MHZ. SUPERHETERODYN S DVOJÍM SMÌŠOVÁNÍM A PLL. 1 Technické informace

Transkript

1 1 Technické informace PØIJÍMAÈ FM V PÁSMU MHZ SUPERHETERODYN S DVOJÍM SMÌŠOVÁNÍM A PLL emgo@iol.cz

2 PØIJÍMAÈ FM V PÁSMU MHz s displejem LCD 2 PØIJÍMAÈ FM V PÁSMU MHZ SUPERHETERODYN S DVOJÍM SMÌŠOVÁNÍM A PLL ÚVOD Následující text je urèen zaèínajícím radioamatérùm (nejen vìkem) a popisuje stavbu UKV FM pøijímaèe pro zajímavé pásmo MHz, kde jsou vysílány meteorologickými satelity obrázky z kosmu (pohledy na Zemi ze vzdálenosti 850 km nebo km). Pøijímaè frekvenènì modulovaných signálù je sestaven na bázi integrovaného obvodu Motorola MC3362P, ve funkci superheterodynu s dvojím smìšováním, s pøedøazeným VF pøedzesilovaèem s tranzistorem FET BF981. Stabilita oscilátoru pøijímaèe a tím stálost naladìní zvoleného kmitoètu je zajištìna použitím kmitoètové ústøedny (PLL) s integrovaným obvodem SAA 1057 pracující na kmitoètech až MHz s ladícím krokem 12,5 kilohertzù. Pøijímaè velmi dobøe poslouží pøi pøíjmu signálù z meteorologických satelitù NOAA aj., ve spojení s anténou Turnstile (dva zkøížené dipóly), nebo s pøedøazeným konvertorem a parabolickou anténou pak lze pøijímat atraktivní obrázky ze satelitu METEOSAT. TECHNICKÉ PARAMETRY PØIJÍMAÈE Kmitoètový rozsah MHz Krok kmitoètového syntetizátoru... 12,5 khz Vstupní citlivost... 0,6uV (rms-typ.) pro 12dB SINAD Mezifrekvenèní kmitoèty... 10,7 MHz a 455 khz Napájení...DC 9 V (max.12 V) Proudový odbìr ma Napájecí konektor... 3 mm (+ uprostøed) Automatické vyhledávání stanic v pásmu... Ano Šumová brána... Ano Displej... LCD 1x16 znakù Anténní konektor... typ F Reproduktor Ohmù Rozmìry tiš. spoje základ. desky pøijímaèe.. 138x85 mm Rozmìry modulu pøijímaèe...140x130x45 mm POPIS FUNKCE PØIJÍMAÈE Pøijímaè je øešen jako superheterodyn s dvojím smìšováním, pøièemž srdcem celého pøijímaèe je

3 3 Technické informace integrovaný obvod MC 3362 (IC1) firmy Motorola. Elektrické schéma zapojení pøijímaèe FM pro kmitoètové pásmo MHz je uvedeno na obr. 4 a vychází z literatury [1, 2], kde byl pro své vynikající vlastnosti rovnìž použit tento integrovaný obvod. V uvedeném pásmu jsou vysílány meteorologické informace ve formátu WEFAX ze satelitù obíhajících zemìkouli na polárních dráhách. Literaturu [2] doporuèujeme k prostudování. Pokusili jsme se toto zapojení pøepracovat a doplnit o stabilizaci kmitoètu pomocí PLL a zobrazování na LCD displeji, velmi snadno však lze zapojení využívat i pro pøíjem v radioamatérském pásmu MHz. Podrobnosti pak naleznete v dalších stavebních návodech, které jsou pøikládány k našim stavebnicím pøijímaèe WEFAX pro kmitoètové pásmo 137,3-141 MHz. Prohlédnìte si schéma na obr. 4 a jistì oceníte jednoduchost elektrického zapojení, které je dáno použitím integrovaného obvodu MC Jeho vnitøní struktura [4] obsahuje všechny obvodové prvky pøijímaèe s dvojím smìšováním, vèetnì varikapu pro rezonanèní obvod prvního oscilátoru. Pøi napájecím napìtí nad 2V získáte vynikající a jednoduchý pøijímaè s vysokou vstupní citlivostí. Signál z antény je pøiveden pøes vstup ANT na rezonanèní obvod, který je tvoøen cívkou L1 a kondenzátorem C3. Vstupní zesilovaè T1 je osazen tranzistorem s malým šumovým èíslem typu BF981. Elektroda G1 tranzistoru T1 je pøipojena na "horký" konec vstupního ladìného obvodu a G2 pak na napì ový dìliè tvoøený rezistory R1 a R2. Zesílený signál vedeme pøes rezistor R3 na trojitý pásmový filtr tvoøený rezonanèními obvody L2 C5, L3 C8 a L4 C11 a volnì navázanými pøes kondenzátory C6, C7 a C9, C10. Ze stabilizovaného zdroje IC5 je pøes L2 napájen napìtím 5 voltù tranzistor T1. Z pásmové propusti je signál pøiveden pøes oddìlovací kondenzátor C12 na vstup 1 integrovaného obvodu IC1. Struktura obvodu IC1 umožòuje konstrukci pøijímaèe, kde pøipojíme jen nìkolik vnìjších pasivních souèástek, krystal MHz, filtr první mezifrekvence 10.7 MHz a filtr Obr. 2. Rozložení meteosatelitù na obìžných dráhách okolo Zemì druhé mezifrekvence 455 khz. Ladìný obvod prvního oscilátoru L5 a C33 je pøipojen na vývody 21 a 22 obvodu IC1. Ve vnitøní struktuøe obvodu je na tyto vývody pøipojen i dvojitý varikap. Ladicí napìtí pro varikap prvního oscilátoru je v rozsahu od 0,1 do 4,2 voltù pøivedeno pøes filtr na vývod 23. Oscilátor kmitá na rozdílovém kmitoètu. Je nastaven na kmitoèet o 10.7 MHz nižší než je støed pøijímaného pásma. Za prvním smìšovaèem je rozdílová složka (f IN -f OSC ) prvního mezifrekvenèního kmitoètu 10.7 MHz zesílena ve vnitøním zesilovaèi obvodu IC1 a je pøivedena na keramický filtr F1. Pro svoji snadnou dostupnost byl zvolen standardní keramický filtr murata 10.7 MHz pro rozhlasové radiopøijímaèe se šíøkou pásma nejlépe do 180 khz, nebo ménì. Po vyfiltrováni je rozdílová složka pøivedena do druhého smìšovaèe, ve kterém se smìšuje se signálem o kmitoètu MHz z krystalem øízeného oscilátoru (X2). Meteosat 7, který pøedává meteo snímky na Zemi ze vzdálenosti km Výsledná rozdílová složka (455 khz) se filtruje v keramickém filru F2, zesílí a pøivádí do kvadraturního demodulátoru, který pracuje s L6 a C19. Fázovací èlánek L6, C19 demodulátoru 455 khz je pøipojen k vývodu 12 a je zatlumen rezistorem R6 o hodnotì kiloohmù. Pro nezkreslený signál WEFAX je potøebná lineární charakteristika demodulátoru o šíøce nejménì 30 kilohertzù. Signál druhé mezifrekvence na kmitoètu 455 khz, prochází

4 PØIJÍMAÈ FM V PÁSMU MHz s displejem LCD 4 keramickým filtrem F2 o šíøce pásma propustnosti 9-30 khz. Nejvhodnìjším pro úzkopásmovou FM je filtr se šíøkou 30 khz. Ten však bohužel není volnì na trhu a ob-tížnì se nakupuje. Pro první experimenty (ale jen nouzovì) postaèuje i keramický filtr z mezifrekvence bìžného AM radiopøijímaèe se šíøkou pásma 9kHz. Pøijímaný signál je však zkreslený a obrázky prakticky neèitelné. Stejnosmìrná složka NF signálu z vývodu 10 (MetDriv) obvodu IC1 je pøivedena pøes R4 na potenciometr P1, kterým lze nastavit práh citlivosti šumové brány (squelch). Na vývodu 11 (Carrier Detect) IC1 je pøitomen øídící signál pro spínaè šumové brány v úrovni 0 voltù (signál bez šumu) nebo 5 voltù (signál se šumem - vazba na P1). Cesta NF signálu (MUTE), je pøerušena pøi úrovni øídícího napìtí 5V na vývodu 11 IC1, které je po inverzi na T2 pøivedeno na vývod 8 obvodu IC2 (zesilovaè koncového stupnì). Nulové napìtí na vývodu 11 IC1 pak uvolní NF signál pøes IC2. Tranzistor T3 v závislosti na nastavené hladinì šumové brány generuje logický signál SQ OUT, kterým je ovládán režim automatického vyhledávání signálù v pøijímaném pásmu (SCAN). Stabilitu naladìného kmitoètu zajiš uje kmitoètová syntéza Philips SAA1057 (IC4). Jedná se o jednoèipový syntezátor urèený pro ladìní rozhlasových pøijímaèù v pásmech VKV a dlouhých až krátkých vln. Výrobce udává maximální pracovní kmitoèet 120 MHz. Lze jej však pøekroèit bez problémù až do kmitoètu 160 MHz (výbìr obvodù). V zapojení na obr. 3 se syntezátor dokáže pøeladit s ladicím napìtím do maximální hodnoty 4,2V v rozsahu kmitoètù od 110 MHz do 150 MHz. Pro první smìšování se používá signál s kmitoètem o první mezifrekvenci (10.7 MHz) nižší. Pro základní rozsah pøíjmu od 137 MHz do 141 MHz tedy generuje syntezátor kmitoèty od 126,3 MHz do MHz s krokem 12,5 khz. R14, C25 a C26 jsou pasivní souèástky fázového detektoru, C27 slouží k filtraci vnitøního stabilizovaného napìtí. C28 a R15 urèují èasovou konstantu aktivní dolní propusti, která je souèástí èipu. Ve vìtšinì aplikací referenèní kmitoèet urèuje interní oscilátor 4 MHz, øízený zvnìjšku pøipojeným krystalem X1. My jsme zvolili úsporné zapojení se spoleèným krystalem pro PLL i mikropoèítaè. Krystal X1 je souèástí oscilátoru IC3 a pro obvod IC4 je referenèní kmitoèet pøiveden pøes kondenzátor C24 a rezistor R11. Na vstup 8 (FFM) obvodu IC4 je pøes oddìlovací kondenzátor C35 pøiveden signál z prvního oscilátoru obvodu IC1 (o 10,7 MHz nižší než pøijímaný kmitoèet). Na vývod 7 IC4 je pøivedeno ze zdroje ladicí napìtí (max. 5.5V). Øídící vstupy CLB, DLEN, DATA jsou pøipojeny na port mikropoèítaèe IC3. Øídící slovo a slovo pro nastavení dìlicího pomìru dostává syntezátor (IC4) po tøívodièové sbìrnici C-BUS z mikroprocesoru ATMEL AT89C2051 (IC3). Popis øízení syntezátoru SAA1057 byl uveden v [2,3,5]. Výsledný kmitoèet prvního oscilátoru obvodu IC1 je možné jemnì doladit kapacitním trimrem C21. Signál z oscilátorového bufferu v IC1 je pøiveden do vstupního pøeddìlièe syntezátoru IC4 pøes C35 a R18. Zde je také možné kontrolovat kmitoèet èítaèem. Na vývodu 23 IC1 je dostupné ladicí napìtí pro vnitøní varikap. Potøebná napájecí napìtí 5V pro obvody pøijímaèe a 5V pro syntezátor stabilizuje IC5 (7805). Napájecí napìtí pro Obr. 4 Schéma zapojení pøijímaèe

5 5 Technické informace Anténa Napájení Ladìní UP - Down Hlasitost Squelch Obr. 5. Osazovací schéma pøijímaèe pøijímaè je navíc oddìleno tlumivkou TLM2. Spojením propojky JP2 je možno pøes VF výhybku TLM1 a C1 po koaxiálním kabelu napájet anténní pøedzesilovaè. NF zesilovaè IC2 je napájen pøímo napìtím 12 voltù ze vstupního konektoru U12=V. POPIS STAVBY PØIJÍMAÈE Nejprve opticky provìøíme desku tištìného spoje a odstraníme pøípadné závady. Pokud nepoužijeme desku tištìného spoje s prokovenými otvory, pak pozornì propájíme propojky mezi dolní a horní vrstvou mìdìné fólie jemným drátkem. Dále osadíme desku tištìného spoje podle obr.5 pasivními souèástkami, paticemi a tranzistory. Integrovaný obvod U1 (MC3362) zapájíme pøímo do desky, ostatní obvody zasuneme do patic. Cívky L1 až L5 vstupní pásmové propusti navineme 2,75 závity smaltovaným drátem CuL mm na trnu kostøièky prùmìru 5 mm. Konce vodièù pøipájíme na kovové vývody v dolní èástí kostøièky a vinutí zakápneme vèelaøským voskem. Závity všech cívek vedeme stejným smìrem (napøíklad ve smìru hodinových ruèièek). Cívky zasuneme do desky tištìného spoje a na kostøièku nasadíme kovový kryt asi 0,5 mm nad desku. Po provìøení správné orientace vývodù v tištìném spoji cívku i kryt kvalitnì zapájíme. Nakonec do kostøièek zašroubujeme feritová jádra z materiálu N01 (Pramet Šumperk). Ladìný obvod diskriminátoru L6 osadíme bìžným mezifrekvenèním obvodem 455 khz, kovový kryt posadíme rovnìž asi 0,5 mm nad desku a zapájíme. Pokud MF demodulaèní obvod obsahuje i kondenzátor, pak neosazujeme do desky kondenzátor C19. VARIANTA STAVBY PØIJÍMAÈE BEZ LCD DISPLEJE Pro mnohé z vás je pøijímaè s displejem LCD zbyteèným pøepychem. Když se rozhodnete pøijímat jen nejpopulárnìjší satelity staèí vám nastavení pracovního kmitoètu pøepínaèem DIP, umístìném na desce tištìného spoje, nebo odpoèítáním jednotlivých stiskù tlaèítek ve smìru UP nebo DOWN s krokem 12,5 khz. Proto osadíme pouze základní desku pøijímaèe a desku displeje si ponecháme pro možnou zmìnu v budoucnu. Do základní desky osadíme obì tlaèítka TL1 a TL2, pak do tištìného spoje vložíme potenciometry P1 a P2 a rovnìž zapájíme. Protože potenciometry nejsou upevnìny v panelu, doporuèujeme zpevnìní zapájením i na horní stranì desky tištìného spoje. Mikroprocesor AT89C2051 bude opatøen programem s oznaèením RX137DIP8X. VARIANTA STAVBY PØIJÍMAÈE S LCD DISPLEJEM Pøední panel pøijímaèe nese displej LCD, tlaèítka, potenciometry a propojovací mùstek. Nejprve osadíme desku podle obr. 6 trimrem P3, tlaèítky TL1, TL2, potenciometry P1 - P2 a propojovacím mùstkem mezi základní deskou a pøedním panelem. Na základní desce pøijímaèe zùstanou osazovací pozice pro tlaèítlka TL1 a TL2 prázdné! Nakonec osadíme LCD displej a na jeho horní èásti zapájíme 16 propojek do nosné desky pøedního panelu. Potenciometry P1 a P2 zajistíme maticemi, pájecí vývody zasuneme do otvorù v základní desce pøijímaèe a zespodu zapájíme cínem. Pøed pájením ovìøíme vzájemnou kolmost

6 PØIJÍMAÈ FM V PÁSMU MHz s displejem LCD 6 základní desky a pøedního panelu. Nakonec zajistíme desky zapájením v rozích, v místech bez krycí vrstvy nepájivé masky. Mikroprocesor AT89C2051 bude opatøen programem RX137DIP4X. Pøijímaè mùžeme po oživení zabudovat do vhodné plastové, nebo kovové skøíòky s otvory pro displej, 2 tlaèítka, potenciometr šumové brány (P1) a regulátoru hlasitosti (P2). Na zadním panelu pak bude umístìn anténní konektor a konektor napájecího zdroje 9-12 voltù se støedovým kolíkem spojeným s (+) a vnìjším pláštìm konektoru spojeným s (GND). POPIS NASTAVENÍ PØIJÍMAÈE Nejprve budeme vìnovat pozornost napájecímu zdroji. Do vstupního konektoru U12=V pøivedeme napájecí napìtí v rozsahu 9-12 voltù. Použijeme vhodný AC/DC adaptér s usmìròovaèem a vyhlazovacím elektrolytickým kondenzátorem (pro zachování Vašeho zdraví doporuèujeme spolehlivý adaptér, napøíklad od firmy HAMA). Støed konektoru adaptéru je pøipojen na napìtí +12V a vnìjší pláš je spojen s GND. Pro roztržité konstruktéry jsme do napájecího zdroje zaøadili ochrannou diodu D2, která však není všelékem. Pøi osazování a oživování zdroje by nemìly vzniknout žádné problémy. Voltmetrem zkontrolujeme napìtí +5 voltù na výstupu stabilizátoru s obvodem IC5. Na desce pøijímaèe osadíme nejprve všechny souèásti pøijímací èásti, mimo MF filtrù F1 a F2!!! Dále vsadíme do patice NF zesilovaè IC2. Zatím neosazujeme obvody kolem syntezátoru a mikropoèítaèe. Postup pøi oživování a nastavování VF èástí bude u jednotlivých konstruktérù silnì závislý od vybavení jejich mìøicího pracovištì VF pøístroji. Zde již patrnì nevystaèíme jen s VF sondou pøipojenou na multimetr, nebo dokonce na AVOMET. Pro nastavení rezonanèních obvodù na vstupu pøijímaèe a obvodu diskriminátoru je vhodné použít rozmítaný generátor (Wobbler), nebo kombinaci VF generátoru (i improvizovaného na pøedpokládané kmitoètové pásmo pøijímaèe v rozsahu pøeladìní zkušebního oscilátoru MHz (tzv. majáku), ve spojení s èítaèem) a VF diodové sondy s multimetrem. Na vývod 7 IC1 pøipojíme pøes vazební kondenzátor signál o kmitoètu 455 khz, nejlépe frekvenènì modulovaný. Pøipojíme osciloskop na vývod 13 IC1 a cívkou L6 naladíme maximální amplitudu demodulovaného signálu. Pokud mùžeme mìnit zdvih FM modulace, postupnì jej zvyšujeme a pozorujeme zmìnu velikosti demodulovaného napìtí. Zmìnou R6 (menší hodnota odporu rezistoru = rozšíøení lineární èásti køivky) se snažíme dosáhnout alespoò 25kHz široké lineární èásti demodulátoru (køivky S). Pøi použití generátoru bez regulace zdvihu mìníme vstupní kmitoèet po 1 khz na obì strany a do grafu vynášíme výstupní stejnosmìrné napìtí na vývodu 13. Z grafu potom odeèteme šíøku lineární èásti køivky S. Poslední možností je hodnotu R6 urèit experimentálnì v prùbìhu poslechových zkoušek a sledováním kvality obrazu (minimum šumu, nejvyšší hlasitost, ostrost detailù obrazu). Doporuèený odpor tlumicího rezistoru R6 je kω. Dále zapájíme filtr F2 a na anténní vstup pøipojíme výstup z generátoru rozmítaèe nebo analyzátoru. Vstupní sondu rozmítaèe pøipojíme na vývod 19 IC1. Na obrazovce nyní uvidíme charakteristiku vstupního dílu, která není ovlivnìna kapacitou sondy. Rezistorem 50 Ω zatlumíme L1 a doladíme pásmovou propust s L2, L3 a L4 na 145 MHz a nastavíme šíøku pásma propustnosti na 2 MHz. Pøípadnì zmìnou C6, C7 a C9, C10 (0,5-1 pf) dostavíme vazbu rezonanèních obvodù na kritickou nebo mírnì nadkritickou. Odstraníme tlumení L1 a doladíme ji také na støed pøijímaného pásma, na kmitoèet 145 MHz. Pokud nemáme k dispozici rozmítaè, staèí na anténní vstup pøipojit libovolný generátor na 137 MHz (napøíklad jednotranzistorové zapojení Colpittsova oscilátoru ve spojení s èítaèem) a rezonanèní obvody naladit výše uvedeným zpùsobem na minimum šumu v demodulovaném signálu. Ovšem až po oživení syntezátoru PLL (viz. dále). Nyní dosadíme filtr F1 a všechny souèástky syntezátoru i mikropoèítaèe. Po zapnutí napájení bychom mìli vidìt na pøipojeném osciloskopu komunikaci na vývodech 8 (CLB), 9 (DLEN) a 11 (DATA) obvodu IC3 mezi mikroprocesorem a PLL obvodem IC4 v úrovních TTL. Tam se musí vždy objevit posloupnost impulsù, když mikroprocesor pošle nové údaje do syntezátoru. Voltmetrem kontrolujeme ladicí napìtí na vývodu 23 IC1. Pokud je vše v poøádku, musí být napìtí stabilní a musí se pohybovat mezi 0.4 a 4.2V. V opaèném pøípadì se snažíme otáèením jádra v L5 docílit zachycení smyèky PLL. Když se smyèka PLL nechce zachytit, zkontrolujeme èítaèem zda není kmitoèet oscilátoru mimo rozsah. Pokud se ladicí napìtí pohybuje kolem spodního dorazu (asi 0.3V), Obr. 6 Schéma osazení èelního panelu s displejem LCD a alternat. instalovanými potenciometrytlaèítky TL1 a TL2

7 7 Technické informace kmitá oscilátor pøíliš vysoko a naopak. Staèí tedy vhodnì zmìnit hodnotu C33. Pokud bude ladicí napìtí na horní hranici i pøi nejnižší indukènosti cívky L5 (témìø vyšroubované feritové jádro), doporuèujeme zmenšit kapacitu kondenzátoru C33 a naopak. Pøi použití doporuèených materiálù v rezonanèním obvodu L5, C33 však nenastávají problémy. Napøíklad pro pøijímaný kmitoèet MHz - satelit NOAA 12 (oscilátor pøijímaèe kmitá na 126,80 MHz) nastavíme v uzlu R16, C31 napìtí kolem 2,5 voltù otáèením jádra cívky L5. Èítaèem potom zkontrolujeme pøesný kmitoèet oscilátoru a pøípadnì jej zmìnou kapacity trimru C21 dostavíme na požadovanou hodnotu.vše ovšem za pøedpokladu bezchybného propojení syntezátoru a øídícího mikroprocesoru IC3. VF generátor na vstupu ANT pøijímaèe nahradíme anténou TURNSTILE (prozatím bez pøedzesilovaèe pro dálkový pøíjem) pro kmitoèet MHz a pøepínaèem DIP1 naladíme provozní kmitoèet oblíbeného satelitu NOAA12. Když jsou nastaveny všechny spínaèe v poloze OFF, je naladìn obvodem PLL kmitoèet oscilátoru na 126,80 MHz (satelit NOAA12) a pøijímaný kmitoèet je nastaven na MHz. Pøestavením nìkterého z osmi spínaèù pøepínaèe DIP 8x (v provedení bez displeje) do polohy ON nastavíme kmitoèet oscilátoru pøijímaèe podle následující tabulky: Obr. 7 Anténa Turnstile 137 MHz pro kruh. polarizaci λ/4.k 50Ω (54xk=cm) 505 mm 505 mm 505 mm 505 mm λ/4.k 75Ω (54xk=cm) k= koeficient zkrácení použitého kabelu 75Ω libovolná délka koaxiálního kabelu Obr. 8 zapojení antény Turnstile pro kruh. polarizaci NASTAV... PØÍJEM MHz... OSCILÁTOR MHz K , ,800 K , ,600 K , ,700 K , ,800 K , ,920 K , ,150 K , ,300 K7... nevyužito K8... nevyužito Od pøepínaèem nastaveného kmitoètu DIP8x lze zvyšovat (tlaèítkem TL1_UP) nastavený kmitoèet v kroku 12,5 khz. Totéž lze provádìt tlaèítkem TL2_DOWN ve smìru k dolní èásti pøijímaného pásma. Po zapnutí pøijímaèe se nastaví vždy kmitoèet podle aktuální polohy pøepínaèe DIP. Zapojen v poloze ON mùže být vždy jen jeden spínaè DIP. Pokud tomu tak není, je kmitoèet oscilátoru nastaven podle polohy spínaèe s nejnižším poøadovým èíslem a tlaèítka TL1 a TL2 si zachovávají svoji funkci. V laboratoøi vybavené jen sondou, multimetrem a selským rozumem je možné se nikoliv bezúspìšnì pokusit nastavit do rezonance vstupní ladìné obvody na nejnižší šum ve výstupním NF signálu. Nejprve si zhotovíme jednoduchý jednotranzistorový oscilátor pro kmitoèet MHz (pokud ve svém archívu nemáte schéma zapojení, rádi Vám ho zašleme i s tištìným spojem). Po pøipojení jen kousku drátu do anténního konektoru pøijímaèe (postaèí i natvarovaná kanceláøská sponka do písmene L) nastavíme pøepínaè DIP na kmitoèet 137,5 MHz. Potom pøeladíme kmitoèet zkušebního oscilátoru (majáèku) až na kmitoèet kdy v reproduktoru nastavovaného pøijímaèe utichne šum (nebo citelnì poklesne jeho intenzita). Pokud použijeme

8 PØIJÍMAÈ FM V PÁSMU MHz s displejem LCD 8 majáèek EMGO, mùžeme do zkušebního signálu zavést i kmitoètovou modulaci. Na výstupu 13 obvodu IC1 pak lze osciloskopem pozorovat pøijímané signály, nebo je v reproduktoru ovìøit poslechem. Nejprve nastavíme otáèením feritového jádra v L6 nejmenší šum v NF signálu a nejvyšší hlasitost. Nyní se pokusíme naladit vstupní obvody L1 - L4 za postupného zkracování náhradní drátové antény (nebo oddalování majáèku) na nejnižšší napìtí na vývodu 10 integrovaného obvodu IC1. Náhradní anténu vždy zkrátíme tak, aby se pøi poslechu majáèku ve výstupním NF signálu objevil výrazný šum. Pak otáèením feritového jádra v kostøièce jednotlivých cívek L1 - L4 hledáme polohu jádra, kdy se šum v NF signálu sníží na minimum. Šroubovák (ladítko) si pro tento úèel vyrobíme ze špejle z tvrdého døeva, nebo vhodného plastu. Kovový šroubovák je nevhodný. Pozor - pøeklápìcí úroveò šumové brány (SQUELCH), nastavíme pøed touto èinností potenciometrem P1 na MIN a pak po ukonèení ladìní L1 - L4 zvolíme zkusmo poslechem pøijímaného signálu její vhodnou pøepínací hladinu. Nyní mùžeme koneènì desku tištìného spoje zabudovat do vhodné krabièky. OVLÁDACÍ PRVKY PØIJÍMAÈE S DISPLEJEM LCD Pøepínaè DIP4x (v provedení pøijímaèe s displejem LCD) již nemá 8 poloh, jak tomu bylo v pøedchozím pøípadì, protože bylo potøeba uvolnit 4 vývody mikroprocesoru pro ovládání LCD displeje. Provozní kmitoèet se na pøepínaèi DIP se ètyømi polohami ,600 MHz ,625 MHz ,650 MHz ,675 MHz ,700 MHz ,725 MHz ,750 MHz ,775 MHz ,800 MHz ,000 MHz ,300 MHz ,400 MHz ,500 MHz ,625 MHz ,850 MHz ,000 MHz nastavuje v ménì pøehledném binárním kódu, uvedeném v pøedchozí tabulce. Pøíklad: všechny pøepínaèe v poloze OFF (0000H) a je nastaven kmitoèet oscilátoru pøijímaèe na 134,900 MHz a pøijímaným kmitoètem je MHz (pøipraveno pro další experimenty s pøíjmem v radioamatérském pásmu s délkou vlny 2 metry - pøevádìèový kanál R0, nebo nastavení 0010H je volba radioamatérského pøevadìèového kanálu R2/OK0D - Lysá Hora v Moravsko - slezských Beskydech - lokátor JN99FN) Použitím binárního kódu jsme však získali 16 poloh pøedvolby - viz tabulka (na pøepínaèi DIP4x je uvedeno èíslování od jednièky do ètyøky zleva doprava, v tabulkách binárního kódu se bit s nejnižší váhou uvádí nejvíce vpravo, jak je uvedeno i v pøedchozí tabulce. Pøedvolba pøijímaného kanálu pøepínaèem DIP4x, pøi ètení údajù z displeje LCD, již slouží jen k nastavení výchozí polohy ladícího prvku po zapnutí pøijímaèe k napájecímu zdroji. Je vhodné si po získání poèáteèních zkušeností s pøíjmem na pøepínaèi DIP4x zvolit a nastavit provozní kmitoèet nejoblíbenìjšího satelitu. Od nastaveného kmitoètu pøepínaèem DIP4x lze zvyšovat (tlaèítkem TL1_UP) nastavený kmitoèet v kroku 12,5 khz. Totéž lze provádìt tlaèítkem TL2_DOWN ve smìru k dolní èásti pásma MHz: NASTAV... PØÍJEM MHz... OSCILÁTOR MHz TL2 DOWN... DO 137, ,300 TL 1 UP... DO 141, ,300 Po zapnutí pøijímaèe se vždy nastavíkmitoèet podle aktuální polohy pøepínaèe DIP4x.Tlaèítka TL1, TL2 (UP - DOWN) na pøedním panelu pøijímaèe v provedení s displejem LCD mají trojí funkci. Krátkým zmáèknutím zvoleného tlaèítka se pøeladí pøijímaè o 12,5 khz nahoru (UP) nebo dolù (DOWN). Podržením tlaèítka delší dobu se pøelaïování zrychlí a zastaví se až po uvolnìní tlaku na tlaèítko. Poslední funkce spoèívá ve vyhledávání aktivity vysílaèù v pásmu MHz (Scanning). Nejprve držíme zmáèknuté tlaèítko pro smìr, kterým chceme skenovat (UP-DOWN) a pak krátce zmáèkneme druhé tlaèítko. Na displeji se bude zobrazovat aktuální kmitoèet v pásmu a po zachycení nosné vysílaèe se skenování na 2 sekundy zastaví s nápisem na displeji TUNNING. V tomto okamžiku (pokud vás signály na vyhledaném kmitoètu zaujaly) zmáèknete libovolné ze dvou tlaèítek a skenování se zastaví. Prahová úroveò pro vyhledávání se nastaví prvkem SQUELCH (šumová brána). Pøejeme pøíjemný poslech a èekáme vaše rady, pøipomínky a zvláštì zkušenosti s pøíjmem v extrémních podmínkách. Poznámka: pokud nejste spokojeni s pøíliš malou hysterezi šumové brány podle zapojení na obr. 1, propojte vývody 10 a 11 IC1 (MC3362) rezistorem cca 5 megaohmù a mezi vývod 11 a GND zapojte keramický kondenzátor 100nF. JAK PØIPOJIT NF VÝSTUP PØIJÍMAÈE K VAŠEMU OSOBNÍMU POÈÍTAÈI Po demodulaci signálu pøijímaèem FM dostaneme na nízkofrekvenèním výstupu amplitudovì modulovaný tón 2400 Hz, který je pak dále zpracováván. Dodnes je používán velice starý systém WEFAX (Weather Faximile) pro pøenos èernobílých analogových snímkù pøes standardní audiokanál. Používá (sub-)nosnou 2400 Hz, která je amplitudovì modulována video signálem. Maximum modulace (èerná) není nula, ale asi 5%, bílá pak 87%. Tento složený audiosignál se potom frekvenènì moduluje na hlavní nosnou, napøíklad 137,5 MHz u satelitu NOAA12. Demodulovaný nízkofrekvenèní signál je možné zpracovat nìkolika zpùsoby. My si popíšeme jednoduchý postup, který spoèívá v pøevodu amplitudové modulace na modulaci frekvenèní. Maximální zmìnì jasu potom odpovídá zmìna kmitoètu pøibližnì od 1500 do 2300 Hz. Takto upravený signál je pøiveden pøes jednoduchý komparátor do sériového portu poèítaèe a dále je zpracováván programem JVFAX 7.1. Interfejs je popsán v samostatné publikaci EMGO a prodáván jako stavebnice nebo hotový funkèní výrobek. Výsledky, kterých s jednoduchým a laciným interfejsem obdržíme, jsou pøekvapivì dobré, nedosahují však kvality pøevodu obrazu do digitální podoby, které poskytují osmibitové analogovì digitální pøevodníky dražších modelù, nebo zpracování WEFAX signálù zvukovou kartou.

9 9 Technické informace požádání poskytne firma EMGO. Snímky WEFAX jsou vysílany èernobílé, program JVFAX jim pøiøadí vhodnou barevnost. Jednotlivé snímky (bitové mapy) jsou pøenosné do programù Microsoft Word, Corel Draw a jiných. Obr. 9 Obrazovka programu JVFAX 7.1 Program pro dekódování Faksimile JVFAX a JV Comm32 Dekódování snímkù osobním poèítaèem PC je podporováno programem JVFAX ve verzi 7 nebo 7.1 [10], který lze konfigurovat na øadu provozních režimù. Pøi prohlížení pøijatých snímkù synoptických map mùžeme použít i funkci ZOOM, která zajistí zvìtšení zobrazení až do maximální rozlišovací schopnosti obrazu v pamìti osobního poèítaèe. Další podrobnosti se doètete v èeském pøekladu manuálu k programu JVFAX, který obsahuje více než padesát stránek textu a zachází do nejmenších detailù. Pøeklad manuálu a program JVFAX v nejaktuálnìjší verzi Vám na Pøíjem obrázku (propojení RX a PC, nastavení a ovládání programu JVFAX) Modul pøijímaèe propojíme se vstupem jednoduchého interfejsu a ten s portem COM osobního poèítaèe kabelem, který jsme si koupili nebo vyrobili ze 3 metrù ètyø pramenného (nejlépe stínìného) kabelu. Po zavedení programu JVFAX do operaèní pamìti poèítaèe (poèítaè je nastaven pro práci v MS-DOS, a ne ve Windows!) nastavíme v konfiguraèním MENU (pod písmenem C). Základní nastavení programu JVFAX7.1: - typ interface - COMPARATOR - poèet bitù (5-8) - bázovou adresu portu COM1 nebo COM 2 - odpovídající IRQ (zkušení kamarádi Vám jistì poradí) Dále zvolíme režim 120 øádkù za sekundu a odpovídající mód. Potom staèí vyèkat zahájení vysílání na zvoleném kmitoètu a dostavit optimálnì rozkmit nízkofrekvenèního signálu podle analyzátoru programu JVFAX. Upozoròuji na možné problémy s dekódováním snímkù u pomalých PC. Obr. 10 Program JV Comm32 v akci

10 PØIJÍMAÈ FM V PÁSMU MHz s displejem LCD 10 Pøíjem obrázku a dekódování programem JVComm32/W95 (propojení RX a zvukové karty PC) V loòském roce uvedl známý nìmecký autor programu JVFAX (pro MS-DOS v poslední verzi 7.1a) Eberhard Backeshoff, DK8JVna Internet ( nebo ová adresa: feedback@jvcomm.de) program JVComm32 pro dekódování Faksimile a další funkce. Autor pøedpokládá, že používáme nìkterou z bìžných 16-bit zvukových karet a poèítaè nejménì 486DX s pamìti RAM nejménì 16 MB, operaèní systém Windows 95, Windows 98 nebo Windows NT 4.0 a kvalitní grafickou kartou (Highor True Color) s rozlišením nejménì 800 x 600 obrazových bodù. Program JVComm32 mùže pracovat na pozadí a vy zpracováváte pøijaté obrázky (prohlížíme je, provádíme výøezy, zasíláme Internetem svým pøátelùm atd.). Pro multitasking však autor doporuèuje poèítaè nejménì Pentium 90 MHz a operaèní pamì RAM 32 MB jako nutné minimum. Pøipojení pøijímaèe ke vstupu zvukové karty poèítaèe je velmi snadné. Z uzlu P2, C37, C38 pøijímaèe vyvedeme NF signál na konektor zadního panelu pøijímaèe a dále propojíme do Line In nebo mikrofonního vstupu zvukové karty. Mezi konektor na panelu a výstupní uzel pøijímaèe mùžeme v pøípadì menší citlivosti vstupù vaší zvukové karty zaøadit zesilovaè, shodný s IC2. Nebývá to však nutné, zvláštì když signály pøivádíme do mikrofonního vstupu karty. Pokud se rozhodneme používat pouze program JVComm32 mùžeme na jednoduchý interface pro COM port zapomenout. Na obr. 9 vidíme program JVComm32 v akci, kde je v pozadí pøijímáno Faksimile synoptické mapy a pro další zpracování jsou z adresáøe Picture files nahrávány na pracovní plochu již pøijaté obrázky. Konfigurace programu pro pøíjem je velmi snadná nastavíme režim HF-FAX a Sound Card. Uživatelsky pøíjemná je i nápovìda k programu v èeštinì, kterou vám firma EMGO poskyrne v souboru na disketì, nebo v tištìné formì. PØESTAVBA FM PØIJÍMAÈE S MC3362 Z PÁSMA 137,3-141 MHZ DO PÁSMA MHZ Pokud jste nenašli uspokojeni svých pøedstav o pøíjmu obrázkù z meteorologických satelitù, mùžeme spoleènì pøijímaè pøestavìt nìkolika jednoduchými zásahy do dalšího zajímavého pásma MHz (rádioamatérský provoz v pásmu FM). Nejprve si všimneme vstupního ladìného obvodu L1, pásmové propusti s L2, L3 a L4 a nakonec cívky oscilátoru L5. Protože požadované kmitoètové pásmo je velice blízké, nemusíme mìnit poèet závitù a ponecháme na 2,75. Pouze vyjmeme kondenzátory C3=8,2 pf, C5=15 pf, C8=15 pf a C11=15 pf a nahradíme jej novými hodnotami C3=6,8 pf, C5=12 pf, C8=12 pf a C11=12 pf. Kapacitu kondenzátoru C33 ponecháme na hodnotì10 pf.to je vše, pájku mùžeme vypnout. Dále si požádejte o pøeprogramování mikroprocesoru Atmel AT89C2051 pro kmitoètové pásmo 144, ,000 MHz. Nyní již osadíme patici mikroprocesorem s novým SW, pøepínaèem DIP zvolíme na kmitoèet 145,600 MHz a pøipojíme napájení ze zdroje voltù. Otáèením jádra cívky L5 nastavíme fázový závìs SAA1057 tak, aby jsme v kontrolním bodì UL namìøili napìtí v okolí 3-4 voltù. Máme - li pøístup k mìøicím pøístrojùm, nastavíme vstupní ladìné obvody na šíøku pásma propustnosti nejménì 2 MHz se støedem na kmitoètu 145 MHz. Pokud máme omezenìjší možnosti, pøipojíme vhodnou anténu pro pásmo 145 MHz (nejlépe Yagi) a oèekáváme vysílání na kmitoètu nejbližšího radioamatérského pøevádìèe. Zdáse, že radioamatéøi jsou dost upovídaní, takže èekání nebude dlouhé. Po zachycení signálu pøevádìèe nastavíme pøíjem otáèením jáder cívek na nejmenší šum. Mùžeme vám pomoci zasláním seznamem pøevádìèù na území Èeské republiky. OVLÁDACÍ PRVKY PØIJÍMAÈE MHz Pøepínaè DIP (v provedení FM pøijímaèe bez displeje) nastavíme podle tabulky na provozní kmitoèet nejbližššího radioamatérského pøevádìèe: NASTAV... PØÍJEM MHz... OSCILÁTOR MHz R , ,900 R , ,925 R , ,950 R , ,975 R , ,000 R , ,025 R , ,050 R , ,075 R , ,100 Když jsou nastaveny všechny spínaèe v poloze OFF, je naladìn obvodem PLL kmitoèet oscilátoru na 134,900 MHz pro pøevádìèový kanál R0 a pøijímaný kmitoèet je nastaven na MHz. Pøestavením nìkterého z osmi spínaèù pøepínaèe DIP do polohy ON nastavíme kmitoèet oscilátoru pøijímaèe podle pøedchozí tabulky. Od nastaveného kmitoètu lze pøepínaèem DIP zvyšovat (tlaèítkem TL1 UP) nastavený kmitoèet v kroku 12,5 khz. Totéž lze provádìt tlaèítkem TL2 DOWN ve smìru k dolní èásti radioamatérského pásma MHz: NASTAV... PØÍJEM MHz... OSCILÁTOR MHz TL2 DOWN... DO 144, ,300 TL 1 UP... DO 146, ,300 Po zapnutí pøijímaèe se nastaví vždy kmitoèet podle aktuální polohy pøepínaèe DIP. Pøepínaè DIP (v provedení pøijímaèe s displejem LCD) již nemá 8 poloh, jak tomu bylo v pøedchozím pøípadì, protože bylo potøeba uvolnit 4 vývody mikroprocesoru pro ovládání LCD displeje. Provozní kmitoèet se na pøepínaèi DIP se ètyømi polohami nastavuje v binárním kódu (0010 je volba kanálu R2 - Lysá Hora v Beskydech). Použitím binárního kódu jsme však získali 16 poloh pøedvolby. Pøedvolba pøijímaného kanálu pøi ètení údajù z displeje LCD již slouží jen k nastavení výchozí polohy ladícího prvku po zapnutí pøijímaèe. Je vhodné si na pøepínaèi DIP nastavit provozní kmitoèet nejbližšího radioamatérského pøevádìèe. Tlaèítka TL1 -UP a TL2 - DOWN na pøedním panelu pøijímaèe si zachovávají svoji trojí funkci. Další funkce ovládání jsou shodné s pøijímaèi v obou provedeních pro kmitoèty meteo satelitù. Pokud vás pøedchozí text zaujal, mùžete si objednat další stavebnici pøijímaèe a používat tak monitor pøevádìèù v obou pásmech.

11 11 Technické informace ZÁVÌR Firma EMGO pro vás pøipravila kompletní stavebnici (stavební dokumentaci, oboustranný tištìný spoj s nepájivou maskou a servisním potiskem, sadu integrovaných obvodù (MC3362, SAA1057, ATM89C2051s programem, LM386, LM7805, keramické filtry 10,7MHz a 455 khz, krystal 10,245 MHz a 4 MHz a sadu pasívních souèástek,vèetnì vhodného pájecího drátu a návodu jak úspìšnì pájet souèástky do tištìných spojù). Informujte se na aktuální ceny. Protože víme, jak hluboko mají mladí radioamatéøi do kapsy s penìženkou, nabízíme jim pro základní experimenty jen úspornou stavebnici (tištìný spoj, MC3362, filtr 455 khz/30khz a dokumentaci upravenou pouze pro nastavování ladícího napìtí potenciometrem v cenì 500 Kè vèetnì DPH). Lze objednat i další ekonomickou variantu pro øízení obvodu PLL SAA1057 z osobního poèítaèe PC, pøes jeho paralelní port.. Verze textu: / OK2UGS SEZNAM STAVEBNÍCH DÍLÙ KONDENZÁTORY HODNOTA KUSY TYP SOUÈÁSTKY OSAZOVACÍ POZICE, POZNÁMKY 1pF keramika (SMD 0805)... C6,C7,C9,C10 3p keramika... C2 5p keramika... C12 6p keramika... C3 10pF keramika... C33 12pF keramika... C5,C8,C11 1,8-22pF trimr kapacitní (CKT1 8-22pF)... C21 33pF keramika... C22,C23,C24 47pF keramika... C14 47pF keramika... C19 (osadit jen když není souèástí L6 455kHz) 150pF keramika... C13 2n fóliový WIMA... C25 4n fóliový WIMA... C37 10n keramika... C35 10n fóliový WIMA... C26, C49 47n keramika... C4,C30,C32,C36,C39 47n fóliový WIMA... C38 100n keramika... C1,C15,C16,C17,C18,C34,C43,C44,C47 220n fóliový WIMA... C31 330n fóliový WIMA... C28 2M2/50V ellyt radiální... C20 10M/50V ellyt radiální... C45 47M/12V(25V) ellyt radiální... C27,C29 100M/10V ellyt radiální... C46 100M/ ellyt radiální... C M/16V ellyt radiální... C48 REZISTORY, TRIMRY A POTENCIOMETRY 2R R20 47R R3 180R R14 820R (s LCD - nastav svit displeje)... R10 3k (v nouzi i hodnota 2k7)... R8, R9, R11 4k R17,R18 10k R5,R7,R16, R19 22k R4 39k R6 (39K - 56K - viz. text.) 47k R12,R13 50k/G potenciometr TP160, høídel 4mm... P2 100k/N potenciometr TP160, høídel 4mm... P1 100k R1,R2 100k trimr PIHER PT10VK P3 180k R15 TRANZISTORY A DIODY BF981 (BF982) GATE MOS FET... T1 BC NPN univerzální TO92... T2,T3 LED ÈERVENÁ Libovolná LED dioda... D1 1N Usmìròovací dioda 1A... D2

12 PØIJÍMAÈ FM V PÁSMU MHz s displejem LCD 12 INTEGROVANÉ OBVODY HODNOTA... KUSY...TYP SOUÈÁSTKY... OSAZOVACÍ POZICE, POZNÁMKY MC RX FM 2x MF... IC1 LM NF zesilovaè... IC2 89C S programem RX2MDIP4X... IC3 SAA PLL do 160 MHz... IC4 LM Stabilizátor +5V... IC5 LCD-DV Jednoøádkový displej... LCD1 CÍVKY 7MC455kHz TOKO 455kHz/600uH... L6 TLUM. 560nH - 1 uh axiální provedení... TLM1,TLM2 L s indukèností 0.1uH ,75z. viz. stavebnice L obvodu... L1,L2,L3,L4,L5 TO220 OSTATNÍ X-TAL MHz Krystal... X2 X-TAL 4.000MHz Krystal... X1 F 455 khz/15khz Keramický filtr... F2 10.7MHz Keramický filtr... F1 PATICE DIL nízká... Pro IC2 PATICE DIL nízká... Pro IC4 PATICE DIL nízká... Pro IC3 TO92 F-KON FC Anténní konektor F+M Dist. sloupek M3x5 mm Matice M Fe/Cd Konekt. SCD-016A zásuvka napájení 12V-2,5mm... Osadit do základní desky pøijímaèe a zapájet Konekt. SCP-2009C vidlice napájení 12V-2,5mm... Zapojit na kabel do adaptéru (pozor na polaritu!) Konekt CINCH SCJ GM Elektronic... Zapájet do desky na pozici REP. Pøepínaè DIP 4x GM Elektronic... Zapájet do desky na pozici DIP1jen když volíte verzi LCD Pøepínaè DIP 8x GM Elektronic... Zapájet do desky na pozici DIP, 1verze bez LCD Tlaèítko P-B spinací GM electronic... Zapájet do desky displeje na pozici TL1. TL2, ve verzi LCD Tlaèítko P-B spínací GM electronic... Zapájet do základní desky na pozici TL1. TL, bez LCD disp. Pøístrojový knoflík GM electronic, na høídel φ 4mm... Nasadit na høídel potenciometru P1 a P2 Lámací kolíky S1G11W GM Electronic... Zapájet na pozici PANEL a tak propojit základ s displ. Reproduktor Conrad Electronic... Zapájet dozákladní desky na pozici REP. Pájecí trubièkový cín x200 mm... Neplýtvejte pájkou - ještì vám kousek zbude Tištìný spoj Zákl x88mm... Pokud spoj bez prokovených otvorù - pájejtei propojky Tištìný spoj Displ x38mm... Pokud spoj bez prokovených otvorù - pájejtei propojky POUŽITÁ LITERATURA [1] Günter Borchert DF5FC, Funkamateur 2/1995, str Der Wetterfrosch - ein 137 MHz Satellitenempfänger, pokraèování ve Funkamateur 3/1995, str. 274 [2] Ing. Radek Václavík OK2XDX, Pøíjímaè a interfejs WXSAT (pøíjem snímkù z orbitálních meteosatelitù). A-Radio Praktická elektronika, seriál èlánkù v èíslech 2-6/1997. [3] Maršík, V.: Kmitoètová syntéza oscilátorového kmitoètu rozhlasových pøijímaèù, Amatérské Radio B3/1987 [4] Motorola, Linear/Interface ICs Device Data, Vol. II, str [5] Philips Semiconductors, SAA Radio tuning PLL frequency synthesuzer, November [6] ATMEL, AT89C bit Microcontroller with 1 kbyte Flash, katalogové listy August [7] DF2FQ: VHF Empfanger, CQ DL 1/1994 [8] Josef Daneš a kolektiv: Amatérská radiotechnika a elektrotechnika, 3. díl, Mìøení na pøijímaèích, str Naše vojsko Praha [9] Tùma, P. Displej s LED. AR A4/94 s. 18 [10] Kolomazník, P.: Pamì EEPROM 93C46 AR B6/93, s [11] Maršík, V.: Kmitoètová syntéza oscilátorového kmitoètu rozhlasových pøijímaèù. AR B3/87, s. 88. [12] OK2UGS.: Pøijímaè FM v pásmu MHz s obvodem Motorola MC3362. Elektroinzert 5/97 s. 6. [13] OK2UGS.: Pøijímaè FM v pásmu MHz s obvodem Motorola MC3362. A_Rádio_Electus99, s [14] OK2XDX.: stránka [15] OK2UGS.: stránka [16] Ing. Radek Václavík, OK2XDX.: Praktická elektronika è. 7/ popis stavby konvertoru LNC1700 MHz Konec textu