B3C 70cm converter v3

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, kent 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. Inmiddels is er door geheel Nederland een netwerk van zendamateurs ontstaan die deze mode bedrijven en zijn er dus bij condities leuke verbindingen te maken.

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 v3 bestaat uit een aantal schakelingen. Signaalconversie werkt vrij simpel. Het gewenste frequentiebereik wordt aangeboden op een mixer waarop een oscillator signaal wordt aangeboden met de verschilfrequentie tegenover de ontvangstfrequentie. Wil je bijvoorbeeld 430MHz ontvangen en staat de ontvanger afgestemd op 100MHz, dan zal de oscillator frequentie 430-100=330MHz bedragen. Hieronder een uitgebreidere uitleg van de verschillende secties in de B3C v3 converter.

Ingangsversterker
De ingangsversterker is opgebouwd rond een MMIC. Het inkomende signaal gaat eerst door een simpele hoogdoorlaatfilter welke signalen onder de 70cm band enigszins remt, daarnaast zorgt de spoel naar massa ervoor dat de MMIC niet snel defect kan raken als gevolg van statische elektriciteit, bij bijvoorbeeld onweer. Het signaal wordt hier behoorlijk versterkt en daarna gefilterd. Bij de opbouw kan worden gekozen uit een SAW filter of een helical filter. Het SAW filter is goedkoper dan het helical filter, echter begint de demping van dit specifieke SAW filter na 438.0MHz snel op te lopen. Wil je gevoelig ontvangen boven de 438MHz dan is het aan te raden het helical filter te overwegen. Ook kan bij gebruik van het SAW filter oversturing door buiten-de-band signalen voorkomen. Bij gebruik van een (mast) voorversterker is het SAW filter prima inzetbaar.

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 laagdoorlaat filter aan de uitgang van de mixer en door de filters in de FM-tuner. Na de mixer zit een compensatieversterker, om de verliezen in de filtering en mixer te compenseren.

De lokale oscillator
De lokale oscillator in dit ontwerp is een VCO oscillator van Z-comm. Dit zijn kant en klare oscillatorblokjes welke specifiek voor het gedefinieerde frequentiegebied zijn ontworpen. Om de stabiliteit van de VCO te verbeteren wordt gebruik gemaakt van een buffertrap. Deze buffertrap zorgt ervoor dat de oscillator niet te zwaar wordt belast. Bovendien is enige versterking gewenst om de mixer voldoende oscillatorsignaal aan te bieden.

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 stabiel en moderne PLL IC, de ADF4118 van Analog Devices. De referentieoscillator werkt met op 12,8MHz en is temperatuur gecompenseerd (TCXO). Hierdoor wordt een behoorlijk stabiel signaal verkregen. De PLL wordt aangestuurd vanuit de microprocessor. De regelspanning wordt gefilterd door een loopfilter, welke berekend is op optimale snelheid vs lage faseruis.

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:

HOME – De programmeerbare homefrequentie is gekozen, dit is eigenlijk een “voorkeurskanaal”
VFO – De converter staat in VCO mode en kan in stappen van 25kHz worden afgestemd.
UNLCK – De PLL is niet in lock

Afstemmen
Je kunt de frequentie in stappen van 25kHz wijzigen door aan de rotary te draaien. Druk je een keer op de rotary dan kun je in stappen van 1MHz afstemmen, druk nogmaals om deze modus te beëindigen.

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
– B3C v3 schema
– B3C v3 printlayout
– B3C v3 componentenopstelling
– B3C v3 componentenlijst
– B3C v3 software v3.1

© 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.