Vizitatori

Avem 4 vizitatori și nici un membru online

Sincrodina2 tPOLAR3A: Receptor sincrodina pentru benzile de 80m si 40m

Un punct de plecare in realizarea unui receptor pentru traficul radio in banda laterala unica (SSB) este receptorul sincrodina. Acest tip de receptor are avantajul simplitatii constructive, dar dezavantajul unei selectivitati mai reduse datorita receptiei ambelor benzi laterale. Exista anumite tipuri de receptoare sincrodina care pot rejecta si canalul imagine – cele care folosesc mixerul in cuadratura (ex: mixerul Tayloe), dar materialul de fata doreste sa prezinte o varianta simpla, pentru incepatori. 

(varianta 2013, revizuita si completata cu sistem RAA si sintetizor de frecventa cu MMC381/382)

rmyo13-2011 NOTA: Prezentul proiect a fost conceput de Gabriel Patulea (VA3FGR) si publicat in varianta originala, in revista  "Radiomagazin YO" nr.13 (nov/dec 2011), editata de Societatea Romana a Radioamatorilor. Varianta publicata in prezentul articol a fost modificata prin adaugarea unui circuit de reglaj automat al amplificarii si a unui sintetizor de frecventa in bucla PLL, cu canal fix (3705 KHz). Proiectarea acestei variante a avut ca scop realizarea unui receptor dedicat ascultarii QTC-ului F.R.R. transmis pe QRG-ul respectiv si accesarea lui prin intermediul unui telefon celular. Ambele circuite au fost proiectate tot de VA3FGR, dar executate si testate de Cezar, YO3FHM

 

 

 

 

DSC 0788

Foto sus: prototip YO3FHM, finalizat pe 02.05.2014

Grup foto jos: prototipul miniaturizat original realizat de VA3FGR (14.10.2008)

Sincrodina1 t Sincrodina2 t Sincrodina3 t

Selectivitatea aparatului depinde de ordinul filtrului audio folosit. In cazul de fata, aceasta este de aproximativ 30dB fata de canalul adiacent (de aceeasi parte cu purtatoarea). Receptorul sincrodina propus este realizat cu tranzistoare pe etajele de RF si cu circuite integrate pe calea de AF, permitand receptionarea emisiunilor de tip CW, SSB sau RTTY transmise in benzile de 80m si 40m. Se pot receptiona si emisiuni digitale (ex: PSK31), dar este necesara utilizarea unui stabilizator de frecventa (ex: FLL IK3OIL) sau a unui sintetizor de frecventa (PLL, DDS sau combinat).

Sensibilitatea masurata in banda de 40m a fost de 1uV, iar in banda de 80m a fost de 2.5uV (10dB S/N).

Schema bloc se poate observa in imaginea urmatoare:

schema-bloc-sincrodina2

DESCRIERE GENERALA

Schema de principiu se poate descarca de aici.

In forma originala nu apar etajele RAA si sintetizorul de frecventa. Acestea vor fi publicate la finalul articolului.

Etajul de intrare este compus din filtre trece-banda, avand atenuarea de insertie intre 2.5-3dB pentru fiecare banda de lucru. Aceste filtre nu necesita acord variabil, dar de reglajul lor depinde direct sensibilitatea receptorului. Cuplajul circuitelor a fost calculat in asa fel incat neliniaritatea amplitudinii in banda de trecere sa nu depaseasca 1-2dB, iar ajustarea practica pe analizor a redus si mai mult aceasta valoare.

In imaginile de mai jos puteti vedea caracteristica filtrelor, obtinuta cu ajutorul analizorului miniVNA:

80m-capete-transmisie t

80m: transmisia la capetele benzii [dB]

80m-capete t

80m: valori Return-Loss la capetele benzii [dB]

80m-mijloc-transmisie t

80m: transmisia in mijlocul benzii [dB]

80m-mijloc t

80m: valoare Return-Loss in mijlocul benzii [dB]

40m-capete-transmisie t

40m: transmisia la capetele benzii [dB]

40m-capete t

40m: valori Return-Loss la capetele benzii [dB]

40m-mijloc-transmisie t

40m: transmisia in mijlocul benzii [dB]

40m-mijloc t

40m: valoare Return-Loss in mijlocul benzii [dB]

 

FUNCTIONARE

Semnalul provenit din antena de receptie parcurge FTB-ul corespunzator benzii de lucru (U4-U5 pentru 80 m si U6 – U7 pentru banda de 40 m). Comutarea filtrelor corespunzatoare celor doua benzi se realizeaza “electronic”, prin comutatorul cu doua pozitii care trimite curent de polarizare spre diodele (D5 - D6 si D7 – D8). Recomandabil ar fi sa folositi diode de comutatie tip BA244. Rezultate acceptabile se obtin si cu modelul 1N4148. Desi unii ar fi tentati sa o faca, nu se recomanda folosirea diodelor Shottky la comutare, datorita rezistentei serie mai mari.

Cele doua filtre sunt urmate de un etaj amplificator RF cu zgomot redus, realizat cu tranzistorul Q1. Acesta are si rolul de amplificator cu castig reglabil. Potentiometrul liniar de 1K dintre pinii J14 si J15, se poate omite. In varianta prototip este montat un strap.

Pentru fiecare din cele doua benzi de lucru, exista cate un oscilator local (OL), realizat cu tranzistorii Q3 si respectiv, Q4, in montaj Clapp. Caracteristic receptoarelor sincrodina este faptul ca OL functioneaza pe frecventa de receptie, solutia adoptata (oscilator “dedicat”) avand multiple avantaje practice, cel mai notabil fiind acela ca se elimina reglajele laborioase datorate comutarii circuitelor LC. Ca si la etajele FTB, comutarea OL este realizata tot “electronic”, de la acelasi comutator.

Etajele OL sunt urmate de etajul buffer si amplificator realizat cu Q2. Semnalele provenite de la iesirea FTB si de la OL sunt aplicate mixerului dublu echilibrat realizat cu T1, T2 si D1-D4. La iesirea acestui mixer obtinem semnalul demodulat (audio). 

Pentru filtrarea si amplificarea semnalului AF obtinut dupa mixer, aceasta, se folosesc 3 circuite AO (filtre+preamplificare) si un amplificator final LM386. J1 si J2 (U1B) se pot conecta cu un strap (amplificare maxima) sau puteti inseria un potentiometru de 10K pentru reglajul amplificarii. In montaj s-a folosit TLC2276 (filtre de ordin 3). Cu rezultate mai slabe (zgomot crescut), se poate folosi si un circuit de tip LM324, compatibil la pini cu TLC2276.

Caracteristica de transfer globala in AF (simulata) a filtrelor active este prezentata in imaginea de mai jos:

FiltruAF Sincrodina_B

Dupa aplicarea filtrarii in audiofrecventa, semnalul este amplificat la un nivel acceptabil pentru auditie in difuzor (aprox. 1 W) cu ajutorul unui circuit LM386. Cu exceptia circuitului LM386 care este alimentat la 12 V, restul circuitelor se alimenteaza la o tensiune stabilizata (U2 – LM7806) de 6 V. Valoarea nu este critica. Se poate folosi orice stabilizator care livreaza 6 ... 9V.


REALIZAREA PRACTICA

Va recomandam ca pentru o functionare corecta, sa reproduceti circuitul imprimat original sau sa concepeti unul care sa poata asigura un plan de masa corect. Cei care sunt grabiti, pot improviza pe o placa de test, dar sansele de oscilatie cresc considerabil datorita amplificarilor foarte mari din zona AF. 

Sincrodina AmplasarePiese

Se recomanda ca asamblarea sa inceapa de la etajul de audio frecventa. Procedand astfel, puteti verifica realizarea corecta pe masura ce instalati componentele. Functionarea corecta a etajelor de audiofrecventa (filtrele + etajul final) se poate verifica si cu ajutorul software-ului Visual Analyser , un veritabil vobbler pentru audiofrecventa.

Urmeaza apoi oscilatoarele, a caror functionare corecta poate fi verificata cu un osciloscop si un frecventmetru si, in final, mixerul dublu echilibrat si FTB pentru cele doua benzi.

ATENTIE! Este necesara montarea completa a componentelor mixerului (transformatoare, diode, etc.). Functionarea primului AO  (U1A) depinde de aceasta, intrucat polarizarea in DC a intrarii neinversoare este preluata de la divizorul rezistiv R2-R6, prin infasurarile transformatoarelor din mixer si diodele acestuia.

Acordul corect al filtrelor trece banda se poate realiza dupa metoda descrisa in materialul A412 si realizarea filtrelor trece-banda” (Cezar, YO3FHM & Gabriel Patulea, VA3FGR) sau si mai bine, folosind un vobbler RF sau un VNA. Nu se recomanda reglajul “traditional” prin efectuarea unui maxim in mijlocul benzii de lucru, intrucat cu o astfel de metoda nu se poate obtine maximum de uniformitate in banda de trecere.

DETALII DE CONSTRUCTIE

La realizarea bobinelor din filtrele de banda, diametrul sarmei nu este critic. Bobinati cu cea mai groasa sirma care incape pe mosor. Autorul a folosit CuEm 0.08. In cazul in care folositi miezuri cu alta calitate a feritei, trebuie ajustat numarul de spire, dar va trebui sa mentineti raportul de 1:5 cu bobinele de cuplaj. Miezurile utilizate in montajul original au fost din ferita F4. Puteti folosi cu succes bobine de FI 10.7MHz din receptoarele FM, asa cum a facut si YO3FHM.  

Montajul a fost realizat in mod special cu componente clasice (cu terminale), pentru a putea fi abordat mai usor de incepatori sau de cei care nu au acces la echipament mai scump, de montare SMD. Acest receptor, conectat la o antena bine acordata, poate fi utilizat ca receptor secundar, dezavantajele sale fiind depasite de simplitatea realizarii, de sensibilitate si de posibilitatea de a-l realiza intr-o formula “miniaturizata”, apta sa il transforme intr-un receptor portabil. La YO3FHM functioneaza excelent pe o antena Inverted-L cu 2 brate de 10m.

MODIFICARI FATA DE MONTAJUL ORIGINAL 

Acestea au aparut in cursul anului 2012. 

Sistemul de reglaj automat al amplificarii 

Mai jos puteti vedea schema simulata in LTSpice. Nu am mai avut timp sa o cosmetizam si sa o publicam intr-o formula mai simpla. Operationalul U1 este U1B din schema originala. Amplificarea acestuia este controlata de o bucla RAA realizata cu tranzistorul FET J1 (2N3819 sau BF245). Drena lui J1 se conecteaza la C12 din schema originala.

Semnalul AF care actioneaza RAA-ul este preluat de la iesirea ultimei celule AO din filtrul audio (U1D, pin 14). In acest scop am folosit un grup RC serie (0.47u + 47K) care aduce semnalul AF la C1 de la intrarea buclei RAA (1uF, cu polul negativ catre D1+D2). Apoi este redresat de diodele D1 si D2 (de tip Schottky, model BAT54), dupa care este aplicat pe grila lui J1, a carui rezistenta sursa-drena este modificata in functie de nivelul tensiunii pe grila de comanda. Tranzistorul J2 este responsabil de actionarea instrumentului de masura, iar R11+R12 reprezinta un semireglabil din care se regleaza zeroul instrumentului. Sensibilitatea instrumentului folosit a fost de 100uA, dar puteti folosi chiar si pana la 1mA.

AGCSmtr sch

Grupul R1-C2 determina timpul de raspuns al etajului de RAA. Puteti monta valori diferite in functie de necesitati. Pentru SSB, am montat 4.7u. Pentru CW, puteti monta 1nF.

ATENTIE! Este necesar ca J1 sa aiba pragul Vgs off cat mai jos. Pentru a determina acest prag, am construit un montaj special ptr. acest scop si am masurat aproximativ 20 buc. x BF245.

Simularea functionarii schemei mai sus prezentate se poate observa in imaginea de mai jos. 

AGCSmtr sim

 

PROTOTIP YO3FHM

Personal, am realizat receptorul folosind o placa de circuit imprimat dublu placat de forma patrata. Intrucat a fost prima varianta de test, desenul l-am realizat manual, cu marker (placile realizate dupa varianta originala VA3FGR au fost realizate fie prin metoda foto, fie prin transfer termic de toner cu ajutorul unui laminator).

Puteti vedea mai jos cateva imagini ale prototipului realizat de mine:

DSC 0024_t DSC 0025_t
DSC 0029_t DSC 0031_t

Mentionez ca am avut grija ca in circuitele oscilatoarelor sa realizez o compensare a derivei termice folosind condensatoare cu coeficienti termici diferiti, acoperind ulterior componentele reactive cu ceara de lumanare. Am obtinut astfel o stabilitate foarte buna (deriva maxima de 50Hz/ora dupa primele 30 minute de functionare).

Dupa ce am experimentat cu oscilatorul liber, am adaugat pentru teste si montajul stabilizator de frecventa conceput de IK3OIL (FLL cu PIC16F628A). Despre acesta si modul in care trebuie reglat, ne va povesti intr-un articol separat, colegul nostru Nea Bobina .

Sintetizorul de frecventa (PLL)

Este realizat in jurul unui vechi divizor programabil MMC382, produs al industriei socialiste (Microelectronica). Rata de divizare pentru acesta este stabilita de un microcontroller PIC16F628 (628A) al carui clock e dat de un cuart de 10MHz. 

Softul microcontrollerului actioneaza si un LED care este stins atunci cand bucla e calata si clipeste atunci cand oscilatorul iese din sincronizare. Sistemul e astfel conceput incat la pornire sa se caleze intotdeauna pe 3705.00 KHz. 

PLL3750KHz Sch

Semnalul de la iesirea oscilatorului local pentru banda de 80m a receptorului este introdus in formatorul realizat din portile U5-U8, apoi este divizat cu 2 prin circuitul 74H74 si aplicat la pinul 21 (Fin) al divizorului programabil MMC382. Referinta obtinuta de la microcontroller este aplicata la pinul 16 (FR) al aceluiasi MMC382. Iesirile comparatorului de faza (cfUP si cfDN) sunt aplicate la pompele de curent realizate cu tranzistorii Q1-Q4. Urmeaza filtrul de bucla realizat cu R8,R9,C1 si C10, iesirea acestuia putand fi aplicata oscilatorului local pentru 80m, printr-un sistem cu dioda varicap. Valorile componentelor filtrului de bucla sunt valabile pentru banda de 80m; pentru alte benzi, ar trebui recalculate. 

NOTA: circuitul LC derivatie inseriat cu cristalul de cuart, se va omite. A fost prevazut initial doar pe PCB, in ideea corectiei frecventei de rezonanta a unui cristal mai "rebel". 

Circuitul imprimat a fost realizat cu softul ExpressPCB. Am folosit dublu placat. Pe fata de plantare a componentelor am practicat decupaje de tip zenc cu ajutorul unui spiral, in vederea izolarii fata de masa a terminalelor componentelor montate. Terminalele care trebuiesc conectate la masa, sunt lipite pe ambele fete.

PLL382-v4-pcb pll382-v4-fata cablata

Softul pentru microcontroller este realizat tot de Gabi, VA3FGR si puteti intra in posesia lui gratuit, solicitandu-l prin E-mail (vedeti sectiunea Contact).

Mai jos puteti accesa cateva clipuri audio in care veti putea asculta functionarea acestui receptor. Videoclipul de pe canalul Youtube al radioclubului nostru, are coloana sonora decalata fata de video, dar e suficient pentru demo:

 


Banda de 40m, ora 22:30 (clip audio no.1)

Banda de 40m, ora 22:40 + functionare RAA (clip audio no.2)
(la secunda 6 puteti sesiza trecerea unui semnal de amplitudine mare care declanseaza actiunea sistemului RAA, care scade amplificarea; apoi, la secunda 10, puteti auzi cum RAA-ul aduce inapoi amplificarea la valoarea normala)

Banda de 40m, ora 23:00, PSK31 + baliza CW "C" (clip audio no.3)

Banda de 80m, ora 22:45 + functionare RAA (clip audio no.4)

Banda de 80m, concurs OTC 01Apr2012, ora 9:20AM (clip audio no.5)


[update 02.05.2014]: Datorita lipsei de timp, abia acum am reusit sa incasetez receptorul. Iata mai jos fotografii si alte doua clipuri postate pe canalul Youtube aferent radioclubului nostru (radioclub3kxl):

IMG354 t DSC 0792_t   DSC 0793_t
 DSC 0789_t  DSC 0788_t  DSC 0791_t
     

Multumiri tatalui meu, Florin - YO3RH pentru ajutorul substantial pe care mi l-a oferit in ceea ce priveste asamblarea mecanica a componentelor receptorului si design-ul panoului frontal !

• Clip video Polar3A - testare finala 02.05.2014

• Clip video Polar3A - testarea benzii de captura pentru PLL (02.05.2014)

Va uram succes daca doriti sa reproduceti acest proiect, va stam la dispozitie cu informatii suplimentare daca aveti nevoie. Autorul schemei este interesat de feedback-ul dvs., asadar va rugam sa ne comunicati si rezultatele obtinute, poze, observatii, sugestii. 

 sign cezargabi

{jcomments on}