PI4RAZ Forum
24 April 2017, 13:10:24 *
Welcome, Guest. Please login or register.

Login with username, password and session length
News: Nieuwe sectie: Projecten, met als eerste board de Bitx20!
 
   Home   Help Search Login Register  
Pages: [1]
  Print  
Author Topic: 80m QRP transceiver  (Read 13599 times)
PA3CNO
Senior
****
Posts: 315



View Profile WWW Email
« on: 1 January 2011, 20:21:14 »

Natuurlijk kon ik het niet laten. Er over schrijven is 1 ding, maar er gaat niets boven zelf uitproberen. Ik doel hiermee op de 80m transceiver die ik eerder beschreef. Per slot van rekening zitten er maar 51 componenten in. Tenminste, als je de sidetoon oscillator niet meetelt. Dus bestelde ik bij Barend Hendrikse een zak ringkernen in alle noodzakelijke uitvoeringen (FT37-43, T50-2 en T37-2), bij Conrad de rest en wat die twee niet hadden (afstemcondensator bijvoorbeeld) hengelde ik uit de junkbox. Het ontvangertje zat in een recordtijd in elkaar en het eerste dat opviel was dat hij ontzettend breed is. Daar moet ik nog wat aan doen, want dat is geen werken in een drukke CW-band.


De ontvanger op de testbank

Ik had nog een mooi afstemcondensatortje, maar dat mooi sloeg voornamelijk op afmeting en waarde. Ergens zit iets mechanisch niet goed in dat ding, want als je er op tikt, verspringt de boel 20-30kHz en dat is natuurlijk niet de bedoeling. Dus knoopte ik er tijdelijk een andere afstemcondensator aan. Tijdens het in de band brengen van de ontvanger hoorde ik Henny PA3HK in verbinding met een LA of LZ station, dat weet ik nu niet meer. Dus zocht ik op de FT857 even op waar hij zat (bleek 3.523kHz te zijn) en toen hij weer CQ begon te roepen, gaf ik antwoord en liet hem weten dat ik hem op mijn DC-ontvangertje gehoord had.

Na het QSO wilde de ontvanger niet meer werken. In de antenneschakelaar worden 2N7000 FETs gebruikt om full-QSK te kunnen werken. Maar ja, met een veel te korte (voor 80) eindgevoede draad en de centrale verwarming als tegencapaciteit staat alles in de shack altijd stijf van de hoogfrequent. De hele elektronische antenneschakelaar naar de eeuwige ruisvelden. Gelukkig had ik 10 2N7000's besteld in plaats van precies afgepast, dus ik soldeerde er weer nieuwe in. Maar of het nou kwam door statische elektriciteit of doordat de stevige amerikaanse netfilters van de HP606 hun vereffeningsstroom door de print stuurde, of doordat de soldeerbout niet geaard was: de schakeling was veranderd in een lanceerplatform voor 2N7000's. Toen de bodycount op 6 stond, ben ik maar gestopt. Ik had er nog 2 over en ik wilde toch graag de zender ook nog bouwen. Natuurlijk net een tweede Conrad zending onderweg, dus om nou weer iets te verzinnen alleen om nieuwe FETs te kopen ging me iets te ver. Gelukkig had Robert PA2DK ook iets vergeten bij Conrad dus samen kunnen we wellicht een bestellinkje volmaken. Ik heb 'm gevraag er maar gelijk 100 te bestellen. Dan zijn ze nog maar 0,14 per stuk en kan ik er nog eens een mollen.

Vandaag maar eens aan de zender begonnen. Dat zijn maar 2 torren, dus dat ging nog sneller dan de ontvanger. Ik zette de 2N7000 voor de zekerheid een koelster op zijn hoofd uit de erfenis van Loek PA0ALD (ik kon ze bij Conrad niet vinden) en sloot zijn pootjes kort voor 'm in de zender te solderen. De 2N7000 die de zender moet sleutelen liet ik nog even weg: ik zette de seinsleutel die ik afgelopen RAZ-bijeenkomst van Willem PD0PYL kreeg ervoor in de plaats. FT243 kristalvoet eraan en het 3575 kristal erin. Ik beluisterde de zender op mijn FT857 en ik hoorde wel toon, maar zag geen output. Oeps... Antenneschakelaar in de verkeerde stand. Na het omschakelen had ik nog steeds geen output. Weer oeps... Kabeltje tussen de adapter naar BNC en de antenneschakelaar tijdelijk voor iets anders gebruikt. Knutselen als je nog brak ben van oudejaarsnacht is dus niet handig. Het goede nieuws is dat het dus nogal meevalt met het onmiddellijk overlijden van de 2N7000 door slechte SWR: een slechtere SWR dan die zonder antenne is er niet. En hij leeft nog. Nadat alles in orde gemaakt was, kwam er een kleine 1,5W uit.


Zendertest. De hele zender zit tussen de rode 12V clip en de scoop probe...

Ik meette de opgenomen stroom en die was 300mA. Met 13,8V in is dat dus 4W opgenomen vermogen. Dat is een wel heel beroerde efficiency. Dus begon ik wat te experimenteren met de trafo in de drain van de FET. Eerst 8 bifilaire wikkelingen i.p.v. 5 om de totale inductie wat op te schroeven. En toen aan de secondaire kant windingen eraf gaan halen. Daardoor liep de opgenomen stroom terug bij gelijkblijvend vermogen. Dat verbetert de efficiency dus. De andere manier om de efficiency te verbeteren is meer uitgangsvermogen realiseren bij gelijkblijvende stroom. Maar daar denkt de FET dus anders over.

Midden in dit experiment hoorde ik zachtjes (de antenneschakelaar stond immers naar de QRP trx en niet naar de FT857) CQ roepen op 3575. En dat bleek Hielke PA3EQX te zijn uit Alphen aan den Rijn. Ik soldeerde snel de originele trafo er weer in en beantwoordde de oproep. En hij kwam onmiddellijk voor me terug! Met een 539 rapport (tijd om naar Alphen te verhuizen... Bij mij komt het stoorniveau op 80 zelden onder de S7) en uitstekend te nemen. Alleen als je even zit te seinen dan ruik je de eindtor gewoon -zo heet wordt hij. Ik moet dus echt nog wat aan die efficiency doen. Maar dit is voor mij de magie van de radio. Twee torren, een stuk draad in de boom en hop, werken! Ik heb de verbinding gelogd, Hielke een email gestuurd met een foto van de frutsel waarmee ik hem gewerkt heb (de foto hierboven) en toen even dit verhaal getikt. Ik ben er dus nog lang niet, maar ik kan het iedereen aanbevelen. Gewoon een heel leuk ontwerpje. Wordt vervolgd...
Logged
Robert de Kok
Nieuweling
*
Posts: 49


View Profile Email
« Reply #1 on: 2 January 2011, 18:31:05 »

En dat na een zware nacht, zo hoort het er uit te zien, gaaf....
Logged
PA3CNO
Senior
****
Posts: 315



View Profile WWW Email
« Reply #2 on: 3 January 2011, 00:19:43 »

Vandaag weer wat aan de transceiver geknutseld. Allereerst de zender maar eens onder handen genomen. En allemachtig, wat heb ik een ontzag voor die 2N7000 gekregen... Zo makkelijk als hij sneuvelt bij het insolderen, zo onverwoestbaar lijkt hij als eindtrap. Zoals ik al eerder schetste, overleefde hij twee maal key down zonder antenne. Ik pakte de datasheet erbij om eens te kijken wat hij eigenlijk kan hebben. Nou, niks dus... Hou je vast: Absolute Maximum Ratings (Dus de meest ideale omstandigheden, meestal uitermate theoretisch): maximale Drain stroom: 200mA continu, 500mA pulsed. En bij mij liep er al 300mA continu... Nog erger: Maximum Power Dissipation: 400mW. En ik was zeker 2W aan het stoken! Dat dat ding nog werkt is een groter wonder dan het maken van een nieuwe airbus. Hij moet dus wel enigszins ontzien worden...

Ik zag op de scope dat hij in de negatieve sinushelften ruim boven de 0 bleef. Dat betekent dat de impedantie van de uitgangstransformator niet hoog genoeg is waardoor hij in de verzadiging gaat. Ik vergrootte dus het aantal bifilaire windingen naar 8, en haalde proefondervindelijk twee windingen van de secundaire af. Daarmee daalde de stroom naar 268mA en nam het uitgangsvermogen toe tot een zeer ruime 1,5W. Een betere efficiency dus. Voorlopig even niets meer aan doen. Beter dan dit krijg ik het op dit moment niet.

Omdat ik nog geen nieuwe 2N7000's heb, haalde ik eerst de ontvanger maar eens overhoop. Om te beginnen die brakke afstem-C eruit en een ander exemplaar van 100pF erin. Die moest wat verdund worden omdat ik slechts het bereik van 3500-3600kHz gecoverd wilde hebben en niet de hele korte golf. Uiteindelijk moest er 22pF in serie om het gewenste bereik te halen. En dat brengt een schoonheidsfout met zich mee: de schaal is niet lineair meer. Dat is makkelijk voor te stellen: pas als de afstem-C een waarde van 22pF bereikt heeft, is de capaciteit gehalveerd. Maar dan zit je wel al op 80% van de schaal... De eerste 90o bestrijken het deel van 3500-3520 en de andere 80kHz zit in het tweede deel. Ondanks dat valt het afstemmen best mee, vooral omdat de Regeneration Control meer als fijnafstemming werkt dan waar hij voor bedoeld is: de terugkoppeling regelen...

Vervolgens het laagfrequent aangepast. Ik wilde er een bandpass filter in hebben waarbij ik het ontwerp ontleende aan het 75Hz CW filter wat ik eerder beschreef. Ik berekende het filter voor een Q van 4 om ringing te voorkomen, een fc van 700Hz en een versterking van rond de 1. De hoofdtelefoon verving ik door een weerstand van 100 Ohm en plaatste daar het filter achter. De fader vond ik een fantastisch idee dus die kwam er ook. Zie schema:


Het schema van het gewijzigde laagfrequent. Klik hier voor een grote versie.

Transistor Q1 maakt deel uit van de oorspronkelijke ontvanger. Zoals ik al eerder schreef geloof ik niet dat de uitgang van de fader een hoofdtelefoon aan kan sturen, zoals in het origineel staat. Daarom gebruikte ik de tweede helft van de TL082 Op-Amp als hoogohmige buffer, en voegde een LM386-1 toe als eindversterker. Ja, ik weet dat dat de 325mW versie is, maar voor een hoofdtelefoon is dat meer dan genoeg en Conrad heeft de -4 niet. Die kan 1W leveren en is geschikter voor het aansturen van een luidspreker. Om de oren te sparen deed ik er ook meteen maar een volumeregelaar bij. De LM386 levert in minimalistische opstelling zoals hier nog altijd een factor 20 versterking en dat moet je wel een beetje in toom houden... Het resultaat is boven verwachting. Hoewel de stopbandonderdrukking van het filter niet te vergelijken is met een DSP of kristalfilter, maakt het het luisteren echt veel aangenamer. Bijkomend voordeel van de LM386 is dat de massa aansluiting van de hoofdtelefoon nu wel op massa niveau ligt. Het is nu een plezier om naar stations te luisteren. Nu wachten op de nieuwe 2N7000's en dan kan hij als geheel gaan fungeren. En dan nog inbouwen natuurlijk.
« Last Edit: 3 January 2011, 17:49:11 by PA3CNO » Logged
PA3CNO
Senior
****
Posts: 315



View Profile WWW Email
« Reply #3 on: 12 January 2011, 16:22:31 »

Inmiddels weer wat met de ontvanger geknutseld. Om te beginnen vond ik die afstemming gewoon niet lekker. 180o afstembereik waarbij de schaal ook nog eens ontzettend a-lineair is - met de grootste dichtheid net aan de verkeerde kant van de schaal - werkt gewoon niet prettig. Zoals op de eerste foto te zien is, had de afgekeurde afstemcondensator twee segmenten. Ik probeerde de mechanische stabiliteit van het tweede segment en dat functioneerde wel naar behoren. Alleen was daar de capaciteit ongeveer 35pF maximaal, dus nog teveel. Maar nu was een serie-C van 47pF voldoende om de condensator te "verdunnen" waardoor de schaal niet zo uitgerekt wordt. Bovendien had deze afstem-C een mechanische vertraging van 1:3 waardoor het afstemmen nog soepeler verloopt. En nu bestrijk ik weer 3495-3605kHz, maar over 540o in plaats van 180o...

Dan was er nog het probleem van het instellen van het regenereren. Om te beginnen deed de schakeling niet wat in de aanwijzingen stond. Met de 1e winding van de 6 net na de 43 windingen aan de FET wilde de boel niet oscilleren. Draaide ik de winding om, dan oscilleert hij wel, met de regeneratie potmeter instelbaar tussen sterk en zeer sterk. Wat ik ook probeerde, afslaan wilde het ding niet. Waarbij opgemerkt moet worden dat de constructie ook wel een beetje vreemd is. In de drain van de FET zit de terugkoppelwinding. Kennelijk wordt de mate van terugkoppeling enigszins geregeld door met de 100pF condensator in serie met de potmeter de versterking van de FET te beinvloeden. Maar dat heeft niet een dusdanig groot regelbereik dat je het punt van genereren makkelijk kunt instellen. Immers: naarmate de condensatorwaarde in de drain oploopt, zal de versterking toenemen. Maar wordt de condensator maar groot genoeg, dan begint hij de terugkoppelwinding kort te sluiten en zal het oscilleren weer afnemen. En dat is precies wat ik zag gebeuren, als ik met de condensatorwaarde speelde.

Dus prutste ik er een winding af en ziedaar! De schakeling liet zich nu netjes in en uit oscilleren brengen. Tenminste, op 3575 waar ik het testte. Maar toen ik de condensator helemaal in draaide richting de 3500kHz wilde de zaak helemaal niet meer oscilleren. Dus is de terugkoppeling ook nog eens frequentie-afhankelijk.   Angry  Nu moest de ringkern er dus helemaal uit om de 6 windingen opnieuw te leggen. Beter continu oscilleren dan helemaal niet oscilleren - want daar heb je met een CW/SSB ontvanger immers helemaal niets aan. Na het opnieuw leggen van de 6 windingen werkte de zaak beter als voorheen, dus ik laat het maar verder zo.

Met de meetzender haal ik een gevoeligheid van een kleine 3uV (-100dBm), en dat is voor 80m meer dan voldoende. Draaide ik de meetzender naar 1mV (-50dBm) dan vond de ontvanger het niet leuk meer. Wat dan gebeurt is dat de oscillerende mengtrap de neiging krijgt te "locken" aan het binnenkomende signaal. En dan krijg je DC uit, wat weer niet door de LF versterker heen komt. Dus voegde ik voor de luxe nog een 1k potmeter toe als antenneverzwakker. Dan heb ik tenminste wat meer dynamisch bereik.

Ik had nog 1 hele 2N7000 over, en die voegde ik toe aan de door de key bediende mute-schakeling. Door ervaring wijs geworden dit keer door eerst een dun wire-wrap draadje om de pootjes heen te draaien en 'm toen pas uit zijn strip te halen. Kortgesloten en al erin gesoldeerd, natuurlijk eerst het kortsluitdraadje verwijderd, en daarna de zaak weer aangezet. En nu bleef hij wel heel. Nu nog wachten op de zending FETs die onderweg moet zijn.

Omdat de afstemcondensator wel heel dicht tegen de print aan ligt met zijn as, zette ik 'm op afstandsbusjes. Ik had bij de bouw van de B2 al een holle staaf aluminium gekocht, en daarvan zaag ik stukjes afstandbus op maat. Altijd de goede maat, en altijd op voorraad. Beter kan niet. De afstemcondensator staat nu 8mm boven de print waarmee het hart van de as op 23mm van de bodem komt. En dat ziet er een stuk beter uit, en maakt ook de bediening straks wat makkelijker omdat ik de knop nu wat groter kan kiezen.

Daarnaast is het frontje ontworpen. Daarop komen nog best veel bedieningsorganen, omdat ik er natuurlijk weer veel meer bijgeprutst heb dan in het origineel zat, waar immers de sport was zo min mogelijk onderdelen te gebruiken. In het totaal moet erop:
  • De afstemcondensator
  • HF verzwakker (zat niet in het origineel)
  • Regeneratie instelling
  • Fader voor het filter (zat niet in het origineel)
  • Volume regelaar (zat niet in het origineel)
  • LED voor Power On indicatie (zat niet in het origineel)
  • Power schakelaar (zat niet in het origineel)
  • Voet voor het te gebruiken kristal (zat niet in het origineel)
Ik gebruik ook hier weer FT243 kristallen, gewoon omdat ik er daar een berg van heb. Voor 80m heb ik 3560, 3575 en 3579 en die gebruik ik in mijn Mighty Midget Glowbug zender, de B2 en nu dus ook in dit transceivertje. Omdat echte FT243 voeten schaars zijn (ik heb nog 1 porceleinen voet maar die bewaar ik voor een meer vintage project of als reserve voor de B2) maak ik hier gebruik van de busjes die ik eens kocht bij AF4K als vervanging voor echte FT243 voeten en die ik ook toepaste in mijn kristal tester. Is goed genoeg. Van de week kan ik de frontplaat afmaken; de achterplaat is ook al ontworpen, maar ik moet nog even zeker zijn van de diameter van de bussen voor de seinsleutel en de hoofdtelefoon. Daarna kan ik het kastje afmaken.
Logged
PA3CNO
Senior
****
Posts: 315



View Profile WWW Email
« Reply #4 on: 30 January 2011, 15:54:23 »

Even stil geweest, beetje weinig tijd gehad en de onderdelen moesten nog binnenkomen. Maar dit weekend stond in het teken van de finishing touch. Ik ontwierp weer een front met mijn FrontDesigner programmaatje, en gebruikte een testafdruk om de gaten in het plastic kastje te maken. Dat formaat kastje is een van mijn favorieten: ik maakte er bijna al mijn apparaatjes in, zoals de LC-meter, de dualtoon oscillator en de frequentieteller. Alleen de morsekeyer/decoder zit in een groter formaat kastje. Vroeger haalde ik die bij Kok in Leiden, maar sinds die over de kop is ben ik op andere leveranciers aangewezen. Laat Conrad ze nou ook gewoon hebben.

Afijn, gaatjes erin, front geprint op A4 stickerpapier, dat over de front geplakt, boeklon erover en het ziet er uit of het zo van een chinese lopende band is gerold:


Vooraanzicht van de transceiver

Ik gebruikte de bussen die ik al had liggen en eigenlijk voor een ander project gekocht had als voet voor de FT243 kristallen. De mooi afgewerkte LED is geen inbouwsysteem voor LEDs o.i.d.: ik boorde een 3mm gaatje, stak de LED van achter door de frontplaat en zette die vast met een klodder twee-componentenlijm. Met diezelfde lijm plakte ik een M3 sluitring aan de voorkant erop en nu is het net een chrome inbouwhouder. Alleen een stuk goedkoper.

Tijd om de print erin te klussen. Ik had willekeurig een min of meer vierkant stuk print afgezaagd. Het enige criterium was dat het in het kastje moest passen. Maar nooit op de bevestigingspunten gelet natuurlijk. Gelukkig kwam er 1 zo uit dat hij tussen een aantal componenten zat. Dus geen gaten door onderdelen heen boren HI. Maar aan de rechterkant kwam ik niet uit. Net een paar mm print tekort. Geen probleem: ik soldeerde een soldeerlip aan de onderkant van de print en daar ging prima de schroef doorheen. De print zit nu mooi vast op de bodem en kan nergens meer heen.


De print vastgezet in het kastje. De schroeven zijn net zichtbaar onder de rode draadjes

Ook voor de achterkant werd een ontwerp gemaakt (hoe heet zoiets eigenlijk? Een frontje is voor de voorkant. Een reartje?) en op dezelfde wijze geplakt. Aan de achterkant zit een voedingsbus, de hoofdtelefoonaansluiting, de aansluiting voor de sleutel en de antenne-aansluiting. Meer niet. Dat ziet er als volgt uit:


De achterzijde van de 80m QRP transceiver

Er zit een klein luidsprekertje in dat uitgeschakeld wordt als een hoofdtelefoon aangesloten wordt. Het luidsprekertje geeft voldoende lawaai op de LM386-1 voor een shack. Niet tijdens een velddag denk ik, maar dan gebruik je denk ik sowieso liever een hoofdtelefoon.

Nadat alles aangesloten was, was het tijd voor een test. Ik had voor het weekend de inverted-V uitgespannen, zodat de eerlijkheid gebied om te vertellen dat de resultaten dit keer niet behaald zijn met mijn 10m draad in de boom. Het bereik van de ontvanger is van 3495-3605kHz en laat zich soepel afstemmen. De gemeten gevoeligheid is vergelijkbaar met mijn B2: eveneens ca. 3uV. 1uV is nog wel hoorbaar, maar niet meer neembaar. 3uV komt volgens de theorie overeen met S5. Een station moet dus minimaal S5 neerzetten wil ik 'm horen. De meesten doen dat ook wel.


De nog open transceiver in bedrijf

Dus: inverted-V eraan, en ik had geluk: om een of andere reden ging het SRS-CW-net niet door en zat 3575 vol met operators die al hun opgespaarde Watts nu niet kwijt konden. Ik wachtte tot het QSO tussen PA3ACC en PA0HTT afgelopen was en riep PA3ACC aan, omdat die veel harder was. Maar Henk PA0HTT kwam voor me terug met de mededeling dat ik naast de frequentie zat en dat PA3ACC me daarom waarschijnlijk niet hoorde. Heb ook veel keuze, met een kristal. Maar: ik kreeg 559 uit Ommen, en we hebben een tijdje zitten rag-chewen met aan mijn kant ruim 1W output. Toen we het QSO afsloten, riep ON9CFJ me aan. Omdat het niet mijn frequentie was, gingen we QSY naar 3579 (tnx Theo!) en uit Rekem, bij Maastricht, kreeg ik van Jo een 569, met QSB varierend van S3-S7. Ook daar heb ik een tijd mee zitten babbelen en de set werkt als een zonnetje. Geen enkel verloop van frequentie, het filter werkt prettig, volume is OK, de HF regeling onmisbaar en het is nog mooi compact ook. Ik vind het een schitterend apparaat geworden.


De complete transceiver. Is het geen plaatje?

Van de week bespraken we op de RAZ-bijeenkomst waarom ik er niet een IRF510 in zou zetten of zoiets. Dan heb je gelijk wat meer vermogen. Of de stuurtransistor voldoende energie daarvoor levert is de vraag, maar belangrijker is dat er een 2N7000 als antenneschakelaar gebruikt wordt. Die kan op zeker de veel hogere spanningen niet aan die met grotere vermogens gepaard gaan. Dan moet dat ook weer aangepast en dat haalt dan toch weer de charme van de eenvoud weg. Voor zover ik die er met al die extra toeters en bellen al niet afgehaald heb... En dan: dan komt er 5W uit. Dat is bijna 7dB of net een S-punt meer. Dus horen ze me S6 i.p.v S5. Dus zoveel win ik er niet mee. Ik ben blij met dit speeltje en zal er de komende tijd (na het weekend, als al die @!!@# contesten weer afgelopen zijn) eens een stel verbindingen mee maken om te zien wat hij zoal kan.
Logged
Pages: [1]
  Print  
 
Jump to:  

Powered by MySQL Powered by PHP Powered by SMF 1.1.21 | SMF © 2015, Simple Machines Valid XHTML 1.0! Valid CSS!