LACRAIA - A DIFFERENT 40M CW TRANSCEIVER

We show here the "LACRAIA", a transceiver based in the 74HC240, an 8 gates inverter buffer IC. This transceiver was born from the experiments done using high speed digital ICs in radio frequency applications.

As this kind of circuit is easier to be mounted with the IC with legs up (dead bug), the project uses 2 ICs, the cost is extremely low and the rig ended very ugly - hence the name LACRAIA.

It is a direct conversion receiver, with all the gain in the audio section, and a digital transmitter.

The circuit in blocks

Description

The VXO is a kind of oscillator used a lot in digital clocks. The difference is the possibility to change the frequency between 6850 and 7250 KHz, with the tuning of the resonant circuit parallel resonance. The parts used are not special, the only ones are the capacitors setting the lowest frequency -56pF- which are NP0 (ceramic, styroflex or silvered mica). In case of the lowest frequency over the desired one a capacitor (NP0 too) must be added in parallel with one of the existing ones (56pF), if the lowest frequency is under the desired value one of the 56pF capacitors must be changed for another of lower value.

Our prototype was built with a manual RIT, that operation showed it was not necessary.

The buffer was added in order to decouple the circuits after it as there was a difference in frequency between reception and transmission of 5 KHz, interesting to remark it raised during transmittion. The buffer addition ended this problem. During our first QSO we got a horrible 577 report with chirp, showing too much coupling between the VXO and power amplifier (PA) stages, the correction came adding a 4K7 resistor to the circuit, attenuating the coupling and solving the chirp.

The impedance matching circuit is a L type and matches the IC output impedance (about 4 Ohms) to that of the antenna (50 Ohms).

The low pass frequency filter in pi limits the emission of the multiplie frequencies, eliminating the uneven harmonics forming the square wave and resulting in a perfect senoidal signal. This circuit merit ratio (and also the previous one) is purposely low in order to ease the adjustments and builders' life.

Due to the low involved impedances, it is recommended to connect this transceiver to appropriate 50 Ohms of impedance antennas.

During receiving time, the input signal is taken from the pi filter output and coupled by the 220pF capacitor to the mixer input, the 1N4148 diodes connected in antiparallel limit the RF voltage to 0.7V, the 2,2 µH inductor stops the lower frequencies (medium wave) to enter, if these frequencies were entering yet the inductor value must be lowered.

We made several units for the mixer, showing almost the same results, the most critical section was the mixer input of about 15 Ohms, where we put a 47 Ohms resistor in series with a 10nF (0.01 µF) capacitor, the result was the one expected, the drive (100mW) was enough for the mixer, which worked flawlessly as much in CW as in SSB. We will do the description of the making of the transformer in this page.

For the audio amplifier it was chosen a well tested circuit showing an excellent gain while moving an earphone.

Parts list

Construction

Construction suggestion for the IC with legs up

The black wires to ground, the red ones input, the blue ones output.

The construction is free, we should keep the connections short for RF and a correct grounding.

Photos

We will publish them soon.

Results

We made 6 contacts during the test trials including two Minas Gerais stations within some 800Km of distance, a station from Rio de Janeiro, two from Sao Paulo and one from Santa Catarina. Signals ranging from 559 to 579, compatible with the 350mW output.

The received showed itself quite sensible, hearing european stations, Japan and North America. Besides a PZ (Surinam) with 579. Due to the filters and the connection to the TRX, it has a sensibility reduction with a low volume, which makes a volume control unnecessary.

or in the qrp popcorn (easy)

In order to build them you'll need:

An Amidon FB801#43 ferrite bead, but in spite of not being expensive is a part difficult to find here in the Terra Brasilis, then you can buy in the shops (if you have the luck of living near a big city),  I bought some 50 units of a rectangular model with two 3mm holes (pig nose core) in Santa Ifigenia, in Sao Paulo or even from scrounging.

1. Cut the wire in 3 30cm length pieces.

2. Twist the wires till getting a twist per millimeter approximately, in wires with bigger diameters the wires must be twisted uniformly (discard the bad section).

3. Twisted wire

4. Wind the twisted wire through the ferrite hole, each pass through the hole stands for a turn, in two hole ferrites - use only a hole. If you are going to experiment other winding types remember that in a "8" type two holw ferrite each time the wire goes through the hole we count a turn and if it passes by the two holes it stands for two turns.

5. The picture 5 shows 3 turns! Cut the surplus wire leaving 20mm of wire in each leg.

6. Untwist the twisted wire for some 15mm and remove the wire isolation with a pliers, scissors or metal paper sand (if you burn the enamel with a match or lighter be careful not to burn the core too).

7. See in picture 7 that the points show the windings phase !

8. In the picture 8 we have an application example about the phase connections. In these coils we must have the most of care in the coil identification (there are 3 windings) and that of the phases (2) as long as their connection.

The explanation above treats about trifilar coils, but if you use two wires you will have a bifilar coil and with one wire a monofilar coil.

73 Amigos de PY2OHH Miguel

In the case of doubts or success in building PSE write back!

Apresentamos aqui o "LACRAIA" um transceptor baseado no CI 74HC240, um buffer inversor de 8 portas. Este transceptor nasceu das experiências com a utilização de CIs digitais de alta velocidade em aplicações de radio freqüência.

Como este tipo de montagem é mais fácil montar o CI com as pernas para cima, o projeto utiliza 2 CIs, o custo ficou extremamente baixo e a montagem ficou muito feia - daí o nome LACRAIA.

Trata-se de um receptor a conversão direta, com todo o ganho no áudio e um transmissor digital .

Descrição

O VXO é um tipo de oscilador muito utilizado em clocks digitais. A diferença é a possibilidade de variarmos a freqüência entre 6850 a 7250 kHz, com a alteração da capacitância em paralelo com o circuito ressonante. Os componentes utilizados não são especiais, os únicos são os capacitores que ajustam a freqüência mínima - 56pF - que são NP0 (cerâmica, styroflex ou mica prateada). Em caso da freqüência mínima for acima da desejada um capacitor (também NP0) deve ser adicionado em paralelo em um dos existentes (56pF), caso a freqüência mínima esteja abaixo do valor desejado um dos capacitores de 56pF deve ser substituído por outro de menor valor.

O nosso protótipo foi montado com RIT manual, que em operação não se mostrou necessário.

O Buffer foi adicionado para desacoplar os circuitos seguintes pois havia uma diferença de freqüências entre a recepção e transmissão de 5 kHz , interessante notar que subia durante a transmissão. A adição do buffer acabou com este problema. Durante o primeiro QSO recebemos um sofrível 577 com "piado" indicando uma ligação forte ainda entre as etapas de VXO e amplificadora de potência (PA), a correção veio incorporando ao circuito o resistor de 4k7 que atenuou o acoplamento resolvendo o piado.

O circuito de casamento de impedâncias (z matching) é do tipo em "L" e casa as impedâncias do CI (ordem de 4 Ohms) com a de antena (50 Ohms).

O circuito de filtro (lp filter) de freqüências baixas, em pi, limita a emissão nas freqüências múltiplas eliminando as harmônicas impares que formam a onda quadrada, resultado em uma senoide perfeita. O fator de mérito deste circuito (e também do anterior) é propositadamente baixo para facilitar os ajustes e a vida dos montadores.

Antena devido as baixas impedâncias envolvidas, recomenda-se ligar este transceptor a antenas apropriadas com 50 Ohms de impedância.

Na recepção, o sinal de entrada é retirado da saída do filtro pi e é acoplado pelo capacitor de 220pF a entrada do mixer, os diodos 1N4148 ligados inversamente limitam a tensão de RF em cerca de 0,7V, já o indutor de 2,2 µH é para limitar a entrada de freqüências mais baixas (ondas médias), caso estas freqüências estiverem ainda passando o valor do indutor deve ser diminuído.

Para o mixer executamos várias montagens, que apresentaram resultados praticamente iguais, a parte mais critica é a alimentação que é da ordem de 15 Ohms, colocamos um resistor de 47 Ohms e um capacitor de 10nF em série, o resultado foi além do esperado, a excitação (100mW) foi suficiente para o mixer, que funcionou perfeitamente tanto em CW como SSB. A descrição da confecção dos transformadores faremos a seguir.

O amplificador de áudio foi escolhido um circuito já consagrado que apresenta um ganho excelente, atuando um fone.

Esquema

Lista de material

Montagem

Sugestão para a montagem do CI com pernas para cima

Fios pretos Jumpers a terra, vermelhos input, azuis output.

A montagem é livre, devemos cuidar de ligações curtas para RF e um aterramento adequado.

Fotos

Em breve publicaremos.

Resultados

Realizamos 6 contatos durante os testes contatando duas estações de Minas Gerais a cerca de 800Km de distancia uma estação do Rio de Janeiro , duas de São Paulo e uma de Santa Catarina. Sinais de 559 a 579. Compatível com os 350mW de saída.

O receptor mostrou-se sensível, captando estações européias, Japão, e América do Norte. Alem de um PZ (Suriname) com 579. Devido aos filtros e a conexão ao TRX houve uma diminuição de sensibilidade com queda no volume, que sem estas ligações certamente haveria necessidade de um controle de volume.