Presentatie ”HF transceiver explained” - vra.be · = PLL02A Zender è PLL en VCO in de Jumbo...

Presentatie”HFtransceiverexplained”

(a.h.v.een27MHz“CB”zendontvanger)

“Verteleroverenikvergeet.Laatmijzienenikmerkhetop.Laatmijervarenenikonthoud.”

(naarConfucius,500vc)

Door:ON5PDV,Paul9maart2018

Documentversie01.00

Vooraf:‘expectationmanagement’

1.  Doelstelling:Ietsbijleren,opbouwenvanafeen‘basisniveau’.VandaaggaathetoverdeHFtransceivertechnologieenovereenstukjelegacy.

2.  Blokschema’sversuselektronisch(detail)schema’s3.  Verhaalin60minuten

Agenda§  Specificatiesvande‘HamInternationalJumbo’§  Symbolengebruiktinschema’s§  Discretecomponentenversus‘IC’versus‘SystemonChip’§  Elektromagnetischegolven§  Oscillator§  PLL§  Mixer§  Ontvanger§  Modulatie§  Zender

Vooraf:SpecsHamInternationalJumbo1“Cybernet”board

Eerstietsoversymbolen

USsymbolen.Bron:Wikipedia

VaricapNPNtransistor

PNPtransistor

opcomponentniveau opblokschemaniveau

Inputsignal Outputsignal

versterker

?

Nogietsover‘discretecomponenten’versus‘IntegratedCircuits’versus‘SystemonChip’

Bron:wikipedia,publicdomain

Bron:wikipedia,CCBY-SA3.0,https://nl.wikipedia.org/wiki/System-on-a-chip

DiscretecomponentenIntegratedCircuits(IC)SystemonChip(SoC)

Voorbeeld:componentenenIC

Afbeelding:AFtrapvanHamInternationalJumboInrood:ICToshibaTA7205– 5,8W‘poweramplifier’

Voorbeeld:ICTA7205AP,AFversterkerJumbo

“Datasheet”of“Specsheet”

Voorbeeld:SoC(SystemonChip)SoftwareDefinedRadio(SDR)

Voorbeeld:SoC(SystemonChip)SoftwareDefinedRadio(SDR)

Voorbeeld:SoC(SystemonChip)SoftwareDefinedRadio(SDR)

Boehhhh!!!Ikdachtdatwehier

ietsoverdedeJumbogingen

horen?

More!More!More!

Pro-memorie:Electromagnetischegolven•  Ladinginconstantebeweging(DC)geefteenconstantmagnetischveld.Hetis

deveranderingvansnelheid(versnellingofvertraging)vanladingen,zoalsbijeensinusvorm,dieeenelektromagnetischegolfveroorzaakt.

•  Eenantenneconverteertenergievanéénvormnaareenanderevorm.BijhetzendenwordtdedoordezendergegenereerdeRFenergieineenelektromagnetischegolfomgezet,dieuitgestraaldwordt.Bijontvangstgebeurthetomgekeerde,danwordthetelektromagnetischveldinRFenergieomgezet,dieaandeontvangeraangebodenwordt.

Onthoud:“stroomstraalt”(juisteris:”veranderingvanstroomstraalt”)

2 0( , ) sin4

mNQxE R t tRµ

ω ωπ⊥ =

Hetelektrischeveldisproportioneelmethetkwadraatvandehoeksnelheid(ω)watimpliceertdatEMgolveneenfenomeenisdatzichbijhogefrequentiesvoordoet(ω=2πf)

ZenderOscillatorPLLModulatieBlokschema(AM,SSB,FM)EindtrapenfilterFrequentietransformatie(metdemengtrap)

ZenderèOscillatorOscilleren:slingeren

“Eentrillingofoscillatieiseenperiodiekherhaaldeomkeringvandebewegingsrichting.Eentrillingwordtvaakveroorzaaktdoordeverstoringvaneenstabieleevenwichtssituatie”(Wikipedia)

Feedbackloop

(bron:ARRLhandbook2012)

ZenderèOscillatorSoortenoscillators:Hartley-,Colpitts-,Clapp-,Kristal-Referentieoscillator:Meestalvastefrequentiem.b.v.‘kwarts’kristal.Zeerstabiel(bvb5ppm,metTCXO1ppmenlager).

Anderefrequentieskunnenvertrekkendevanuitdereferentieoscillator‘samengesteld’wordenviafrequentiedelers,frequentievermenigvuldigers(harmonischen)enPLL’s.

Wesprekenvan‘synthesizers’enfrequentiesynthese.

(bron:ARRLhandbook2012)

ZenderèPLLFasevergelijking:Alsjedefasevan2ingangssignalen‘gelijk’(locked)houdt,impliceertditdatbeidefrequentiesdezelfdezijn

(bronafbeelding:ByChetvorno-Ownwork,CC0,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=58472497)

ZenderèPLLenVCOindeJumbo•  Stabielekristaloscillatormengenmet‘VFO’signaalmetbepaald

frequentiebereik•  Schakelenvanverschillendekristallengeeftverschillende‘banden’

Chselectorbinair255-211

10,24MHz:1024=10kHz=‘channel’

WordtineenlatereTXtrapgemengdmet10,695MHz->26,965–28,305MHz

Freerunning17,555–18,445MHz

Namixerontstaansomenverschilfrequenties!=TA7310

=PLL02A

ZenderèPLLenVCOindeJumbo

“Datasheet”of“Specsheet”

“PLL02Aschema”

ZenderèPLLenVCOindeJumbo

Frequentiemixers(metdemengtrap)Hoe?(vrijevertalinguitARRLhandbook2012)

EenRFmengtrapofRF‘mixer’iseentraditioneleradiotermvooreencircuitdatdefrequentievaneensignaalnaarbovenofbenedenverschuift,doorhettecombineren(x)meteenandersignaal.Erontstaannieuwefrequenties.RFmixerisnietteverwarrenmeteenandersoortmixer,waarbijfrequentiesopgeteldworden,maargeennieuwefrequentiesbijgemaaktworden(bvbbijaudio‘menging’).

(bron:ARRLhandbook2012)

FrequentietransformatieWaarom?Ontvanger:•  Teontvangensignaalmengenmet‘VFO’

signaalmetbepaaldfrequentiebereik•  Resultaatissignaalopvaste‘Intermediate

Frequency’•  Voordeel:erkunnenselectievefilters

gebruiktwordenopdezevasteIF

Zender:•  Stabielekristaloscillatormengenmet‘VFO’signaalmetbepaald

frequentiebereik.•  Schakelenvanverschillendekristallengeeftverschillendfrequentiebereik.

BvbingevalvanCB‘LOW’,‘MED’,‘HIGH’,ofingevalvanHAMverschillendeHF‘banden’

•  Voordeel:VFOkankwalitatiefontworpenwordenvooreenbeperktbereik

Ontvanger(‘superhet’):Blokschema,IFen455kHzBlokschema 10,695MHz

37,66-39MHz 10,24MHz

455kHz

PLL(10kHzchannelspacing‘VFO’)

•  Waaromdown-conversion:makkelijkereenkwalitatievereverwerking(versterkersmakkelijkerteontwerpenoplagerefrequentie,filterismakkelijkerenselectieverteontwerpenvoorvastefrequentiemetvastebandbreedte)

•  1steIFomimagerejectionteverbeteren•  Waarom2deIFop455kHz?IndevroegejarenvanAMmiddengolfbleekditminof

meerdebestekeuzevoorselectiviteitenimagerejectioninMW/SW.Ookzou,doordekeuzevande(44)5kHz,een‘slechte’localeoscillatorandereontvangersnietstoren(zelfzenden)doordathijvalttussenstationsfrequenties(dieeindigenopeen10-talalsfrequentie)

26,965–28,305MHz

ZenderèModulatie•  Functioneel:Toevoegenvanhetsignaal(informatie)datwewillenoverbrengen

methethoogfrequentradiosignaal.•  Soorten:inwerkenop3kenmerkenvan‘sinus’:AM(SSBenCW),FM,PM•  Wat:Spraaksignaal300Hztot3kHz•  Hoe:

•  Menging(AM,SSB),erontstaandansom-enverschilfrequenties•  VCO(FM),bvbmet‘varicap’parallelaankristalwaardoorPLLuitgang

frequentie‘devieert’

ZenderèBlokschema(AM)

Vereenvoudigd(generiek)blokschemavaneenzender(bron:VRAcursusbasisvergunning)

AMmodulatiedoortoevoegenversterktAFsignaalineindtrap,bvbcollectorspanningsmodulatie(bron:ARRL2012handbook)

ZenderèBlokschema(SSB)

Vereenvoudigdblokschemavaneenzender(bron:VRAcursusbasisvergunning)

SSBmodulatieviagebalanceerdemodulatordiealskenmerkheeftdatdedraaggolfalonderdruktisaandeuitgang.Deongewenstezijband(USBofLSB)wordtineenvolgendetrapuithetdubbelzijbandgefilterddooreenscherp‘zijband’filter(bron:ARRLhandbook)

ZenderèBlokschema(FM)

Vereenvoudigdblokschemavaneenzender(bron:VRAcursusbasisvergunning)

FMmodulatiedoortoevoegenversterktAFsignaalaananodevan‘varicap’,diedecapacitantieparallelaandedekristallenlichtwijzigt.InditschemazijnookdeAMenSSBdiagramsafgebeeld.(bron:InstructionManualHamInternationalJumbo)

ZenderèEindtrapenfilterHetversterkteAFsignaalkomtviapin14toeenwordtaandecollectorvanQ9(RFdriver)enQ10(RFPower)toegevoegd.

Q&A

Zijn !er nog !vragen ?

Backupslide:filters

(bron:https://www.murata.com/~/media/webrenewal/support/library/catalog/products/filter/cerafil/p11e.ashxa)