B3C 70cm ontvangst converter

Inleiding

Omdat het vooral voor omroepstations interessant is om een zo hoog mogelijke geluidskwaliteit na te streven en een grotere  bandbreedte over het algemeen minder geschikt is om op grote afstand mee te werken, heeft het zenden in breedbandmode in amateur kringen helaas weinig toepassing.  Toch is breedband FM voor zendamateurs een interessante mode. Want met de juiste apparatuur en antennes is het vrijwel dagelijks mogelijk om verbindingen te maken door geheel Nederland. Dit hebben de “piratenbanden” 60cm en 35cm reeds bewezen. Het leuke van breedband FM is de hoge geluidskwaliteit, wat een langdurig QSO erg aangenaam maakt. Daarnaast zijn er mogelijkheden ten over om duplex verbindingen met meerdere stations op te zetten met minimale kwaliteitsverliezen.


De 70cm band is toegewezen aan de zendamateurs. Maar met de komst van de LPD koptelefoons, wireless speaker systemen en ook diverse alarm systemen hebben veel amateurs deze frequentie band al opgegeven.  Met een smalband signaal maak je als zendamateur nu eenmaal geen enkele indruk op de draadloze koptelefoongebruiker of de gebruiker van een bovenmodale automobiel met draadloos alarm, terwijl zo’n wireless systeem de zendhobby aardig kan verzieken.

Als we als amateurs ons recht willen doen gelden, dan zullen we meer activiteiten moeten ontplooien en ons wel laten horen in ons 70cm bandje, waar we nog steeds de primaire gebruikers zijn. Niet dat we hier aan willen zetten tot het veroorzaken van storing, maar wel tot een veel intensiever gebruik van de ons ter beschikking staande frequentiebanden.

Technische beschrijving

De B3C converter bestaat uit een aantal schakelingen. Signaalconversie werkt vrij simpel. Het gewenste frequentiebereik wordt aangeboden op een mixer waarop een oscillatorsignaal wordt aangeboden met de verschilfrequentie tegenover de ontvangstfrequentie. Wil je bijvoorbeeld 430MHz ontvangen en staat de ontvanger afgestemd op 100MHz, dan zal de oscillatorfrequentie 430-100=330MHz bedragen. Hieronder een uitgebreidere uitleg van de verschillende secties in de B3C converter.

Ingangsversterker
De ingangsversterker is opgebouwd rond een MOSFET. Het inkomende signaal gaat eerst door een LC kring welke is afgestemd op het 70cm bereik. Daarna wordt het versterkt en nogmaals gefilterd door een lecherkring bestaand uit twee striplines en trimmers. Houdt er rekening mee dat deze pre-amp iets ongevoeliger is dan een frontend van een kwaliteitsontvanger. De reden hiervoor is dat bij signaaldruk (bijvoorbeeld omdat je zelf in de lucht zit) bij een duplexverbinding je ontvanger gemakkelijk overstuurd. Je hebt nu dus de vrije keuze om eventueel een mastversterker of een ander soort voorversterker vóór de converter te plaatsen.

De mixer
Een FM-tuner werkt in het frequentiegebied van 87,5-108 MHz. Om het 70cm breedbandsignaal geschikt te maken voor de FM-tuner, moet het frequentiegebied van de 70cm band (430-440MHz) worden omgezet naar 87,5-108MHz. Het eigenlijke omzetten gebeurt met een mengschakeling of mixer. Je kunt de werking van de mixer een beetje vergelijken met vermengen, maar dan elektronisch. In de mixer wordt het versterkte en gefilterde antennesignaal uit de ingangsversterker gemengd met een ander hoogfrequent signaal, dat afkomstig is van een lokale oscillator. Door het elektronisch mengen van twee hoogfrequente signalen ontstaan mengproducten met de som- en verschilfrequenties van de oorspronkelijke signalen (vergelijk: groene verf, als resultaat van het mengen van de gele en blauwe verf ). Het principe wat in deze converter wordt toegepast heet ondermenging, omdat alleen gebruik wordt gemaakt van de verschilfrequentie van de toegevoerde hoogfrequente signalen. De andere signalen filteren we weg, door gebruik van een afgestemde kring aan de uitgang van de mixer en door de filters in de FM-tuner. Daarnaast versterkt de mixer het signaal waardoor het prima kan worden aangeboden op een FM ontvanger.

De lokale oscillator
De lokale oscillator in dit ontwerp is een Hartley oscillator en wordt door middel van een LC kring  afgestemd op de frequentie van ca. 340MHz. Om de afstemming via de PLL mogelijk te maken is een varicap regeling toegevoegd, zodat de frequentie met behulp van een regelspanning kan worden ingesteld. Om de stabiliteit van de opgewekte frequentie te verbeteren wordt gebruik gemaakt van een buffertrap. Deze buffertrap zorgt ervoor dat de oscillator niet te zwaar wordt belast. Bovendien filtert de buffer het signaal van de lokale oscillator nog eens extra, zodat een zuiver signaal de mixer bereikt.

De PLL
De PLL is een regelsysteem met een gesloten lus dat een uitgangssignaal genereert in functie van de frequentie en fase van het ingangssignaal. Simpelweg wordt de frequentie van de lokale oscillator vergeleken met een referentiefrequentie, om beide signalen in fase te houden wordt de eerder genoemde regelspanning gebruikt. Dit gebeurt geheel automatisch. In deze schakeling is gekozen voor een bekend PLL IC, de TSA5511. Deze is oorspronkelijk bedoeld voor de afstemming van TV tuners en kan werken met een 50kHz raster, wat overeen komt met het raster van een FM tuner. De referentieoscillator werkt met een 3,2MHz kristal wat door 512 wordt gedeeld. Het uitgangssignaal van de lokale oscillator wordt eerst door 8 gedeeld, daarna volgt een programmeerbare deler. In combinatie met de B3C besturing wordt deze deler ingesteld op de gewenste frequentie. Indien beide delingen in fase zijn, is de lus gesloten. Het regelsignaal uit de TSA5511 gaat eerst door een loopfilter waarna het op de varicap regeling van de lokale oscillator wordt aangeboden.

Besturing

Het hart van de besturing wordt gevormd door de microcontroller. Wij hebben gekozen voor de PIC16F648A van Microchip. Dit is een goedkope microcontroller voorzien van ruim voldoende geheugen om de software in op te slaan.

Wanneer de besturing van spanning wordt voorzien zal de softwareversie worden getoond, na ongeveer 1 seconde zal het LCD de laatst gekozen frequenties weergeven. Naast de ontvangstfrequentie wordt ook de status weergegeven. Deze statussen zijn als volgt:

PLLERR – De PLL is uit lock. Waarschijnlijk moet de VCO in de converter bijgeregeld worden.
I2CERR – Er is geen communicatie met het PLL IC in de B3C converter.
TUNE – De IF frequentie kan worden ingesteld, bevestig deze met een druk op de knop.
WAIT – De nieuwe data wordt naar de PLL en de eeprom geschreven.
HOME – De homefrequentie is gekozen
VFO – De converter staat in “VFO” mode

Afstemmen
Je kunt de frequentie in stappen van 50kHz wijzigen door aan de rotary te draaien.

IF frequentie
De IF frequentie is de uitgangsfrequentie van de converter. Deze frequentie dient te worden gekozen op je FM ontvanger. De microcontroller verrekend de afgestemde frequentie met de IF frequentie om zo de lokale oscillator van de converter op de juiste frequentie te zetten. Je kunt de IF frequentie wijzigen in het menu.

Menu
In het installatie menu kun je enkele zaken wijzigen, zoals: IF frequentie, home frequentie, lage bandlimiet, hoge bandlimiet en Charge pump current. Om het menu te openen houdt de rotary encoder ingedrukt terwijl je spanning op de converter zet.

Downloads
– Schema en printlayouts
– Printlayout van controllerprint
– Software B3C 70cm versie 2.3

© 2018 pe5pvb.nl


Alle informatie op deze website is met veel zorg samengesteld. De auteur is niet verantwoordelijk voor de juiste werking van de producten die resulteren uit de beschrijvingen of eventuele gevolgen die voortvloeien uit het gebruik ervan. Niets van deze website mag gereproduceerd, gekopieerd of vermenigvuldigd worden voor commercieel gebruik zonder nadrukkelijke toestemming van de auteur. De informatie op deze pagina's mag slechts gebruikt worden voor reproductie van de projecten voor persoonlijk, non-commercieel gebruik.