Hierbij in PDF het schema en de definitieve print-layout van het Front-End. Bij de definitieve opstelling is de G2 van de ingangstransistor voorzien van een trimmer zodat je kan kiezen voor maximale versterking of voor minimale ruis. Je kan ook de trimmer vervangen door een potentiometer, dan heb je een RF-Gain regeling. Je kan ook de trimer kortsluiten en twee grotere weerstanden gebruiken (2x10K) en met een vaste instelling werken.

Componenten_opstelling_Front-End.pdf (21,64 kb)

Print_Front-End.pdf (15,84 kb)

Schema_Front-End.JPG (429,01 kb)

Veel experimenteer genot

73 de ON7AMI

Jean Paul Mertens

Bij het bestukken van de print gaan we zoals steeds eerst de laagste componenten (weerstanden condensatoren) plaatsen en vervolgen met de steeds hoger wordende componenten plaatsen. Merk hier op dat de tansistoren langs de onderkant van de print gemonteerd worden (in de voorziene gaten) met de opdruk naar boven (zodat je door het gat de opdruk kunt lezen)

Langs de onderkant ziet de situatie er als volgt uit.

De Drain, de langste lip van de transistor gaan we op het langere eilandje monterenen eerst vastsolderen er rekening mee houdende sat de andere pootjes netjes op de rechthoekige soldeereilandjes liggen.

Eens het printje helemaal bestukt is het klaar om ingebouwd te worden in een blikken kastje voorzien van de nodige tussenschotjes.

Voor wie aan geen 10.7 transfootjes meer kan geraken, je kan steeds zelf eentje wikkelen. Ik heb hier regelbare kerntjes liggen van 5 mm waarop voor de trilkring 21 wikkelingen liggen en als secundaire 3 wikkelingetjes. Best even experimenteren en met de Grid-Dip meter nakijken want het aantal wikkelingen is niet alleen afhankelijk van het aantal wikkelingen en de diameter maar ook van de eigenschappen van de kern.

Eens de juiste wikkelingen geplaatst alles nog eens overdekken met 2-componenten lijm (opgepast geen product gebruiken die plastic of vernis oplost (zoals nagellak) of je zou wel eens rare dingen kunnen meemaken HI).

Een alles geassembleerd en afgeregeld hebben we terug een blokje bij om mee te spelen.

 73 de ON7AMI

Jean Paul Mertens

Ontwerpen van de print

Aangezien het print tekenen in Coreldraw zeer arbeidsintensief is ben ik op een frisse zomerdag terug op zoek gegeaan naar een valabele oplossing. na verschillende sites te hebben afgeschuimd kwam ik op een Duitse site terecht http://www.abacom-online.de 

Zij hebben een reeks kleine eenvoudige programmaatjes die ideaal zijn voor de shack. Printen en schema's tekenen, schakelingen simuleren, meten met de PC enz en dit bovendien voor een kleine QRG. Bovendien kan je een demo downloaden waarmee je naar hartelust kunt experimenteren, alleen opslaan en afdrukken kan in de demo, niet maar je kan je een goed idee vormen van wat mogelijk is.

Op bovenstaande figuur zie je het resultaat van de Front-End met het programma. Het bevat weinig of geen autorouting maar heeft een paar handige dingen aan boord.

• Je kunt automatisch het massavlak laten genereren en zie je het real-time met je ontwerp mee-evolueren.
• Je kan kan massa-eilandjes maken zodat ze vlotter solderen
• Je kan zowel doorsteek componenten als SMD door elkaar gebruiken
• Je kan 4 printlagen, 2 componentenlagen en een 'Behuizingslaag' gebruiken
• Je kan elk van de lagen aan of af zetten
• Je hebt tal van export mogelijkheden (zelfs naar frees en boormachines)
• Je hebt een groot aantal afdrukmogelijkheden (spiegelen, op schaal afdrukken, meerdere ontwerpen op één blad enz...)
• En als je het helemaal niet meer ziet zitten kan je een routing tip vragen om bepaalde punten met elkaar te verbinden
• Kortom zo een beetje het printprogramma waar wij van dromen

Onbetaalde reclame: het pakketje kost slechts 39.9 Euro. Evenzo het programmaatje om schema's te tekenen. Voor die prijs heb je het volledige pakket zonder beperkingen van welke aard ook. Ondergetekende is dus twee software pakketten rijker en enkele Euro's armer.

Zoals je waarschijnlijk kunt vermoeden is het printje voor de Front-End dan ook het eerste ontwerp met de nieuwe software geworden.

Een avond tekenen en een avond etsen en de print ligt onder de boormachine. Bemerk hier ook de twee grote gaten waar straks de BF9XX FET's zullen in komen.

Eigenlijk nog veel zin om te bestukken doch het is tijd om horisontaal te polariseren.

CU - 73

ON7AMI

Jean Paul Mertens

Het laatste te bouwen onderdeel is de afgestemde transfo op 10.7 MHz. Er zijn in de handel afgeschermde transfootjes te koop op 10.7 doch om universeel te blijven, koos ik ervoor zelf een transfootje te wikkelen. Een C'tje van 100 pF en een spoeletje van 19 wikkelingen op een regelbare kern bleken na controle met de Grid-Dip mooi af te stemmen van 9 tot 12 MHz.

Afhankelijk van het materiaal van de kern kan het zijn dat er een wikkelingetje meer of minder nodig is, dus steeds controleren voor je gaat monteren.

Als secundaire heb ik 3 wikkelingetjes genomen, dit zal het filter minimaal belasten en de uitgang laag-ohmig maken.

Eens de spoel gemonteerd gaan we nu de ruisgenerator aansluiten op de LO (Local Oscilator) ingang van de mixer. Als we een voldoende hoog signaal aansluiten zullen we de uitgangskarakteristiek van de uitgangskring kunnen opnemen de de spectrumanalyser op de uitgang van de mixer te hangen.

Zoals we verwachtten, kunnen we mooi de uitgangskring afregelen met een piek op 10.7 MHz.

Uiteraard is het filter hier veel te breed en zullen we in de verdere middenfrequent, afhankelijk van de mode (FM, SSB, CW) op de juiste bandbreedte moeten verder filteren.

In de volgende stap zullen we de Locale Oscilator aansluiten en zien of het mixen gebeurt zoals het hoort.

 73 de ON7AMI

Jean Paul Mertens

De volgende stap is de tweede dual gate mosfet monteren en het doorlaatfilter dat de koppeling vormt tussen de eerste versterkertrap en de mixer.

Zoals je kunt zien op de foto zijn er enkele belangrijke zaken waar moet op gelet worden

1. We moeten zorgen voor een afscherming tussen ingangskringen en uitgangskringen van de eerste trap, op die manier kunnen we voldoende versterken (+/-22dB) zonder dat de schakeling gaat oscilleren.
2. Om een minimale koppeling te hebben tussen ingangsspoelen en deze aan de uitgang daan we ze 90graden haaks ten opzichte van elkaar plaatsen.
3. De mixer zal in bedrijf niet als lineaire versterker werken (anders is er geen menging), maar om te testen zullen we de trap als versterker instellen. Hiertoe vervangen we de uitgangskring op 10.7 MHz tijdelijk door een smoorspoel (hier 10µH) en brengen we een spanning van 3 a 4 Volt op de G2 van de mixer.

Op onderstaande foto zie je een duidelijker beeld van de opstelling.

We sluiten nu de ruisgenerator terug aan de ingang met de trimmers van het koppel filter ongeveer in de zelfde stand als van het ingangsfilter (de spoelen hebben de zelfde afmetingen.

Dan komt het er op aan om de kringen zo af te regelen dat de totale bandbreedte ongeveer 2 MHz is.

Na een beetje zoek en draaiwerk slaag je er wel in om een +/- 3dB bandbreedte te bekomen van 50 MHz tot 52 MHz. Niets verbied u echter ook om voor een bepaald deel van de band te gaan pieken. Op die manier kan je 4 tot 5 db gaan winnen. Het is zelfs te doen om de ingang over een roter gebied vlak te krijgen doch aangezien ons ontwerp oorsponkelijk voor FM bedoel was gaf ik er de voorkeur aan dit bandsegment een beetje te bevoordelen. (De bult links komt door een sterk signaal hier in de buurt die rechtstreeks door de spectrum analyser opgepikt werd, evenals de pieken helemaal rechts)

De gemeten overall gain op mijn schakeling was 42 dB met een G2 spanning van 3 Volt op de Mixer. Dit betekend dat als het oscillator signaal meer dan 4 v piek-to-piek is dat de frond-end behoorlijk zal gaan presteren.

In de volgende stap zal de smoorspoel in de uitgangskring van Tr2 vervangen worden door een afgestemde transformator op 10.7 MHz.

73 de ON7AMI

Jean Paul Mertens

Na de ingangskring komt de eerste versterker trap. De eisen lijken bijna onverenigbaar; hoge versterking, minimale ruis, maximale lineairiteit en goede selectiviteit.

Met de middelen waarover de meesten van ons beschikken kunnen we best op veilig spelen en kiezen voor een stabiele instelling doch niemand weerhoud u om te experimenteren met instelpunten waar je hogere versterking hebt of waar een beter ruisgetal optreed.

Voor de DC instelling van de G2 kiezen we voor +/-6V (met een spanningsdeler van 2x 10K) en in de drain plaatsen we een weerstandje van 150 Ohm zodat we +/- 0.7V hierover zetten.

De verstekertrap versterkt 25 dB en volgt uiteraard de kurve van onze ingangstrap.

Na deze trap gaan we terug een doorlaatfilter plaatsen op 50MHz alvorens naar de mixer te gaan.

73 de ON7AMI

Jean Paul Mertens

De ruisgenerator wordt aangesloten op de antenneconnector die op op de derde wikkeling (vanaf massa) van de eerste trilkring aangesloten is.

De twee trilkringen zijn inductief (lucht) gekoppeld met een afstand tussen de spoelen van 0,5 à 1 mm

De Spectrum analyser word aangesloten op de derde wikeling van de tweede trilkring. De trilkringen worden zo ingesteld dat de eerste op +/- 50.5 MHz centraal staat en de tweede op +/- 51.5Mhz

Op die manier zien we op bovenstaande meting dat we een +/- 3dB bandbreedte hebben over de volle 2 MHz van de 6m band. de ongewenste frequenties worden hier reeds meer dan 25 dB onderdrukt, dit is ongeveer de momenteel geschatte versterking van de eerste trap.

 73 de ON7AMI

Jean Paul Mertens

Net zoals bij de grid-dip de trilkring energie zal onttrekken aan de oscilator van de grid-dip als de frequentie overeen stemt met die van de ingangskring, zal dit verschijnsel zich ook voor doen met de ruisgenerator. Hoe dichter de frequentiecomponent van de ruis bij de resonantie frequentie zal komen van de ingangskring hoe meer energie er zal onttrokken worden.

De Meetopstelling

Op het scherm zie je duidelijk dat rond de center frequentie van 50 MHs we een scherpe dip krijgen.

Door nu een tweede trilkring op te nemen in de ingang, kunnen we de flanken steiler krijgen en zo de ongewenste signalen sterk onderdrukken. Ook hier zal ik een proefopstellingetje maken en met de ruisbron de doorlaat karakteriestiek opnemen.

73 de ON7AMI

Jean Paul Mertens

Als vuistregel mogen we stellen dat een grote spoel een hoge Q factor heeft. Om in onze trilkringen te gebruiken hebben we een grote Q-Factor nodig om een goede selectiviteit te hebben.

Ik heb gekozen voor luchtspoelen van verzilverde koperdraad van 1 mm. (Als je deze niet direct kan vinden in de handel, bestaan er alternatieve oplossingen. Dikwijls bestaat de binnengeleider van TV-Coax uit dergelijke verzilverde koperdraad.

Je kan berekenen wat de verhouding van C en L moeten zijn voor een optimale Q factor voor een bepaalde frequentie (In een parallel kring is bijna alleen de Q factor van de spoel verantwoordelijk voor de totale kwaliteit van de trilkring)

Als je heel wat meer wil weten en complexe berekeningen wil over laten aan je PC dan kan je op de site http://www.veron.nl/tech/coildes.htm in een prachtig artikel van PA0PHB heel wat informatie vinden.

Als spoel wikkelen we op een boor met een diameter van 8mm (de diameter van de spoel wordt dan 8,5mm), 10 wikkelingen en we rekken de spoel uit tot 16 mm.

Voeren we die gegevens in op de eerder vernoemde site dan bekomen we volgende resultaten:

Zelfinductie is 364 nanoH +/- 5 %

Eigencapaciteit is 5 pF  +/- 10 %

Q-factor is 210 +/- 50% (afhankelijk van contructie)

Spoel resoneert met extra 27 pF +/- 20%  op 50 MHz (Hiervoor nemen we een trimmertje van 40 pf)

 Om de praktijk aan de theorie te testen maken we een proefopstelling met de eerste trilkring uit het principe schema. (zie foto hierboven) als connectoren gebruiken we SMB types uit de sloop van de Barco racks die hun weg naar talrijke amateurs vonden in het Gentse, in principe kan je elke goede HF connector gebruiken.  We plaatsen de trimmer +/- in het midden en gaan met de griddip meter de frequentie controleren.

Wonder boven wonder kloppen de metingen met de berekeningen.

Tot de volgende sessie

73 - ON7AMI

Jean Paul

Hieronder ziet u het uiteindelijke principe schema van het frond-end gedeelte en de eerste mengtrap.

Het antennesignaal wordt eerst door twee afgestemde kringen(C1-L1 en C2-L2), die inductief gekoppeld zijn, gefilterd zodat de signalen uiten de gewenste band maximaal onderdrukt worden.

Vervolgens wordt het signaal versterkt door de dual gate mosfet Tr1 die zo ingesteld wordt dat hij zo lineair mogelijk werkt en een minimale eigen ruis produceert.

Aan de uitgang van Tr1 wordt het signaal terug gefilterd door C6-L4 en C9-L5 echter ditmaal capacitief gekoppeld zodat we de koppelfactor dus ook de bandbreedte van het filter kunnen bijstellen met C8.

Vervolgens wordt het signaal aangeboden aan Tr2 waar het samen met het signaal LO an de lokale oscilator (hier de VFO) gemengd wordt. Het mengproduct op 10.7 MHz wordt naar buiten gebracht via de afgestemde transfo C12-L6 L7 van waaruit het als eerste middenfrequent kan worden versterkt. De bandbreedte van het ontvangst-kanaal zal in deze middenfrequenttrap bepaald worden afhankelijk van de mode. De afgestemde transfo zal dus breed genoeg moeten zijn om de maximale kanaalbreedte te ondersteunen (In praktijk zal dit voor FM 12.5 KHz zijn)

73 de ON7AMI

Jean Paul