2023 2M NBFM transceiver project PA1RAM

Op 19 mei 2023 02:39:35 schreef harry64:
Ik had met een 1 wdg 8 mm gemeten met de SA aan de stub van de RDVV. En die gaf gemeten bij de J310's een kam en halverwege alleen de grondtoon zonder harmonischen. Nou was dat signaal wel erg laag en er zit natuurlijk allerhande ander spul wat die meting beïnvloed. Maar hoe verderweg van de J310, hoe minder kam. Echter bij het tappunt is het volop kam.

Ja dat is heel herkenbaar, een hanekamoscillator. Hoewel die in mijn FM82 toch aardig is gelukt met alleen de 2e en 3e harmonische beneden de -50dB. En ik denk nu dat dit een normaal beeld is. Ga je daarna een paar trappen selectief versterken dan vallen de nog hogere harmonischen vanzelf weg en met een filter blijft er al helemaal weining van over. Ik ben nog wel aan het nadenken over de beste plaats van dat filter. Ik neig er naar om die direct achter de buffer te plaatsen, de trappen erachter tot 1dBm zijn toch allen in klasse-A.

73, PA1RAM

Ha Richard S,

Even over jou vraag de 1 µH op jou schema is prima zou zelfs naar 600 nH verlaagd mogen worden....
Maar heb je de VNA weer tot je beschikking ?
Je kunt dan de ingangsimpedantie van de versterker meten.
De berekening uit Elektron is prima nog even op de rij gezet.....

ik ga er van uit dat de stroom door de gate verwaarloosbaar is !

Welke foto moet ik nu aanhouden tot waar je ben ?
De foto die ik ingedachte heb zie ik alleen de tweede en derde harmonische dat is prima o ja dBc is een waarde in dB onder de Carrier !
Of heb ik nu iets gemist dat ziet er prima uit en jij vergelijkt met je eerste model maar,
daar zit filtering bij....

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Ik ga de print even netjes maken en post dan een foto van de SA en het huidige schema. Dan hebben we een uitgangspunt.

Ik zal dan ook een detail foto maken van de breedte van het signaal.

Ik probeer de VNA vanavond even op te halen, als de kennis thuis is (nog geen reactie) en anders ergens in het weekend.

73, PA1RAM
rob007

Yarr, Matey!

Is er nu ook nog veel verschil? J310, MPF102, 2N3819 ...
ik kon ook nog de J111 en J112 krijgen maar weet niet of dat ook wat is voor zo’n soort oscillator?

VrGr Rob

Wacht zie nu voor de J310 ook frequentie staan:
This device is designed for VHF/UHF amplifier, oscillator and mixerapplications.
As a common gate amplifier, 16 dB at 100 MHz and12 dB at 450 MHz can be realized. Sourced from Process 92.

Dat zie ik bij die J111 en J112 niet!
.
https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/53145/FAIRCHILD/J310.…

Als ik je erger, lees en schrijf hier dan niet?

Klopt Rob die andere J-Fets zijn voor schakeltoepassingen en de j310 als VHF en UHF amplifier, dus die is wel geschikt.
Die andere typen hebben een vrij hoge gate-source capaciteiten, wat ongeschikt is voor VHF toepassingen.

Telefunken Sender Systeme Berlin
rob007

Yarr, Matey!

Hallo Martin, allemaal,

ik dacht zal ook eens zo’n oscillatortje maken als ik de tijd en de kans er voor krijgt,
maar dan wel op een andere mijn eigen manier.
( ga ik nog maar ff niet doen nog want kom al weer tijd tekort! ) verplichtingen!
Maar zat ook te kijken, zouden deze de echte zijn?
https://www.amazon.nl/Transistor-Elektronische-Zonnepaneel-Ontwikkelin…
.
ben trouwens ook nieuwsgierig waar Richard strakjes mee aan komt!
.
VrGr Rob

Als ik je erger, lees en schrijf hier dan niet?

Het logo lijkt een beetje op dat van Fairchild (overgenomen door On Semiconductor) maar het merk is Ototec. Als ze echt 24mA doen dan kunnen het echte zijn maar ik zou er voorzichtig mee zijn. De neperds die in omloop zijn doen max 10mA en hebben een verschrikkelijke doorlaat karakteristiek.

Voor dat geld kan je een gokje wagen maar wel nameten denk ik.

73, PA1RAM
rob007

Yarr, Matey!

Hallo Richard,
Ik heb geklikt! Dat testen is niet mijn ding ( kweet niet hoe! )
bouw gerust een oscillator er mee en zie vanzelf wat ie doet.
maar als iemand het wil doen… stuur er gerust 2 door als ik ze binnen heb.
Ik hoor wel?

VrGr Rob

Als ik je erger, lees en schrijf hier dan niet?

Spannend Rob! ;)

Maar ik wil er best een of twee op een testbed leggen voor je hoor. Regelen we tegen die tijd wel dan.

Inmiddels twijfel ik nog steeds een beetje over mijn eigen J310's. Kwa DC zit het wel snor maar ik heb mijn originele schema weer teruggebouwd en ik stik weer van de harmonischen terwijl mijn FM82 er netjes 2 heeft op het bekende dBc niveau. Ik ga er nog wat mee spelen en wellicht haal ik een J310 uit mijn FM82 om het zeker te weten...

Zo heb ik de 78L09 eruit gehaald en er een regelbare voeding op gezet, Er is duidelijk een relatie tussen voedingsspanning en de hoeveelheid harmonischen! Wel wordt de output dan ook zo maar 20 dB minder. Misschien moet ik er maar een drainweerstand bij zetten? Ga ik morgen allemaal testen...

Word morgen vervolgd...

@Henk, ik heb mijn VNA weer terug. Maar voor ik daar wat mee kan zal ik toch wat SMA connectoren moeten aanschaffen. Daar ga ik morgen (uhhh, vandaag) ook achteraan...

[Bericht gewijzigd door Richard S op zaterdag 20 mei 2023 00:38:10 (19%)

73, PA1RAM

Op 20 mei 2023 00:33:30 schreef Richard S:
Zo heb ik de 78L09 eruit gehaald en er een regelbare voeding op gezet, Er is duidelijk een relatie tussen voedingsspanning en de hoeveelheid harmonischen! Wel wordt de output dan ook zo maar 20 dB minder. Misschien moet ik er maar een drainweerstand bij zetten? Ga ik morgen allemaal testen...

kon natuurlijk niet wachten en met GP café op de achtergrond heb ik een drainweerstand erin geplaatst bij 9V voeding, bij 100Ω was er niet veel impact, bij 270Ω werd het al beter, bij 1kΩ sloeg de oscillator niet aan maar bij 680Ω kreeg ik het bekende plaatje met de 2e en 3e harmonischen ;)

Wel vreemd dat ik dit niet nodig heb in de FM82 oscillator, toch een andere FET?...

Later vandaag foto's en schema zoals het nu is op het testboard.

73, PA1RAM

Beter laat dan nooit deze week. Ik had de hoop al opgegeven maar krijg eindelijk die zaagtand-oscillator getemd, heb ik eerder deze week alle moeite genomen om de bias recht te trekken via de diode schakeling op de gate wat veel te kritisch was, blijkt nu dat het veel simpeler kan door een drainweerstand op te nemen. De groter de weerstand de minder harmonischen waarbij de 2e en 3e wel aanwezig blijven, het bekende beeld dus.

Het idee kwam doordat mijn FM82 oscillator veel beter presteerde met de normale 2e en 3e harmonischen en zelfs die liggen lager dan bij de V2 oscillator het geval was. Het belangrijkste verschil is dat ik de FM82 oscillator met 5V voed uit een 78L05. De V2 oscillator wordt door 9V gevoed en dus dacht ik wat als ik nu eens een drainweerstand opneem om Ud naar 5V te krijgen. Met wat experimenteren lag de sweetspot voor Rd op 680Ω. Iets hoger en de oscillator slaat af, iets lager en de harmonischen komen terug. Ik heb er dus maar een 1kΩ instelpotmeter van gemaakt.

Feitelijk wordt de J310 zo in het lineaire gebied gedwongen. De output wordt wel wat minder maar dat is een kwestie van meer versterking verderop. Dit zijn de bias instellingen: -Ugs= 1,8V en Uds=3,6V met een Id van 5,5mA.

Foto van de testprint

Dit is het actuele schema (C7 en alles wat er voor zit is nog niet gebouwd)

En zo ziet het eruit op de SA
Output -17dBm, 2e harmonische -42dBc en de 3e op -55dBc. De rest is in de ruisvloer gezakt ;)

Wat verder opviel is dat de oscillator nu veel minder verloopt. Ik stem hem meestal af op 145.425, dat is de thuisfrequentie in Zeewolde waarvoor ik een Xtal heb gekocht in mijn 12 kanaals Marc 2M ontvanger uit de vorige eeuw. Eerder deze week liep die al snel de ruis in door het verloop, maar dat is nu nauwelijks het geval. Ik heb een koude start meting gemaakt gedurende 30min en dit is het gemeten verloop. Je ziet de meetpunten een beetje schommelen, dat kwam doordat ik het raam open had gezet, bij elk windje zie je de frequentie schommelen. Jammer dat die in het begin zoveel verloopt want dat is voor een (lokale) QSO niet te doen voor het tegenstation...

73, PA1RAM

Omdat de focus nu naar de ruis gaat heb ik een nulmeting gemaakt zonder dat de varicaps er nog aanhangen.

-3dB afstand van de carrier is 20kHz, dat is best nog veel vind ik, toch?

Maar weinig sidelobs te zien nog ;)

73, PA1RAM
Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 20 mei 2023 16:48:20 schreef Richard S:
Omdat de focus nu naar de ruis gaat

Eerder wilde je zo weinig mogelijk harmonischen in het oscillatorsignaal. Daarvoor liet je hem zo zachtjes mogelijk oscilleren, in de hoop zo vervorming te voorkomen.
Nu moet je echter juist de andere kant op. Voor een zo goed mogelijk ruisgedrag moet de oscillator flink oscilleren (flink energie in de LC-kring).
Dat is inderdaad wat in werkelijkheid gedaan wordt. Ruis is belangrijk in de oscillator; harmonischen zijn dat niet.

-3dB afstand van de carrier is 20kHz,

Is dat niet gewoon de bandbreedte van de analyser die je zo bekijkt? Die is tenslotte bij die meting ook 20 kHz. :)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Op 20 mei 2023 17:42:15 schreef Frederick E. Terman:
...Voor een zo goed mogelijk ruisgedrag moet de oscillator flink oscilleren (flink energie in de LC-kring). Dat is inderdaad wat in werkelijkheid gedaan wordt. Ruis is belangrijk in de oscillator; harmonischen zijn dat niet...

Heb je het dan niet over signaal/ruis verhouding?

Is dat niet gewoon de bandbreedte van de analyser die je zo bekijkt? Die is tenslotte bij die meting ook 20 kHz. :)

Hmmm, dat zou kunnen. Ik leer mijn SA ook steeds beter kennen maar die instelling heb ik nog niet gevonden, staat nu meen ik automatisch. Maar ik zal er naar kijken.

73, PA1RAM

Ha Richard S,

De verfblikken zijn binnen dus daar ga ik volgende week mee aan de slag.
Gisteren de hele dag vanaf 5.30 uur in de ochtend tot 23.45 uur aan het rekenen geweest,
om de Q van de ( oscillator ) spoel te verbeteren !
Maar ik heb uiteindelijk resultaat waar mee we kunnen werken misschien is,
de wiskundig nog niet helemaal fraai maar goed.....
Nu zal ik niet de hele strijd op je draadje dumpen maar.... zal ik de berekening doen en het,
resultaat.... de afmeting weergeven.
Ik heb een tekening gemaakt om het idee weer te geven spoeltje uit de library van Comsol,
maar het gaat om de kooi er overheen !

En in het bijzonder de maten..… een korte uitleg waar maken we gebruik van ?

Lumped filter met behulp van kortgesloten resonator.

Zoals we hebben gezien, hangt de resonator eigenschappen af van de Q van de gebruikte spoel.
Dit geldt niet alleen in een oscillator maar ook in een bandfilter !
Spoelen in dit frequentiebereik hebben maximale Q-waarden van ongeveer 80 .
Bij gebruik van deze waarde is de bandbreedte te groot.
Een bekende oplossing voor het Q-probleem is het gebruik van omvangrijke Helical resonator filter.
In jou geval zou de kwartgolflengte van één resonator 50 cm zijn.
Dit is veel te veel.
In de volgende context stel ik voor het gebruik van een kortgesloten resonator.
Ik gebruik de inductantie waarden van deze resonator als samengevoegde circuitwaarden alleenstaand of voor gebruik in samengevoegde filters.
De filters zijn mechanisch ontworpen als SMD-PCB-circuit.

Het is de bedoeling om de spoel vrij van het kopervlak op bijvoorbeeld twee soldeer ogen te bevestigen.
Over de spoel is een rechthoekige behuizing van latoenkoper gesoldeerd.
De overige filtercomponenten zijn als SMD-componenten aan de andere kant van de print gesoldeerd.
De soldeerpunten moeten zorgvuldig worden ontworpen om parasitaire C en L te minimaliseren.
De dimensies kunnen worden berekend met behulp van iteratie op een rekenmachine .
Ik gebruik hier Mathcad voor en heb een programma geschreven maar het is zoals genoemd op een zakrekenmachine te doen.....

Ik zal volgende week nog iets verder uitwerken zodat het leesbaar is maar ik had er gisteren hoofdpijn van 8)7
Wat heb ik nodig jou maten van de spoel diameter, lengte, draaddikte de rest lever ik aan hoogte boven de print en de maten van de kooi.

Wat maken we : een een kortgesloten resonator als lumped spoel.
Dus het hele doosje wordt een spoel ????

We maken gebruik van TEM modes dit betekend de Foucault stromen in de wand en de displacement stroom van Maxwell.
Waar hou ik rekening mee eigenschappen van het materiaal, skin effect, diëlektrische verliezen en de juiste afmetingen…..

Wat is de winst : een enkele resonator op jou frequentie vertegenwoordigt een Q = 50 de betekend een equivalente bandbreedte van 2 MHz.
Door de nieuwe techniek toe te passen kan een Q = 350 verkregen worden met een equivalente bandbreedte van 800 kHz……
Niet alleen voor de resonator in een oscillator maar ook in je daarop volgende trappen is heel veel winst te bereiken !

Maar jij heb ook winst geboekt dat je nu veel meer er uit haal komt door het volgende in jou FM82 is de spoel veel te dicht tegen de wand gemonteerd.
Hierdoor zakt de Q significant @rob007 vraagt regelmatig of zijn spoel niet te dicht tegen de wand zit.
Maar ik heb ook @Martin V hier al eens op gewezen, nu maken we van dat effect hopelijk goed gebruik.
Een Drain weerstand ? Maar daar zit weer de verkeerde smoorspoel !
Is dit het actuele schema, en de instelling van de anayzer is niet goed terechte opmerking van @Frederick.
Maar ik zie de ruis klok er overheen it's a kind of magic.
De lineaire respons van je versterker of liever gezegd niet-lineaire respons heeft ook invloed op je ruis.
Later meer.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Frederick E. Terman

Honourable Member

Een bekende oplossing voor het Q-probleem is het gebruik van omvangrijke Helical resonator filter.
In jou geval zou de kwartgolflengte van één resonator 50 cm zijn.

Dan is het geen helical.
Een helical resonator voor 144 MHz uit de handel is maar een centimeter of twee. In 1974 zaten ze in al mijn (gekochte) 2m-setje.
Amateurs maken weleens wat grotere helixen, maar een halve meter worden ze toch niet. :)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Ha Frederick E. Terman,

Dat zijn er wel veel op je link maar een echte helical resonator heb ik nog niet gezien.
Wel kleine frutsels van Ali maar dat zijn gewoon LC filters die kleintjes heb ik hier ook van de jaren 70....
Maar daar zit wel een spoel helix in maar geen resonator !!!

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Hoi Henk,

Je bent er best wel erg druk mee lees ik. Ik stel dat zeker op prijs maar ik heb moeite om je te volgen. Ik weet ook niet of ik die nauwkeurigheid wel kan realiseren in de praktijk en zeker met SMD gaat dat een uitdaging vormen voor mijn ogen. Recent mijn ogen laten checken omdat ik steeds vaker migraineverschijnselen kreeg, nieuwe glazen hebben +0,75 verschil met die van 3 jaar terug, wordt langzaam bijziend i.p.v. vérziend...

Dat zo'n spoel vaak te dicht op een schotje zit komt met name door de beperkte afmetingen van de tinnen doosjes. Maar als ik je goed begrijp kan ik ze beter in het midden van de print zetten dus.

De maten van mijn spoel op dit moment met 1mm CuAg draad
(Ik heb 2mm draad in bestelling staan)
binnendiameter=8mm (dit is gewikkeld op een 8mm boor)
draad diameter=1mm
ruimte tussen wikkeling=1mm
aantal wikkelingen=5

Ik denk dat jouw wijze van bouw perfect is voor de oscillator maar wellicht te smalbandig voor mijn filter aangezien ik ca 2MHz wil bestrijken maar dat zal blijken.

Ik heb de drainweerstand boven de VK200 in serie ermee geplaatst omdat het toch alleen om DC ging. De VK200 zit er in als ontkoppeling richting voeding en is voor RF naar aarde ontkoppeld op zowel drain als voedingzijde. Ik neem toch aan dat het gebruik van een VK200 in de voeding wel is toegestaan???

Het schema is actueel. Het varicap gedeelte bouw ik er morgen in.

Wat de instellingen van de SA betreft, ik zie dat ik de bandbreedte zelfs tot 1Hz kan brengen. De ruisvloer zakt dan wel naar beneden. Wanneer ik de effecten wil zien van toegevoegde ruis door b.v. het varicap circuit, wat is dan de ideale bandbreedte voor de SA om dit zichtbaar te maken?

73, PA1RAM
Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 20 mei 2023 21:29:40 schreef electron920:
Maar daar zit wel een spoel helix in maar geen resonator !!!

Jawel hoor. De helix is de resonator.
De zelfinductie van de 'spoel', in combinatie met de capaciteit tegen de wanden van de afschermdoos, vormen de resonantiekring.

Gebruikelijk is nog een afstemschroefje bovenin. Draai je dat in, dan 'ziet' de helix meer capaciteit en wordt de resonantiefrequentie lager. Hieronder goed te zien in het drie-helical-filter bovenaan de afbeelding (bron).

De clou is echter dat je liefst zo min mogelijk extra capaciteit wilt gebruiken; dat is een van de voorwaarden om een hoge Q te bereiken.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Ha Frederick,

Ja die gaan er op lijken ik heb dat model op 700 MHz 100 ++ gebruikt als piloot toon detector.
Een zo'n losse helix daar wordt jij en ik niet warm van, over het algemeen zie je ze ook alleen gekoppeld.
Maar die van Toko zitten heel vernuftig in elkaar!
Alleen vaak is het net de waarde die je niet nodig heb vandaar het onderzoek maar ik heb 1..2..3 geen berekening gevonden !
Uiteindelijk heb ik Zwerev achter in het rode boek en van Kraus een richtingings gevoel gekregen.
Maar het rekenen met TEM modes dat was toch iets te lang geleden dus even kop breken ha..ha...
Met Comsol een animatie gedraaid ziet er goed uit !

@Richard S,

Het is zeker niet de bedoeling dat ik ga vertellen wat je wel of niet moet / zal doen.
Ik heb zelf ook problemen met die kleine componenten heb een zeer goede loep net als de arts toevallig ook wit,
en een microscope met camera.
Maar dan nog is het niet gemakkelijk, ik kan het experiment met de spoel ook doen.
Kijk SMD is mooi maar de twee NP0 condensatoren zijn ook niet groot !

Vandaag evenh naar de amplitude regeling gekeken dat valt ook tegen met een enkele regeling gaat het niet lukken.
Ik kan geen punt vinden waar de lus unconditional stabiel is maar daar heb ik denk ik een oplossing voor.
Als je de VNA kan geruiken qua hulpstukken laat het weten je zou dan de versterker en de resonantie ( tankkring ) kunnen meten.
Ik ken jou VNA niet maar je kunt ook de ruis meten, heb je al gekeken naar je analyzer voor de instellingen ?

Inplaats van je drain weerstand kan je ook een tweede J310 schakelen geaarde gate als cascode

Groet,
Henk

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Ik gebruik ook een loeplamp uit de vorige eeuw, ooit veiliggesteld uit het faillisement van mijn oude werkgever, Radio Rotor Den Dolder, wie is er niet geweest... ;)

Wat de instellingen van de SA betreft, ik zie dat ik de bandbreedte zelfs tot 1Hz kan brengen. De ruisvloer zakt dan wel naar beneden. Wanneer ik de effecten wil zien van toegevoegde ruis door b.v. het varicap circuit, wat is dan de ideale bandbreedte voor de SA om dit zichtbaar te maken?

Voor mijn VNA moet ik wat connectoren bestellen zodat ik in de circuits kan meten.

73, PA1RAM

Nog even terug in de tijd van deze week toen ik aan het nadenken was om de vervorming terug te brengen en een AVC achtige constructie aan het bedenken was, het is er niet meer van gekomen maar misschien is het een idee om later eens te testen...

73, PA1RAM

Ha Richard S,

Ja die ken ik wel wat leuk daar kwam mijn Rotex counter vandaan.
Ok misschien kan je even kijken welke optie je er in heb.
In het verleden heb ik dezelfde gehad als het goed is heb ik de manuals nog wel.
Het belangrijkste buiten alle optimale instellingen is dat je op de afstand waar je wil meten / kijken geen signalen van het apparaat zelf heb.

Dus als je in de bovenband van de draaggolf wilt kijken op 10 kHz afstand zorg er dan voor dat je middenfrequent filter < 10 kHz is !
Er is dan geen of nauwelijks zijband ruis van je apparaat meer dus alles wat daar tevoorschijn komt is afkomstig van de ingang.
Maar jij heb de CMU200 dat is niet zomaar een spectrum analyzer maar een Universal Radio Communication Tester !
Dat wil zeggen dat je ook kan demoduleren dus de zijband FM kan meten, je kunt dit vergelijken met de interne generator.
Laat even weten welk model precies.....

Ik zie je nieuwe post dat is de richting maar niet stabiel dat wil zeggen niet stabiel als je een frequentie lock gaat gebruiken.
Door de amplitude te beinvloeden verschuift de pole en wordt er niet meer aan de oscilleer voorwaarde voldaan,
hierdoor veranderd de frequentie en zal de PLL een actie ondernemen.
En de amplitude correctie tegenwerken dit is te voorkomen door een feedforward er bij te creëren !

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 20 mei 2023 22:16:53 schreef electron920:
Uiteindelijk heb ik Zwerev [...] een richtingings gevoel gekregen.

Zverev. Maar yep, vanaf blz. 499. Het plaatje hierboven komt daar ook uit.
Rekenen hoeft eventueel niet; op blz. 502 staat een nomogram (weliswaar in inches :)).
Zverev, Handbook of Filter Synthesis is tegenwoordig in te zien op archive.org; google vindt hem.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Is dit jouw rotex counter
https://www.pa3hcm.nl/wp-content/uploads/2017/12/20171224_164232.jpg

Ik heb daar een aantal van gerepareerd destijds, printbreuk en slechte solderingen, kwamen uit Emmen meen ik en droegen de Rotor brandname, Rotex.

Ik kon dat ding niet betalen maar het was gebasseerd op een ontwerp wat elders was gepubliceerd en heb die toen maar nagebouwd, ik moet de printontwerpen nog hebben liggen, was met een 11C90 prescaler, een rib uit mijn lijf toen...

[Bericht gewijzigd door Richard S op zondag 21 mei 2023 00:00:42 (32%)

73, PA1RAM