(ex ON1DHT)
RE-RXC50/10
50 MHz converter
Manual

Highlight

To read the English version, please click here

De "Magic Band" blijft een boeiende en onvoorspelbare band. Niet iedereen echter heeft onmiddellijk het nodige om op de Magic band te werken of te luisteren. Commerciële transceivers blijven vrij kostelijk, en voor de ONL is er zelfs niets! Tevens willen velen eerst weten of deze band wel de moeite loont voordat men zich hiervoor volledig wil uit rusten met de nodige apparatuur, richtantennes ed. Kortom, ideaal om uit te diepen tot een uitvoerbaar zelfbouwproject en realiseerbaar maken ook voor zelfbouwers met wat minder ervaring. De specialisten onder ons kunnen zich in dit project ook uitleven door dit - indien gewenst - verder aan te passen, te verbeteren ed... Wat ik eveneens belangrijk vond, was dat de converter ook kan worden gebruikt door een ONL. Dus dat betekende een ontwerp die 50MHz (6-meter) omzet naar 28MHz (10-meter) en dus op elke HF-communicatieontvanger kan worden aangesloten.

Zelfbouw: De converter

Het hart van de converter is opgebouwd rond een Philips SA602(NE602 of NE612), een dubbel gebalanceerde mixeroscillator. Dit IC vindt z'n toepassingen in laagvermogen communicatiesystemen, cellulaire radio applicaties, RF data links, VHF-transceivers, breedband LAN's ed. Het IC kan worden aangeschaft in een "gewone" 8-pin dual-in-line uitvoering(DIP) of een 8-pin SO (surface-mount miniature package) uitvoering. Beide uitvoeringen hebben een lage kostprijs. De SA/NE602 heeft een zeer laag verbruik van slechts 2,4mA! Het totale verbruik van de converter bedraagt slechts 15mA. Dus ook probleemloos inzetbaar met batterij gevoede toepassingen.
De mixer is een "Gilbert cell" multiplier configuratie die 18dB conversion gain kan leveren. De ingebouwde Local Oscillator werkt tot maximaal 200MHz met een hoge Q afgestemde tank oscillator of kristal oscillator. De hoogste frequentie die we aan de input van dit IC kunnen brengen bedraagt 500MHz.
In dit project passen we een kristal oscillator toe en is duidelijk terug te vinden in figuur 1 tussen pin 6 en 7. De frequentiestabiliteit is zeergoed en hangt in dit geval eerder af van de omgevingstemperatuur rond het kristal dan van het IC zelf. Er is namelijk een zeer vernuftig en efficiënt temperatuur compenserend bias netwerk ingebouwd. Belangrijk om te weten is de oscillator een intern bias heeft en dus geen extra dc-bias nodig heeft wat weer minder componenten met zich meebrengt. Alleen bij zeer hoge frequenties kan een verhoogde gelijkstroominstelling nodig zijn. Dit verhelpt men dan door een weerstand van 22k tussen pin 7 en de massa te plaatsen. Nu, de NE602 LO werkt tot 200MHz en de ingang tot 500MHz, dus "reserve" genoeg vermits we in onze toepassing een veel lagere LO frequentie en ingangsfrequentie zullen benutten. We willen namelijk 50MHz converteren naar 28MHz. Dit betekent dus dat we moeten mengen met een signaal van 22MHz, wat neerkomt op 50MHz - 22MHz = 28MHz. We hebben dus een kristal van 22MHz nodig (ideaal= 19,980 MHz, hierover later meer). Om toe te laten dat we de converter kunnen kalibreren zodat we de exacte frequentie bekomen, werd er een regelbare condensator van 40pF (C7) aan het oscillator circuit toegevoegd. Met deze kan je de uitgangsfrequentie van de converter +-300 Hz bijregelen. Zonder veel aanpassen van de schakeling kan men ook de meer courant verkrijgbare 24MHz kristal gebruiken, maar dan ligt de uitgangsfrequentie v/d converter op 26MHz ipv 28Mhz (24MHz LO + 26MHz OUT = 50MHz IN).
De Gilbert cell is een differentieel versterker welke een gebalanceerd geschakelde cel voedt. De differentieel input stage (zie figuur 8, pin 1 en 2) geeft extra gain en bepaalt het ruisgetal alsook het "sterke signaal" gedrag van de ontvanger/converter. En deze verwerkt probleemloos signalen tot -199dBm met 12dB S/N ratio. De symmetrische RF input (figuur 8, pin 1 en 2) hebben een intern bias, dus vermijden we een externe DC bias (zie C10 en C15 in figuur 1)! De RF input capacitantie bedraagt 3pF. Daar sluiten we een single-ended afgestemde LC-kring aan met een parallel resonantie frequentie van 50MHz. Deze kan men 'pieken' met C9. Dit afstemmen gebeurt best op een frequentie waar we de grootste gevoeligheid willen, bijvoorbeeld 50.220 MHz. Om te beginnen zet men C9 in z'n middenstand. Wanneer we de spoel L1 juist hebben gewikkeld, zal men C9 niet veel meer moeten bijstellen. Is er op het moment van het afregelen geen station te horen op de band, dan regelt men C9 af op maximale ruis (en er zijn gelukkig ook nog de wekelijkse 6-meter uitzendingen van de UBA op zondagvoormiddag en dinsdagavond waarop men de ontvanger ook kan afregelen).
L2 en C18 zorgen ervoor dat het segment van 28...30MHz zal worden doorgelaten naar T1. Men kan C18 ook regelbaar uitvoeren indien men een andere mix frequentie wenst te gebruiken (bv 24 MHz). Wanneer L2 niet correct is gewikkeld kan dit zorgen voor een te grote demping ipv winst.

Op de 50 Ohm ingang sluiten we, via C7 en een aftakking op 1,5 windingen vanaf het 'koude' eind van de spoel, een op 50MHz afgestemde antenna aan. Het belang van een goede afgestemde antenne hoef ik waarschijnlijk aan niemand uit te leggen. De gevoeligheid van de converter bedraagt 0.22uV at 12dB SINAD. Het third-order intercept punt is -13dBm (zie figuur 4,6,7). Dit is ongeveer +5dBm output intercept vanwege de RF gain.

De mixer output (zie figuur8, pin 4 en 5) hebben eveneens een intern DC-bias, dus intern aangesloten via een 1k5 weerstand aan de Vcc. De ontkoppeling van de bias gebeurt via C16, vermits we hier slechts één enkele uitgang benutten in plaats van een gebalanceerde output. Een gebalanceerde output zou iets beter zijn, maar gezien mijn opzet om het schema eenvoudig te houden, heb ik dit niet toegepast. De uitgangsweerstand van de mixer (pin 5) bedraagt 1.5kOhm. Gezien het uitgangssignaal wat aan de lage kant is om direct naar de ontvanger (radio) te sturen, is er een extra versterkingstrap aan toegevoegd. Deze bestaat uit één enkele BC547 transistor en dient tevens als buffer tussen jouw ontvanger en de NE602. Met P1 regelt men het uitgangsniveau van de converter volgens de ingangsgevoeligheid van jouw communicatieontvanger. De ideale stand is die wanneer de signaal/ruis verhouding optimaal is. Dus de potentiometer P1 geheel 'opendraaien' wanneer je merkt dat enkel de ruis nog wordt versterkt in plaats van het signaal, is teveel van het goede (stem bij voorkeur af op een zwak signaal om P1 in te stellen)! Voor de meeste ontvangers is de middenstand' van P1 voldoende. Hier kan dus nog iets verbeterd worden door een dual-gate mosfet te gebruiken ipv de BC547(of BC338) waardoor men het ruisgetal kan verbeteren. Het maximaal ruisgetal van de SA/NE602 is 4,6dB bij 20°C (zie figuur 5) en daar doet T1 nog wat bij, waardoor we op een gemiddeld ruisgetal van ongeveer 5dB komen.

De bouw

Alle verbinding zo kort mogelijk houden, zeker de hoogfrequente gedeelten van de schakeling! In het bijzonder de verbindingen van de oscillator(C12, C13, C14, Xtal) en de ingangskringen (L1, C8, C9, C10). Plaats de extra ontkoppelcondensator C11 zo kort mogelijk tussen pin 8 en de verbinding van het kristal met de massa. Gebruik indien mogelijk kwalitatieve componenten. Alle condensatoren mogen van keramische type zijn, maar gebruik bij voorkeur voor de ontkoppelcondensatoren C6, C11 en C15 polyester condensatoren en voor C5 een tantalium condensator.
Wikkel met de nodige aandacht de spoelen L1 en L2 volgens de specificaties. L1 bestaat uit 7 windingen verzilverd koperdraad met een buitendiameter van 9mm. De spatiëring bedraagt ongeveer 0,3mm (de windingen raken elkaar net niet). De condensator C7 sluit je aan op een aftakking op 1,5 windingen vanaf de massa, het koude eind v/d spoel. L2 bevat 11 windingen 0,5mm of 0,6mm emaille met een buitendiameter 5mm.
Vermits de interne LO van IC1(NE602) het kristal op zijn fundamentele frequentie 20kHz hoger laat oscilleren, zal bij een kristal van 22,000MHz de uitgangsfrequentie dus 20KHz lager zijn (50MHz-22,020MHz=27.980MHz). Dus wanneer je van plan bent om een kristal te laten slijpen, dan vraag je best onmiddellijk een exemplaar voor 21.980MHz. Heb je enkel een 22MHz kristal(of 24MHz exemplaar) dan moet je rekening houden dat je op je ontvanger 20KHz moet bij tellen om de exacte frequentie te weten. Maar dit mag de pret niet bederven.
Zoals eerder vermeld is het stroomverbruik van de gehele schakeling in de orde van 15mA. Deze kan worden gevoed met een gelijkgerichte spanning van 11 tot ruim 18volt. De spanningsstabilisator 78L06 kan maximaal 100mA leveren. Ruim voldoende dus om onder alle omstandigheden een stabiele en rimpelvrije 6volt spanning voor IC1 en T1 te leveren. De NE602 werkt met een spanning vanaf 4,5volt tot maximaal 8volt. Meer echter niet of je mag naar de winkel achter een nieuwe, HI! Vandaar ook de spanningstabilisator in deze schakeling.
Belangrijk maar waarschijnlijk onnodig nog te vermelden dat een elke hoogfrequent schakeling een degelijke afgeschermde behuizing verdient!
Wanneer je lokale intermodulatie of mengproducten zou ondervinden, dan kan je dit o.a voor een groot deel verhelpen door een 50MHz doorlaatfilter voor de antenne-ingang te plaatsen. Dit eenvoudig doorlaatfiltertje is bijvoorbeeld een LC seriekring bestaande uit een spoeltje van 12 windingen 0,5 draad met een diameter van 7 mm en een variabele condensator van 0…30pF. Men vervangt dan C7 met deze in serieresonantie werkende doorlaatfilter. Het afregelen ervan geschiedt door de variabele condensator van 30pF af te stemmen totdat men de juiste doorlaatband heeft bereikt (maximum ontvangen signaal).

Goedkeuring (anno 1999)

Tenslotte nog een belangrijk gegeven: ik heb deze converter (constructieschema en technische specificaties) ter goedkeuring opgestuurd naar het B.I.P.T waaraan een gunstig gevolg werd gegeven! Vergeet niet dat je ondanks dat deze converter werd goedgekeurd door het B.I.P.T., je voor het aanleggen en gebruik ervan zelf ook nog de aanvraag moet indienen om een persoonlijke goedkeuring van het B.I.P.T te kunnen verkrijgen. Zij verricht inzonderheid de technische studie van de constructieschema's van zelfgebouwde zendtoestellen, ontvangtoestellen of zend- ontvangtoestellen met het oog op de goedkeuring ervan.

Inlichtingen

Heb je vragen of problemen, wens je mijn artikel te publiceren, aarzel dan niet om me eerst te contacteren. Dit kan via e-mail: on6mu, of via de Post met SASE aub.

Rest me verder je nog veel plezier en succes toe te wensen met dit zelfbouw project! En vooral veel luisterplezier ermee op de "Magic band"!

Note: if you want to commercialise, publish or distribute this project
then you need to ask permission to do so. Write to on6mu, many thanks.

Meer over dit:

[home] [mail] [shack] [homebrew] [software] [satellite]
[haminfo] [mods] [hamexams] [on6jun] [links]