SSB volgens de fasemethode
Zeker geen nieuw onderwerp, maar het is een ondergewaardeerde manier om enkelzijband op te wekken. Van Paul PA3DFR kreeg ik documentatie uit het begin van de jaren 70 waarin de methode al beschreven werd. Met het oog op ons buizenproject ging ik op zoek naar een manier om wat meer met de zender te doen dan alleen maar AM.
Onze eerste gedachte was een eenvoudige AM buizen-zender te maken. Dat kan door anode- en/of schermroostermodulatie van de eindbuis toe te passen. De charme is de eenvoud, de keerzijde is de beperkte bruikbaarheid. En dat zou het apparaat, hoe goed werkend ook, waarschijnlijk al gauw in de kast doen belanden. Want in AM zendt bijna niemand meer, alleen de "groene" ronde op zondagmorgen om 10:00 op 3.705MHz. Dus keek ik naar een manier om de zender wat universeler inzetbaar te maken.
Het grote nadeel van de filtermethode is dat er meestal gelijk een mengtrap aan vast zit. Je maakt immers eerst een dubbelzijband signaal op meestal een vaste frequentie, en vervolgens filter je de ongewenste zijband weg. Dat betekent een kristaloscillator met twee kristallen; 1 voor de hoge en 1 voor de lage zijband (hoewel je op 80m in principe alleen de lage zijband gebruikt, heb ik daar ook wel eens QSO's gemaakt met radio-officieren aan boord van schepen die tevens een amateur machtiging hadden. En scheepszenders zijn per definitie USB). Daarna meng je met een VFO de gekozen zijband naar de uiteindelijke zendfrequentie. Beproefde methode, maar in buizenvorm al gauw een hoop onderdelen.
Bij de fasemethode wordt anders te werk gegaan. Zonder in de wiskundige onderbouwing te duiken, is het misschien verhelderend om even naar het principeschema te kijken:
Het laagfrequent wordt gesplitst waarbij een deel door een vertragingslijn gaat om de vertraging in de andere tak te compenseren, maar verder ongemoeid wordt gelaten. De Hilbert transformer is een netwerk dat over een breed frequentiegebied (hier 300-3000Hz) een constante fasedraaiing van 90 graden geeft bij een constante amplitude. De aldus verkregen signalen worden gemengd met een lokale oscillator waarbij eveneens een deel rechtstreeks en een deel 90 graden in fase gedraaid aan de schakeling toegevoerd wordt. De aldus verkregen twee mengproducten worden óf van elkaar afgetrokken waarna de hoge zijband overblijft, óf bij elkaar opgeteld waarna de lage zijband overblijft. Op deze manier wordt dus niet door filtering, maar door fasedraaiing een enkelzijband signaal verkregen.
Om dit met buizen uit te voeren is wel mogelijk, maar op het internet vond ik een schitterende schakeling met moderne componenten die behalve LSB en USB ook AM kan genereren. Beter kan je je niet wensen. Vandaar dat het idee is gerezen om de zender met deze modulatorschakeling uit te rusten. Het schema van de schakeling ziet er als volgt uit:
Lijkt ingewikkeld, maar de delen uit het schematische overzicht zijn met enige fantasie wel te herkennen. Links boven komt het microfoonsignaal terecht op de eerste opamp; een kwart van een TL074 waarbij er 4 in 1 behuizing zitten. Deze opamp buffert het signaal dat vervolgens toegevoerd wordt aan twee andere opamps. De opamp rechtstreeks achter de eerste wordt gevolgd door een gelijkrichter met twee dioden die een FET aanstuurt. Dat is een automatische versterkingsregeling die het microfoonsignaal constant houdt. De FET maakt deel uit van de terugkoppeling van de eerste opamp en als het microfoonsignaal toeneemt, wordt de FET verder opengestuurd en neemt de versterking af.
Opamp nummer 3 aan de onderkant buffert het signaal in fase voordat het het fasenetwerk in gaat. De opamp aan de bovenkant, nummer 4, draait het signaal in fase om, en ook dat gaat het fasenetwerk in. Na het fasenetwerk volgen weer 4 opamps die het signaal bufferen. Met de vier gelijkstroominstellingen wordt de draaggolfonderdrukking ingesteld; op minimum voor enkelzijband, maar met regelbare carrier voor AM. Aan de uitgangen van de opamps zijn analoge schakelaars aangebracht die aangestuurd worden door een klein stukje digitale logica dat de optelling dan wel aftrekking voor zijn rekening neemt. En na het buffertrapje komt dan het gemoduleerde HF signaal eruit.
De lokale oscillator schakeling vind je links onderaan. Het signaal van de VFO moet 4x de eindfrequentie bedragen. Voor 80m moet deze dus van 14.000 tot 15.200MHz lopen. Dat signaal wordt door 4 gedeeld door een dubbele 74HC74 en het resultaat is een 4-tal signalen die onderling 90 graden in fase verschoven zijn. Deze signalen schakelen de analoge schakelaars welke gevormd worden door een 4066; een bekend IC voor de geroutineerde knutselaar. De logische schakeling wordt eventueel enabled met de ingang aan de 74LS00 waarbij staat "Link to enable". Die aansluiting is te gebruiken om een seinsleutel aan te sluiten waarmee de schakeling AM, LSB, USB en CW op kan wekken.
Het fasefilter is als blokje getekend en ziet er in werkelijkheid als volgt uit:
Om het gemakkelijk te maken hebben we een print laten maken van het geheel. Dat maakt het een en ander makkelijk opbouwen. In de zender wordt straks een buizen VFO op 14MHz toegepast. Die stuurt de schakeling aan en omdat de VFO op 4x de werkfrequentie werkt, blaas je ook niet je eigen ontvanger dicht. De uitgang van de schakeling, waar rechtstreeks 3.500-3.800MHz gemoduleerd signaal uit komt, voeren we straks toe aan 2 buizen waarna we op een watt of 30 aan HF mikken op 80m, voldoende om goed mee te kunnen komen op de band.
Afregelen van de schakeling gaat als volgt: Sluit de microfooningang kort en regel met een multimeter de gelijkspanning op de drie instelbare opamps gelijk aan de spanning op de vierde – vast ingestelde – opamp. De schakeling moet in de stand SSB staan, en niet in AM. Het maakt niet uit welke zijband je selecteert.
Stem daarna een ontvanger af op de uitgangsfrequentie van de schakeling (een kwart van de ingangsfrequentie), selecteer SSB en regel alle trimpotmeters weer af op minimum draaggolf (uiteraard met nog steeds kortgesloten microfooningang). Herhaal de afregeling tot geen verbetering meer optreedt.
Je zou de print ook kunnen gebruiken om je eigen zender te ontwerpen door deze bijvoorbeeld met 8 of 10MHz aan te sturen en het uitgangssignaal te mengen met een VFO of kristallen naar een gewenste zendfrequentie. De mogelijkheden zijn legio.
Het aantal printen dat we hebben laten maken is 10. Wil je meedoen met de AM/LSB/USB/CW zender of wil je gewoon zo'n print maken, pa3cno∂pi4raz.nl">meld je dan zo snel mogelijk aan, want wie het eerst komt, die het eerst maalt, en op is op!