VHF/UHF ontvanger
Intro
In de Elektuur HF special uit 1993 een relatief eenvoudig maar zeer doeltreffend ontwerp van een VHF/UHF ontvanger beschreven. Na er lange tijd geen aandacht aan te hebben besteed ging ik medio 1998 toch met het ontwerp aan de slag. Het idee is zo simpel; neem een standaard (TV) tuner, zorg voor twee mengtrappen om via twee MF signalen het audio signaal te detecteren. En dit alles natuurlijk met standaard -en goed verkrijgbare- componenten (misschien vormt alleen het eerste MF filter hierop een uitzondering). Hieronder een blokschematische weergave van het ontwerp:

Wat de bouw in eerste instantie tegenhield was de prijs van de (TV) tuner. Barend Hendriksen vraagt voor de UV616S een ruime honderd gulden. De versie zonder uitgang voor frequentiemeting, de UV615, doet nog altijd zo'n 90 gulden. Op zich natuurlijk niet zo bijzonder hoog geprijsd als je let op de techniek die je in huis haalt, maar het is toch altijd leuk de prijs te kunnen drukken. Nu bleek genoemde HF componenten leverancier ook over een Panasonic tunertje type ENV te beschikken voor een wel heel zacht prijsje: HFl. 17,90 (prijspeil 1998). Natuurlijk niet voorzien van frequentieteller uitgang en ook de zgn. ' hyper' frequenties zijn niet beschikbaar (300-470 MHz), echter de overige frequenties tussen 47 en 860 MHz zijn er wel ! De Japanse leverancier gaat er vanuit dat een 1e MF van 38.9 MHz gebruikt wordt. Het aansluitschemaatje van de tuner:

Hierboven is een schets van de Panasonic tuner te zien. De juiste band is te selecteren door 12+VDC aan 1 van de band select inputs aan te bieden. Dit kan het best via een smoorspoeltje gebeuren. De AGC is ook handmatig instelbaar gemaakt door +12VDC via een 100k potmeter aan de AGC ingang te knopen.
Het oorspronkelijke Elektuur ontwerp doet het met 37.3 MHz als 1e MF. De 2e MF in dit ontwerp is een oude bekende: 10.7 MHz (tot stand gekomen met een 48 MHz kristal in een NE605A). Spannend is nu of die andere MF een probleem gaat geven. Het 1e MF filter, de OFWG1968 van Siemens heeft volgens de specificaties een middendoorlaat frequentie van 38.9 MHz. In de tekst van Elektuur is echter terug te vinden, dat zo'n beetje alles in de band 33 40 MHz min of meer onverzwakt wordt doorgelaten. Dat zou dus moeten lukken Vraag blijft of aan de uitgang van de Panasonic tuner echt alleen 38.9 MHz staat of dat hier een heel spectrum aan frequenties beschikbaar is. Dat laatste bleek wel degelijk het geval, 37.3 blijkt beschikbaar en voilà, musica was het resultaat!

Foto 1 Vooraanzicht VHF/UHF ontvanger
Een behuizing zoeken voor een stuk elektronica is toch vaak een probleem. Enerzijds vormt het kastje toch vaak het sluitstuk op de begroting, anderzijds wordt het produkt voor een groot deel op zijn uiterlijk beoordeeld. Nu had ik nog een ontzettend defecte Nordmende oscilloscoop staan uit begin jaren 70 (dit vehicel deed het echt niet meer; hoogspanningstransformator naar de Filistijnen, connectoren en schakelaars zwaar gecorrodeerd, gloeipijp verre van vacuüm en ga zo maar door). Enfin (bijna) alles uit de behuizing gehaald tot de lege kast slechts restte. Een handvol onderdelen zijn blijven zitten om deel te gaan uitmaken van het nieuwe ontwerp: aan/uit schakelaar, transformator, potmeters.
De oorspronkelijke opening waardoor de kijkpijp te bewonderen was kon mooi ingezet worden voor het luidsprekerpaneel; een AD4072 Philips 2 W luidspreker is op een metalen gaatjespaneel gemonteerd in deze opening. Estetisch bleek dit ruimschoots in orde.
Een oud netfilter heb ik kunnen redden uit een oude VGA computer monitor en zorgt in de VHF/UHF ontvanger voor het kuisen van de 220 volt voedingsspanning (Dit filter bevat o.m. twee dikke 220nF/250VAC condensatoren en een flinke spoel). Het filter is tussen de 220 volt ingangsconnector en de voedingstrafoo geïnstalleerd.
Daar een 40 m DC ontvanger ook nog steeds lag te wachten om gebruikt/ingebouwd te worden en de hoeveelheid beschikbare ruimte hiervoor zeker geen beletsel vormde heb ik de VHF/UHF ontvanger uitgerust met deze ontvanger module om het bereik van 7000-7100 KHz te kunnen beluisteren. In dit interessante deel van de 40 m band zijn CW en SSB stations te beluisteren. Het gaat hier om een eenvoudige ontvanger die werkt volgens het Direct Conversion principe (in een mixer wordt het hoogfrequente ingangssignaal met een oscillatorsignaal van praktisch dezelfde frequentie gemengd. Dit resulteert in een uitgangssignaal direct in het laagfrequent (audio) deel van het spectrum. Met dit type ontvanger is alleen ontvangst van morse (CW) en Enkelzijband gemoduleerde (EZB, SSB) stations mogelijk. Uitstekend geschikt voor het beluisteren van het amateurverkeer in de 40 m band dus.
Modulaire opbouw; de 'free-space' methode
Om een en ander overzichtelijk te houden heb ik de ontvanger modulair opgebouwd en wel als volgt: Op gaatjes board: de voedingsprint en het LF audio circuit. Als 'free space': de HF tuner/MF ontvangstgedeelte (de dubbel-superhetrodyne ontvanger) en de 40 m DC ontvanger. Deze 'free-space' opbouw methode heeft zo z'n voor- en nadelen. Voor professionele toepassingen waar massafabricage aan de orde is, is deze methode (waarbij de onderdeeltjes min of meer los op een grondplaat gesoldeerd worden) uit den boze. Wanneer het echter om een prototype (zoals het hier betreft) gaat waarbij de opstelling van de onderdelen van belang kan zijn is deze manier van schakelingenopbouw volstrekt acceptabel. 'Free-space' opbouw gaat uit van een ongeëtste koperprint waarop de componenten direct/indirect gesoldeerd worden. Het hele proces van printenplan ontwerpen/belichten/etsen/gaatjes boren is hierdoor overbodig geworden waardoor flinke tijdswinst behaald wordt. Het eindresultaat mag dan wat minder professioneel ogen dan zijn tegenhanger, de geëtste PCB (Printed Circuit Board), de prestaties in elektronische zin hoeven er niet onder te lijden; integendeel. Opbouw in 3-D maakt zeer korte verbindingslijnen (en dus ook b.v. kleine parasitaire capaciteiten mogelijk). Hierdoor kunnen sommige (HF) specs aanzienlijk verbeteren. Om met de 'free-space' methode een overzichtelijk (en makkelijk toegankelijk en dus modificeerbare) schakeling te maken bestaat een aantal simpele basisprincipes:
Werking en details
Voor alle duidelijkheid; Voor de complete schema's wordt naar het oorspronkelijke ontwerp in de Elektuur special van 1993 verwezen.
De VHF/UHF ontvanger
Het betreft hier een dubbelsuper wat zoveel wil zeggen als een ontvanger die werkt met twee verschillende middenfrequent signalen. Het ontvangen signaal wordt in 2 stappen naar een lagere frequentie omgezet. De TV-tuner bevat een afstembare HF-versterker, een variabele oscillator en een mengtrap. De HF-versterker filtert en versterkt het antennesignaal. Daarna wordt dit signaal in een mixer met het interne oscillator signaal gemengd, zodat er een verschilsignaal van 37.3 MHz ontstaat. Dit verschilsignaal wordt naar het 1e MF-filter (De OFWG1968 van Siemens) geleid. Dit filter zeeft het bandje 33 40 MHz uit het aangeboden spectrum en de rest van de schakeling zorgt dat alleen de 37.3 MHz MF gebruikt wordt.
De SE605 (of NE605 met iets mindere specs v.w.b. toelaatbare omgevingsfactoren) bevat een oscillator met een vaste frequentie bepaald door het kristal (48 MHz, 3e overtone). Dit oscillator signaal wordt samen met het 1e MF signaal van 37.3 MHz aangeboden aan een interne mengtrap (de 2e inmiddels) die hieruit het 2e MF signaal op 10.7 MHz destilleert. Door een 2e MF versterker wordt dit signaal gefilterd (tweemaal een SFE10.7) en versterkt. Hierna wordt het 10.7 MHz signaal (alles nog steeds in de SE605) aan een AM/FM detektor aangeboden. Twee uitgangssignalen zijn dan ook beschikbaar (AM uit pin 7 van de SE605 en FM uit pin 6). De twee externe 10.7 MHz filters zijn van belang i.v.m. de gekozen bandbreedte. Hier is voor de SFE10.7 gekozen met een bandbreedte van ca. 100 KHz. Eigenlijk zijn het deze twee filters die ervoor zorgen dat uit de 1e MF-band van 33 40 MHz alleen de frequenties rond de 37.3 MHz verder gebruikt worden. Het moet mogelijk zijn een tweede set (omschakelbare) filters te installeren zodat de bandbreedte naar keuze kan worden ingesteld. Dit heb ik zelf nog niet geprobeerd, maar is wellicht een interessante experimenteer-optie.
Op de AGC-ingang van de tuner wordt een regelspanning aangeboden van 0.8 10 V die ervoor zorgt dat de versterking van de tuner aangepast wordt aan de behoefte. M.a.w. bij zwakke ingangssignalen wordt de versterking maximaal en bij sterke ingangssignalen minimaal. Hierdoor wordt oversturing voorkomen. Het AGC regelsignaal wordt uit de AM-uitgang van de SE605 aan de AGC ingang van de tuner aangeboden.
Het AM audio(uitgangs)signaal wordt betrokken uit een uitgang voor het aansluiten van een S-meter met log-schaal. De dynamiek van dit signaal is niet wat het normaliter zou moeten zijn, maar het blijkt in de praktijk prima te functioneren. De verstaanbaarheid van de AM airband signalen (begin van de VHF3 band: 108.1-136 MHz) is uitstekend te noemen (zowel de 25 KHz als de 8.33 KHz brede vliegtuigsignalen; verplicht per oktober 1999 i.v.m. toenemende 'verstoppingen' in het vliegtuig-communicatieverkeer).
De LF versterker
De LF-versterker die de audiosignalen afkomstig uit de VHF/UHF ontvanger en de 40 m DC ontvanger op luistersterkte brengt, is opgebouwd rond de TDA7052 van Philips. Dit IC is in staat 1 Watt geluid aan de luidspreker te leveren zonder dat er van uitgangselko's gebruik gemaakt wordt. De ingang van dit IC is niet direct aan de uitgang van de ontvangstmodules gekoppeld maar wordt vooraf gegaan door een FET en een (dubbele elektronische schakelaar 4066). De FET zorgt ervoor dat de uitgang van de ontvangers niet al te zwaar belast worden. De elektronische schakelaar wordt gestuurd door een regelspanning afkomstig van een circuit dat voor de squelch (' muting') functie zorgt.
De S-meter
Een signaalsterkte meter mag natuurlijk niet ontbreken, al was het alleen maar om de sterktes van de signalen onderling m.b.v. de (ongecalibreerde) meter te kunnen vergelijken. Met twee instelpotmeters kunnen de nulpuntinstelling en de maximale meteruitslag naar believen worden ingesteld. Voor de meter heb ik een afgedankte VU-meter uit een cassetterecorder gebruikt. Twee dioden over de meter zijn aanwezig om te voorkomen dat bij te grote spanningen (>0.6 V) de meter beschadigd wordt.
De voeding
De voeding is van het recht-door-zee type en levert de volgende uitgangsspanningen: +12 VDC, +6 VDC en een regelbare spanning van ongeveer 0.5 V 28VDC. In het regelbare voedingsspanningsgedeelte is een zenerdiode van 33V opgenomen. Het kan ongeveer een minuut duren voordat de zener op temperatuur is en in staat is de stabiele afstemspanning ('TUNING') te leveren. De meerslags potentiometer is één van de duurdere componenten in dit ontwerp (reken op 25 gulden) maar absoluut noodzakelijk. Met een reguliere afstempotmeter is het praktisch onmogelijk om op een zender in de VHF/UHF band af te stemmen. Ik gebruikte een 10 kohm type van Helipot. Een Bourns multiple turn moet het trouwens ook goed doen. Twee weerstanden rond de meerslagspotmeter zorgen ervoor dat - binnen de door de zenerdiode opgelegde limieten - de regelspanning tussen 0.5 VDC en 28 VDC nauwkeurig instelbaar is.
De 40 m DC ontvanger
De ontvanger is opgebouwd rond de passieve mixer MD108, een goedkopere versie van de SBL1 van Mini- Circuits. Een BF981 zorgt in de oscillator voor een stevig en stabiel signaal. Enige HF voorversterking met een BF494 bleek geen overbodige luxe. In eerste instantie was het ontwerp erg brom (50 & 100 Hz) gevoelig maar 0.1
m F condensators over de gelijkricht brug deed wonderen. Het ontwerp bleek niet erg te lijden aan 'AM-omroep doorbraak', iets waar DC ontvangers met simpele mixers (b.v. volgens het Poljakov principe met 2 diodes) nogal eens aan lijden. Een prima ingangsfilter doet hier blijkbaar goede zaken.
Waar het om draait; de ontvangstresultaten:
Het gaat hier om een ontwerp waarvan de prijs/prestatieverhouding ruimschoots die van het gemiddelde elektronica project ontstijgt. M.a.w. de resultaten zijn gewoon erg goed.
Hieronder is een overzichtje gegeven van de ontvangstresultaten in Zoetermeer (Rokkeveen).
Gebruikte antenne; spriet van ongeveer anderhalve meter, binnenshuis opgesteld (ongeveer drie en een halve meter boven straat niveau).
VHF1: 47 110 MHz
; -audio van TV zenders (minimaal 3), mobiele telefonie rond de 60 MHz, politie telefonie (tot ongeveer een straal van 30 km, rond 87-88 MHz), FM omroepband (88-108 MHz)VHF3: 110 300 MHz
, -vliegverkeer (alleen AM, Schiphol en Zestienhoven luid en duidelijk), 2 m Narrow Band FM amateur verkeer (144 146 MHz), taxi telefonie, Radio Scheveningen (156 Mhz tot 31 dec. 1998!)UHF:470 860 MHz, -
audio van TV zenders (minimaal 4), 70 cm amateurverkeer (432 MHz)SW: 7000 7100 KHz,
- CW (7.0-7.05 MHz) en EZB verkeer (7.05-7.1 MHz). V.b.; Op de avond van 27 september 1998 was er een contest op 40 m gaande; veel EZB D en G stations goed te ontvangen.
Voor alle duidelijkheid; Voor de complete schema's wordt naar het oorspronkelijke ontwerp in de Elektuur special van 1993 verwezen.