Ricevitore dedicato ARDF di I2XJW

Ricevitore FM Canalizzato a PLL per Uso A.R.D.F.

Il progetto da cui siamo partiti è il ricevitore FM a 170 MHz di Nuova Elettrica , vedi KIT Lx1491 Rivista N° 210. Per ottenere il nostro obiettivo sono state necessarie delle modifiche e delle scelte per niente complicate quindi fattibili da buona parte di noi o di qualche conoscente.

Il progetto originale funziona a 170 MHz, la sintonia è fatta tramite PLL, vedi IC5, gestito da un piccolo microprocessore ST62T01, vedi IC4 , con all’interno un adeguato software per avere una canalizzazione a 40 KHz. Il ricevitore ha un potenziometro di Squelch e come bassa frequenza una potenza in uscita inadeguata al nostro scopo.

Le modifiche che ci siamo proposti sono : a) Portarlo a 144 MHz b) Sintonia a PLL canalizzata a 25 KHz c) Eliminazione circuito Squelch d) Circuito S’meter e) Potenza Audio di B.F. adeguata f) Dinamica di almeno 100 dBm con una attenuazione gestibile di almeno 70 dB g) Aumentare la selettività della media a 10,7 MHz

a) Per abbassare la banda operativa del ricevitore è stato sufficiente aggiungere dei condensatori alle due bobine di sintonia L1-L2, L3-L4 e un condensatore alla bobina dell’oscillatore locale L5-L6, per i valori vedi legenda RICEVITORE, e tarare le stesse adeguatamente ( poi Spiegato )

b) Per quanto riguarda la sintonia a canalizzazione a 25 Kc abbiamo usato un progetto PLL sempre di Nuova Elettronica, vedi LX1604 Rivista 221, adattandolo anche questo alle nostre esigenze. Per la realizzazione abbiamo usato una basetta mille fori invece di un vero circuito stampato per rimanere sempre sul facile, per i collegamenti si è usato un filo autosaldante da 0,2 mm² e per gli integrati degli zoccoli. Ora ci nasceva la necessita di decidere cosa usare materialmente per impostare i canali 1) Commutatore da 1 Via 10 posizioni più una matrice a diodi ( 20 diodi ) 2) Commutatore da 5 Vie 12 posizioni e basta Vedi rispettivamente le foto “Comm-Matrice” e “Comm-PLL” Abbiamo scelto la seconda versione per non fare una schedina supplementare ( Diodi ) che avrebbe occupato spazio, la scelta comunque è soggettiva. Dal commutatore escono 5 fili , 4 + 1, che permettono di impostare i canali da 144.000 a 144.225 MHz, inoltre il commutatore ci dava la possibilità di usufruirne come interruttore ON/OFF e come consenso per la carica della batteria interna Lo schema originale del PLL, vedi LX1604, è stato modificato nelle seguenti parti: 1) E' stato tolto il circuito Led 2) Tolti i contravers ed eseguito i ponticelli relativi per operare da 144.00. a 144.225 MHZ 3) Aggiunto commutatore, come sopra descritto. 4) Tolto alcune resistenze sui rami "Prescaler " e " Sint " , vedi schema finale 5) Prelevato il segnale dal Pin 6 di IC7 anziché dal Pin 14, da quest'ultimo il segnale del quarzo veniva diviso per 256 mentre a noi serviva la divisione a 128

c) L’eliminazione dello SQUELCH è molto semplice basta scollegare il Pin 5 di IC2 NE615 dal Pin 1 di LM358 e collegarlo al +5V d’alimentazione vale a dire al Pin 6 d’IC2. Questa scelta è stata sofferta, ma alla fine è prevalsa la semplicità d’uso che fornisce la seguente equazione: meno comandi = meno tempo per gestire la radio = più tempo per il segnale

d) L’integrato NE615 di suo fornisce sul Pin 7 una tensione proporzionale al segnale RF che veniva usata per gestire lo SQUELCH, modificando le connessione dell’operazionale LM358 come da schema e con l’aggiunta di un partitore di tensione e di un trimmer si ottiene un ottimo circuito S’meter con una dinamica di 40 dB, cioè lo strumento va da zero a fondo scala con 40 dB di RF. Inoltre come si può vedere dallo schema grazie ad un micro interruttore ed a resistenza si hanno due scale di dinamica dello strumento, rispettivamente 20 e 40 dB. La prima può servire alla partenza con segnali deboli, mentre avvicinandosi alla volpe è più utile impostare la seconda scala. Il Trimmer R13 serve per la taratura del guadagno d’IC3 mentre il partitore sullo strumento per eliminare l’OFFSET di circa 0,6V. La tensione sul Pin 1 d’IC3 varia da 0,6 a 3,6 in ragione del segnale presente sul Pin 1 d’IC2.

e) La potenza audio non era delle migliori quindi abbiamo usato un LM386 che può dare fino a ½ Watt su 16 Ohm All’inizio ad onor del vero non avevamo predisposto un potenziometro del volume ma solo un trimmer con regolazione una tantum. Dopo qualche prova in gara Massimo ha subito preteso una regolazione esterna per compensare eventuali rumori ambientali non previsti. Abbiamo risolto il problema mettendo una manopolina con un perno a coltello che si incastra nella fessura del trimmer sul coperchio della scatola. In ogni caso il comando del volume è conveniente non metterlo sul frontale ma bensì sul posteriore per lasciare più agibilità ai comandi importanti, anche perché è un comando una tantum.

f) Il problema dell’attenuazione è stato affrontato su due punti del ricevitore e precisamente un comando variabile sul front-end e un comando a valore fisso sulla media frequenza. La prima attenuazione si ottiene inserendo un potenziometro sull’alimentazione del mosfet d’ingresso, questo ci dà un’attenuazione totale utile di 50 dB, naturalmente la variazione non è lineare ma in ogni caso ben gestibile con po’ di malizia. La seconda attenuazione fissa si ottiene sulla media frequenza a 10,7 MHz tramite un interruttore e una resistenza, con il valore da noi indicato si ottengono 20 dB. Notare che il congiungimento tra interruttore e circuito deve essere con cavo coassiale (RG 173). Una variante può essere di usare due interruttori e due resistenze in serie ottenendo 10 + 10 dB. Poi abbiamo ancora, anche se non è un vero attenuatore, l’interruttore dell’S’meter che ci aiuta.

g) L’aumento di selettività del ricevitore si è ottenuto sostituendo i filtri originali con filtri a quarzo da 10,7 MHz con impedenza In-Out da 1500 Ohm e con larghezza di banda minore. Per tale motivo tutti i componenti originali relativi ai due filtri Murata sono stati tolti

INFORMAZIONI GENERALI : La sorgente di alimentazione è una batteria da 9V che alimenta il front-end mentre la parte PLL e restante del ricevitore sono alimentati a 5V ricavati da due IC 78LC05. Come alimentazione minima si può arrivare a 7 Volt ed ancora il sistema è tranquillamente operativo pur con una minima perdita di sensibilità. Gli assorbimenti sono 20 mA per il PLL e 22 mA per il ricevitore per un totale di 42 mA. Questo comporta l’uso di una batteria al Ni-MH da 9V con 250 mA di capacità che ci dà un’autonomia di almeno 4h. Il costo della batteria è di circa 4,5 Euro. Lo schema del ricevitore ha subito la seguente modifica: Il Transistor TR1 ritorna il segnale dell’oscillatore interno, ma non forniva un livello sufficiente ( - 5 dBm ) che permettesse al prescaler del PLL di funzionare correttamente. Modificando i valori delle resistenze di collettore e di base del TR1, vedi schema, siamo arrivati ad un segnale da 0 dBm da inviare al prescaler poi togliendo delle resistenze sul ramo " Prescaler ", vedi schema, tutto ha funziona ottimamente Il commutatore usato per la canalizzazione deve essere di piccole dimensioni, altrimenti visto le 5 Vie per 12 posizioni diventa troppo grosso, purtroppo la nota dolente è il costo Sul frontale del ricevitore abbiamo partendo da sinistra, commutatore che svolge le seguenti funzioni : ON/OFF + canali + Posizione carica batterie, Interruttore dinamica S’meter, Strumento S’meter da 1mA f.s., Interruttore attenuatore di media (vedi cavo coassiale ), potenziometro attenuatore front end. La scatola sul piano longitudinale è divisa in due parti da una piastra di circuito stampato opportunamente saldata sul perimetro, vi sono tre buchi opportunamente posizionati per far passare due cavi coassiali del PLL ed uno per l’alimentazione. Sulla parte superiore c’è la parte ricevente mentre sotto c’è il PLL e lo spazio per la batteria, anche qui il PLL è circoscritto da lamine di circuito stampato saldato opportunamente e si avanza ancora spazio per accessori vari vedi cicalino ecc. Lo strumento è stato rivestito da una lamina semilor di ottone opportunamente sagomata e saldata sul circuito stampato sottostante, questo sempre allo scopo di schermare. Notare dalla foto lo schermo posizionato al centro opportunamente saldato sul bordo della scatola e sulla bobina, questo serve ad evitare modificazioni ed influenze del coperchio sulla sintonia ecc, inoltra si può vedere la lamina centrale che altro non è che un contatto recuperato da un vecchio rele telefonico. Lo scopo della lamina è d’avere un buon contatto elettrico tra la schermatura ed il coperchio. Sul posteriore abbiamo il BNC Antenna , il Jack di alimentazione , il Jack della cuffia e nel Vs caso il potenziometro del volume. Dalla foto si può notare che sul posteriore vi è anche un piccolo interruttore, anche questo non era previsto, la sua funzione è di inserire un cicalino la cui uscita va sempre sul piccolo altoparlante. L’altoparlante è stato incollato con colla a caldo, sul coperchio preventivamente forellato opportunamente, è utile usare altoparlanti con il cono non di cartoncino ma plastico altrimenti è utile mettere un foglio di plastica tra coperchio e l’altoparlante per evitare infiltrazioni d’acqua. Il frontale del ricevitore è stato fatto nel seguente modo : Massimo Iw2CQG con l’uso di Word a creato una serigrafia che in un primo tempo abbiamo stampato su carta normale per fare delle prove e verificare che le posizioni delle scritte ecc. fossero esatte. Poi abbiamo passato il file a Ruggero Iw2BW che ha provveduto a stampare il file su un foglio trasparente e adesivo da un lato. Finalmente sono arrivato io ,I2xjw, ed ho provveduto a verniciare il frontale e quindi ad applicare la pellicola adesiva per ottenere il risultato finale visibile in foto.

TARATURA RICEVITORE : Collegare al posto dell’antenna un carico fittizio da 50?, se non lo si ha può andare bene una resistenza da 47? da ¼ di Watt saldata su un BNC con i reofori più corti possibili. Posizionare gli attenuatori , potenziometro e interruttore, in modo di avere il massimo guadagno. Posizionare il commutatore di banda su 144.100 MHz, collegare un volmetro digitale su TP1 e regolare la bobina L5/L6 per leggere 2.7 Volt circa Mettere l’interruttore dinamica S’meter in posizione 20 dB, regolare il trimmer R13 per avere l’indicazione 0 ( zero ) sullo strumento ma con tendenza a salire. Togliere il carico fittizio dalla presa d’antenna e fornire un segnale a 144.100 MHz il più basso possibile e senza modulazione . Se non si possiede un generatore inventatevi qualcosa tipo un OM che possa fornire da casa sua un debole segnale mentre voi dovete collegare una antenna al ricevitore in modo d’avere una stabilità del sistema. Se usate un palmare con la su antenna in gomma e lo stesso fate per il ricevitore che state tarando otterrete dei fenomeni di instabilità dovuti anche alla vostra influenza fisica sul sistema in atto. Regolare le bobine L1/L2 e L3/L4 per avere la massima indicazione sull’S’meter, se il segnale arriva al massimo dovete ridurre il segnale fornito oppure inserire in serie all’antenna del ricevitore un attenuatore passante di valore adeguato. Non si devono inserire gli attenuatori interni del ricevitore. Eseguite più passaggi di tarature delle bobine per affinare la massima sensibilità Collegare il volmetro digitale a TP3 e sempre fornendo un segnale in antenna senza modulazione tarare la bobina MF1 per leggere 3 Volt circa. Fornire lo stesso segnale in antenna ma modulato da una nota oppure dalla voce dello stesso collega che vi sta aiutando ed eventualmente ritoccare la MF1 per avere una modulazione la più nitida possibile. Finito. Non volendo annoiare con misure di S/N o di SINAD ed altro posso semplicemente dire che con un segnale di 0,5µV equivalente circa a -113dBm si ha una indicazione ben visibile del segnale ricevuto. Va detto che il tutto non è eccellentissimo ma certo da qualche possibilità in più rispetto il solito Standard + attenuatore vari, ma certo è un oggetto fatto ad “och” per l’ARDF e poi fatto da noi. Come si sa è in realizzazione un ricevitore sempre specifico per l’ARDF ma, a mio parere … lo dicono anche gli strumenti, di qualità eccellenti per l’uso specifico. Il problema è trovare il tempo per finirlo o meglio “inscatolarlo”.

TARATURA PLL : Il circuito PLL non richiede molte tarature è però molto importante che il circuito IC7, oscillatore di riferimento del PLL, fornisca un segnale il più PRECISO a 25.000 Hz , errori tipo 25.005 dato le moltiplicazioni portano errori finali di diversi Kc a 144 MHz . Nel nostro caso abbiamo dovuto sostituire i condensatori C36 e C37 originali da 22 pF con due da 47 pF per ottenere 25.000 Hz precisi e quindi il risultato voluto. A questo scopo predisporre un test point sullo stampato collegato con il Pin 06 di IC7 e verificare con un frequenzimetro che in quel punto si legga 25000Hz. Diversamente aggiungere piccole capacità in parallelo a C36 e C37 se la frequenza è maggiore se fosse minore necessita sostituire i condensatori con capacità inferiore.

p> Formule per calcolare i valori da inserire sugli ingressi d’IC3 e IC4 del PLL per avere le frequenze volute (Peso A e Peso B): Ferq.PLL = Freq. Rx - 10700 A = ((Freq. PLL / 80 ) / 25 ) -1 B = A - INT ( A ) Peso B = ( B * 80 ) -1 Peso A = INT ( A ) LEGENDA : Freq. Rx = Freq. di Ricezione Freq. PLL = Freq. Prescaler A = Valore Intermedio B = Valore Intermedio Peso A = Valore di IC4 Peso B = Valore di IC3 INT = Intero di un Numero , esempio INT di 65,7 = 65 ESEMPIO PRATICO : Freq. Ricezione Voluta = 144.100 Freq. PLL = 144100 – 10700 = 133400 A = (( 133400 / 80 ) / 25 ) -1 = 65,7 B = 65,7 – 65 = 0,7 Peso B = ( 0,7 * 80 ) – 1 = 55 Peso A = INT ( 65,7 ) = 65 I VALORI UTILI sono : 55 e 65 .

A seguire l'elenco componenti del Ricevitore R1 = 100Kohm C28 = 100 nF Ceramico NOTA : R2 = 100Kohm C29 = 6,8 pF Ceramico * Aggiungere : R3 = 33ohm C30 = 100 nF Ceramico 3,3 pF su C1 R4 = 330Kohm C31 = 100 nF Ceramico 2,2 pF su C8 R5 = 100ohm C32 = 100 nF Ceramico 6,8 pF su C52 R6 = 33ohm C33 = 100 nF Ceramico R7 = 560ohm C34 = 1 pF Ceramico R10 = 100Kohm C35 = 100 nF Ceramico C36 = 100 nF Ceramico R12 = 47Kohm C37 = 100 nF Ceramico R13 = 5Kohm Trimmer C38 = 100 nF Ceramico R17 = 10Kohm C42 = 1 nF Ceramico R18 = 470ohm C43 = 100 nF Ceramico R19 = 1Kohm C44 = 5,6 pF Ceramico R20 = 10Kohm C45 = 1 nF Ceramico R21 = 22Kohm C46 = 2,2 pF Ceramico R22 = 100Kohm C47 = 10 pF Ceramico R23 = 10Kohm C48 = 10 µF Ceramico R24 = 68Kohm C49 = 100 nF Ceramico R25 = 6,8Kohm C50 = 1 nF Ceramico R26 = 4,7Kohm C51 = 15 pF Ceramico C52 = 3,3 pF * Ceramico C1 = 15 pF * Ceramico C53 = 180 pF Ceramico C2 = 33 pF Ceramico C54 = 82 pF Ceramico C3 = 10 nF Ceramico C55 = 10 µF Elettrolitico C4 = 100 nF Ceramico C58 = 2,2 µF Elettrolitico C5 = 47 µF Elettrolitico C6 = 100 nF Poliestere JAF4 = 0,15 µH C7 = 10 nF Ceramico L1-L2 = 110-180 MHz C8 = 15 pF * Ceramico L3-L4 = Sopra C9 = 1 nF Ceramico L5-L6 = Sopra C10 = 3,3 pF Ceramico MF1 = Media Fre. 10,7 MHz C11 = 1 nF Ceramico FC1 = Filtro Cer. 10,7 MHz C12 = 100 nF Poliestere DV1 = BB 444 C19 = 47 µF Elettrolitico TR1 = BFR 90 C24 = 10 µF Elettrolitico TR2 = BC 547 C25 = 100 nF Ceramico MFT1 = BF 966S C26 = 47 µF Elettrolitico IC1 = 78LC05 C27 = 100 nF Ceramico IC2 = NE 615 IC3 = LM 358

LEGENDA PLL R9 = 100 ohm C21 = 100 nF Ceramico C31 = 1 µF Poliestere R11 = 10 Kohm* C22 = 10 nF Ceramico C32 = 47 µF Elettrolitico R12 = 10 Kohm* C23 = 10 nF Ceramico C33 = 100 nF Poliestere R13 = 100 Kohm C24 = 6,8 pF Ceramico C34 = 3,3 nF Poliestere R14 = 1 Kohm C25 = 6,8 pF Ceramico C35 = 100 nF Poliestere R15 = 220 ohm C26 = 3,3 nF Poliestere C36 = 22 pF Ceramico ** R16 = 1 Mohm C27 = 100 nF Poliestere C37 = 22 pF Ceramico ** R17 = 10 Kohm C28 = 100 nF Poliestere C39 = 100 nF Poliestere R18 = 10 Kohm C29 = 100 nF Poliestere C40 = 100 nF Poliestere DS2 = 1N4148 C30 = 470 pF Ceramico C41 = 100 µF Elettrolitico Xt = 3,2 MHz JAF3 = 0,27 µH JAF4 = 47 mH IC2 = SP.8792 IC3 = 40103 C/MOS IC4 = 40103 C/MOS IC5 = 4093 C/MOS IC6 = 4046 C/MOS IC7 = 4060 C/MOS IC8 = 78L05 NOTE : * = Nello schema originale R11 e R12 sono delle Reti resistive, quindi sono due celle contenenti 7 resistenze da 10 K compattate Noi abbiamo usato per R11 e R12 SETTE resistenze distinte per ogni cella ** = Montare i due condensatori da 22 pF che devono essere NPO quindi con una righetta NERA sulla capocchia . A lavoro finito alimentare il circuito e misurare con un frequenzimetro sul Pin 06 di IC7 la frequenza presente, DEVE essere 25.000 Hz diversamente Aumentare o diminuire i due condensatori per avere 25.000 Hz. Nel nostro caso abbiamo dovuto inserire in parallelo ad ognuno dei Condensatori altri 22 pF NPO