Het middenfrequent en demodulator is een ontwerp van Patrick, ON7ASN. Hij koos voor de MC3361. Dit IC is bruikbaar tot 60MHz en ontworpen voor smalband FM toepassingen.

De schakeling wordt gevoed vanuit 3V9 welke gemaakt wordt rond R12 - D2 - C13.

Het ingangssignaal afkomstig van het eerste middenfrequent (10.7MHz) wordt in impedantie aangepast door transfo L2 en doorloopt daarna het ceramisch filter FL2 en wordt zo aangeboden aan de MC3361.

De oscilator wordt afgestemd op 10.254MHz door kristal X1, en C2 - C3. Nadat het ingangssignaal en de het signaal afkomstig van de oscilator gemixt zijn, zijn de uitgangscomponenten (455KHz) van de mixer beschikbaar op pin 3 van de MC3361. Na filtering door FL1 wordt het 455KHz signaal uiteindelijk aangeboden aan de limiter input. De limiter wordt ingesteld dmv C4 en C5. Na de limiter wordt het455Khz intern in de MC3361 gedemoduleerd dmv een quadrature demodulator. Deze wordt ingesteld rond l1en R2. Het AF signaal is nu beschikbaar op pin 9 van het IC.

Bij het schrijven van de assembler routine ging ik van start met het schrijvan van de display routine. Daar er weinig goeie routines in assembler bestaan waar mathematische instructies kunnen worden op uitgevoerd  besloot ik deze zelf te schrijven. Ik begon bewust met het schrijven van juist deze routine omdat ik op die manier vanalles zichtbaar kan maken bij het debuggen van de rest van het programma.

De display routine is ondertussen af, en werkt perfect. Daar deze routine deel is van het eigenlijke hf-blocks project waarmee we meedingen in de homebrew contest van de UBA zet ik deze nog niet online. Na publicatie in CQ QSO zal het gehele programma vrijgegeven worden met open source licentie. 

  73,

ON4DMD 

Vermits de PIC 16F628A van microchip (opvolger van de 16F84) zowat de standaard is geworden voor het realiseren van eenvoudige microcontroller projecten koos ik ervoor om hiermee te beginnen. Uitbreiden naar een grotere controller is eenvoudig aan te passen in de software. Ik zal de controller programmeren in assembler daar MPLAB met alle tools voor het programmeren in assembler gratis te downloaden is op de website van microchip. Verder wordt in het ontwerp de mogelijkheid open gehouden voor de aansluiting van een "in circuit" programmer volgens de lanyard standaard. Op die manier moet de pic niet steeds uit de schakeling genomen worden om hem opnieuw te programmeren, maar gebeurt dit in de schakeling.

Voor het display werd gekozen voor een 1 x 16 karakter LCD display met een hitatchi compatibele chipset. Deze zijn spotgoedkoop, en gemakkelijk te vinden. Het vinden van datasheets hiervan op het net is soms een wat moeilijke opgave, daarom zette ik ze op deze weblog:

1x16 karakter display:pc1601a.pdf (84,28 kb)

Hitatchi controller: HD44780.pdf (566,60 kb)

 In een latere fase van het ontwerp ga ik verder in op de keuze van een rotary encoder en andere hardware uitbereidingen. Ik ga echter beginnen met het schrijven van een assembly routine voor het aansturen van het display en de DDS.  

--> Hier zal ik één van de volgende dagen een foto plaatsen van het opgebouwde project <-- 

 73,

ON4DMD 

Uit voorgaande artikelen blijkt dat het bouwen van een VFO met behulp van een DDS tal van voordelen heeft. Maar er zijn ook nadelen, vele amateurs zijn bang van het solderen van SMD componenten. Dat dit eigenlijk geen groot probleem mag zijn ga ik later op in.

Voor de evaluatie van een IC voor amateur gebruik ligt het echter moeilijker. Het AD9851 IC wordt geleverd in een 28 pin SSOP behuizing. Het gebruik van een breadbord lukt niet meer, envenals andere experimentele methodes (copper clad methode volgens ARRL) Professionele designers zullen daarom een "evaluation board" aankopen bij analog devices. Vermits dit vrij prijzig is besloot ik me zelf zo een PCB te bouwen.  Op dergelijke printjes moet rekening gehouden worden dat er voldoende ruimte is voor uitbreiding. Ik besloot dit bordje volledig in SMD op te bouwen. Voor de opbouw werden volgende eisen voorop gesteld:

• Tussen ieder trapje bestaat de mogelijkheid voor het plaatsen van een PI netwerkje.
  
• Voor alle conventionele componenten (vooral de spoeletjes uit het filter) moet de mogelijkheid bestaan om 1206/0805 en 0402 SMD size te gebruiken. Dit zijn de meest voorkomende maten van conventionele SMD componenten.
  
• Ruimte voor een MMIC versterkertje (MAR, MSA,...) om het uitgangsniveau op te trekken indien nodig.
• Voldoende mogelijkheden voor het ontkoppelen van alle voedingslijnen.
  

Hiervoor tekende ik een schema met bijhorende print layout in het tekenprogramma eagle van cadsoft. Dit programma is gratis te gebruiken tot een maximale print oppervlakte van 100x80mm. Voor amateurdoeleinden blijkt dit meestal voldoende.

Download:

• schema:9851.sch.pdf (34,92 kb)
• PCB: 9851.brd.pdf (19,47 kb)
• PCB layout: 9851layout.brd.pdf (37,32 kb) (scale = 2:1)

Zoals u kan vaststellen is er ruimte voorzien voor PI netwerkjes, indien u ze niet gebruikt kunnen ze overbrugd worden met een stukje draad, of met een 0Ohm weerstandje. De 30Mhz kristal resonator wordt zwevend op de print (surface mount) of gewoon naast de print gemonteerd. Verder is het printje enkel te gebruiken voor seriele communicatie met een microcontroller of PC.

Op de website van analog devices kan je evaluatie software downloaden waarmee dit bord getest kan worden op goeie communicatie. Het board wordt aangesloten op de parrallelle poort van de PC zoals vermeld op de laatste pagina's van de datasheets van de AD9851. 

Voor de geïnteresseerden zijn eagle bestanden van zowel schema als board layout te verkrijgen. Stuur gerust een mailtje, en ik zend u een eagle pcb file in reply.

73,

ON4DMD 

Bij gebruik van de DDS is een laagdoorlaatfilter nodig aan de uitgang om de klokfrequentie (clicks van de omschakeling uit de D/A convertor uit te filteren. De maximale frequentie van de DDS is 1/3 van de klokfrequentie (zie werking DDS). Het filter moet dus 0-70Mhz doorlaten met een zo klein mogelijke ripple, en 180Mhz zo veel mogelijk dempen. Hiervoor is volgens de datasheets van de AD9851 minimaal een 7 de orde eliptisch filter nodig. Daar deze filter zeer theoretisch is om mathematisch te berekenen, wat voor een doorsnee amateur (inclusief mezelf) te moeilijk is, ging op zoek naar simulatie programma's op de PC. Ik koos voor het programma van AADE dat je gratis kan downloaden op de website. Nadeel van dit programma is dat het niet erg stabiel is (en dus vrij snel crashed), indien je je echter 100% houdt aan de handleiding zal je weinig problemen ondervinden.

Na het opstarten van het programma kies je voor "eliptic" in het "filter" menu. U komt nu in een wizard waarin u alle gegevens moet invoeren (7e orde low pass filter met kantelpunt op 70Mhz, stopfrequentie 180Mhz met een in- en uitgangsimpedantie van 50 Ohm. Het filter wordt berekend. Met de rechtermuistoets kunnen allerlei plots van dit filter worden geslecteerd. Op deze manier werd volgend filter verkregen:

Het is leuk om eens te experimenteren met dit programma. Ook bij voorbeeld kristalfilters voor middenfrequent en dergelijke kunnen hiermee ontworpen worden. Maar ook omgekeerd werken is mogelijk. Indien een design ingegeven wordt kan dit filter geëvalueerd worden. Hiervan ga ik gebruik maken in het volgende deel. Indien we nu waarden nemen van spoelen en condensatoren die standaard in de handel te krijgen zijn:

• Dipole 1: 50 Ohm
• Dipole 2: 100pF
• Dipole 3: 120nH - 1.2pF
• Dipole 4: 120pF
• Dipole 5: 120nH - 5.6pF
• Dipole 6: 120pF
• Dipole 7: 120nH - 4.7pf
• Dipole 8: 100pF
• Dipole 9: 50 Ohm
  

Dan wordt theoretisch volgende plot verkregen:

Theoretisch ziet deze karakteristiek er goed uit, de toekomst zal uitwijzen of dit ook in de praktijk bereikt wordt!!! 

Andere componenten zoals Rset werden naast de informatie uit de datasheets bepaald door de design assistent van anlog devices. 

73,

ON4DMD 

Voor de opbouw van de VFO werden enkele eisen voorop gesteld:

• Voor zenden en ontvangen zullen andere frequenties nodig zijn, dit moet eenvoudig te realiseren zijn.
• De transceiver moet uitgebreid kunnen worden naar CW mode, daarvoor is een kleine stapgroote en een grote stabiliteit nodig. Verder is een RIT functie en instellen van de stapgrootte geen overbodige luxe.
  
• De VFO moet verder kunnen ingezet worden dan enkel de 6m band, een grote frequentie range is handig. Verder moet het mogelijk zijn om de schakeling eenvoudig aan te passen naar een ander uitgangsniveau en een andere impedantie.
  
• Er moet een nauwkeurige uitlezing van de frequentie mogelijk zijn.
• Vermits het over zelfbouw gaat moet er gelet worden dat de kostprijs niet té hoog wordt, dat het project eenvoudig na te bouwen valt en dat componenten voldoende verkrijgbaar zijn.
  

Uiteraard viel de keuze snel op een digitale VFO vanwege de uitgebreide mogelijkheden en omdat die toch eenvoudig te realiseren is.  Een DDS heeft als voordeel dat de stapgrootte heel klein kan gemaakt worden (tot 0.4Hz in deze applicatie). Daar er in amateur middens al heel wat projecten gebouwd zijn rond de AD9851 van analog devices besloot ik mijn experiment hier te starten. Dit IC is iets duurder als zijn kleinere broertjes, maar heeft als extra voordeel dat er (uiteraard) meer mogelijkheden zijn voor minder geld. Met dit IC is een VFO realiseerbaar die voldoet aan volgende criteria: 

Bereik van 0 - 70Mhz. in stappen van 0.4Hz

• Klok van slechts 30Mhz nodig, deze wordt in het IC vermenigvuldigd met 6, de eigenlijke klok zal dus 180Mhz zijn.
• Doordat het IC ingesteld kan worden door een microcontroller zijn uitbreidingen eenvoudig realiseerbaar (zoals frequentie uitlezing ed.)
• Een extra voordeel van dit IC is dat analog devices zeer goed documenteerd via het internet. Als amateur is het dikwijls moeilijk om aan info van sommige andere merken te geraken.

 Voor mensen die nog niet weten hoe zo een DDS chip werkt verwijs ik graag naar de website van analog devices of naar de vele artikelen die in tijdschriften voor radio amateurisme (zoals CQ-QSO) verschenen. In het kort gezegd bevat een DDS enkele tabellen met samples van een sinus. Deze worden via een D/A convertor naar de uitgang van het IC gebracht aan een zekere kloksnelheid. Op die manier ontstaat een bepaalde frequentie op de uitgang. Door nu de klokfrequentie te delen en/of stappen over te slaan in de sinus tabel kunnen verschillende frequenties ingesteld worden. Door nu ook verschillende (4 voor de 9851) tabellen te gebruiken kunnen alle frequenties doorlopen worden.

 De datasheets en andere nuttige info is terug te vinden op de website van analog devices.

  73,

ON4DMD