireellä korjasin. Kiitos sinulle ! Lasse OH1??? esitti korjauksia tekstin yksityiskohtiin ja herätti kysymyksen erilaisten vastaanotintyyppien nimeämisestä. Tämä aiheutti paljon päänraapimista. Kiitos sinulle ! Esan, OH1GU, kanssa on parhaillaan menossa kevyt kisa tästä vastaanottimesta. Esa näkee toisena mahdollisuutena mikropiireistä kootun laitteen, joka saattaa olla alkeislaitetta seuraava malli. Minä kuitenkin vielä puolustan kasvatuksellisistä syistä diskreettikivistä koottua. Jos sinulla on hyviä ideoita AGC:n ja lähetinpuolen rakentamiseksi, ilmoittele
minullekin. Kaikki muutkin kehitysideat otetaan ilolla vastaan. Tulen jatkamaan
tämän sivun kehittely kunnes käytössä on toimiva lähetin-vastaanotin. Tarkoitus ei ole tehdä laitetta itselleni, vaan tarjota sen ideat vapaasti jakeluun. Itselleni tämä on ollut hyvin opettavaista tiedonhankintaa. | ||||
Pyyntö lukijalleNyt kun olet lukenut tämän sivun, voit lähettää minulle viestin pahimmista havaitsemistasi virheistä sekä mieleesi tulleista ajatuksista. Kaikkinaiset kommentit ovat muutenkin tervetulleita.Olen hyvin vastaanottavainen kaikille parannusehdotuksille. Kiitos jo etukäteen ! PTMUSTA at UTU.FI |