Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver...

32
Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat mij zien en ik merk het op. Laat mij ervaren en ik onthoud.” (naar Confucius, 500 vc) Door : ON5PDV, Paul 9 maart 2018 Documentversie 01.00

Transcript of Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver...

Page 1: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Presentatie”HFtransceiverexplained”

(a.h.v.een27MHz“CB”zendontvanger)

“Verteleroverenikvergeet.Laatmijzienenikmerkhetop.Laatmijervarenenikonthoud.”

(naarConfucius,500vc)

Door:ON5PDV,Paul9maart2018

Documentversie01.00

Page 2: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Vooraf:‘expectationmanagement’

1.  Doelstelling:Ietsbijleren,opbouwenvanafeen‘basisniveau’.VandaaggaathetoverdeHFtransceivertechnologieenovereenstukjelegacy.

2.  Blokschema’sversuselektronisch(detail)schema’s3.  Verhaalin60minuten

Page 3: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Agenda§  Specificatiesvande‘HamInternationalJumbo’§  Symbolengebruiktinschema’s§  Discretecomponentenversus‘IC’versus‘SystemonChip’§  Elektromagnetischegolven§  Oscillator§  PLL§  Mixer§  Ontvanger§  Modulatie§  Zender

Page 4: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Vooraf:SpecsHamInternationalJumbo1“Cybernet”board

Page 5: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Eerstietsoversymbolen

USsymbolen.Bron:Wikipedia

VaricapNPNtransistor

PNPtransistor

opcomponentniveau opblokschemaniveau

Inputsignal Outputsignal

versterker

?

Page 6: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Nogietsover‘discretecomponenten’versus‘IntegratedCircuits’versus‘SystemonChip’

Bron:wikipedia,publicdomain

Bron:wikipedia,CCBY-SA3.0,https://nl.wikipedia.org/wiki/System-on-a-chip

DiscretecomponentenIntegratedCircuits(IC)SystemonChip(SoC)

Page 7: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Voorbeeld:componentenenIC

Afbeelding:AFtrapvanHamInternationalJumboInrood:ICToshibaTA7205– 5,8W‘poweramplifier’

Page 8: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Voorbeeld:ICTA7205AP,AFversterkerJumbo

“Datasheet”of“Specsheet”

Page 9: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Voorbeeld:SoC(SystemonChip)SoftwareDefinedRadio(SDR)

Page 10: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Voorbeeld:SoC(SystemonChip)SoftwareDefinedRadio(SDR)

Page 11: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Voorbeeld:SoC(SystemonChip)SoftwareDefinedRadio(SDR)

Page 12: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Boehhhh!!!Ikdachtdatwehier

ietsoverdedeJumbogingen

horen?

More!More!More!

Page 13: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Pro-memorie:Electromagnetischegolven•  Ladinginconstantebeweging(DC)geefteenconstantmagnetischveld.Hetis

deveranderingvansnelheid(versnellingofvertraging)vanladingen,zoalsbijeensinusvorm,dieeenelektromagnetischegolfveroorzaakt.

•  Eenantenneconverteertenergievanéénvormnaareenanderevorm.BijhetzendenwordtdedoordezendergegenereerdeRFenergieineenelektromagnetischegolfomgezet,dieuitgestraaldwordt.Bijontvangstgebeurthetomgekeerde,danwordthetelektromagnetischveldinRFenergieomgezet,dieaandeontvangeraangebodenwordt.

Onthoud:“stroomstraalt”(juisteris:”veranderingvanstroomstraalt”)

2 0( , ) sin4

mNQxE R t tRµ

ω ωπ⊥ =

Hetelektrischeveldisproportioneelmethetkwadraatvandehoeksnelheid(ω)watimpliceertdatEMgolveneenfenomeenisdatzichbijhogefrequentiesvoordoet(ω=2πf)

Page 14: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

ZenderOscillatorPLLModulatieBlokschema(AM,SSB,FM)EindtrapenfilterFrequentietransformatie(metdemengtrap)

Page 15: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

ZenderèOscillatorOscilleren:slingeren

“Eentrillingofoscillatieiseenperiodiekherhaaldeomkeringvandebewegingsrichting.Eentrillingwordtvaakveroorzaaktdoordeverstoringvaneenstabieleevenwichtssituatie”(Wikipedia)

Feedbackloop

(bron:ARRLhandbook2012)

Page 16: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

ZenderèOscillatorSoortenoscillators:Hartley-,Colpitts-,Clapp-,Kristal-Referentieoscillator:Meestalvastefrequentiem.b.v.‘kwarts’kristal.Zeerstabiel(bvb5ppm,metTCXO1ppmenlager).

Anderefrequentieskunnenvertrekkendevanuitdereferentieoscillator‘samengesteld’wordenviafrequentiedelers,frequentievermenigvuldigers(harmonischen)enPLL’s.

Wesprekenvan‘synthesizers’enfrequentiesynthese.

(bron:ARRLhandbook2012)

Page 17: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

ZenderèPLLFasevergelijking:Alsjedefasevan2ingangssignalen‘gelijk’(locked)houdt,impliceertditdatbeidefrequentiesdezelfdezijn

(bronafbeelding:ByChetvorno-Ownwork,CC0,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=58472497)

Page 18: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

ZenderèPLLenVCOindeJumbo•  Stabielekristaloscillatormengenmet‘VFO’signaalmetbepaald

frequentiebereik•  Schakelenvanverschillendekristallengeeftverschillende‘banden’

Chselectorbinair255-211

10,24MHz:1024=10kHz=‘channel’

WordtineenlatereTXtrapgemengdmet10,695MHz->26,965–28,305MHz

Freerunning17,555–18,445MHz

Namixerontstaansomenverschilfrequenties!=TA7310

=PLL02A

Page 19: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

ZenderèPLLenVCOindeJumbo

Page 20: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

“Datasheet”of“Specsheet”

Page 21: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

“PLL02Aschema”

Page 22: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

ZenderèPLLenVCOindeJumbo

Page 23: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Frequentiemixers(metdemengtrap)Hoe?(vrijevertalinguitARRLhandbook2012)

EenRFmengtrapofRF‘mixer’iseentraditioneleradiotermvooreencircuitdatdefrequentievaneensignaalnaarbovenofbenedenverschuift,doorhettecombineren(x)meteenandersignaal.Erontstaannieuwefrequenties.RFmixerisnietteverwarrenmeteenandersoortmixer,waarbijfrequentiesopgeteldworden,maargeennieuwefrequentiesbijgemaaktworden(bvbbijaudio‘menging’).

(bron:ARRLhandbook2012)

Page 24: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

FrequentietransformatieWaarom?Ontvanger:•  Teontvangensignaalmengenmet‘VFO’

signaalmetbepaaldfrequentiebereik•  Resultaatissignaalopvaste‘Intermediate

Frequency’•  Voordeel:erkunnenselectievefilters

gebruiktwordenopdezevasteIF

Zender:•  Stabielekristaloscillatormengenmet‘VFO’signaalmetbepaald

frequentiebereik.•  Schakelenvanverschillendekristallengeeftverschillendfrequentiebereik.

BvbingevalvanCB‘LOW’,‘MED’,‘HIGH’,ofingevalvanHAMverschillendeHF‘banden’

•  Voordeel:VFOkankwalitatiefontworpenwordenvooreenbeperktbereik

Page 25: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Ontvanger(‘superhet’):Blokschema,IFen455kHzBlokschema 10,695MHz

37,66-39MHz 10,24MHz

455kHz

PLL(10kHzchannelspacing‘VFO’)

•  Waaromdown-conversion:makkelijkereenkwalitatievereverwerking(versterkersmakkelijkerteontwerpenoplagerefrequentie,filterismakkelijkerenselectieverteontwerpenvoorvastefrequentiemetvastebandbreedte)

•  1steIFomimagerejectionteverbeteren•  Waarom2deIFop455kHz?IndevroegejarenvanAMmiddengolfbleekditminof

meerdebestekeuzevoorselectiviteitenimagerejectioninMW/SW.Ookzou,doordekeuzevande(44)5kHz,een‘slechte’localeoscillatorandereontvangersnietstoren(zelfzenden)doordathijvalttussenstationsfrequenties(dieeindigenopeen10-talalsfrequentie)

26,965–28,305MHz

Page 26: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

ZenderèModulatie•  Functioneel:Toevoegenvanhetsignaal(informatie)datwewillenoverbrengen

methethoogfrequentradiosignaal.•  Soorten:inwerkenop3kenmerkenvan‘sinus’:AM(SSBenCW),FM,PM•  Wat:Spraaksignaal300Hztot3kHz•  Hoe:

•  Menging(AM,SSB),erontstaandansom-enverschilfrequenties•  VCO(FM),bvbmet‘varicap’parallelaankristalwaardoorPLLuitgang

frequentie‘devieert’

Page 27: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

ZenderèBlokschema(AM)

Vereenvoudigd(generiek)blokschemavaneenzender(bron:VRAcursusbasisvergunning)

AMmodulatiedoortoevoegenversterktAFsignaalineindtrap,bvbcollectorspanningsmodulatie(bron:ARRL2012handbook)

Page 28: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

ZenderèBlokschema(SSB)

Vereenvoudigdblokschemavaneenzender(bron:VRAcursusbasisvergunning)

SSBmodulatieviagebalanceerdemodulatordiealskenmerkheeftdatdedraaggolfalonderdruktisaandeuitgang.Deongewenstezijband(USBofLSB)wordtineenvolgendetrapuithetdubbelzijbandgefilterddooreenscherp‘zijband’filter(bron:ARRLhandbook)

Page 29: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

ZenderèBlokschema(FM)

Vereenvoudigdblokschemavaneenzender(bron:VRAcursusbasisvergunning)

FMmodulatiedoortoevoegenversterktAFsignaalaananodevan‘varicap’,diedecapacitantieparallelaandedekristallenlichtwijzigt.InditschemazijnookdeAMenSSBdiagramsafgebeeld.(bron:InstructionManualHamInternationalJumbo)

Page 30: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

ZenderèEindtrapenfilterHetversterkteAFsignaalkomtviapin14toeenwordtaandecollectorvanQ9(RFdriver)enQ10(RFPower)toegevoegd.

Page 31: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Q&A

Zijn !er nog !vragen ?

Page 32: Presentatie ”HF transceiver explained” - ON4PRA.be · Presentatie ”HF transceiver explained” (a.h.v. een 27 MHz “CB” zendontvanger) “Vertel er over en ik vergeet. Laat

Backupslide:filters

(bron:https://www.murata.com/~/media/webrenewal/support/library/catalog/products/filter/cerafil/p11e.ashxa)