2023 2M NBFM transceiver project PA1RAM

Heb even een rondje internet gedaan en kom dat schema inderdaad in verschillende uitvoeringen tegen waarbij de varicaps een dubbelrol spelen.

Interessant...

Ha Richard S,

Je heb iets gevonden met een transmissielijn dat is niet zo denderend.
Maar op jou vraag omtrend de oscillator van @Harry64 even opnieuw geschetst...

Ik teken het principe schema vaak zonder details zo hou ik overzicht !
Maar ieder heeft zijn eigen vorm als de componenten maar het zelfde zijn....

Ik heb nog iets aan de oscillator gedaan gaat goed ik ga voor een klasse A, dit betekend iets minder spanning aan de uitgang.
Maar ik hoop de ruis beter onder controle te krijgen !

Ik denk dat het probleem wat je constateerde, van de harmonische komt door het relaxatie effect heel vaak door de zelf resonatie van de spoel.
Het langzaam opladen en snel ontladen, ik denk dat dit te maken heeft met de opbouw op de experimenteer print.

@harry64,

Volgens mij had jij wel een VNA dan kan hij simpel de resonator meten ik heb de resonator impedantie er bij gezet.
Ook de versterker is simpel te meten door de lus te onderbreken.

PS: @Richard S waar haal jij die schema's vandaan @rob007 heeft ook vaak van die prentjes ?

Groet,
Henk.

Hoe ik aan die schema's kom? Gewoon met vriend Google:
https://www.google.com/search?q=elenos
Ik zocht op elenos omdat ik dat bedrijf niet kende, wanneer je dan verder zoekt op afbeelding kom je vanzelf de schema's tegen.

Ik snap het schema wat ze gebruiken maar de diodes variëren zo'n beetje tussen 10 en 60pF als je het verder uitrekend met de datasheet in de hand, welliswaar zit er een 100pF tussen richting de source. Mijn gevoel zegt dat het allemaal nét aan is kwa wel of niet resoneren. Wel heb je zo een groot afstembereik als de boel blijft oscilleren...

Ik heb inmiddels alles zwevend boven de print gebouwd, alleen de drain zit nog op een eilandje. Initieel had ik daarmee de zelfde kerstboom. Pas toen ik een spoel met kleinere diameter monteerde kreeg ik het beeld dat mijn FM82 oscillator afgeeft. Dat vond ik wel interessant. Normaal wil je voor een grote diameter gaan, hogere Q dus maar in mijn geval werkte dat averechts kennelijk...

Ha Richard S,

Ja dat werkt ik moet je bekenen dat ik dat nooit gebruik
Even over de diodes die kan je maar over een klein gebied gebruiken qua lineariteit !
Het is dus belangrijk om de afstemspanning te begrenzen.
Verder zal je rekening moeten houden met het feit dat de Q van een varactor een heel stuk lager is dan een vaste condensator,
zelfs een eiersnijder heeft een veel hogere Q !!
Ook geeft de varactor intermodulatie vervorming, en produceerd de diode harmonische....

Een appart set diodes voor de modulatie is, indien de zwaai groot is een must.
Ik gebruik bij de regelspanning een NTC voor de temperatuur compensatie later meer....
Maar ik begrijp dat jou ontwerp nu stabiel is en heb je al iets info van de ruis ?
Een hoge Q kan geen probleem zijn wel de rondgaande versterking dus de negatieve weerstand,
hierdoor gaat je versterker heftig begrenzen.
Dit betekend dat je lang in het niet lineaire gebied blijt hangen net als bij elke junctie overgang ( diode ) produceer je heel veel harmonische.

Groet,
Henk.

Ja dat van de niet lineairiteit van de diodes is bekend, ik hoef ook geen groot afstembereik te realiseren, ik ga uit van de 2M band + en - 1MHz met een regelspanning van een paar volt, dat zou voldoende moeten zijn. Over de modulatie bandbreedte maak ik me geen zorgen omdat die op 2M een stuk kleiner is dan op de FM band. En uiteraard komen ze in anti serie en met een zo klein mogelijke condensator richting de resonatiekring.

Nee ik heb nog geen info over de ruis. Moet me even inlezen hoe ik dat het beste zichtbaar maak op de SA. Ik neem aan inzoomen op een deel van de zijband met de juiste instelling van de SA (smalbandig). Moet daar even mee spelen. Ik wil eigenlijk in beeld brengen wat die is zonder varicaps en dan nogmaals kijken mét varicaps. Ben benieuwd of daar verschil is te zien want dan kan ik in detail gaan tunen.

Ook de voeding van de varicaps wordt daarin belangrijk. Dat zie je ook bij de 2 tekeningen die ik hierboven van het internet haalde. Een heeft een reguliere spanningsregeling met een zener terwijl de andere met een spanningsstabilisator werkt (denk 78LXX) maar dan met een gigantisch ruisfilter erachter. Het zou mooi zijn als ik dat op de SA zichtbaar kan maken.

Ik heb hem in m'n sim gezet. Hij start pas met een spoel waarde van 350 nH. Daarna kan ik hem terugregelen naar 100 nH, dan loopt hij nog wel maar start niet. Voor de 2 meter band zit ik rond de 15 pF.

Ik ga nu het voorstel van Richard toepassen in de sim en kijken wat dat doet.

En ik ga een VNA bestellen. Want die heb ik niet en volgens mij kan m'n Agilent 8593E dat nou weer net niet.

Ben best wel jaloers op jullie sim ervaringen, heb daar nog nooit naar gekeken maar ben er inmiddels wel heel geïnteresseerd in. Moet daar echt tijd voor inruimen om dat uit te spitten en dat is nog een issue momenteel...

Maar ben benieuwd naar je resultaat.

Nachtbraken met pinksterpiraatje op de 94.6 MHz. Goed de forse verbouwing..

Ik heb de tweede J310 voor buffer er uit gemikt uiteindelijk en vervangen voor een BFG135A die 50 Ω veel beter aankan. De keuze voor de BFG is o.a. omdat mijn sim de moderne kleine RF powerfetjes niet kent. Het trapje met de BFG is waarschijnlijk nog wel voor verbetering vatbaar. Het doel was i.i.g een zo'n vervormingsvrije mogelijke 0 dBm. 10 dBm kan ook, maar ja....

Verder in het basis geval met de J310 de spoel met een c' gekoppeld. Blijkt die drain weerstand met spoeltje dus ook kritisch. De 100 pF was in zoverre 'kritisch' dat als hij te laag is de oscillator ook niet aanslaat. Maar ook die koppel c is dus enigzins kritisch.

Na een heleboel gepruts en gevogel met waardes e.d. heb ik hem nu in de sim i.i.g. zo ver dat hij daar ook zelf opstart. Ik had er eerst een regelbaar spoeltje in van 1u omdat het geval alleen daar mee wilde starten.

Hij werkt nu in de sim 'stabiel' van 65 tot 139 MHz.Het uiteindelijke resultaat:

Kwam deze video tegen "Ramsey 2m VCO (part 6 of 12)", waarbij in #6 het VCO onder de loop is gelegd.
De hele uitleg in stap bij stap, heeft deze man uitgewerkt over een Ramsey FM Transceiver.

Leuke info, omdat we allemaal bezig zijn met eigen zend-ontvangers te bouwen.

Deze man, IMSAI Guy, zit zeker ook niet stil als het gaat om mooie uitleg te geven van nog veel meer RF onderwerpen.

Dat is interessant, ga ik bekijken. Ondertussen wat aanpassingen gedaan deze ochtend. Nu blijkt C5 en de combi R4+R8 enorm kritisch voor deze uiterste dat hij in de sim nog opstart.

De 3.3 pF veranderen naar 2,7 of 3.9 en hij start pas als C6 en C10 op 25 pF staan. Als hij eenmaal gestart is blijft het wel oscilleren van 1 pF tot de volle 100 pF (365 tot 67 MHz). Alleen vanaf 20 pF start het vanzelf.

Verder de BFG anders ingesteld om onnodig verstoken, faseverschuiving e.d. te voorkomen. Deze levert nu nét iets meer dan 0 dBm aan 50 ohm binnen 70 tot 150 MHz.

Aanvulling: Sim kippenkuren op 20 pF start hij wel zelf op 21 tot 22 pF van de afstem C's C6 en C10 weer niet. Pas bij 23 pF start het weer van zelf...

Dank voor het delen DDSFM!

Harry waarom heb je R5 erin zitten?

En ja bij mij blijken bepaalde condensatoren kritisch in waarde te zijn zowel de koppel C als de feedback C's.

Ben nu aan de studie om eens te kijken wat de beste waardes zouden zijn.
PA0SU heeft diverse artikelen geschreven rondom Clapp oscillatoren en faseruis. o.a. deze:
https://www.by-rutgers.nl/PDFiles/De%20Beste%20Xtal-oscillator.pdf

Daarin kom je ook rekenregels tegen voor die capaciteiten. Is welliswaar voor HF bedoeld maar neem aan dat er enige mate van overeenkomst is met VHF.

Hij schrijft o.a. dat volgens "Davidse" de rondgaande versterking in een niet oscillerende schakeling ongeveer 2 moet zijn. Dit zou voorkomen dat de stroom te sterk vervormt tijdens oscillatie...

R5 zit daar omdat met varicaps daar ook een weerstand aanhangt. Ik heb voor zover ik het nu kan zien geen varicaps in mijn sim.

Verder net gezien dat de dissipatie met de helft toeneemt in de J310 na enige tijd draaien. Het geleverde vermogen neemt dan ook behoorlijk af. Ga ik nog uitzoeken. Vermoed iets met de gatespanning. Nu ff visite.

Ach ja, dat is duidelijk van R5.

Nog een leuk artikel om te lezen m.b.t. faseruis in oscillatoren:
https://by-rutgers.nl/PDFiles/Oscillatoren.pdf

Was dus i.d.d. de gatespanning die na enige tijd opliep door de 1M van R7. Deze verlagen zorgde in eerste instantie voor helemaal niet meer starten. Beetje gespeeld met de kritische waardes en nu is hij na enige compromissen 'stabiel' qua power. Begint nu met 1.03 mW om na 5 minuten draaien op 1.01 uit te komen. Ik moest ook die verzwakker dan wel weerstandsdeler aanpassen om op dat vermogen te komen. Tevens moest L3 de 2uH naar 1.8uH. De waarde van afstem C's C6 en 10 moest wel omhoog naar 30 pF. Verlagen van R7 heeft ook als resultaat dat hij op de counter veel stabieler is qua frequentie. Verloop was eerst steeds aan het springen met honderden KHz en is nu rustig. Verloopt na de start een paar KHz en blijft dan min of meer stabiel.

Tevens is het circuit rond de varcicaps aangepast. De 100K heeft teveel invloed op het RF wat tussen de twee 'varicaps' staat. Ook blijkt zonder de ontkoppeling van 100 nF dat er fors wat RF terug komt dat eventueel een aansturende halfgeleider kan beïnvloeden. Dat betekent ook dat de modulatie i.d.d. zijn eigen setje varicaps moet krijgen. Of er moet met een hoge impedantie weerstand met een lichtere ontkoppeling voor het RF alsnog modulatie mogelijk zijn. Met een inductor ontkoppelen leverde echter weer heel veel gewiebel van de frequentie op.

labiel De start, let op VR7 de gate spanning.

labiel na 5 minuten gate spanning van enkele mV tot 1,5 volt.opgelopen tot

Aanpassing 1 start

Aanpassing 2 na 30 minuten lopen

Sim kent wel varcicaps. Een hele rits zelfs.

En welke SIM gebruik jij nu?

Maar wat gaaf dat je zo de boel kunt simuleren!

Wat je ook mooi ziet is de top top spanning van de sinus die 2x de voedingspanning benadert.

Die gate weerstand, volgens dat artikel wat ik hierboven deelde van PA0SU zou die in elk geval groter dan 100k moeten zijn, hij is daar uiteindelijk voor 220k gegaan (met ook een J310)

Ik plaats altijd een VK200 in serie met de voeding naar de varicaps, dat is me hier al eerder afgeraden maar ik begrijp dat jij dat ook verkeerd zag gaan in de simulatie?

Op 28 mei 2023 20:17:21 schreef Richard S:
En welke SIM gebruik jij nu?

Maar wat gaaf dat je zo de boel kunt simuleren!

Wat je ook mooi ziet is de top top spanning van de sinus die 2x de voedingspanning benadert.

Die gate weerstand, volgens dat artikel wat ik hierboven deelde van PA0SU zou die in elk geval groter dan 100k moeten zijn, hij is daar uiteindelijk voor 220k gegaan (met ook een J310)

Ik plaats altijd een VK200 in serie met de voeding naar de varicaps, dat is me hier al eerder afgeraden maar ik begrijp dat jij dat ook verkeerd zag gaan in de simulatie?

Ik gebruik Multisim 14.0 Ooit een keer gekregen van een bedrijf die wilden dat ik wat voor ze zou uitzoeken. Was goedkoper voor ze dan een ingenieur inhuren.

Die varicaps introduceren wel een nieuw probleem:

Ik denk dat je meer varicaps nodig hebt misschien?

Mmm, herstel, eerder minder of kleinere?
Ook de output ziet er minder fraai uit. Toch wat feedback op de varicaps wellicht.

[Bericht gewijzigd door Richard S op 28 mei 2023 23:02:14 (31%)

Hij verziekt het op de deler, waar die 100/220/470 pF die terugkoppelt naar de drain, op hangt. Omdat het diodes zijn, die geleiden in 1 richting. Dus voor een mooie sinus moet het afstemdeel onder de geleidingsspanning van de diodes in serie blijven. Ik schat iets van rond de 1 volt. Maar dan oscilleert ie dus niet meer. T, is ook altijd wat.

Ow enne met een inductor, hoe klein of groot ook werd de frequentiestabiliteit heel erg wiebelig. Ook met de gewone C's.

Ik volg je niet helemaal maar wel gaaf dat je dit zo kunt simuleren!

Ik weet (nog) niet wat de kosten zijn van deze simulator, misschien maar iets van het vakantiegeld aan besteden...

[Bericht gewijzigd door Richard S op 28 mei 2023 23:59:29 (46%)

Ha harry64,

Ik begrijp nu de bedoeling van je vraag welke je eerder heb gesteld.
En die was ik geheel vergeten te beantwoorden
Hoe een transmissielijn aansluiten ?

Ik weet niet volgens welk concept je wil bouwen ?
Het printje met de spoel op de print geëtst jammer als dat niet te gebruiken is.
Welke berekening heb je gebruikt, er zijn twee manieren waar we het tot nu toe over gehad hebben is de oscillator met negatieve weerstand.

Voor de goede orde een oscillator ontwerp met negatieve weerstand verwijst naar een specifieke ontwerpbenadering,
die verschilt van de benadering die normaal wordt gebruikt in feedback oscillatoren.

De basiscomponenten in een feedback oscillator zijn de versterker, een amplitude beperkend component, een frequentiebepalend netwerk en een (positief) feedback netwerk.
Meestal fungeert de versterker ook als de amplitude beperkend component en vervult het frequentiebepalende netwerk meestal de feedback functie.
Het feedback circuit is nodig om een deel van het uitgangssignaal terug te sturen naar de ingang.
Positieve feedback treedt op wanneer het feedback signaal in fase is met het ingangssignaal en, onder de juiste omstandigheden, oscillatie mogelijk is.

Aangezien feedback oscillatoren een impedantie hebben die op een bepaald punt in het circuit een negatieve weerstand heeft,
kunnen dergelijke oscillatoren ook worden ontworpen met behulp van een benadering met negatieve weerstand.

Terug naar jou eerdere vraag over de vertragingslijn oscillator.
Een vertragingslijn oscillator gebruikt een transmissielijn als vertragingslijn in het feedback pad om de noodzakelijke faseverschuiving voor oscillatie te bereiken.
Ik heb vanmiddag een model gebouwd daar was ik snel meer gereed

Deze oscilleerd rond de 148 MHz
De hele oscillator bevat 3 componenten die er toe doen plus een stukje coax kabel !

Ik heb de berekening maar achterwege gelaten is niet zo spannend iendien belangstelling laat even weten.
Wel iets over de Q die is afhankelijk van de lengte dus voor lage frequenties niet gebruiken.
Deze heb ik berekend en gemeten volgens de feedback methode dus niets negatieve weerstand al is hij er wel

Verder nog gekeken naar jou oscillator waar je nu mee bezig ben

daar kom ik in jou configuratie niet helemaal uit
Kijk dat is leuk met de SIM hoewel, het geen ADS is al lijkt het misschien makkelijker !
Maar het blijft de trial en error methode, probeer iets meer je ontwerp te ontleden jij kan met de,
analyzer en tracking generator voldoende meten.
Een reflectie brugje en je meet de S11 dat verschaft heel veel info.

Groet,
Henk.

Op 28 mei 2023 23:58:23 schreef Richard S:
Ik volg je niet helemaal maar wel gaaf dat je dit zo kunt simuleren!

Ik weet (nog) niet wat de kosten zijn van deze simulator, misschien maar iets van het vakantiegeld aan besteden...

Ik weet niet wat het vandaag de dag kost maar toen was het best wel prijzig.

Er is een sterk beperkte free-online versie. Maar die ken ik verder niet. Wat ik er over gelezen heb kan ik er i.i.g. niet veel mee wegens beperkingen in onderdelen in de lib en bepekt aantal onderdelen waar je mee kan simmen. er is ook een offline download pro en student. Maar daar staan geen prijzen bij.

Multisim download

Ha Richard S,

Er is een goede en vrij te gebruiken van Analog Devices LTspice maar ook Qucs, Microcap en veel meer....
De studenten versie tja daar loop je snel uit de mogelijkheden en is totaal niet meer nodig.
De vrije programma's kunnen heel veel kijk het is geen ADS maar dat is NI multisim voorheen ( electronic workbench ) ook niet.
Ik heb NI multisim alleen omdat ik wat apparatuur bestuur via labview.
Het is net wat @harry64 schrijft de prijzen zijn €1.600,- voor de basis en €4.200,- voor Mulitisim power pro

Groet,
Henk.

Hoi Henk. Even stap voor stap.

Het basis geval:

De versterker:

Het amplitude beperkende element:

Het feedback deel:

Het frequentie bepalende element Dat waarschijnlijk ook een deel feedback is:

Mijn redenatie t.a.v. het frequentie bepalende deel:
C2 en C4 staan in serie vanuit L1 gezien en zijn dus eigenlijk 28 pF. Met de 100 nH geeft dat een frequentie van 95.1 MHz De R of impedantie van dit netwerk is 59.7 ohm zegt mijn LC calculator.

Correct tot zover?

Ha harry64,

Er staat niets bij ik bedoel je impedantie of S11 uiteindelijk gaat het om de reflectie Rho....
Als je de oscillator wil analyzeren zal je ook in de sim de lus moeten onderbreken de gain en fase meten,
beide kanten op !
Is het een experiment om er achter te komen waarom je printspoel niet werkt en..... werkt die ook echt niet
Welke topologie wil je gaan gebruiken Clapp ? nee Colpitts maar je mist een condensator van de bovenkant spoel,
naar C2 @Richard S heeft dit al eens opgemerkt

Groet,
Henk.

[Bericht gewijzigd door electron920 op 29 mei 2023 01:52:42 (13%)