ontwerp van een 2mtr. transceiver

In mijn vorige ontwerp maakte ik gebruik van een VFO op 3,3 tot 5,3MHz.
Dit bleek niet de beste keuze te zijn omdat er nogal veel spurious signalen in de mengtrappen ontstaan bij de middenfrequent van 10,7MHz.
De reden dat ik een VFO gebruikte op deze lage frequenties is omdat er dan geen PLL nodig is.
Het probleem met de PLL direct op een hoge frequentie is om er een prescaler erbij te gebruiken, welke ik niet heb.
Dus vandaar de keuze om een frequentie stabiele VFO te gebruiken op een lage frequentie.
Tijdens dat eerste ontwerp blijken er dus veel spurious in de ontvangst maar ook met zenden te zitten, een reden dus om mijn ontwerp drastisch aan te passen, zodat ongewenste mengproducten buiten de gewenste frequentie banden vallen.

Het ontwerp:

Ik heb dit even grof getekend zodat het hopelijk een beetje is te begrijpen.
Op de bovenste tekening is het blokschema weergegeven tijdens de mode ontvangen.
Via een banddoorlaat filter voor 144 tot 146MHz komt het signaal binnen op de eerste mengtrap. Een kristal oscillator op een vaste frequentie van 160MHz wordt gemengd met het antenne signaal.
De verschil frequentie is 14,0 tot 16,0MHz, dit is de eerste MF.
Dit signaal gaat door een banddoorlaat filter en een versterker, met een geringe versterking.

Daarna gaat het signaal de tweede mengtrap in en wordt gemengd met de VFO frequentie van 24,7 tot 26,7MHz.
Daaruit ontstaat de verschil frequentie van 10,7MHz, welke de tweede MF is.
Vervolgens gaat dit het middenfrequent gedeelte in waar de detector ook in zit.

In de mode zenden; de tekening daaronder gaat het hele proces andersom.
FM modulatie wordt opgewekt in de VCO op 10,7MHz.
Deze frequentie wordt gemengd met het signaal uit de VFO van 24,7 tot 26,7MHz.
De verschil frequentie is 14 tot 16MHz welke door een banddoorlaat filter gaat, met een versterker.
Deze frequentie wordt toegevoerd aan de eerste mengtrap en gemengd met 160MHz en hieruit wordt de frequentie van 144 tot 146MHz gehaald.

Waarom laat ik jullie dit allemaal weten, wel ik wil jullie mening graag hierover lezen.
Of sommige dingen beter anders kunnen worden gedaan als in dit ontwerp.
Mogelijk zie ik toch iets over het hoofd, wat een hardnekkige spurious kan opleveren.
Graag lees ik jullie mening.

Hallo Martin,

HF is helemaal niet mijn kopje thee, maar het weinige inzicht dat ik terzake heb heeft me geleerd dat, voor enige frekwentiestabiliteit, een PLL echt wel nodi is, en ook helemaal niet moeilijk of lastig of duur. Vele jaren geleden heb ik al zoiets gemaakt, toen voor een FM-omroepontvanger, na de eerste positieve tests is dat op de lange baan gegaan en het staat hier nog steeds ergens vol stof...

Als ik ooit eens vijf minuten tijd heb ga ik eens terug een ontvanger maken voor de VHF-vliegtuigband (118-136 MHz, AM, 8,33 Khz kanaalscheiding tegenwoordig) en dat zal (zoals ik het nu voorzie) opnieuw met PLL en synthesizer zijn. De vooruitgang heeft het enkel gemakkelijker gemaakt.

Martin, zou kunnen werken maar;

Hoe ga je repeatershift maken?

Waarom niet rechtstreeks je VFO moduleren en dan de 10.7 MHz vco vervangen door een kristaloscillator dit geeft je dan meteen de mogelijkheid tot repeatershift.(10.1 MHz kristal)

Paul

Mogelijk nog een probleem is de keuze van je 1e MF er zit nogal wat sterke broadcast in dat gebied.

[Bericht gewijzigd door paulp op (17%)]

Ik zie een lage 1e MF, terwijl juist een hoge MF veel minder problemen geeft, ga uit van minimaal 30MHz. Sterke broadcast is een probleem, maar ook PLC.

Er zijn verschillende manieren om te kijken met welke spurious je te maken kunt krijgen.
Je kunt bijvoorbeeld de gebruikte oscillatorfrequenties en hun harmonischen in een spreadsheet zetten, alle combinaties uitrekenen, en dan sorteren en kijken welke er binnen de gevarenzone liggen.

Of je kunt de boel in de sim gooien en kijken wat eruit komt. Hieronder bijvoorbeeld: boven je eerste idee, met VFO van 3,3 tot 5,3 MHz; onder je huidige idee, met VFO van 24,7 tot 26,7 MHz.

Let op; de dB-schaal links is 'willekeurig'. Van sommige producten krijg je minder last dan hier lijkt, doordat ze bijvoorbeeld in de balancering van de mengtrap grotendeels wegvallen. Verder hangt het er ook van af, wat voor soort mengtrap je maakt.
Maar dat geldt zowel boven als onder, dus zulke grafieken zijn wél heel geschikt om alvast te inventariseren waarmee je te maken kunt krijgen.
Je ziet dat met de hogere VFO er al veel minder spurs zijn. Van de twee belangrijkste 5e-orde producten heb ik hun 'ontstaansformule' erbij gezet.
In de bovenste grafiek zijn er zoveel spurs, die mag je zelf verklaren. :)

Nóg schoner wordt het als je meteen van VFO naar 133,3 MHz zou gaan. Dan hoef je alleen nog maar het 10,7 MHz multimode-signaal bij te mengen om op 144 MHz te komen.
14 tot 16 MHz is geen handige frequentieband, omdat de tiende harmonische ervan in de gewenste band valt.
Een goed voorbeeld is bijvoorbeeld een VFO van 8,2 tot 10,2 mengen met een kristal van 125,1 MHz. (Voor repeatershift neem je bij zenden 124,5 MHz, zodat je zendfrequentie 600 kHz lager uitkomt.)

Denk ook nog eens aan een PLL. Je maakt dan 133,3...135,3 MHz met de VCO (om weer verder met het 10,7 MHz multimode-signaal te mengen).
De VCO gaat tegelijk naar een mixer met op de andere poot bijvoorbeeld weer diezelfde 125,1 MHz.
De uitgang gaat dan via een laagdoorlaat- of bandfilter naar je fasevergelijker, bijv. een 4044, met op de andere ingang de VFO van 8,2 tot 10,2 MHz.
Het getallenvoorbeeld komt weer van de Yaesu FT-225RD; het enige verschil is dat daarin de VFO maar tot 9,2 MHz loopt, en er voor elke MHz een mengkristal gebruikt wordt in de PLL (hier dus twee stuks).

Hallo Paulinha en Paulp,

voor enige frekwentiestabiliteit, een PLL echt wel nodi is, en ook helemaal niet moeilijk of lastig of duur.

Daar heb je gelijk in, ik gebruik ook een soort van PLL.
Geen echte maar wel een systeem wat de frequentie stabiel op één plek houdt.
Het is een Huff-Puff schakeling van wijlen meneer Spaargaarden, ontwikkeld ergens rond de jaren '70 of '80.
Ik heb de schakeling wat veranderd want bij mij wilde het niet werken tot mijn eigen schakeling en dat werkt prima om de VFO frequentie stabiel te houden.

Maar je haalt hier wel een belangrijk punt aan, want de instelbare deler werkt normaal gesproken met DIP schakelaars om de frequentie in te stellen.
En zo zie ik mij niet over de band tunen, nee ik wil een grote ronde knop waaraan ik wil draaien.
Dat is ook mogelijk met een Rotary encoder en een extra schakeling daarvoor welke omhoog of wel naar beneden telt, een up-down counter dus.

Wat ik nu heb om over de band te tunen is een variabele condensator, een paar varicaps kiezen het frequentie raster van de VFO frequentie.

@Paulinha ik ben wel benieuwd hoe jij de voor deling (prescaler) destijds heb gemaakt van jouw PLL.

Hoe ga je repeatershift maken?

Dat kan alleen maar met een ander kristal. Normaal gesproken zit dat 600kHz lager als de MF van 10,7MHz.
In mijn ontwerp worden alle hogere frequentie omgedraaid naar lagere frequenties, daarom heb ik een kristal daarvoor nodig welke 600kHz hoger is; 12,6MHz dus.
Repeatershift vindt ik niet zo belangrijk.
Ik vindt het geen sport om met een repeater met zijn antennes op 100 meter hoogte een verbinding te maken.
Repeaters zijn wel heel populair, bijna iedereen maakt er gebruik van, maar ik hou meer van directe verbindingen.

Waarom niet rechtstreeks je VFO moduleren en dan de 10.7 MHz vco vervangen door een kristaloscillator dit geeft je dan meteen de mogelijkheid tot repeatershift.(10.1 MHz kristal)

De makkelijkste manier is inderdaad om FM modulatie in de VFO te maken, echter dat blijkt niet optimaal te kunnen werken met een Huff-Puff stabilisator schakeling.
Getest heb ik dat niet, maar ik ga ervan uit dat dit zo is.
Dan blijft de mogelijkheid over om in de 10,7MHz oscillator te moduleren.
Een kristal kun je echter geen frequentie zwaai geven van 12kHz, dus wordt dit een fase vergrendelende oscillator (PLL).

De oscillator wordt dan een VCO gelockt aan de frequentie.
Hiervan ging ik eerst van uit, maar wanneer de VCO wordt ingeschakeld met de voedingsspanning, duurt het een tijdje wanneer de VCO zich heeft vergrendeld.
Dat vergrendelen of "locken" klinkt als floep-floep in een tijd van 1 tot 2 seconden.
Dit effect wilde ik dus niet hebben, tijd dus om het ontwerp te herzien en dit op een andere manier te gaan doen.
Die 10,7MHz wek ik op via een omweg met een VCO op een andere frequentie als 10,7MHz, namelijk op 455kHz.
Het FM gemoduleerde signaal wordt met een kristal oscillator op 10,245MHz omhoog gemengd naar 10,7MHz. En dat is de VCO schakeling zoals ik die nu gebruik.
Makkelijk is het nu om eventueel SSB mode daarbij te voegen door een dubbelzijband gemoduleerd signaal op 455kHz te gebruiken.
Via keramische filters op 455kHz wordt dan één zijband doorgelaten en gemengd tot 10,7MHz SSB.

Mogelijk nog een probleem is de keuze van je 1e MF er zit nogal wat sterke broadcast in dat gebied.

Op de ingang van de ontvanger zit een banddoorlaat filter welke zeer steile pieken en dalen heeft.
Buiten de doorlaat frequenties heeft dit filter een demping van 70dB.
Om de demping op 14 tot 16MHz nog effectiever te maken kan ik een sper filter in serie met de antenne opnemen. Dat is een LC parallelkring in serie met het antenne signaal. Hierachter kan nog een zuigkring worden geplaatst welke die frequenties kortsluit naar de ground.
Zoiets dergelijks heeft ook al een demping van 70-80dB.
Ik verwacht hier niet teveel aan problemen, ook doordat de dipool op 145MHz deze signalen niet sterk genoeg kunnen ontvangen.
Op de antenne ingang van het front-end komt dus een sperkring, gevolgd door een zuigkring.

tot zover even.

*edit; ik zie dat @Henry S en Frederick E. Terman ook heeft gereageerd, ik kom hier later op terug.

Hallo @Henry S. en Frederick E. Terman.

Ik zie een lage 1e MF, terwijl juist een hoge MF veel minder problemen geeft, ga uit van minimaal 30MHz. Sterke broadcast is een probleem, maar ook PLC.

Dat is wel een goed advies welke ik zal onthouden, ik heb er echter nog niets mee gedaan. Ik zit nog steeds het eerdere ontwerp aan te passen en te veranderen.
Maar je zal best gelijk hebben, alleen moet ik dan weer opnieuw beginnen wat te ontwerpen.
Maar ik heb goed nieuws, ik heb mijn ontwerp weer eens veranderd, maar dat komt straks.

@Frederick E. Terman, wat een ontzettend verschil die twee plaatjes welke alle mengproducten laten zien. Het eerste ontwerp is inderdaad heel slecht; veel spurious. Het tweede plaatje doet het al een stuk beter, hier zie ik alleen mengproducten welke boven de VFO frequentie liggen.

Nóg schoner wordt het als je meteen van VFO naar 133,3 MHz zou gaan. Dan hoef je alleen nog maar het 10,7 MHz multimode-signaal bij te mengen om op 144 MHz te komen.

Hier ben ik mee bezig geweest om daar iets op te verzinnen en jawel ik heb de VFO frequentie nu op 133,3 tot 135,3MHz. Het verschil met 144 tot 146MHz bedraagt nu precies 10,7MHz.
In de onderstaande tekening wordt dat weergegeven:

De VFO blijft eigenlijk onveranderd zoals ook de 160MHz kristal oscillator.
Beide signalen worden gemengd en na het banddoorlaat filter komt daar 133,3 tot 135,3MHz uit.

Dit signaal is het L.O. signaal en na mengen met het antenne signaal geeft dat een MF van 10,7MHz.
Makkelijker kan het haast niet, ik heb nu maar een enkele middenfrequentie in plaats van twee.
Omschakelen van ontvangen naar zenden is nu makkelijker omdat alleen de bovenste mengtrap hoeft te worden omgeschakeld, alleen de IF poort en de RF poort worden omgeschakeld.
Die andere mengtrap daar hoeft voor zowel zenden als ontvangen niet te worden omgeschakeld, dus dat is mooi meegenomen.

@Frederick E. Terman ik ben enthousiast over dit ontwerp, omdat dit veel makkelijker is te bouwen, maar vooral ook omdat deze manier jouw voorstel was om direct uit de 133,3-135,3MHz VFO slechts één enkele MF te krijgen.
En hopelijk zijn er dan nog minder spurious in het spectrum, omdat de meng frequenties veel hoger in frequentie zijn.
Ik ben daarom reuze benieuwd wat je ervan vindt.

In CQ PA heeft jaren geleden eens een schakeling gestaan meteen VFO op 3, 5 MHz. en een kristal van 40 MHz, dit werd gebruikt om een vrijlopende VCO te sturen op een hogere frequentie. Dit werd allemaal gemixed in een TBA120.De uitgang van de TBA120 regelde de VCO.

Ja, dat was de fazelus VFO. Vrij ingewikkeld ontwerp, ik heb hem gebouwd maar nooit goed werkend gekregen. Later hoorde ik van andere amateurs die het ook niet voor elkaar kregen.

Er blijkt een online CQ-PA archief te zijn. Ik vond het ontwerp terug in nr. 16 van 1982

https://www.vrza.nl/files/leden/cqpa/1982/CQ-PA-1982-16-17-18.pdf

@Martin: toentertijd gebruikte ik als prescaler SDA2101 en als synthesizer SDA3002, beide van Siemens.