<<

pa0nhc ARDFRx2m Schema 20141013-4 /  20170623 / 20170925
Een geheel nieuw ontworpen, zeer gevoelige vossejacht ontvanger voor de 2m band (144.0 - 144.9MHz).

Voorlopige ontwikkel gegevens.
Dit artikel wordt nog met extra info aangevuld.

 

        PDF maskers voor een DUBBELZIJDIG DIY printje zijn beschikbaar.
Let op : "
Top" en "Bottom" print maskers moeten exact (binnen 0,2mm) op elkaar worden uitgelijnd. Bovendien vergt het boren van de ca. 250 0,8mm gaten een vaste hand, goede ogen, en een gespecialiseerd boormachientje. Omdat ook veel van de 250 0,8mm gaten als noodzakelijke door verbindingen van "top" naar "bottom" functioneren, moeten in een dergelijk printje de draden in alle gaten aan beide zijden gesoldeerd worden. Bovendien bestaat door het ontbreken van soldeermaskers serieuze kans op verborgen kortsluitingen. 

Ik beveel u daarom aan een professioneel printje te gebruiken.
Professionele, vertinde, doorgemetalliseerde printjes met opdruk en soldeer maskers zijn besteld. 20170923.
Mail me :  

Met de hoge kwaliteit fabriek printjes :
- hoeft u niet moeizaam 250 stuks 0,8mm gaatjes te boren
- vergemakkelijken de opdrukken het foutloos plaatsen van de ruim 100 componenten
- hoeven alle onderdelen alleen aan de onderzijde gesoldeerd te worden
- voorkomen soldeermaskers verborgen kortsluitingen
- maakt het fraaie uiterlijk een professionele indruk


Dubbelzijdig+doorgemetaleerd+solderrmaskers+silk screens.

    Inleiding.
Deze vernieuwde versie ARDFrx2m is het resultaat van de combinatie van bewezen goede deel schakelingen : Het 145MHz deel van de eerdere versie 2m ARDFrx, en het vereenvoudigde MF en audio deel van de laatste versie ARDFrx80. Het resultaat is een makkelijker nabouwbaar project, met minder componenten en zonder spoelen te hoeven wikkelen.
Enkele onderdelen die verwisselbaar moeten zijn (om ontvanger eigenschappen in te kunnen stellen) hebben ruimere gaten gekregen. Geoefende soldeerders zouden dit ontwerp succesvol na moeten kunnen bouwen.

De SMA verbinding met de antenne vergemakkelijkt de montage in de behuizing en eventuele afregel werkzaamheden. Desnoods kan de coax ook direct aan het printje worden gesoldeerd.

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 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 makkelijk afregelbare Neosid spoelen. Het goedkope 10,7MHz kristal filter (10M12B) geeft samen met de hoge-Q middenfrequent kringen een uitstekende veraf  selectiviteit. Goedkope behuizing : Het printje wordt er met twee M3 schroeven, samen met de 9V batterij, in een goedkoop stukje 50mm aluminium pijp gemonteerd. Dat wordt afgesloten met standaard plastic doppen. Aan/uit schakelen kan het eenvoudigst met een schakelaar op de gevoeligheid regelaar, waardoor men vrij is in de keuze van de hoofdtelefoon aansluiting (bv. een degelijke mini XLR connector). De antenne aansluiting is een 50 Ohm SMA connectortje.

     Ontvanger eigenschappen.

Gevoeligheid : ca. -120dBm (0,22uV / m=80%) is goed waarneembaar.
Blocking niveau  :  -35dBm (komt overeen met S9+60dB ! ).
Gevoeligheid regeling : -35dBm is nog goed verzwakbaar.
Selectiviteit : 12 kHz -3dB, ca. +/- 250 kHz -80dB.
Audio : 300Hz tot 2kHz +-3dB, daarbuiten -18dB/okt. 
Output max. 1Vtt. 
De maximale akoestische luidheid uit de gebruikte hoofd telefoon moet ÚÚn maal ingesteld worden voor max. 85dBspl. 
Batterij : 9V 6LR61 voor minstens 6uur continue.bedrijf.
Batterij indicatie : LED dooft als de afstemming en gevoeligheid regeling instabiel dreigen te worden.

    Schema beschrijving.
Een zeer effectieve gevoeligheid regeling is gerealiseerd door uitsluitend de gate2 spanning van Fet1 en Fet4 te variŰren. In IC1 wordt geen versterking regeling toegepast, om de eigenschappen van deze mixer niet te bederven, en verschuiven van de oscillator frequentie te voorkomen.

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 inkoppeling 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 als doel altijd goede aanpassing, want  een trimmer condensator met als gevolg een variabel transformatie verhouding, ontbreekt. R1 voorkomt schade door statische ladingen. 

Gecompliceerde ingang kringen met voldoende selectiviteit op 20 MHz afstand in een vossejacht ontvanger vergt te veel ruimte, is te zwaar of geeft te veel verliezen. Vandaar een enkelvoudige ingang kring L1. Als hierbij "bovenmenging" toegepast zou worden, zouden de zeer sterke "pager" zenders rond 165,9MHz erg storend kunnen zijn. Daarom wordt "onder menging" toegepast en de oscillatorkring L2 daarom rond 133,5 MHz afgestemd. Eventuele kort optredende spiegel ontvangst van luchtvaat is minder hinderlijk dan continue zendende pagers. Doordat de oscillatoren weinig energie verbruiken, en door de toepassing van een zorgvuldig ontworpen dubbelzijdige print en goede voeding filteringen, treden geen gevoeligheid vermindering of ongewenste mengproducten op door invloeden van de eigen oscillator signalen. 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 15uH (SRF 40MHz) smoorspoelen zijn het meest effectief tegen 10.7MHz MF signalen.

Audio IC2 wordt direct uit de batterij gevoed en kan de overige trappen dus niet door de variŰrende voeding belasting be´nvloeden. Alle overige trappen, de afstemming en gevoeligheid regeling worden uit een zeer stabiele 5.0V voeding spanning gevoed. Dit is merkbaar aan een bij tot 6,0V dalende batterij spanning (voor een vrij lopende 133MHz oscillator) zeer goede frequentie stabiliteit, en de constant blijvende gevoeligheid. De LED is een batterij conditie indicator. Hij dooft zodra de batterij werkelijk leeg raakt en de batterij moet worden vervangen.

Omdat de FETs allen hoge in- en uitgang impedanties hebben, worden L3 en L6 niet gedempt, met maximale Q als resultaat. De voor AM ruime middenfrequent bandbreedte van 12kHz @ -3dB maakt comfortabel afstemmen mogelijk. Het kristal filter F1+2 geeft, samen met de hoge Q van L3 en L6, een goede veraf selectiviteit. 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 (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 nog een kleine capaciteit (0.5-1.5pF) extra naar massa worden geplaatst, om de koppeling verder te verzwakken, en de filter doorlaat kromme naar wens te be´nvloeden. 

Twee speciaal geselecteerde BF998, moderne en zeer steile "dual gate MOS FETs" versterken het 10,7MHz middenfrequent signaal. Ze zijn goed verkrijgbaar, en 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 in serie met hun gates2 onderdrukken eventuele VHF oscilleer neigingen.

Zeer effectieve en soepele gevoeligheid regeling geschiedt door de spanning op de gates2 te regelen tussen ca. +0.63V en ca. -0,67V. Voor de hiervoor benodigde positieve en negatieve spanningen wordt de spanningval over diodes D1 en D2 gebruikt.

De "Batterij min" aansluiting is dus ge´soleerd en negatief tov. "massa". De totale batterij stroom loopt door D2 wiens spanningval voor gevoeligheid regeling wordt gebruikt.. 
Let dus op bij meten:
bij accidentele kort sluiting tussen + en een massa vlak loopt grote 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. !! Bij volledige uitsturing van IC2 (tot ca. 1Vrms) moet de geluid sterkte in uw hoofdtelefoon niet luider kunnen worden dan 85dBspl !! Met R20 kan de door uw hoofd telefoon geproduceerde maximale akoestische luidheid worden ingesteld. Voor R20 is GEEN algemeen geldende waarde te geven, omdat de gevoeligheden van diverse types en merken hoofdtelefoons meer dan 20db kunnen verschillen. Zie de constructie aanwijzingen.

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. De voor de detector gebruikte Jfet moet van een type met geringe IDss zijn (200uA @ Vg -1.5V tot -3.5V, aanbevolen is een BF244b). Eventuele spreiding in eigenschappen van deze Jfet hebben echter weinig of geen invloed op de correcte werking. BFO T1 injecteert een zwak 10,7 MHz oscillator signaal om SSB en CW signalen hoorbaar te maken.

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

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 (< 200Hz en > 2kHz 18dB/okt ), en begrenst de amplitude van het audio tot maximaal 1Veff. 

De voor AM ruime middenfrequent bandbreedte veroorzaakt een te breedbandig audio (ruis-) spectrum. De gehoorde signaal-ruis-verhouding wordt daarom aanmerkelijk verbeterd door de componenten rond IC2 zo te kiezen, dat een bandfilter ontstaat met een -3dB  bandbreedte van ca. 0.3kHz tot 2.0 kHz, met steile 18dB/okt flanken.

Let op : filter 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. Het is waarschijnlijk dat er soms enige mis aanpassing optreedt. Een voor HF signalen halve golf lange transmissielijn gedraagt zich neutraal ten opzichte van de erop aangesloten impedanties. En zal de eventuele mis aanpassing niet verergeren. 

De totale mechanische lengte van een halve golf lange RG169 2,5mm Teflon coax wordt daarom : 300 / f / 2 x v = 145 / 300 / 2 x 0,7 = 72,4 cm.
De totale mechanische lengte van een halve golf lange RG174 2,5mm Pe coax wordt : 300 / f / 2 x v = 145 / 300 / 2 x 0,66 = 68,3 cm.

2. Door de gepeilde zender worden niet alleen in de antenne, maar ook op de coax HF stromen ge´nduceerd. Deze mantelstromen lopen naar de antenne, en worden daar met de antenne stromen samengesteld. Ze zullen het z.g. "scheel kijken" van de antenne veroorzaken. En moeten onschadelijk worden gemaakt.

De coax wordt bij de SMA connector, en bij de antenne balun, beide door een klein "varkensneusje" of HF ferriet pijpje gewikkeld (mantelstromen smoorspoel).

Schema Masker
TOP copper
TOPsilk Onderdelen
&
bestelgegevens
Assemblage Masker
BOTTOM copper
Behuizing Setup