Alimentación en el Transceptor de CW

Esta publicación es para ampliar la publicación anterior sobre el desarrollo de un quipo de CW a partir de un Cahuane.

Circuito de alimentación

El circuito de alimentación se uso el mismo que tenia el Cahuane, con el rele que está en la placa de filtros en la parte posterior del equipo. Este rele cumple dos funciones, una es la de conmutar la antena en rx/tx y la otra es conmutar la alimentación de 12v que viene de la llave frontal.

Circuito sacado del Manual del Cahuane

En mi caso que tuve que sacar la llave frontal con switch de corte y poner un potenciómetro de volumen mas pequeño la entrada de 12v es permanente.

Rele en la placa de filtros.

El circuito original tiene un transistor NPN cuya base es controlada en tension directamente por el ptt que se encuentra en el microfono de palma.

Como en mi caso lo hice de CW, le envié la señal de PTT desde el Arduino Nano con 5v cuando quiero que transmita, pero algo muy importante es que como el equipo no es QSK (Full break in) es decir que no podría conmutar rápidamente entre rx y tx, no conviene mandar la señal al relé que la que enviamos al transistor que corta la RF para CW.

Si así lo hiciéramos, el relé estaría conmutando al mismo ritmo que la transmisión de CW!! y esto no es aceptable para la vida útil del relé. Lo que hice es sacar una señal para CW que interrumpe la señal de RF y otra para el relé que espera unos 400ms antes de enviar la señal de cambio a rx. Ahora al transmitir, a unas 15 ppm aprox, se mantiene el equipo en tx.

Este sistema se conoce como half-break in o semi-break in. Este valor se puede modificar desde el programa del Arduino.

También se podría haber logrado lo mismo interponiendo un temporizado entre la señal de CW y la que llega a PTT relé. Pero teniendo un arduino y con pines libres, no es problema hacerlo por firmware.

Luego con los 12v en rx, lo convierto en la entrada de un 7805 para alimentar todo lo que trabaje con esa tension, como el Arduino y el DDS; y un 7809 para alimentar otros dispositivos como el NE602.

Con los 12v de transmisión en parte va directa a los transistores y otra parte va controlada por un pin con capacidad PWM y un LM317 para poder variar la potencia de salida del equipo desde el Arduino por software.

Click para ampliar

Medidor de señales S para un receptor de Conversión Directa

Esta publicación es para ampliar la publicación anterior sobre el desarrollo de un quipo de CW a partir de un Cahuane.

Midiendo intensidad de señal

Medir intensidad de señal en un superheterodino no resulta tan complicado como con un receptor de conversión directa; y mas difícil aun es lograr que la salida haga una fluctuación lineal entre 0 y 5V para leerlo desde un puerto analogico desde mi Arduino Nano.

Normalmente es mas fácil porque se usan instrumentos analógicos que con pocos uV desplazan la aguja.

Luego de investigar un poco sobre como funciona un medidor de señales S, existe un estándar que dice que entre cada numero de S hay 6dB de diferencia, es decir que entre un S3 y un S4 hay 6dB de diferencia, o lo que  en otras palabras dice que para subir de un S3 a un S4 la estación remota debería cuadruplicar su potencia. Si una estación que emite con 1w nos llega con S3, con 4w debería llegar en S4, pero para llegar S9 debería transmitir con 4KW!!

Inversamente, si recibimos con un S9 y esta transmitiendo con 100W, con solo medio vatio lo escucharíamos con S5!!...Interesante no?

Este es uno de los argumentos mas usados para entender por que el QRP funciona y es divertido practicarlo.

Volviendo al caso de un receptor de conversión directa, se puede sacar de un lazo de AGC obtenido desde el audio y aplicado en el front-end del mismo aunque no es lo mismo que en un superheterodino porque no estaría detectando una portadora en su frecuencia de cero batido, en un DC necesitamos audio para analizar. Tambien se puede obtener rectificando el audio, filtrarlo y convertirlo en una señal DC que varia proporcionalmente al nivel de audio... vúmetro no?
Después de todo las señales S no son tan precisas como pensamos, porque la calibración del s-meter varía entre marcas, es al final una medida relativa de la fuerza con la que una señal entra por la antena.

S-Meter obtenido desde el audio y con salida analógica

Una version con amplificador operacional y salida analógica

Al ver las versiones con operacionales, recordé que una de las funciones de los operacionales es de ser rectificadores de precisión y que se puede obtener un valor de DC sin (prácticamente) la caída de tensión que tiene un diodo al conducir. Una mejora importante de los ya clásicos circuitos de S-Meter derivados desde una señal AF.

Rectificador de precisión

Se puede leer mas sobre estos circuitos aqui

Ahora bien... necesito que sea con una sola fuente.. .y el resultado fue el siguiente:

Click para ampliar

El rectificador de precisión en la práctica y el amplificador tiene R2 de 100K y R4 de 10K variables para ajustar mejor los resultados.

Una solución mas elegante

Algo mejor que lo anterior es usar el SA604a, es un integrado que tiene la función de RSSI (Received Strength Signal Indicator)

El CI fue diseñado para ser usado con RF hasta unos pocos MHz pero sin duda se puede usar para audio y obtener una salida lineal con respecto a una entrada logarítmica.... mucho mas preciso para usarlo como S-Meter.

Lamentablemente aquí donde yo vivo el distribuidor ni lo conocía a este circuito integrado...

Y una solucion mejor?

Sin duda la mejor solución para el S-Meter es usar un AD8307 que es un amplificador logarítmico desde DC hasta 500MHz y tiene una salida lineal tambien.

AD8307 como parte del proyecto PHSNA

Los usos que tiene el AD8307 son enormes para los radioaficionados, porque siendo un medidor de potencia podemos usarlo para muchos proyectos, Vatimetro de RF, desde uW hasta KW!!, como analizador de antena, analizador de redes para graficar respuesta de filtros, como medidor de ROE, como medidor de intensidad de campo (FSM), y... por que no, como S-Meter (o RSSI) obteniendo la señal directamente de RF desde el front-end!

Aquí se puede leer un articulo al respecto.

Continuará...

Equipo casero de CW a partir de un Cahuane FR-300

Del Cahuané al transceptor CW

Equipo prácticamente terminado

Hacer un equipo casero de CW que sea portátil con posibilidad de salir QRP pero también de poder transmitir con mayor potencia (Hasta 100W), usando la carcasa y etapa de salida de un Cahuane FR-300.

La idea de usar la carcasa de un Cahuane es porque el FR-300 es un equipo pequeño y portátil, ideal para llevarlo en días de campo y poder transmitir CW QRP con una batería pequeña o bien usar los 100W o mas que de la etapa de salida con una batería o fuente de mayor capacidad.

También me propuse como objetivo poder tener las bandas de 40, 20 y 15 metros con un display 2x16 caracteres controlado por Arduino, un encoder rotativo para el VFO y un módulo DDS AD9850.

En un principio quise utilizar el circuito del cahuane, el cual tiene una entrada para desbalancear el modulador y asi emite CW, pero me encontré con el inconveniente de que el cahuane que yo conseguí solo tenía 2 de los 3 canales posibles y que ademas no suelen tener canales cerca de los 21MHz, es decir que tendria que modificarlo bastante para llegar a los 15m.

Placa de los canales, mezclador y preamplificadores de RF del FR-300 Original

Modulador balanceado, filtro a cristal de 2MHz, audio PA Cahuane FR-300

Decidi entonces encarar el equipo completamente desde cero y como receptor un conversion directa para aprovechar lo mas posible el poco espacio disponible.

Diagrama en bloques del transceptor

Funcionamiento

El funcionamiento lo podemos dividir en 4 partes principales, la parte de control, la parte de radiofrecuencia la cual a su vez se subdivide en recepcion y transmision, la parte de alimentacion y la parte de audio.

El receptor es en conversión directa simple, no es DC de alta perfomance, es decir que no elimina una banda de audio lateral, sino que se obtienen las dos al mezclar directamente la RF del DDS con la de la antena.
Usé este metodo por el poco espacio disponible y ademas porque para CW un receptor de estos funciona muy bien.

El transmisor consiste simplemente en amplificar la radiofrecuencia del DDS hasta lograr el valor de RF a la salida de antena, para poder controlar la salida utilice un circuito con un LM317 que varia su tension de acuerdo a la señal PWM que entrega el Arduino por uno de sus pines; logrando tener el control de una de las primeras etapas de RF mediante tension de alimentacion. El resto de las etapas queda alimentado por 12V en Tx y la etapa de potencia se alimenta permanentemente como es en el Cahuane original ya que este circuito fue levemente modificado y reutilizado.

La parte de control la hice con un Arduino Nano el cual recibe datos por el encoder rotativo y su boton axial el cual cumple la funcion de ser VFO, selector de potencia, selector de tono lateral (sidetone) en la recepcion y tambien para cambiar el "step" o paso del VFO desde 10Hz hasta 10KHz.
También tiene como entrada un botón llamado RIT (Receiver Incremental Tuning) o "clarificador" como lo llama Yaesu. El cual ademas de esta función también sirve para revertir el VFO de recepción a 2xSidetone para pararse del otro lado del tono de batido y tal vez con suerte así sacarse de encima algún QRM. Esta parte luego será explicada con mayor detalle.


Como el desarrollo del mismo es demasiado grande para ponerlo en un solo artículo aquí se pueden ver la ampliación de cada etapa de la construcción por separado.  Hacerle click para ver cada uno.

1. Modificación de la carcasa
2. Alimentación en TX y RX.
3. Etapa de control y DDS VFO
4. Transmisor
5. Receptor
6. Filtros de audio
7. Filtros de RF
8. S-Meter

Receptor de Conversion Directa para CW

Esta publicación es para ampliar la publicación anterior sobre el desarrollo de un quipo de CW a partir de un Cahuane.

Consideraciones para diseñar un receptor de conversión directa

El receptor de conversión directa es muy fácil de lograr y funciona muy bien si se tienen en cuenta que hay que resolver algunos problemas previos:

1) Como es un receptor que obtiene audio directamente de la RF, se debe amplificar en audio varias veces y es muy facil amplificar una señal espúrea de los 50Hz de linea 220v o alguno de sus armónicos en 100Hz o 250Hz. Por eso es muy importante tenes un filtro de audio.
Tambien el blindaje puede ayudar para evitar este ruido.

Distribución de la ganancia en un superheterodino y en uno de conv. directa.

2) Microfonismo, este problema es porque los osciladores y todos los componentes sensibles en su posicion pueden variar la frecuencia con las vibraciones, esto produce como efecto que las vibraciones salgan amplificadas en la etapa de audio como si se tratase de un microfono.
La solucion es hacer el circuito lo mas rigido posible sin, componentes sueltos o con partes sueltas como los nucleos de las bobinas.

3) Radiacion del VFO, este problema no le afecta al receptor, pero si a los receptores cercanos ya que un conversion directa emite parte de su energia en uW por la antena ya que pasan por el mixer hacia la antena. La solucion es tener un filtro pasabanda con un preamplificador de audio para separar las etapas, un mezclador de FET doble compuerta o de celda Hillbert tambien evita que ocurra esto.

Teniendo en cuenta estos consejos, que son mejor explicados aqui, El diseño de mi receptor es con un NE612 y un TL081 como primer etapa, luego vendran los filtros y el amplificador de audio final.

V1 es la salida del NE612 (Detector de producto), al tomar una salida balanceada es muy facil eliminar los ruidos por nodo comun como el del punto 1, luego la ganancia no es muy grande para evitar los problemas de microfonismo y con un preamplificador de RF a la entrada del NE612. Vcc es de 9v, y la resistencia de 20Mg es para simular la impedancia de entrada de la etapa siguiente, la cual es el filtro de AF antes de amplificarlo en la etapa final.

Probando el receptor

En el siguiente video se ve como funciona el receptor sin filtros y la recepcion es bastante limpia.

Prueba con filtro de CW