"MY TRX"
All band CW transceiver 5 watt QRP
plus general coverage ontvangst.
(2001)

CLICK HERE FOR THE ENGLISH VERSION

Klaar voor het grote QRP werk!

Geen single band QRP transceiver?
Inderdaad, meestal zie je ontwerpen van single band QRP transceivers. Maar hier wordt een all band CW transceiver beschreven die ondanks dat toch nog vrij eenvoudig is. Zonder fratsen maar wel goed genoeg voor vele leuke geslaagde QSO’s op alle kortegolfbanden. De transceiver heeft een bereik van maar liefst 1.8 MHz tot 30 MHz en de prestaties zijn zeker niet slecht.
Hij kan over het gehele bereik ontvangen in CW en SSB. Zenden in CW kan op iedere gewenste band indien hiervoor een geschikt laagdoorlaatfilter is geïnstalleerd voor het onderdrukken van de zenderharmonischen. Ook is hij bruikbaar als een eenvoudige maar stabiele signaalgenerator en als frequentie teller. Dat is al meer dan vele mooie koop transceivers te bieden hebben.
Het is echter niet mogelijk om break in te werken met deze schakeling, omschakelen van zenden naar ontvangen gebeurt dan ook handmatig. Maar wie weet, misschien krijgt iemand bij het bestuderen van dit artikel een idee om dit wel te realiseren.
Wanneer je ook zo’n soldeerboutsnuiver bent die het leuk vindt om zelf een transceiver te bouwen en je enkele problemen die er zonder meer zullen zijn beschouwd als een uitdaging, is dit zeker een geschikt project. Er zijn praktisch geen afregelpunten, speciale meetapparatuur is niet nodig en er worden alleen maar goed verkrijgbare standaard componenten toegepast.

Het ontwerp
Het hart van de transceiver is het VFO met een bereik van 28 tot 60 MHz. Deze wordt met een speciale frequentie stabilisator geregeld en wordt gevolgd door een frequentie deler (/2; /4; /8; /16) om de werkfrequentie op te wekken. Dit VFO signaal wordt versterkt tot 5 Watt en wordt ook gebruikt om de Directe Conversie ontvanger aan te sturen. En dan is er nog een frequentie teller. Hiervoor is iedere teller bruikbaar. Ik bedacht er een met maar één 7 segments LED display.


Blokschema
big diagram

De VFO is het unieke van deze transceiver
Een Voltage Controlled Oscillator (VCO) met een frequentie bereik van 28 tot 60 MHz wordt gevolgd door een frequentie deler. De deelfactor is /16; /8; /4; /2 voor de bereiken 1.8-3.5 MHz; 3.5-7.0 MHz; 7.0-14.0 MHz en 14.0-30 MHz. De VCO wordt ook nog een keer gedeeld door 4096. Veelvouden hiervan worden gelocked aan een Variabele X-tal Oscillator (VXO) voor de frequentie stabilisatie. Indien er een frequentie lock plaatsvindt dan is er een relatief klein afstembereik bereik van 20 tot 250 kHz, afhankelijk van de werkfrequentie. Dit bereik is afstembaar met een 10 slags potentiometer waarmee de VXO wordt afgestemd.
Deze schakeling lijkt erg op de QRP zender die PA0KSB heeft beschreven in nr 82 en nr 83.
Een verschil is dat de sampler hier wordt aangestuurd door de gedeelde VCO frequentie en dat de VXO wordt gesampled. Klaas deed dit net omgekeerd. Sampling gebeurt hier dan ook op lagere frequenties. Ook zijn er geen bandschakelaars, het gehele VCO bereik wordt in een keer geregeld.

Twee extra drukschakelaartjes voor de afstemming
Er zijn twee extra drukschakelaartjes toegevoegd waarmee zonder gebruik te maken van de grof afstemming naar het meest dicht bijzijnde volgende kleine afstembereik kan worden gesprongen. Hierdoor kunnen binnen een amateur band eenvoudig kleine frequentie sprongen worden gemaakt zonder gebruik te maken van de grofafstemming. Dit verhoogt het gebruikscomfort t.a.v. de PA0KSB schakeling aanzienlijk.
Voor grote frequentie variaties wordt de normaal/tune afstem schakelaar in de stand tune gezet en kan de VCO met behulp van de 10 slags potentiometer globaal op de gewenste frequentie worden afgestemd.
De 10 slags potentiometer wordt voor zowel de grof als normale fijn afstemming gebruikt. Klaas had hiervoor twee aparte potentiometers.
Ik gebruikte twee vrij dure terugverende tuimelschakelaartjes maar de drukschakelaartjes in mijn kortegolfontvanger bevallen beter en zijn ook nog veel goedkoper.

Het frequentie lock principe nader bekeken
De VCO frequentie wordt gedeeld door 4096. Aan de uitgang van de deler geeft dit een blokgolf met frequentie bereik van 6835 Hz tot 14648 Hz. De naaldpulsen die van deze blokgolf worden afgeleid, sturen de sample & hold schakeling aan. De uitgang van de sample & hold schakeling regelt de VCO bij via de regellus en dat is alles.

De volgende gedetailleerde uitleg is voor de echt enthousiaste lezer:

Een frequentie lock zal plaatsvinden indien:
N x (6835 to 14648Hz) = VXO frequentie(3671 tot 3703kHz)
Dit betekent dat voor iedere gehele waarde voor N tussen 250 en 541 er een frequentie lock is.
Indien gelocked, dan is de frequentie variatie van de VCO:
4096/N x (3671 tot 3703kHz) waarbij N tussen 250 en 541 ligt.
Op lagere VCO frequenties is er dus minder variatie dan op hogere frequenties. De variatie op de uiteindelijke werkfrequentie is natuurlijk kleiner dan die van de VCO vanwege de frequentie deler na de VCO.

Grote wijzigingen van de afstemfrequentie
S5 wordt in de stand "tune" gezet en de VCO wordt d.m.v. de 10 slags potentiometer (nu gebruikt als grofafstemming) ongeveer op de gewenste frequentie afgestemd. Vervolgens wordt S5 in de stand "normal" gezet en de VCO zal op de dichtstbijzijnde gehele waarde van N (tussen 250 en 541) locken. Fijnafstemming van een gebied van 20 - 250 kHz (frequentie afhankelijk) is mogelijk daar de 10 slags potentiometer nu de VXO frequentie regelt.

Kleine sprongetjes van de afstemfrequentie
Om naar een eerstvolgend fijnafstem gebiedje binnen bijvoorbeeld een amateurband te springen zijn de eerder genoemde "up" drukknop (S6) en "down" drukknop (S7).
Bij het drukken van een van deze knoppen zal de VXO frequentie ineens veranderen. Echter, door het trage lus filter kan de VCO deze snelle verandering niet volgen en zal locken op de dichtstbijzijnde nieuwe waarde van N (tussen 255 en 541). Nadat de drukschakelaar wordt losgelaten zal de VXO langzaam (vanwege Rvxo en Cvxo) weer terugkeren naar de oorspronkelijke frequentie en de regellus kan deze trage verandering wel volgen, met de nieuwe N factor. Belangrijk is dat de frequentie sprong van de VXO groot genoeg is. Dat is alleen het geval indien de afstem potentiometer beneden zijn middenpositie staat indien de "down" schakelaar S7 wordt gedrukt of boven zijn middenpositie bij gebruik van de "up" schakelaar S6.
Tevens moet het VXO afstembereik groter zijn dan de VCO frequentie gedeeld door 4096, dus meer dan 14648 Hz.


Schema van de VFO, gemodificeerd in oktober 2002 voor een betere reproduceerbaarheid.
big diagram

De VXO met keramische resonator
De keramische resonator is vrij kritisch. Twee exemplaren van een ander fabrikaat en frequentie waren echt knudde, zelfs minder stabiel dan een RC oscillator! Maar twee andere waren prima geschikt. Probeer dus om een goede te vinden. De frequentie is niet echt belangrijk, ergens tussen ongeveer 3 en 8 MHz is prima. Liever niet op een frequentie waarop gezonden kan worden om beïnvloeding van de VXO frequentie te voorkomen. De reden om een keramische resonator te gebruiken en geen kristal is dat de eerste een groter afstem bereik geeft en een betere lineairiteit hiervan. De stabiliteit is net voldoende op de hoogste banden. Maar let op! Na het insolderen van de keramische resonator in de schakeling moet de VXO wel een dag aanstaan voordat deze weer stabiel is. Het is niet alleen een kwestie van afkoelen, door de verhitting gebeurt er iets in de resonator wat zich eerst weer langzaam moet herstellen.

De RIT
Die is niet lineair. Onverkoopbaar voor een commerciële transceiver maar voor een schakeling in de QRP Nieuwsbrief mag dat. Stem zero beat af met de RIT in de midden positie (of S2 uit) op het te ontvangen signaal. Draai vervolgens de RIT potentiometer naar links of rechts voor de gewenste audio frequentie van het CW signaal. Voor de hogere banden is de frequentie verandering door de RIT potentiometer groter. Om toch een redelijke RIT regeling te verkrijgen zonder dat er iets moet worden omgeschakeld moest wel even wat denkwerk worden verricht. De oplossing is om de weerstanden rondom de RIT potentiometer zodanig te kiezen dat de frequentie variatie rondom de middenstand relatief kleiner is. Voor de hoge banden is veel minder RIT variatie nodig en die zit nu juist net rondom die middenstand.
De RIT schakelaar S2 wordt handmatig geschakeld, tegelijk met de zend/ontvangst schakelaar S3.

Sample & Hold schakeling
Zoals te zien is zijn er twee sample & hold schakelingen achter elkaar geschakeld. Misschien gaat het ook goed met maar een sample & hold maar voor een reproduceerbare en stabiele werking van deze schakeling is het beter om twee toe te passen. Daar de benodigde op-amp en Cmos schakelaar toch nog ongebruikt aanwezig zijn, gaan we voor zekerheid en nemen er twee. Beide krijgen een naaldpuls, de eerste een hele korte, de tweede een iets langere. Tijdens deze naaldpuls wordt de schakelaar even aangezet en laadt de daaropvolgende condensator zich op tot de aangeboden ingangsspanning van de VXO. Deze is afhankelijk van de fase van het sinusvormige signaal op dat moment. De eerste kan heel snel samplen daar deze een kleine condensator heeft die zeer snel wordt opgeladen. Helaas ontlaadt deze ook weer vrij snel door kleine lekstroompjes. De tweede heeft een grotere condensator en laadt minder snel op vanuit de buffertrap die volgt na de eerste sampler (krijgt dan ook een langere naaldpuls). Dit is geen probleem daar de kleine condensator van de eerste sampler zich opgeladen heeft en nou ook weer niet zo snel zal ontladen door lekstromen. De grotere condensator van de tweede sampler ontlaadt zich nauwelijks tussen twee sample pulsen. Zo wordt ongewenste rimpel op de regelspanning voorkomen.

De regellus
Dit is een heel belangrijk deel van de schakeling, een juiste instelling en afregeling zal best weleens voor wat problemen (uitdagingen) kunnen zorgen.
Er zijn twee potentiometers die de stabiliteit van de regellus bepalen. De 100 ohm potentiometer in serie met de 100 uF condensator wordt afgesteld op de laagste VCO frequentie (VCO op 28 MHz). Dit kan heel goed op het gehoor door naar een draaggolf te luisteren, deze potentiometer eerst af te stellen op een stabiele lock en vervolgens op de meest zuivere toon. Wanneer je je oren bekijkt zou je het niet verwachten maar het gehoor blijkt net zo goed te zijn als hele geavanceerde dure meetapparatuur!
Zet de 10k potentiometer in het midden van de twee posities waarop de schakeling nog net locked.
Indien het niet mogelijk is om de VCO te locken, verhoog dan de 100 uF condensator en/of de 22k weerstand van het lusfilter.
Mochten de up/down drukschakelaars niet goed werken, verhoog dan Rvxo. Alle draden van de regellus schakeling naar de schakelaars en afstempotentiometers zijn afgeschermd.
Soms is er geen helemaal stabiele lock na een grote frequentie verandering met de grof afstemming, er is dan ruis hoorbaar bij ontvangst. Even op de up of down schakelaar drukken en de lock is stabiel. Eventueel de 10k potentiometer een beetje verdraaien of nog wat experimenteren met de waarden van de componenten in de regellus indien het echt problematisch is.


Schema van de directe conversie ontvanger
big diagram

De directe conversie ontvanger
Omdat we hier gebruik maken van hetzelfde VFO als de zender moet hier een directe conversie ontvanger worden toegepast.
De directe conversie ontvanger staat bekend als een inferieure ontvanger. Vele ontwerpen zijn dat inderdaad ook. Vaak zijn ze net even teveel versimpeld. Maar het is echt mogelijk om een heel redelijke ontvanger volgens dit principe te maken. Een directe conversie ontvanger wordt tegenwoordig dan ook veelvuldig toegepast in draadloze telefonen, pagers en Wireless Local Area Network apparatuur.
De hier ontworpen ontvanger heeft als nadeel dat beide zijbanden worden ontvangen. Een ontvanger voor één zijband kan wel maar is veel ingewikkelder en dan zou het geen eenvoudige tranceiver meer zijn. Het gebeurt ook niet zo vaak dat een QSO de mist in gaat door storing op de andere ongewenste zijband. Je moet het ook een beetje kunnen relativeren, indien we in gesprek zijn met iemand dan plaatsen we ook geen filters op ons oor en gaan we ook niet in een geluidsdichte ruimte zitten om iedere verstoring door andere geluiden te voorkomen. Eventueel kun je met behulp van de RIT de VFO zo verstemmen dat het gewenste signaal op de andere zijband komt te liggen en je geen last meer hebt van het stoorsignaal.
Heel belangrijk is de ingangsverzwakker. Hiermee kan vooral s’avonds op 40 en 30 meter de gevoeligheid worden gereduceerd om oversturing te voorkomen. Zelfs met 20 dB verzwakking is de gevoeligheid nog voldoende voor deze banden. Dit geldt trouwens voor vele ontvangers, ook professionele: Signalen die je niet hoort zonder verzwakker hoor je wel met ingeschakelde verzwakker.
De HF preselector voorkomt dat het grootste deel van de meestal zeer sterke kortegolfsignalen de mixer zullen bereiken en daar de boel even gaan verzieken. De zelfinducties hoeven niet te worden gewikkeld, dit zijn de standaard verkrijgbare type’s, 2.67 uH is een serieschakeling van 2.2 uH en 0.47 uH, erg precies komt dat allemaal niet. Eventueel aanpassen aan de beschikbare afstemcondensator. Soldeer ze direct op de schakelaar S1a/b.
Vervolgens komt de HF voorversterker en een 74HC4066 als mixer. De HF voorversterker zorgt voor voldoende gevoeligheid op 15 en 10 meter en voorkomt tevens dat er VFO signaal naar de antenne ingang lekt, wat brom tijdens de ontvangst kan veroorzaken.
De 5k potentiometer aan de ingang van de mixer wordt op minimale AM detectie van omroepstations afgeregeld. Met behulp van deze potentiometer kun je iedere AM detectie veroorzaakt door kortegolf omroepstations, waarvan ik nog nooit een luisteraar ben tegengekomen, echt helemaal wegregelen. De instelling is wel enigszins frequentie afhankelijk, doe dit op 30 meter of op de band naar eigen voorkeur. De audio voorversterker wordt gevolgd door een audio filter voor SSB en een filter voor CW ontvangst. Tenslotte is er de LM386 versterker voor de aansturing van de luidspreker / koptelefoon. Een BF256 fet dient als mute schakelaar tijdens zenden. De side tone oscillator spreekt voor zich.
De LF volume regelaar is wat ongebruikelijk, maar op deze manier vermindert de LF versterking en daarmee de ruis bij kleine volume instellingen. Het oorspronkelijke ontwerp had nogal wat irritante ruis bij lage volume instellingen.
Er is geen Automatische Versterkings Regeling (AVR). Voor CW signalen vind ik dit niet nodig, voor SSB kan dit wel prettig zijn. Zonder AVR kun je heel goed een S rapport op het gehoor geven, een S meter is dan ook niet nodig. Mocht je wel een AVR regeling willen, kijk dan op mijn webside bij het ontwerp van de kortegolf ontvanger. Je kunt het audio deel daarvan ook hier toepassen.


Schema van de zender
big diagram

De zender
Wat is er nou makkelijker dan een VFO signaal te versterken naar QRP vermogen! Heel wat indien e.e.a. zonder oververhitte en oscillerende componenten moet gebeuren en er ook nog gedacht moet worden aan het voorkomen van sleutelklikken.
Twee parallel geschakelde secties van de 74HC4066 (aan/uit geschakeld door de BC557) versterken het VFO signaal. Een 2N4427 driver transistor stuurt de eindversterker 2SC1969.
De eindtrap is op de achterkant gemonteerd, tesamen met een QRO-QRP schakelaar. Dit kan alleen indien er heel korte draden naar de schakelaar gebruikt worden. Op de hier toegepaste manier blijft het rendement van de eindtrap hoog daar de HF transformator op een andere aftakking wordt afgetapt.
De elliptische filters voor 1.8; 3.5; 7.0; 10/14; 18/21; en 24/28 MHz onderdrukken de harmonischen. Het 24/28 MHz filter is altijd ingeschakeld. Tijdens ontvangst doen de filters ook dienst om storing van sterke omroepstations nabij 40 meter te onderdrukken tijdens het luisteren op de 80 meter band.
Indien een filter is ingeschakeld, worden ook de filters voor de hogere banden ingeschakeld om spurious emissie overstraling over de schakelaars te onderdrukken. Voorbeeld: Tijdens het zenden op 7 MHz worden de 10/14 en 18/21 MHz filters ook ingeschakeld.
Het ontwerp van de elliptische filters is gebaseerd op tabellen uit het RSGB Radio Communication Handbook, sixth edition, table 22.12 and 22.13.
Overigens is het 7 MHz filter ook bruikbaar voor een eventuele toekomstige 5 MHz band. Er is met deze transceiver al heel wat geluisterd naar Engelse amateurs die op de frequenties 5260, 5280, 5290, 5400 en 5405 kHz mogen werken.


Schema van de optionele frequentie teller en SWR brug
big diagram

De SWR brug
Er was nog wat ruimte vrij.... Iedere SWR brug is natuurlijk bruikbaar. Met behulp van een LED (afregelen op minimale helderheid) kan het gereflecteerd vermogen worden afgeregeld. Voordeel van deze schakeling is dat de eindtrap geen grote misaanpassingen ziet tijdens het afregelen van de SWR. Tevens is de brug gekoppeld aan de frequentie teller om hierop ook het vermogen af te lezen. Dit was een leuk knutsel experiment maar ik gebruik het nooit.

De frequentie teller
Iedere teller is bruikbaar. Deze heeft met maar één 7 segments LED display. Het middelste display segment brandt continue tijdens een meetperiode als indicatie dat er buiten een amateurband is afgestemd.


De frequentie teller met maar een 7 segment LED display

De hier toegepaste frequentie teller heeft maar 1 display, hoe werkt dat?
Heel eenvoudig. De teller heeft een MHz / kHz schakelaar. Een frequentie van 14062.3 kHz wordt als volgt weergegeven:

Voorbeeld voor 14062.3 kHz:

De schakelaar staat in de MHz positie (wordt gebruikt tijdens de grofafstemming van de VCO):
"1" wordt gedurende 250 milliseconden weergegeven.
" " display uit gedurende 80 milliseconden.
"4" wordt gedurende 250 milliseconden weergegeven.
" " display uit gedurende 80 milliseconden.
"0" wordt gedurende 250 milliseconden weergegeven.
En na een 500 ms display uit periode gedurende de volgende frequentie meting wordt de "140" opnieuw weergegeven.

De schakelaar staat in de kHz positie: (wordt gebruikt tijdens normale afstemming van een 20 - 250 kHz klein afstemgebied)
"6" wordt gedurende 250 milliseconden weergegeven.
" " display uit gedurende 80 milliseconden.
"2" wordt gedurende 250 milliseconden weergegeven.
" " display uit gedurende 80 milliseconden.
"3" wordt gedurende 250 milliseconden weergegeven.
En na een 500 ms display uit periode gedurende de volgende frequentie meting wordt de "623" opnieuw weergegeven.

Voordeel van deze display methode:
Veel ruimtebesparing op het voorfrontje, heel laag stroomverbruik, veel minder bedrading en daardoor minder HF storing en een eenvoudige aansturing van het display.

Prestaties van de transceiver.
Gevoeligheid: CW signalen van 0.15 tot 0.3 uV (-123 tot -117 dBm) zijn nog net te lezen.
AM dynamisch bereik: 85 to 100 dB (is goed te noemen).
Stroomverbruik tijdens ontvangst: 90 mA.
Zendvermogen bij 12 V:
- QRO: 7 tot 9 Watt voor de banden 1.8 to 24 MHz, 4.5 Watt op 28 MHz.
- QRP: 2,5 tot 3 Watt voor de banden 1.8 to 24 MHz, 2 Watt op 28 MHz.
Onderdrukking van de spurious emissie van de zender:
- Beneden 30MHz: 43dB of meer
- Boven 30 MHz: 55dB of meer

Slot
Bespaar niet op een mooie behuizing, het gaat toch heel wat geld kosten en dan heb je veel meer plezier van je werk indien er een leuk kastje om zit.
De VCO en VXO worden gezamenlijk in een afgeschermde behuizing geplaatst. Ook de frequentie teller wordt van een aparte afscherming voorzien. Deze teller heeft zijn eigen 5 volt stabilisator. Alles is gebouwd op ongeëtste printplaat, evetueel vastgezet met lijm.
Gebruik 74HC en geen 74HCT type’s.

Ook gepubliceerd in de Nieuwsbrief van de Benelux QRP club!

SOFTWARE VOOR DE FREQUENTIE TELLER

"FREQTRX1.ZIP" MET "FREQTRX1.ASM" OM DE FREQUENTIE TELLER TE PROGRAMMEREN

FOTOS


De geboorte van de "MY TRX" Transceiver.


De VFO, directe conversie RX en PA driver


De SWR brug, laagdoorlaat filters en frequentie teller


De eindtrap met een 2SC1969 transistor en QRO - QRP schakelaar
(op de achterkant van de transceiver)


Achterkant van de transceiver

TERUG NAAR DE INDEX PA2OHH