V minulých létech jsme se pravidelně setkávali s mnoha zájemci o příjem signálů radioamatérských pásem nebo z meteorologických satelitů, předváděli přijímače, konvertory, dekodéry, antény i programové vybavení. Zodpovězených otázek bylo vždy mnoho, avšak scházela tu praktická ukázka, jak si takový přijímač sestavit a hlavně, jak jej oživit. Ano, mnozí z vás disponují měřicím pracovištěm pro nastavování VF obvodů, za které by se nemusel stydět zavedený profesionál.

Ovšem další a není jich málo, mají výbavu skromnou a přesto dokázali přijímač či dekodér sestavit a oživit. Účelem našeho pracovního setkání Virtual Workshop je předávání zkušeností a rad jak postupovat při stavbě a nastavování, jak přijímač oživit a uvést do rutinního provozu.

Stavba přijímače CW / SSB byla publikována v PEAR 4 - 6 / 2022

Cílem aktuálního workshopu bude stavba přijímače CW / SSB v pásmu krátkých vln 80 a 20 metrů pro začínající radioamatéry... kmitočtový rozsah: 3,500 MHz – 4,000 MHz a 14,000 – 14,500 MHz

RADIOAMATÉRSKÁ PÁSMA /PDF/               CO JE TO SSB ?  /PDF/

 

Obr. 1   vývoj ... postupně vznikal kompaktní celek základní desky přijímače a desky displeje

TECHNICKÉ PARAMETRY PŘIJÍMAČE RX8020-3
Kmitočtový rozsah: 3,500 MHz – 4,000 MHz a 14,000 – 14,500 MHz
Pro další pásma lze použít rozšířenou variantu bloku vstupních pásmových propustí - zvolit si individuální kmitočtový plán. Firmware přijímače by to mohlo umožnit.
Provoz: CW/SSB
Mezifrekvenční kmitočet: 4.43 MHz
Šířka pásma propustnosti MF zesilovače 2.4 kHz při –6 dB, 4,5 kHz při –40 dB
Kmitočet BFO 4,43 MHz (signál je získán z dalšího výstupu modulu Si5351)
Stabilizace oscilátoru: krok syntetizátoru 1 Hz
Vstupní citlivost: -80 dBm, 20uV pro 5 dB SINAD/50 ohm, pro šířku propust. pásma 2,4 kHz
Rozsah regulace AVC: 70 dB, manuální nastavení zesílení +50dB
Potlačení zrcadlových kmitočtů –50 dB
Časová konstanta AGC sestupná 2 s, náběžná neměřena
Impedance anténního vstupu 50 ohmů
Napájecí napětí 12 voltů ss, externím adaptérem se stabilizátorem
Napájecí proud cca 15 mA – 130 mA (podle nastavení hlasitosti reproduktoru)
 

ÚVOD
V nabídce elektronických součástek se čas od času objeví kus, který dá do pohybu lavinu nových nebo inovovaných radioamatérských konstrukcí. Mne zaujal Si5351A a hned vysvětlím proč. Jak plynul čas, tak jsem si postupně vyráběl krátkovlnné přijímače SSB/CW a vždy jsem marně hledal řešení jak potlačit co nejvíce nestabilitu oscilátorů VFO a BFO. Žádné zapojení nebylo podle mých představ. Zvyšování stability bylo možné dosáhnout jen komplikovanou konstrukcí. A když se na trhu objevily integrované obvody Si5351A, B, C ,

Obr. 2  pro usnadnění aplikace Si5351 se na trhu objevily moduly ...

situace se podstatně proměnila. Jako náhrada krystalem stabilizovaných oscilátorů, zcela změnil přístup k řešení amatérských konstrukcí. S minimálním počtem podpůrných součástek dokáže vygenerovat 3 - 8 nezávislých vf signálů v rozsahu 2.5 kHz - 200 MHz.

Integrovaný obvod Si5351A je vestavěn do pouzdra MSOP s deseti vývody, s roztečí 0,5mm. Pro usnadnění jeho aplikace se na trhu objevily moduly, kdy je na tištěném spoji umístěn obvod, obestavěný podpůrnými součástkami, zdrojem napájení a referenčním oscilátorem 25 nebo 27 MHz (vložit obrázek bloku a obrázek PCB). Toto řešení nám značně zjednoduší konstrukci lokálního oscilátoru VFO a oscilátoru BFO. Výstupní kmitočty jsou formovány do třech paměťových bank. Každá z těchto pamětí může být volně naprogramována. v rozsahu 1-160MHz. Na jednom miniaturním modulu získáme tři VF signály, jejichž výstupní kmitočty budeme nezávisle nastavovat po sběrnici I2C mikroprocesorem ATmega328, s přesností 1 Hz. Všechny funkce programu jsou ovládány rotačním kodérem a pomocí středového tlačítka.

POPIS ZAPOJENÍ PŘIJÍMAČE
Aby bylo možné přijímač sestavit za několik večerů, byla zvolena nejjednodušší možná koncepce – superhet s jedním směšováním, příčkovým filtrem se čtyřmi krystaly a nízkým mezifrekvenčním kmitočtem, s BFO pro poslech CW a SSB signálů.

Obr. 3 blokové schéma

Obr. 4 schéma zapojení základní desky přijímače

Obr. 5 schéma zapojení čelního panelu

Obr. 6 osazovací schéma základní desky

Obr. 7 osazovací schéma čelního panelu

Ostatní soubory: DPS_MB_TOP    DPS_MB_BOT    DPS_FRONT_TOP    DPS_FRONT_BOT

Signál z antény je přiveden na attenuátor s diodami PIN (BA389) a dále na vstup pevně naladěného pásmového filtru Butterworthova typu, se dvěmi laděnými obvody, se šířkou pásma 500 kHz.

Výstup filtru je navázán  na vstup směšovače IC6, kde na jeho vývod 6 je přivedena injekce signálu z externího lokálního oscilátoru, z prvního výstupu Si5351. V první verzi přijímače byl v IC6 zapojen i interní tranzistor, který pracoval ve funkci Colpittsova oscilátoru, jehož vnější součástky určovaly kmitočtový rozsah. Zvolená koncepce využívala PLL s velmi hrubým ladicím krokem 500Hz a zjemňovala krok rozlaďováním krystalu oscilátoru na mikroprocesoru...

Kmitočtový plán přijímače:

...80m
3.500 + 4.433619= 7.933619 MHz
3.800 + 4.433619= 8.233619 MHz

...20m
14.000 - 4.433619= 9.566381 MHz
14.235 - 4.433619= 9.801381 MHz

Lokální oscilátor pro první směšovač kmitá pro pásmo 80-ti metrů o mezifrekvenci 4.433619 MHz výše a pro pásmo 20-ti metrů o mezifrekvenci 4.433619MHz níže.

Na výstup směšovače IC6 je přes transformátor TR2 připojen krystalový filtr z příčkových článků, se čtyřmi krystaly 4,43 MHz. Filtr nemá samostatné pouzdro, ve kterém by byly uloženy jednotlivé krystaly, ale je vytvořen prostým vpájením krystalů do desky tištěného spoje. Příčkový filtr můžeme sestavit takřka z libovolné sady čtyř krystalů shodného kmitočtu (je nutné provést výběr, ověřit měřením) v rozsahu zpravidla 4 MHz – 10 MHz. Je jen potřeba změnit kmitočtový plán oscilátoru VFO a změnit v programu mikroprocesoru konstanty v tabulce.

Dále následuje mezifrekvenční zesilovač s T2 (BF240) a IC7 (MC1350). Je vybaven automatickou regulací zisku AGC, v rozsahu cca 60 dB. To znamená, že hlasitost přijímaného signálu se mezi cca 5mV a 20mV mění pouze o cca 6dB. Z kolektoru tranzistoru T2 je MF signál přiveden přes kapacitní vazbu na další zesilovací stupeň s integrovaným obvodem IC7. Zde dosáhneme žádaného zesílení MF signálu.

Pro obvod AGC odkloníme část signálu z vývodu 1/IC7 a přes oddělovací RC člen R20/C38 jej zavedeme do zesilovače s tranzistorem T3 (BF240) a z kolektoru, přes C39 pošleme vzorek signálu na usměrňovací diodyD7 a D8 . Po usměrnění je regulační signál veden na RC člen R38-C40, který určuje časovou konstantu AGC. Tranzistory T4 (JFET MPF102) a T5 (PNP BC556) jej zesílí a invertují. Trimrem R41 nastavíme regulační rozsah pro IC5 tak, aby na vývodu 5 bylo v provozním režimu přijímače napětí v rozsahu 5 voltů (maximální zesílení) až 7 voltů (minimální zesílení).

Přijímaný signál je po průchodu MF zesilovačem přiveden přes oddělovací kondenzátor C44 do produkt detektoru s obvodem IC8 (SA612). Detektor pracuje s injekci signálu (BFO) z druhého výstupu obvodu Si 5351.

Demodulovaný nízkofrekvenční signál přivedeme přes oddělovací kondenzátor C49 alternativně na vstup NF filtru a pak dále na koncový NF zesilovač IC9 s osvědčeným obvodem LM386. A dále už následují sluchátka nebo reproduktor. NF signál můžeme přivést v první fázi pokusů s přijímačem, alternativně přímo na potenciometr regulátoru hlasitosti P1 a obejít tak NF filtr.

Čelní panel je nosičem zobrazovače, enkodéru a dvou potenciometrů - hlasitosti NF zesilovače P1 a řízení útlumu v attenuátoru P2. Pracovní režim přijímače je indikován displejem OLED 1,3" s 128x64 body, spolupracující s procesorem IC1 po sběrnici I2C, 4piny. Rotační kodér (enkodér) se středovým spínačem je hlavní ovládací prvek pro nastavování pracovních režimů a změnu přijímaného kmitočtu. Čelní panel tak neobsahuje žádné další, zbytečné, ovládací prvky.
 

POPIS STAVBY A OŽIVENÍ 

Stavba přijímače je velmi jednoduchá a zvládne ji každý, i začátečník, který je obeznámen se základními stavebními postupy ve vysokofrekvenční technice a s měřicími metodami za podpory VF sondy1 VF sondy 2, osciloskopu a zkušebního generátoru, obojího s rozsahem do 20MHz. Při pečlivé práci nebude k nastavení přijímače potřeba dalších speciálních vysokofrekvenčních měřicích přístrojů. VF generátor může být s výhodou nahrazen signálem z třetího výstupu obvodu Si5351 - "jak na to" si popíšeme později. Elementárním základem úspěchu je kvalitní zapájení součástek doporučených hodnot do tištěných spojů na jejich předepsané pozice!!! Ale to už snad všichni víme.

Nabízí se možnost sestavovat přijímač ze stavebnice EMGO, takže můžeme být ušetřeni běhání po prodejnách s elektronickými součástkami. Protože ne vše se nám vejde do publikovaného textu v časopise, bude připraveno CD z rozšířeným textem návodu a bohatými ilustracemi pro úplné začátečníky.

Na obr. (v příloze 1, v příloze 2) si můžete prohlédnout osazovací schéma základního dílu přijímače a jeho řídící část s mikroprocesorem ATMEGA328 a osazení napájecího zdroje. Na obr. (v příloze) je zobrazen osazovací plán front-panelu s displejem OLED a dalšími prvky.

Po vizuální kontrole tištěných spojů

Obr. 4 tištěné spoje přijímače

základní desky, desky displeje a ovládacích prvků přijímače nejprve obrousíme hrany desek od sklolaminátových otřepů. Některé desky mohou mít hrany srovnané frézou, to nám ušetří práci. Dále prověříme opticky obě desky tištěného spoje, zda není obrazec na desce nikde přerušen na nežádoucím místě.

Obr. 5 spojení čelního panelu a základní desky přijímače, instalace distančního sloupku

 
V rozích dps základní desky za pomocí šroubů M3 upevníme celkem 4 kovové distanční sloupky. Ty nám významně ulehčí práci při osazování.

Nyní opticky ověříme všechny součástky podle seznamu. Ve stavebnici jsou obsaženy rezistory a kondenzátory, jejichž parametry asi prověříme pouze u rezistorů měřením hodnot odporu multimetrem. U kondenzátoru malých kapacit nevystačíme s multimetrem, mohu ale doporučit měřič LC v mnohokrát publikovaném a osvědčeném zapojení, nebo si můžete koupit sestavený modul LC-100 u prodejce HADEX:

Obr. 6 LC-100

Pro pečlivé, začínající konstruktéry doporučuji věnovat čas přípravě, proměřit hodnoty rezistorů, nebo alespoň ověřit podle tabulky barevného značení (kalkulátor):

Obr. 7 barevný kód rezistorů

A hlavně - uvědomit si různá kódové označení kondenzátorů. Je dobré si připomenout, že hodnota kapacity na keramickém kondenzátoru, vytištěná na jeho povrchu, například 470 není 470 pikofaradů, ale 47pF. Pečlivost se vyplácí i při osazování desek a ušetří nám mnohé zklamání při oživování. Více pozornosti budeme věnovat navíjení cívek a transformátorů na toroidní jádra.

Před osazováním provedeme mechanické spojení základní desky přijímače a front-panelu. Osvědčilo se mi pevné propojení obou dílů pomocí kolíkové lišty 1x8pinů, rozteč 2,54mm, 90° S1G36C W90. Do otvorů desky front-panelu zasuneme potenciometry P1 a P2 a mírně je přišroubujeme maticemi. Pak do otvorů ve front-panelu vsuneme kolíkovou lištu. Tento komplet pak nasadíme shora do otvorů dps základní desky přijímače tak, aby desky byly navzájem na sebe kolmé. Pak v rozích zapájíme cínem, zkontrolujeme správnou polohu usazení lišty a vývodů potenciometrů a opět pájecí body zapájíme. Pro názornost si prohlédněte obrázek - fotografii detailu spojení obou dílů:

Obr. 8 spojení čelního panelu a základní desky přijímače

Obr. 9 spojení čelního panelu a základní desky přijímače

Obr. 10 spojení čelního panelu a základní desky přijímače

Obr. 11 spojení čelního panelu a základní desky přijímače

Rozhovory o budoucí stavebnici přijímače vyplynuly v přání, aby stavební návod byl napsán tak, aby bylo v co nejkratší době možné mít k dispozici nějakou akci - prostě hned na začátku.

A to se pokusíme splnit...

NAPÁJECÍ ZDROJ
Stavbu nejprve soustředíme na osazení součástek napájecího zdroje s IC2 (LM7805), ve směru k procesoru a jeho periferiím. Pozice IC1, IC6, IC7, IC8, IC10 osadíme paticemi pro usnadnění měření a experimentů.

Na konektor POWER přivedeme napájení ze zdroje 12 voltů. S výhodou, pokud můžeme nastavit proudové omezení na 10 mA. Pokud proudový omezovač nehlásí zkrat, nebo nadměrný odběr proudu, provedeme měření napájecího napětí v patici obvodu IC1 na pinech 7 a 20, kde budeme mít +5 voltů. Osciloskopem můžeme ověřit zvlnění napájecího napětí a pokud na výstupu IC2 objevíme zákmity, stabilizátor raději vyměníme za jiný kus. Nyní odpojíme napájení od přijímače a osadíme podle schématu všechny součástky okolo procesoru IC1 a jeho periferií, na front panel umístíme OLED displej a enkodér.

Obr. 12 osazení napájecího zdroje a souvisejících součástek

Obr. 13 osazení napájecího zdroje a souvisejících součástek

Obr. 14 osazení encoderu do čelního panelu - detail

VLOŽENÍ PROGRAMU do procesoru ATMEGA328 a úvodní testování
Můj kolega připravil pro přijímač software, jehož cílem bylo jednoduché ovládání.
Ve stavebnici EMGO již je naplněn sw zkalibrován s Si5351. Ostatní si mohu stáhnout program ze stánek PeAR a do procesoru je vložit z PC přes převodník USB/232 vhodným programem, například "XLoader", který je volně stažitelný z internetu. Na základní desce přijímače je k tomu připraven konektor JP14.

Abychom mohli operativě upravovat program, bylo by rychlejší a pohodlnější, si pořídil převodník https://dratek.cz/…tml.  Přes USB zapojíte převodník. Ten zapíchnete do konektoru v přijímači a zavedete program stejným způsobem jako do ARDUINA. Vypadá to složitě, ale je to jednoduché..

 Obr. 15  Programátor procesoru ATMEGA_328P (převodník)

Jak vložit kód do uP Atmega328? Například programem "XLoader".
1) Rozbalte složku SW_receiver_packet.zip
2) Otevřete nově vytvořenou složku SW_receiver_packet. Složka obsahuje dva soubory s
příponou .hex. SW_radio_calibration.ino.hex je kalibrační program pro Si5351 a
SW_radio_control.ino.hex je aplikace pro řízení přijímače. Ve složce XLoader je program pro PC k
zavedení souborů .hex do přijímače.
3) Odpojte napájení přijímače ze zdroje 12V !!!
4) Připojte přijímač přes převodník USB/232, kde je nastavený přepínač na 5V.
5) Otevřete složku XLoader a spusťte program XLoader.exe
6) Na obrazovce se otevře malé okno Xloader v1.00.
7) V políčku Hex file nastavte cestu k souboru a soubor .hex, který chcete do přijímače zavést.
8) V políčku Device nastavte Uno(AT mega328)
9) V políčku COM port nastavte COM port, na který se připojil převodník USB/232. Lze najít v
PC: Ovládací panely/Správce zařízení/Porty
10) Položku Baud rate nastavte 115200.
11) Tlačítkem Upload spusťte zavádění vybraného souboru .hex do přijímače.
12) Rychle blikající LED na převodníku indikují zavádění vybraného programu do přijímače.
13) Skončí-li blikání LED na převodníku, je program do přijímače zaveden. Program se spustí
automaticky.
 

 Obr. 16  Programátor procesoru ATMEGA_328P připojen přes konektor JP14

TEST KOMUNIKACE procesoru se základními periferiemi
Došli jsme do posledního bodu 13, ve shodě s návodem a na displeji OLED se nám objeví uvítání ve formě textové zprávy. No a dále procesor pošle na vývod 6 sérii impulsů, které můžeme sledovat na obrazovce osciloskopu. Ale lépe je si poslechnout tóny o kmitočtu 1 kHz v morse kódu... Zatím připojte sluchátka do bodu JP5 a můžete rozpoznat skupinu tří písmen, začátečníkům více nenapovím.

To, že procesor vygeneruje několik tónů, by mělo být elegantní uvítání, které nám poslouží i později k otestování funkce koncového zesilovače. Podívejme se do schématu - z vývodu 6 procesoru je vyveden obdélníkový signál na dvojitý RC filtr s mezní frekvenci 723 Hz, kde se zakulatí (omezí vyšší harmonické složky obdélníku) a více se přiblíží tvarem sinusovce.

Někdo z vás by mohl namítnout, že takový postup je jen zdržováním, ale já věřím v opak. Vzpomínám si na dobu, tak asi více než před půl stoletím, kdy jsem četl v Amatérském rádiu návody, které byly určené začátečníkům, tedy i mi a mnohdy jsem se ztrácel v porozumění - autor v některých detailech nabýval dojmu, že není co vysvětlovat, že jsou to obecně známá fakta. Ale při dnešních možnostech sdělování informací textem, obrazem, zvukem - je hřích je nevyužit, právě pro účinnou pomoc začátečníkům v našem krásném oboru.


Nyní máme otestováno, že procesor reaguje na podněty z enkodéru a displej OLED zobrazuje, takže můžeme pokračovat ve stavbě.

Obr. 17 osazení displeje OLED

Do otvoru pro JP13 vsadíme, kolmo k základní desce, dps generátoru s Si5351 pomocí kolíkové lišty 1x7pinů, rozteč 2,54mm, 90°

Obr. 18 osazení desky oscilátorů s Si5351 konektorem

Obr. 19 osazení desky oscilátorů s Si5351 konektorem

... a zapájíme. Dále osadíme C19, R9, R10, R11 a C50 R25, R26, R27. Asi nemusím připomínat, že při vkládání a pájení na vývodech modulu musí být zdroj napájení odpojen!

Obr. 20 osazení desky oscilátorů s Si5351 konektorem

Připojíme napájení a procesor IO1 do Si5351 vyšle inicializační data a podle volby enkodérem můžeme provádět měření změn kmitočtů na jednotlivých výstupech generátoru:

Obr. 21 instalace OLED na čelní panel

Obr. 22 OLED zobrazuje režim TEST

KALIBRACE MODULU Si5351
Proměřoval jsem řadu modulů a žádný z nich nebyl přesně kmitočtově ve shodě s procesorem nastaveným (vnucovaným) kmitočtem. Použijeme proto účinný kalibrační program, který také najdete v sw balíčku na webu PeAR.

Popíšeme si instalaci a ovládání kalibračního programu pro zpřesnění výstupního kmitočtu z Si5351 (opět odpojené napájení 12 voltů):
1) Do přijímače zaveďte soubor SW_radio_calibration.ino.hex.
2) K výstupu CLK0 nebo CLK2 modulu Si5351 připojte měřič frekvence.
3) V měřiči frekvence i v přijímači nechte ustálit teplotu.
4) Na displeji přijímače nastavte otáčením knoflíku enkódéru frekvenci, kterou právě ukazuje měřič frekvence. Dekadickou váhu pro nastavování frekvence lze nastavit po krátkém stisku knoflíku enkódéru a po té novým krátkým stiskem potvrdit.
5) Je-li na přijímači nastavena shodná frekvence s frekvencí, kterou ukazuje měřič frekvence, podržte knoflík stisknutý, až se na displeji objeví nápis Calibration DONE.
6) Tím kalibrace končí, případně po krátkém stisku knoflíku můžete kalibraci znovu opakovat.
7) Do přijímače zaveďte soubor SW_radio_control.ino.hex.

Tím je vše hotovo a můžete měřit v doporučených bodech provozní kmitočty přijímače. Osciloskopickou sondou ověříte v paticich obvodů IC6 a IC8, na vývodech 6 signál, který tam posílá modul Si5351. Také čítačem můžete ověřit jeho kmitočet po kalibraci.

Provozní program (firmware pro Atmega 328)

STAV1: Základní zobrazované okno

Po zapnutí napájení se na displeji zobrazí režim příjmu (SSB nebo CW), pásmo příjmu (80m nebo 20m),
postranní pásmo (USB/USide nebo LSB/LSide) a přijímaná frekvence. Tyto parametry jsou převzaty z relace,
která běžela před vypnutím přijímače. Z modulu generátoru frekvencí vystupují frekvence pro směšovač a pro
produkt detektor. "Nosná" frekvence určená pro oživování vf obvodů je po zapnutí napájení vypnuta.

Frekvenci příjmu lze volit otáčením enkódéru. Krok změny frekvence je určen dekadickou vahou, která také byla
použita před vypnutím napájení.

Po krátkém stisku tlačítka se dostáváme do STAVU2.
Dlouhým stiskem tlačítka se dostaneme do STAVU3.
 

STAV2. Volba kroku nastavování frekvence

Otáčením enkódéru lze změnit dekadickou váhu (krok nastavování) pro následující volbu přijímané frekvence.
Dekadická váha je zobrazena jako podtržítko.

Po krátkém stisku knoflíku se vrátíme do STAVU1.
Dlouhým stiskem tlačítka se dostaneme do STAVU3.

STAV3: Volba režimu, volba pásma a volba postranního pásma

Filozofie těchto voleb byla inspirována doupolohovými mechanickými přepínačí, které umožňují rychlé provedení
požadované změny. Texty na řádcích 1-3 nabízejí možnost přepnutí do stavu opačného, než který byl před přechodem do STAVU3 používán. Otáčením knoflíku vybereme řádek pro požadovanou změnu. Stiskem tlačítka změnu potvrdíme (na délce stisku nezáleží). Dojde k požadované změně a k návratu do STAVU1.

Nabídka vstupu do servisního nastavení.

Otáčením knoflíku enkódéru nastavíme ukazovátko na 4. řádek. Stiskem tlačítka (na délce stisku nezáleží) se dostaneme
do STAVU4.

STAV4: Servisní nastavení

V této nabídce lze vybrat otáčením knoflíku dvě položky. Ukazovátko se vždy při přechodu do servisního nastavení nastaví
na druhý řádek s předpokladem, že častěji se bude přestavovat frekvence zázněje než provádět nastavování vf obvodů.

Potvrdíme-li tedy stiskem tlačítka nabídku CW beat set, můžeme otáčením knoflíku zvolit frekvenci zázněje. Stiskem tlačítka
volbu potvrdíme a dostáváme se ihned zpět do STAVU1.


První řádek servisního nastavení se týká spuštění nebo vypnutí "nosné" frekvence, která by měla sloužit k nastavení vf kanálu
přijímače. Ovládání má opět přepínačový vzor. To znamená, že vždy nabízí opačný stav než je stav stávající. Je-li "nosná"
vypnuta, je nabízeno její zapnutí a naopak, je-li spuštěna je nabízeno její vypnutí. Otáčením knoflíku vybereme 1. řádek
a stiskem tlačítka volbu potvrdíme.

Po potvrzení stiskem tlačítka se řízení vrátí do STAVU1. Byla-li naše volba zapnutí "nosné", bude na prvním řádku tohoto zobrazení
blikat nápis TEST, upozorňující na spuštěnou "nosnou".


Zápis parametrů do EEPROM

Okamžitě se do EEPROM zapisuje pouze stav při přepnutí pásma 20m na 80m a zpět a také stav při změně frekvence
pro zázněj CW. Změny dolních pásem na horní a zpět vyvolají zápis stavu až po 5 minutách. Změna přijímané frekvence
v pásmu zápis do EEPROM nevyvolá. Zapisovaným stavem rozumějme údaje o posledních používaných frekvencích,
postranních pásmech a druzích provozu a to hromadně pro pásmo 80m i 20m. To vše se zapíše naráz a obnoví se po zapnutí
napájení přijímače.

Vše pracuje podle očekávání? Tak, prožili jsme první radostné chvíle s budoucím přijímačem a nyní můžeme pokračovat ve stavbě.

VSTUPNÍ ATTENUÁTOR
Pro omezení silných vstupních signálů z antény nám poslouží i ten nejjednodušší attenuátor - použijeme potenciometr 5 - 10 kiloohmů, s lineárním průběhem odporové dráhy, jeden konec dráhy uzemníme (GND) a druhý připojíme na anténní konektor. Třetí, středový vývod zavedeme na vstup pásmové propusti.

Ale proč nevyzkoušet attenuátor s diodami PIN? Když s ním nebudeme spokojeni, můžeme se vždy vrátit k provedení s potenciometrem. Zapojení našeho attenuátoru a popis funkce vychází z aplikačního listu  výrobce diod PIN. Na tištěném spoji osadíme jednotlivé součástky attenuátoru, včetně JP2, a připravíme si malý experiment. Zapojíme napájení přijímače. V uzlu R1/C6 naměříme 5 voltů. Na anténní konektor přivedeme signál o kmitočtu okolo 14 MHz (jednoduchý oscilátor s 1 tranzistorem a krystalem ze starší grafické karty PC je také možné řešení - schéma může být v příloze) a na výstup attenuátoru, na pin JP1 připojíme sondu osciloskopu. Změnou odporu na potenciometru P2 přivádíme proměnné napětí do attenuátoru v rozsahu 0 - 10 voltů. Na obrazovce osciloskopu sledujeme změnu amplitudy vstupního signálu.

 

PÁSMOVÉ PROPUSTI pro 3.5 a 14 MHz (Butterworthův filtr)
Zájem začínajících posluchačů se nejčastěji soustřeďuje na radioamatérské pásmo 80 a 20 metrů, kde mohou zachytit signály místních (myšleno OK) i vzdálených stanic. Ve schématu si prohlédneme dvě pásmové propusti pro jednotlivá pásma. V předchozích verzích přijímače RX8020 byly cívky navinuty na kostrách z plastu, s kovovým stínicím krytem.  První návrh tištěného spoje RX8020_3 má též osazovací pozice pro původní provedení cívek. Patice umožňuje instalovat do tištěného spoje armaturu cívek se základnou 7mm nebo 10mm.

Obr. 23 varianta přijímače - cívky navinuty na kostrách z plastu

Obr. 24 varianta přijímače - cívky navinuty na kostrách z plastu

Pro snadnější práci jsem nyní zvolil i vinutí cívek na toroidech. Výpočtem si dovodíme počet závitů - pro konkrétní materiál toroidu, který budeme mít k dispozici. Patrně to bude materiál z Pramet Šumperk, který je i po zániku výroby, mezi amatéry v dostatečném množství. Jarda Erben OK1AYY si dal tu práci a velmi dobře popsal jak s toroidy z Pramet Šumperk zacházet. Stáhněte si PDF soubor a nastudujte si danou problematiku sami.

Obr. 25 varianta přijímače - cívky navinuty na toroidech

Já jsem zvolil jádro T10 z materiálu N05, pro který je hodnota závitové konstanty AL=20. Určíme si indukčnosti pro jednotlivá pásma, pro 80 m to bude 45 uH a pro 20m pak 12uH a dosadíme do vzorce...

Ti z vás, kteří mají výpočty s kalkulačkou v ruce stejně rádi jako zvonění pondělního budíku, ti možná v tuto chvíli chtějí tento článek zavřít. A to ne. Rozhodně vás nebudu trápit nějakými vzorci a rovnicemi o mnoha neznámých. Tady se nabízí jen prostor pro vlastní píli a studium. Dnes můžeme s výhodou použít skvělý výpočetní program "Mini Ringkern-Rechner". Stáhněte si aktuální verzi: mini Ringkern-Rechner - Version V1.3.3  . Lze do něj zadávat i AL konstanty šumperáckých toroidů a domluví se s námi v češtině. Tento program slouží k výpočtu indukčností (cívek) a jejich počet závitů u toroidu, feritových trubiček a vzduchových cívek. Najde využití i pro baluny, ununy, pásmové propusti, dolní propusti, rezonanční obvody, a další. Data jader jsou do programu integrována...

Obr. 26 panel programu "Mini Ringkern-Rechner"

Download
mini Ringkern Rechner v1.3.0 (2,36 MB) (29.10.2015)
mini Ringkern Rechner v1.3.3 (1,07 MB, Update) (02.08.2021)

Jak měřit rezonanční kmitočty LC obvodů?

NAVÍJECÍ PLÁN - TABULKA
Materiál Pramet N05, Al 20 (modré barevné označení kroužku):
Pásmo                  Střední kmitočet                Indukčnost         Počet závitů         Tloušťka/délka
80m                     3.7MHz                               45uH                  47                   max. 0,38/300
20m                    14.1MHz                              12uH                  24                   max. 0,69/280

Alternativně
Materiál AMIDON T37-6, Al 3 (žluté):
Pásmo                  Střední kmitočet                Indukčnost         Počet závitů         Tloušťka/délka
80m                     3.7MHz                               45uH                  122                      max. 0,13/1320
20m                      14.1MHz                            12uH                  63                        max. 0,25/690
Materiál AMIDON T37-2, Al 4 (červené):
Pásmo                  Střední kmitočet                Indukčnost         Počet závitů         Tloušťka/délka
80m                     3.7MHz                               45uH                  106                      max. 0,13/115
20m                      14.1MHz                            12uH                  55                        max. 0,25/600
 

TR1 (alternativně pro experiment - cívky filtru navinuty na kostrách z plastu) navineme nejprve 14 závitů vodičem (smaltovaný drát CuL průměru 0,212 mm na jádro T10) a pak na něj 2 závity (smaltovaný drát CuL průměru cca 0,4 mm)

Obrázky 27, 28: TR1 (vlevo)  TR2 (vpravo)

TR2 navineme najednou dvěma vodiči (smaltovaný drát CuL průměru 0,212 mm na jádro T10).
Připravíme si 2x350 mm drátu a vineme 22 závitů provlékáním do otvoru jádra  feritového prstence toroidu. Oba konce dvojic vinutí zkrátíme tak na 15mm a očistíme ostrým předmětem od ochranného laku. Na lesklou  měď drátu naneseme pájku. Pak konce provlečeme otvory v tištěném spoji a z druhé strany zapájíme.

Zbývající cívky TR3, TR4, TR5, TR6  navineme stejným postupem:
Pásmo 20m: TR3=primární vinutí=3 závity s PVC izolací, sekundární vinutí= 24 závitů  (smaltovaný drát CuL průměru 0,212 mm na jádro T10), TR4 vinutí=24 závitů  (smaltovaný drát CuL průměru 0,212 mm na jádro T10)
Pásmo 80m: TR5=primární vinutí=3 závity s PVC izolací, sekundární vinutí= 47 závitů  (smaltovaný drát CuL průměru 0,212 mm na jádro T10), TR6 vinutí=47 závitů  (smaltovaný drát CuL průměru 0,212 mm na jádro T10)

Jak prakticky navinout cívky je snadnější se poučit v některém videu na YouTube... ((do google zadejte naříklad "how to wind a RF coil for a radio"). ). Pozor – i několik závitů navíc, nebo méně změní ve spojení s předepsaným kondenzátorem rezonanční kmitočet mimo přijímané pásmo.

Takže máme cívky TR3, TR4, TR5, TR6  navinuté. Jejich vývody rovněž vložíme ve správné orientaci do tištěného spoje a zapájíme. Pozor na orientaci vývodů při osazování. Tady se chyba neodpouští...

K jednotlivým cívkám nyní podle schématu přiřadíme kapacitní trimry a kondenzátory a po osazení pečlivě zapájíme.

Jak navinout cívky vstupních obvodů pro variantu s cívkami filtru navinutými na kostrách z plastu:

Použijeme sady stavebních dílů 10x10 mm a nebo 7x7 mm. Cívky navineme smaltovaným drátem CuL průměru 0,15 mm.

Nejprve si připravíme základní patici 10x10 mm (plastový dílec s 5-ti drátovými vývody) cívky L1, L2, L3, L4. Na straně se třemi vývody ten prostřední kolík odstraníme vyjmutím nebo odštípnutím.

Na horní plošku plastové patice nalepíme („sekundovým“ lepidlem, nebo jemu odpovídajícím) činčičku z feritu a po zaschnutí na ni navineme závity (i na divoko) podle následující tabulky:
 

Pro armatury se základnou 10x10mm (nakoupeno v GM electronic)

L1, L2 – 6 závitů 
L3, L4 – 14 závitů

Drátový začátek a konec cívky připájíme na odpovídající vývody (kolíky) na straně základní patice cívky: nejprve z jednoho konce drátu opatrně odstraníme nožíkem lakovou vrstvu ochranné izolace a pocínujeme. Pak konec pocínovaného drátu 2x ovineme na kovový pájecí bod kostřičky, ovin ohřejeme páječkou a přidáme malé množství cínové pájky. Musíme dosáhnou rozlití pájky přes pájené místo. Jakýkoliv jiný způsob vede ke vzniku studeného spoje a posléze ke vzniku nevysvětlitelných poruch v činnosti přijímače!!! Pak navineme odpovídající počet závitů na feritovou činčičku a druhý konec vinutí opět, po odstranění lakové izolace a pocínování, připájíme k dalšímu vývodu kostry (nikoliv úhlopříčně). Patici doplníme plastovým nosičem feritového jádra a zašroubujeme jádro. Tuto sestavu pak zapájíme do desky tištěného spoje základní desky přijímače. Pak nasuneme kovový kryt 10x10 mm a rovněž zapájíme.

Obrázky 29, 30 - Pro armatury se základnou 7xmm (jádro N05)

L1, L2 – 11,75 závitů
L3, L4 – 31,75 závitů

Cívky L1 - L4 je zhotovena do konstrukčně prostší armatury 7x7mm. Je navinuta na plastové kostře průměru 5 mm (sestava cívky 7x7mm je jiného typu, než ty předešlé 10x10mm, je menších rozměrů a má jednodušší vnitřní konstrukci. Vývody opět zapájíme na kovové kolíky na kostře (pozor, opět nikoliv úhlopříčně) a vinutí zakápneme voskem. Takto sestavenou kostru vložíme do pozice pro cívku na tištěném spoji základní desky přijímače a pak zapájíme. Dále nasuneme kovový kryt 7x7 mm a rovněž zapájíme. Před pájením do desky tištěného spoje se raději opakovaně ujistíme, že jsou pájecí body zasunuty do odpovídajících otvorů v desce tištěného spoje, že jsme zvolili správnou orientaci! Kryty (zvláště u provedení 7x7mm) nedorážíme až na povrch desky, ale ponecháme mezeru mezi krytem a DPS asi půl milimetru. Velmi dbáme na pečlivou práci, tato časová investice se nám pak vrátí ve spolehlivé funkci přijímače. Po nasunutí krytu a jeho zapájení do desky již závadu objevíme daleko obtížněji.

 Obr. 31 Určení vlastností neznámého rezonančního obvodu bez rozpojení (javascript)

SMĚŠOVAČ
Na pásmovou propusť navazuje směšovač SA612/IC6, který je napájený napětím 8 voltů ze stabilizátoru IC4. Do vývodu 6 vstupuje injekce signálu z VFO, zeslabená přes útlumový článek 3dB. Na vývody 4 a 5 je připojen TR2 pro přizpůsobení výstupu směšovače na příčkový filtr.
Za TR2 je umístěn měřicí bod JP3, kde osciloskopem orientačně ověříme přítomnost směšovacích produktů. Vhodnější pohled na směšovací spektrum by podal spektrální analyzátor. Bylo by zajímavé sledovat jak si poradí “Gilbert cell" se signálem VFO z obvodu Si5351, jehož tvar se spíše blíží obdélníku, než sinusovce. Doosadíme tuto část tištěného spoje a můžeme měřit.

PŘÍČKOVÝ FILTR 4.43MHz
Je sestaven ze čtyř levných "televizních" krystalů 4.433619 MHz a lze na něm samostatně měřit křivku propustnosti mezi body JP3 a JP4 (nejlépe rozmítaným generátorem). Krystaly Q2– Q5 do příčkového filtru vybereme z většího množství tak, aby se rezonanční kmitočty nelišily více než o desítky hertzů. Není nutné, aby se kmitočet, který naměříme čítačem, beze zbytku shodoval s popisem na krystalu, ale aby tato čtveřice měla shodné číselné hodnoty. Při manipulaci s krystaly při měření dbáme na to, abychom je neohřívali dotekem rukou (pracujeme například v bavlněných rukavicích) – krystal je tepelně závislý prvek a ohřevem uchopením do prstů ruky se nám změní kmitočet podle míry ohřevu. Výběr krystalů proto provádíme v teplotně ustáleném prostředí.

Vybrané krystaly osadíme do desky tištěného spoje na pozice Q2 – Q5 tak, aby ležely asi 0.5 - 1 mm nad deskou. Pak jejich vývody zapájíme malým množstvím pájky na druhé straně desky. Dbáme však, aby se nám vývody krystalů nepropojily vzlínající pájkou přes prokovené otvory základní desky.

Obrázek 32   4-krystalový příčkový filtr na DPS s L armatury se základnou 7xmm

O

Obr. 33    4 - krystalový příčkový filtr na DPS s toroidy

Pájíme jen malým množstvím (nejlépe trubičkové Sn60Pb38Cu2) pájky průměru 1 mm. Pod krystaly vložíme před pájením papírovou podložkou 0,5 mm, protože v některých případech by mohlo dojít k vyvzlínání pájky otvory a zkratování vývodu krystalu na jeho pouzdro. Papírové podložky po zapájení do DPS vyjmeme. Na jednotlivé horní kryty krystalů položíme Cu drát 1mm tloušťky. Začneme tak, že jeden konec drátu pájením spojíme s uzlem GND (J1) na horní části desky a natvarujeme jej ve směru vzhůru k Q5 a dále až k Q2. Drát spojíme pájením na horní ploše krytů krystalů. Lépe vše zobrazuje fotografie (bude k dispozici). Mezi body JP3 a JP4 můžeme při experimentech vložit i jiný příčkový filtr a měřením na rozmítaném generátoru zhodnotit jejich vlastnosti. Nám nyní postačí pouze kontrola průchodnosti signálu osciloskopem. Nabízí se porovnání signálů na výstupu směšovače a na výstupu filtru (popsat jak měřit?).

MEZIFREKVENČNÍ ZESILOVAČ A AGC
Podle schématu do dps doosadíme součástky mezifrekvenčního zesilovače a můžeme oživovat. IC7 vsadíme do patice a připojíme napájení. Do vstupu pustíme signál pro libovolné pásmo 80m nebo 20m a na vývod 5/IC7 obvodu přivedeme napětí v rozsahu 5 voltů (maximální zesílení) až 7 voltů (minimální zesílení). Opět připojíme osciloskop, tentokrát do měřicího bodu J7. Zobrazíme si tvar výstupního signálu a sledujeme změnu jeho amplitudy, když zároveň měníme velikost napětí na vývodu 5/IC7. MF zesilovač má určitou rezervu zesílení, abychom mohli na trase signálu experimentovat se selektivnější pásmovou propustí a vícekrystalovým příčkovým filtrem.

AGC (Automatic Gain Control) neboli automatické řízení zisku je obvod, který zajišťuje vyváženou intenzitu přijímaných signálů. Pro obvod AGC jsme odklonili část signálu z vývodu 1/IC7 a přes oddělovací RC člen R20/C38 jej zavedli do zesilovače s T3 a z jeho kolektoru, přes C39 posíláme vzorek signálu na usměrňovací diody D7 a D8, například v provedení Schottkyho nebo germaniové, které mají menší úbytek napětí v propustném směru. Regulační signál je veden na RC člen R38-C40, který určuje časovou konstantu AGC. Tranzistory T4 a T5 signál zesílí a invertují. Trimrem R41 empiricky nastavíme regulační rozsah pro IC5 tak aby na vývodu 5 bylo napětí v okolí 6 voltů. Pro připomenutí: 5 voltů (maximální zesílení) až 7 voltů (minimální zesílení). Hodnoty součástek R20/C38 můžeme pozměnit podle požadované odezvy regulace zesílení smyčky AGC.

Když regulace zesílení AGC nepracuje podle vašich představ, ověříme si její aktuální vlastnosti a změnou hodnoty kondenzátoru C40 (snížením kapacity zrychlíme reakci a naopak) a rezistoru R38 nastavíme časovou konstantu doznívání AGC. Očekávám, že postupujeme ve stavbě a oživování v doporučených krocích, v meřicím bodě J7 bychom na obrazovce osciloskopu měli pozorovat mezifrekvenční signál o kmitočtu 4,43 MHz.


ZJEDNODUŠENÁ VARIANTA
U zjednodušené varianty přijímače lze manuelní nastavení zesílení obvodu IC7 alternativně realizovat i potenciometrem, jehož jeden vývod je zapojen na GND, druhý vývod na +12V a střední vývod trimru je přiveden na vývod 5. Nastavení zesílení je však účinné jen v rozsahu napětí 5 – 7 voltů, takže si jednoduchým výpočtem určíme hodnoty rezistoru, které pak připojíme na okrajové vývody potenciometru, tak aby na nich bylo napětí na jedné straně 5 voltů a na druhé straně 7 voltů. Potenciometr pak umístíme na přední panel přijímače. Reakce AGC na velikost vstupního signálu přijímače může být indikována v místě, ve schématu označené S1.


PRODUKT DETEKTOR
nosnou vlnou můžeme demodulovat tak že dosadíme nosný kmitočet na správné místo! Jak snadné. A prakticky: přijímaný signál, po zesílení v MF zesilovači přivedeme přes oddělovací kondenzátor C44 do produkt detektoru s obvodem IC8 (SA612). Detektor pracuje s injekci signálu záznějového oscilátoru (BFO) z druhého výstupu obvodu Si 5351. Ten může být rozlaďován v okolí kmitočtu 4,43 MHz a generovat základní zázněje pro SSB a CW signály. Pro volbu režimu příjmu (LSB - lower side band - spodního postranního pásmo, USB - upper side band - příjem horního postranního pásma) použijeme enkodér na front panelu přijímače. LSB je obvykle používán na pásmech 7MHz a nižších a USB na pásmech vyšších.

NÍZKOFREKVENČNÍ FILTR SSB/CW
Podle schématu do dps doosadíme součástky filtru. Audiosignál z produkt detektoru je přiveden přes C49 na aktivní pásmovou propusť, tvořenou operačním zesilovačem IC10 (LM741), jehož zesílení je 1, takže nedělá problémy při jeho zařazení do signálové cesty. Pracovní režim propusti je plynule nastavován trimrem R34 (nebo alternativně potenciometrem 5 kiloohm na front panelu).

Obr. 34

Úzký průběh (viz obrázek výše) pro poslech CW je nastaven na hodnotu odporu trimru 4K7 a pro poslech SSB pak 1 kiloohm (viz obrázek níže).

NÍZKOFREKVENČNÍ ZESILOVAČ
Podle schématu do dps doosadíme poslední zbývající součástky na základní desku přijímače. Závěrečným stupněm přijímače je nízkofrekvenční zesilovač IC9 (LM386), jehož maximální výstupní výkon je 325 mW. V zapojení můžeme měnit zesílení změnou hodnoty R29 (R=10 ohm, A= 200, R=1K2, A= 50, R29/C53 nezapojené, A=20). Na výstup zesilovače připojíme vhodná sluchátka nebo reproduktor o impedanci 8 – 25 ohmů. Hlasitost v reproduktoru nastavíme potenciometrem P1 na panelu přijímače.

FINÁLE
Uvedení krátkovlnného přijímače RX8020 do provozu bude velmi snadné – ovšem za podmínky, že jste někde neudělali fatální chybu...

Sestava přijímače je kompaktní, bez propojovacích vodičů, může být ve stadiu experimentování provozována bez krytí. Ale ve finále je vhodné sestavu vestavět do velmi praktické plastové skříňky SP7770 z materiálu ABS (https://www.gme.cz/u-sp7770 ), kterou lze zakoupit za příznivou cenu v GM electronic. Její rozměr 157,5x62,2x199 mm dává elegantní možnost vložení našeho tištěného spoje rozměru 170 x 130 mm a dps předního panelu 170x40mm. Tím bude dosaženo vzhledu téměř profesionálního výrobku. Cena skříňky není vysoká, přesto očekávám, "že bastlíři" použijí skříňku "co dům dal" nebo skříňky z laminátu FR4. Na vzhledu přijímače bychom však neměli šetřit – dobře vypadající přijímač znásobí naši radost. Pokud budete přísně hlídat cenu přijímače, můžete si zvolit i méně luxusní nebo větší skříňku vlastní výroby z ohýbaných hliníkových plechů. Na přední panel se vám pak vejde řada dalších ovládacích prvků, rozšířená například o potenciometr manuálního nastavení zeslabení vstupního signálu z antény potenciometrem, nebo o potenciometr manuálního nastavení zesílení MF zesilovače AGC, analogový měřící přístroj S-metru, přepínače vstupního útlumového článku a jakékoliv jiné doplňky a změny pro rozšíření užitných vlastností přijímače. V této skříňce pak bude dostatek místa i pro zabudování transformátoru napájecího zdroje, i když doporučuji použít bezpečnější variantu napájení z externího adaptéru 12 voltů. Kde ušetřit náklady? Reproduktor nebo sluchátka použijeme z vlastních zásob. Kabel na propojení přijímače se zvukovou kartou v osobním počítači, si zakoupíme v prodejně výpočetní techniky, nebo si jej jednoduše vyrobíme sami použitím dvou konektorů CINCH a stíněného NF vodiče délky do 3 metrů.

ANTÉNA
Zde bych vás odkázal na samostudium s čerpáním bohatého zdroje informací z internetu.


ZÁVĚR
Trh profesionálně vyráběných přijímačů, transceiverů, antén a řady dalších doplňků pro radioamatéry je nasycen a zdálo by se, že mnoho amatérských konstruktérů, kteří se rozhodli inspirativně nabídnout své zkušenosti a svá elektronická schémata tím bylo odsunuto do ústraní. Ale není tomu tak. Díky Internetu se můžeme přesvědčit o opaku a můžeme nahlédnout do tvůrčí dílny mnoha radioamatérů doslova v celém světě. Takže původní důvod "bastlení všech těch rádioamatérských mašin" se časem jaksi vytratil ale stále zůstává zakoušení opojného pocitu, když se nám sestavený elektronický modul podaří vlastním umem sestavit a oživit. A to přece stoji za to :-)

Pokud patříte k radioamatérům, kteří propadli vůni kalafuny, pak si nepochybně přijdete na své. Stavebnice je totiž naprosto profesionální v každém směru. Radost vám udělají nejen kvalitní součástky a dokonale provedené desky s plošnými spoji a dostatek prostoru na nich, ale také promyšlená konstrukce bez „drátování“.

Pro omezený prostor v časopise není možné popis vést do úplných detailů, ale co nenajdete na stránkách časopisu - hledejte v přílohách - na CD nebo na webu www.emgo.cz