<<

pa0nhc ARDFRx2m 20141013-4 /  20170623 / 20171203
(Update 20171203 :
R15,18,24,25,27,28 / C5,30,31,34,35 - zie componentenlijst en schema)
Een geheel nieuw ontworpen, zeer gevoelige vossenjacht ontvanger voor de 2m band (144.0 - 144.9MHz).

ę The use, copy and modification of all info on this site is only permitted for non-commercial purposes,
and thereby explicitly mentioning my radio amateur call sign "PA0NHC" as the original writer / designer / photographer / publisher.


De onderdelenlijst geeft info voor een kleiner model 10-slag tune potmeter
Twee 10-slag knoppen vergemakkelijken de montage en de bediening.
Twee weerstanden of een ferriet pijpje in de hoofdtelefoon bedrading houden HF op het telefoon snoer buiten.

Maar maak het uzelf gemakkelijk, en bestel het fabriek printje.
Dubbelzijdig + gemetalliseerde gaten + vertinde soldeer plaatsen + soldeer maskers + top- en bottom silk.


Schema
(PDF)
PDF TOP
MASKER
Onderdelen locaties
TOPsilk (PDF)
Onderdelen lijst

Updated : 20171129

Montage
Assemblage
PDF  BOTTOM
MASKER
Voortstellen voor Behuizingen Afregelen
Setup

UPDATED 20171129

Inleiding.

Deze vernieuwde versie ARDFrx2m peil ontvanger voor 145 MHz is het resultaat van de combinatie van bewezen goede deel schakelingen :
- Het 145MHz HF-deel van de eerdere versie 2m ARDFrx en
- Het vereenvoudigde MF en audio deel van de laatste versie ARDFrx80.
- Een makkelijker te solderen fabriek print.

Het is een makkelijker nabouwbaar project, met minder componenten en zonder spoelen te hoeven wikkelen. Enkele onderdelen die verwisselbaar moeten zijn (om ontvanger eigenschappen aan te kunnen passen) hebben ruimere gaten gekregen. De SMA verbinding met de antenne vergemakkelijkt de montage in de behuizing en eventuele afregel werkzaamheden. Geoefende soldeerders zouden dit ontwerp in een weekend succesvol na moeten kunnen bouwen.

Er wordt in dit ontwerp bewust geen gebruik gemaakt van oude en zeldzaam wordende AM/FM omroep radio IC's. Het ontwerp bevat slechts drie moderne SMD componenten, die allen aan de onderzijde van de print worden gesoldeerd. Ze zijn geselecteerd op optimale toepasbaarheid en verkrijgbaarheid. Alle overige componenten hebben ouderwets draadjes of pennen, zijn makkelijk te monteren, worden in de bovenzijde van het printje gestoken, en alleen aan de onderzijde van het printje gesoldeerd. Er hoeven geen spoelen gewikkeld te worden. L1,2,3 en 6 zijn standaard verkrijgbare, reeds gewikkelde en (met een passende trim sleutel) makkelijk afregelbare Neosid spoelen. Het goedkope 10,7MHz kristal filter (10M12B) geeft, samen met de hoge-Q middenfrequent kringen, een uitstekende veraf  selectiviteit. De antenne aansluiting is een 50 Ohm SMA bus. Goedkope behuizing : Het printje wordt met twee M3 schroeven in een aluminium spuit giet doosje gemonteerd, of in een goedkoop stukje 45mm vierkant aluminium buis, dat wordt afgesloten met standaard plastic doppen. Vijf M3 schroeven vormen dan een degelijke batterijhouder.

Ontvanger eigenschappen.

Gevoeligheid : Ca. -120dBm (0,22uV / m=80%) is goed waarneembaar.
Blocking niveau  : S9+60dB / -35dBm..
Gevoeligheid regeling : -35dBm is nog goed verzwakbaar.
Selectiviteit : +/- 6 kHz -3dB, ca. +/- 250 kHz -80dB. 
Audio : 150Hz tot 1500 Hz -3 dB.   -20 dB @ 4 kHz.   -40 dB @ 9 kHz.
Daarbuiten -18dB/okt.   Output max. 4,5 Vtt.   Ri = 470 Ohm. 
De maximale luidheid kan dmv. serie weerstanden worden ingesteld.
Batterij : 9V 6LR61. Max. 17mA voor minstens 12 uur continue.bedrijf.
Batterij indicatie : De LED dooft bij ca. 6,5 V batterij spanning, als de afstemming en gevoeligheid regeling instabiel dreigen te worden.
Totale massa :  500 gram.

Schema beschrijving.

In IC1 wordt geen versterking regeling toegepast, om de goede groot signaal eigenschappen van deze mixer niet te bederven, en om verschuiven van de oscillator frequentie te voorkomen. Een soepele en zeer effectieve gevoeligheid regeling is gerealiseerd, door uitsluitend in de midden frequent versterker de gate2 spanningen van Fet1 en Fet4 te variŰren. 

Gecompliceerde ingang kringen met voldoende selectiviteit op 20 MHz afstand, zouden in een vosse jacht ontvanger te veel ruimte vergen, te zwaar zijn of te veel verliezen veroorzaken. Vandaar een enkelvoudige ingang kring L1. Voor 145MHz bleek een op een ringkern gewikkelde, goed aanpassende, gebalanceerde ingangskring niet te realiseren. IC1 heeft daarom een ongebalanceerde ingang kring. Om de beste gevoeligheid te verkrijgen, moet de Q van de antenne kring hoog zijn, en correct aan 50 Ohm aangepast zijn. Omdat de voor IC1 benodigde transformatie verhouding 1:5,5 is, werd geen inductieve koppeling, maar precies dimensioneerbare, capacitieve in koppeling toegepast. Om een inductieve afregel mogelijkheid te verkrijgen, is antennekring L1 niet op een ringkern gewikkeld, maar is een standaard, reeds gewikkelde, afgeschermde, en afregelbare 7mm Neosid spoel met 2,5mm pen afstand. Met als doel altijd goede aanpassing, want  een trimmer condensator met als gevolg een variabel transformatie verhouding, ontbreekt. R1 voorkomt schade door statische ladingen op de dipool.

Als hier "bovenmenging" toegepast zou worden, zouden de zeer sterke "pager" zenders rond 165,9MHz erg storend kunnen zijn. Eventuele kort optredende spiegel ontvangst van luchtvaat is echter minder hinderlijk dan continue zendende pagers. Daarom wordt "onder menging" toegepast, en de oscillatorkring L2 rond 133,5 MHz afgestemd. Beide oscillatoren (IC1 en T1) verbruiken weinig energie. Mede door de toepassing van een zorgvuldig ontworpen dubbelzijdige print, en goede voeding filteringen, treden daarom geen gevoeligheid vermindering, of ongewenste mengproducten op. Ontkoppel condensator C3 (100pF, SRF 100 - 180 MHz) en filter spoel L15 (SRF 180MHz) zijn effectief tegen VHF signalen. De 22nF (SRF 8-17MHz), en de 22uH (SRF 12MHz) smoorspoelen zijn het meest effectief tegen 10.7MHz MF signalen.

De HF en MF trappen, de afstem- en gevoeligheid regelingen, worden uit een zeer stabiele 5.0V voeding spanning gevoed. Audio IC2 wordt direct uit de batterij gevoed, en kan de overige trappen dus niet door de variŰrende voeding belasting be´nvloeden. Dit is merkbaar aan een zeer goede frequentie stabiliteit (voor een vrij lopende 133MHz oscillator), en constant blijvende gevoeligheid bij een tot 6,5V dalende batterij spanning. De LED is een batterij conditie indicator. Hij dooft zodra de batterij werkelijk leeg raakt en de batterij moet worden vervangen.

Omdat alle FETs hoge in- en uitgang impedanties hebben, worden 10,7 MHz MF kringen L3 en L6 niet gedempt, met per MF trap hoge maximale versterking als resultaat. Met de nu beschikbare Neosid 5170 MF spoelen, die een nog hogere Q hebben (130), is er zelfs een overschot aan versterking. De maximale versterking kan daarom eenvoudig gereduceerd worden door de waarde van R25 te verhogen ( bv. 15 kOhm). 

Het kristal filter F1+2 geeft, samen met de hoge Q van L3 en L6, een goede veraf selectiviteit. De voor AM tamelijk ruime middenfrequent bandbreedte van 12kHz @ -3dB maakt comfortabel afstemmen mogelijk. Oversturen van de detector, als in de buurt van de finishvos naar zwakke veld vossen geluisterd zou worden, wordt daardoor voorkomen. Dmv. Rx en Ry (met waardes afhankelijk van het filter type) wordt het kristal filter correct afgesloten. De koppel baan tussen F1 en F2 is bewust breed gehouden, om een kleine extra  koppel capaciteit met massa te vormen. Eventueel kan daar nog een kleine capaciteit (0.5-1.5pF) extra naar massa worden geplaatst, om de onderlinge koppeling verder te verzwakken, en de filter doorlaat kromme naar wens te be´nvloeden. 

De moderne, en zeer steile BF998 "dual gate MOS FETs", versterken het 10,7MHz middenfrequent signaal. Ze zijn goed verkrijgbaar, speciaal ontworpen voor ruime versterking regeling, en hebben hoge ingang en uitgang impedanties. Samen met de relatief grote zelfinductie van L3 en L6 garanderen ze een ruime versterking per trap. Ferriet ringetjes of stop weerstandjes in serie met de gate2 onderdrukken eventuele VHF oscilleer neigingen.

Zeer effectieve en soepele gevoeligheid regeling geschiedt door de spanning op de gates2 tussen ca. +0.63V en ca. -0,67V te regelen. De hiervoor benodigde positieve en negatieve spanningen wordt door spanningval over diodes D1 en D2 verkregen. De "Batterij min" aansluiting is dus ge´soleerd en negatief tov. "massa". De totale batterij stroom loopt door D2, wiens negatieve spanningval voor gevoeligheid regeling wordt gebruikt.

Let dus op bij meten: bij accidentele kort sluiting tussen + en een massa vlak loopt de kortsluit stroom stroom door D2, die dan onmiddellijk overlijdt.

Audio.

Peilontvangers horen geen automatische sterkte regeling te bezitten. Een sterk signaal van een onverwacht inschakelende zender mag echter niet tot gehoorschade kunnen leiden. !! De gevoeligheden van diverse types en merken hoofdtelefoons kan meer dan 20db verschillen, en zonder beperkende maatregelen veel te luid worden. 

Gemeten met een dB meter, mag de geluid sterkte uit uw hoofdtelefoon niet luider kunnen worden dan 90dBa.

Daarom moet, met behulp van serie weerstanden tussen hoofd telefoon en R20, de door uw hoofd telefoon geproduceerde maximale akoestische luidheid worden verminderd. Zie "Setup".

De Jfet AM detector (Fet5) is van het "Infinite Impedance" type. De voordelen van dit type detector zijn :
- zeer hoge ingang impedantie
- zeer goede lineariteit (ook bij zeer zwakke signalen) en
- zeer gering stroom verbruik.
Het werkpunt van deze Jfet wordt eenvoudig en stabiel dmv. R22 in klasse B  ingesteld. De waardes van C30 / L11 / C31 zijn hieraan aangepast. In verband met de lage 5V voeding spanning, moet de voor de detector gebruikte Jfet een type met geringe IDss zijn (200uA @ Vg=  -1.5V tot -3.5V). Eventuele spreiding in eigenschappen van deze Jfet hebben echter weinig of geen invloed op het correct functioneren. 
BeatFrequencyOscillator T1 injecteert hier een zwak 10,7 MHz oscillator signaal om SSB en CW signalen hoorbaar te maken. 

BIJZONDERHEID : Dit BFO signaal fungeert tevens als "bias" voor de Jfet detector, waardoor diens gevoeligheid aanmerkelijk wordt verhoogd. Hierdoor kan met slechts twee MF verterker trappen worden volstaan, en wordt batterij stroom en ruimte bespaard.

Als u alleen AM signalen wilt demoduleren, bestel dan voor Xt een 10,670 MHz kristal. Het is ook dan nog nodig om de Jfet detector gevoelig te maken, maar veroorzaakt geen fluitjes omdat het buiten de totale doorlaat valt..

Audio versterker IC2 heeft FET ingangen, een hoge ingang impedantie, is geschikt voor enkelvoudige 5V voeding, en heeft  rail-to-rail output.
Het versterkt (ruim 60dB ! ), filtert (< 150 Hz  /  > 1.5 kHz : 18dB/okt ), en begrenst tevens symmetrisch de amplitude van het audio tot ruim 4Vpp. 

Let op : koppel condensator C 32 MOET een film condensator zijn. Keramische condensatoren bleken in dit zeer gevoelige punt van de schakeling als piŰzo elektrische microfoon te werken. 

Belangrijk :

1. De antenne wordt mbv. 50 Ohm coax op de ontvanger ingang aangesloten. Door de gepeilde zender worden niet alleen in de antenne, maar ook op de buiten zijde van die coax, HF stromen ge´nduceerd. Deze mantelstromen lopen naar de antenne, en worden daar met de antenne stromen samengesteld. Ze zullen een z.g. "scheel kijken" van de antenne veroorzaken. En moeten daarom onschadelijk worden gemaakt.

De coax moet bij de SMA connector, en bij de antenne balun, van mantelstromen smoorspoelen worden voorzien. De coax wordt daar door de twee gaten van een ferriet "varkensneusje" gehaald, of meerdere malen door het gat van een HF ferriet pijpje.

2. Het is onvermijdelijk dat tijdens gebruik soms enige mis aanpassing optreedt. Een voor HF signalen halve golf lange transmissielijn gedraagt zich, ten opzichte van de erop aangesloten impedanties, neutraal. En zal de eventuele mis aanpassing niet verergeren. De coax tussen dipool en ontvanger print moet daarom een elektrische lengte van 1/2 golf hebben. Coaxen hebben echter, afhankelijk van het type, een zg. verkorting factor met een waarde tussen 0,65 en 0,85.. 

De totale mechanische lengte van een halve golf lange RG169 2,6mm Teflon coax wordt : 300 / f / 2 x v = 145 / 300 / 2 x 0,7   = 72,4 cm.
De totale mechanische lengte van een halve golf lange RG174 2,8mm Pe        coax wordt : 300 / f / 2 x v = 145 / 300 / 2 x 0,66 = 68,3 cm.

Let op : dit is dus de totale mechanische coax lengte van dipool tot de print, inclusief stekkers.