presentatie ”hf transceiver explained” - vra.be · = pll02a zender è pll en vco in de jumbo...
TRANSCRIPT
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
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’
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
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.