česky english guestbook guestbook

Asi třicet let se věnuji vývoji nejrůznějších rádií. Rádiové transceivery, jimiž se zabýváme, se používají převážně pro přenos dat. Dnes už bez výjimky všechny používají technologii softwarově definovaného rádia. Samotný rádiový transceiver pak obsahuje většinou něco přes tisíc součástek a musí plnit ty nejpřísnější normy ETSI a FCC. Možná proto občas sklouznu do jakési protipolohy, k myšlence co nejjednoduššího radioamatérského krátkovlnného transceiveru a mé cíle při tomto rádiovém bloumání se pro začátek - není vyloučené, že později si výchozí podmínky nadefinuji volněji - dají vyjádřit takto:

 

  • Součástek by mělo být naprosté minimum, nejlíp méně než 50 a mělo by z nich být vyždímáno maximum. 
  • Rádio by i přes malý počet součástek mělo být příjemně použitelné, ovšem s rozumným ohledem na minimalistický návrh! 
  • Nechci žádné integrované obvody, chci používat součástky s maximálně 3 vývody.

 

Tak vzniklo schéma transceiveru Hejkal, vyvíjející se postupně v dokonalejších verzích. Stále platí, že i v té poslední komfortní verzi je možné osadit pouze 49 "rádiově nutných" součástek a mít tak zařízení s výhodným bonusem pro MAS!

 

  1. Popis zapojení Hejkala, zamyšlení nad jeho klíčovými obvody
  2. Blog popisující oživování Hejkala 1.0 a různé "příhody z natáčení"
  3. Blog o zprovozňování Hejkala 3.0 comfort
  4. Schémata
  5. Hejkalovy parametry

 

Popis zapojení Hejkala, zamyšlení nad jeho klíčovými obvody

Jde o minimalistické přímosměšující zapojení. Jeho hlavní nevýhodou z hlediska rádiové ekologie je pronikání signálu lokálního oscilátoru do anténního vstupu. Dá se počítat s jeho potlačením přibližně o 20 až 25dB v pásmu 14MHz, proto by nebylo příliš slušné používat větší výstupní výkon než 1W. Důvodem je nevyvážený směšovač a absence předzesilovače; použitá koncepce je takto zvolena kvůli minimalistickému pojetí Hejkala.

Klíčový obvod, směšovač přijímače kombinovaný s koncovým stupněm, byl inspirován zapojením známého transceiveru Pixie. Pokusil jsem se tento blok připojit lépe. Jeho nová topologie s "nefalšovaným diplexerem" je nyní odlišná od původní konstrukce, podle mého názoru je rádiově "čistší" a simulované i naměřené parametry zatím vypadají slibně. Základní obvodový rozdíl mezi směšovači v Pixie a v Hejkalovi je ten, že Pixie používá rezistivní mixer s řízeným odporem zapojeným sériově a Hejkal používá rezistivní mixer s lokálním oscilátorem řízeným odporem v paralelní konfiguraci. Tyto směšovače se většinou staví s tranzistory FET HEMT a pravděpodobně by v nich pěkně fungovala i vakouvá trioda. Tyto a další podobné součástky totiž mají pro tento účel vhodné převodní charakteristiky. S bipolárním tranzistorem ovšem toto zapojení podrobně prozkoumané pokud vím není, proto je to zajímavá výzva!

Ten kouzelně jednoduchý audio zesilovač jsem kdysi dávno "objevil" v ruském, vlastně tehdy možná ještě sovětském časopisu Pадио. Od té doby si ho tak nějak pamatuji a protože má vzhledem ke své jednoduchosti minimální zkreslení a velmi snadno se počítá, zalíbil se mi. Jenže jsem ho ještě nikdy nepoužil a tak jsem ve svém nadšení v prvních verzích schématu zapomněl na jeden kondenzátorek, zavádějící v kritickém místě zesilovače potřebnou zápornou vazbu na vyšších kmitočtech. Při simulacích se mně to samozřejmě chovalo na počítači naprosto klidně, ale v reálu to může zlobit! Jedná se o C18, jehož optimální hodnotu ještě budu hledat, zatím tam mám originální, kterou jsem našel hned na několika webech, zabývajících se podobnými vtipnými zapojeními, stále zajímavými, byť pochází z dob sovětského časopisu Pадио - pokud nejsou ještě starší! - a to 330p.

Musím ale objektivně uvést, že stavba Hejkala bude o něco složitější, než spájení Pixie, což je jeho nevýhoda. Naopak radostí by měly být některé výhody Hejkala: Přestože má Hejkal fakticky srovnatelné množství součástek, tyto jsou elementární a mají tedy vždy maximálně tři nohy. To se mi líbí, vám ne? Dále, Hejkal má v rámci amatérského pásma podstatně větší přeladitelnost než Pixie, počítá se s vyšším vysílacím výkonem a hlavně, jeho přijímač by měl být odolnější a selektivnější a měl by tedy být schopem lépe fungovat v dnešní rádiové aréně...!

Ještě zde musím vyjádřit jedno poděkování: S tímto projektem si můžu hrát i prakticky díky Pepíkovi OK1BJH a Standovi OK1HCD, kteří si sehnali schéma Hejkala a pustili se bez bázně do jeho stavby. Schéma, které jsem vypustil pouze jako teoretickou úvahu, mělo ovšem jisté nedotaženosti, které nyní odstraňuji, což mě zatím nadmíru baví, Stando, Pepíku, TNX!

Zde je má výchozí úvaha o citlivosti těchto minimalistických "přímosměšů" (Pixie, Hejkal): 

Jak vznikl můj odhad dosažitelné citlivosti (a pochopitelně i šumového čísla)? Vycházím z výkonové efektivity běžných sluchátek: 

Základní výchozí "univerzální" hodnota výkonové efektivity běžných sluchátek je 100dB/1mW, člověk ale spolehlivě slyší hladinu akustického tlaku i někde kolem 25dB. To je o 75dB níž pod referenčními 100dB, no a když o 75dB rovněž snížím ten referenční výkon 1mW, tedy 0dBm, dojdeme k tomu, že bychom měli ve sluchátkách slabě slyšet signál -75dBm. 

Napěťové zesílení v audiozesilovači LM386 zapojeným na maximální zisk v Pixie je 46dB (Standa Pixie změřil, proto se od citlivosti Pixie odrážím), útlum ve směšovači a před audiozesilovačem je dohromady řekněme kolem 10dB. Tedy ten výchozí ještě ve sluchátkách slyšitelný výkon -75dBm má na anténě po úvodním zeslabování a následném zesilování hodnotu (pro jednoduchost předpokládáme, že se pohybujeme blízko kolem impedance 50ohm, což je docela blízko skutečnosti):

-75[dBm] - (46-10)[dB] = -111[dBm]

Uslyší Pixie tak slabý signál na vstupu? Kontrola šumovým číslem: Šumový práh je v normální teplotě někde kolem -174dBm/Hz, rádiový kanál v Pixie má šumovou šířku řekněme 5kHz:

-174[dBm/Hz] + 10log(5000)[Hz] = -174+37 = -137[dBm]

K vypočítané ideální úrovni slyšitelného výkonu Pixie (-111dBm) nám zbývá: 

-111[dBm] - (-137)[dBm] = 26dB

Přibližně 26dB by tedy muselo být šumové číslo Pixie, aby maskovalo vypočítaný signál -111dBm, a to takový typ směšovače s "nějakým univerzálním bjt" v nejhorším produkovat skutečně může. Takže celá úvaha tak nějak kolem, dokola a zhruba sedí s tím, že Standa slyšel na Pixie signál -110dBm, když ovšem Pixie byl napájen z baterií.

Závěr: Prototyp Hejkala pracuje v radioamatérském pásmu 20 metrů. Standa MDS zjišťoval na pásmu 40 metrů. Alespoň uchem indikovaný minimální detekovatelný signál (MDS) u Hejkala by se ale taky mohl pohybovat někde kolem -110dBm, i s tím, že směšovač je tvořen běžným nf výkonovým tranzistorem BD139. Tyto tranzistory už jsou ale poměrně moderní a fungují i na poměrně vysokých kmitočtech, tak proč ne. 

 

No a od tohoto místo budu psát jakýsi Hejkalovský blog o postupu prací na něm:

 

17. 07. 2019

Mám k dispozici dvě desky, jednu kompletně osazenou od Pepíka OK1BJH s krystaly 14.070MHz a druhou od Standy OK1HCD, kde krystaly chybí. Prozatím pracuji na té Pepíkově. Kromě toho, že se mně podařilo při napájení z gelového akumulátoru při pátrání po minimálně detekovatelném signálu bleskově rozsvítit a vzápětí čistě beze zbytku vypařit jeden spoj na Pepíkově desce zkratem, když jsem krokodýlkem osciloskopu uzemnil kovovou obrubu konektoru jack 3.5mm určeného ke klíčování, která je ze zdroje napájená, byly další práce poměrně úspěšné. Odstranil jsem kmitání, které bylo způsobeno absencí zpětnovazební kapacity v koncovém Darlingtonově páru. Po tomto zásahu a po náhradě vypařeného spoje elegantním drátkem (sri Pepíku) se deska opět rozběhla. Současné známé výchozí parametry Hejkala, zatím jen velmi zhruba ověřené:

  1. Uchem změřený MDS (signál, který bych pomalým tempem kolem 20WPM myslím spolehlivě bral) při napájení z gelového olověného aku na frekvenci 14.063MHz: cca -110dBm (OK).
  2. Přeladění VXO v oblasti "dobrých" oscilací: 14.051MHz až 14.071MHz (na první nástřel to jde).
  3. Rozladění XIT: dole 2200Hz, nahoře kolem 6800Hz. (dole je to akorát, nahoře zbytečně moc).
  4. Na vysílač jsem ještě nesáhnul.

 

Pro příště jsem si vytyčil tyto úkoly:

  1. Změřit vstupní IP3 na offsetu 20kHz od pracovní frekvence.
  2. Změřit blokování na offsetu 20kHz.
  3. Nastavit optimální zesílení audiozesilovače.
  4. Změřit výkon vysílače, fázový šum VXO a pak i celého vysílače, změřit teplotní stabilitu VXO.
  5. Maximalizovat výkon vysílače optimalizací převodu výkonu z VXO do PA, čímž by se zároveň mohla případně i zvýšit odolnost směšovače.

 

18. 07. 2019

Nevydržel jsem kvůli své zvědavosti. Zapnul jsem Hejkala v režimu vysílání, bez úprav, přesně tak, jak byl původně osazen. Následující obrázek je docela vypovídající. Můžete se na něj snadno podívat v plné velikosti a prozkoumat všechny zobrazené hodnoty, jsou příjemně zajímavé. Zde je: http://www.bloumani.cz/data/uploads/Hejkal_trx/Hejkal_TX_first_fire.jpg

Co ty údaje znamenají?

  • Marker 1 ukazuje frekvenci. Je zřetelně vidět, že i s krystaly 14.070MHz se na požadovaný QRP kmitočet pásma 20m snadno dostaneme, Hejkal šel vyladit ještě níž. Naměřená frekvence na obrázku je 14.0578MHz.
  • Dále je tam jasně zobrazený v daný okamžik měření aktuální rf výkon Hejkala, přesně -0.45dBm. To by samozřejmě bylo velmi málo, jen asi 0.9mW, kdyby ovšem na měřicím vstupu kalibrovaného spektrálního analyzátoru nebyl zařazen výkonový atenuátor Pasternak 30dB, který chrání to citlivé měřicí zařízení. Takže skutečný naměřený výkon je minimálně tisíckrát větší (1000x větší znamená větší o 30dB; těch 30dB, o něž atenuátor snižuje skutečnou hodnotu). Což je 900mW. A proč minimálně? Nezapočítal jsem do měření útlumy konektorů, jsou tam tři přechody. Ale ten bude pravděpodobně maximálně někde kolem 0.1dB.

 

Přepočet z výkonu v dBm na výkon v miliwattech je možný na jakékoliv slušnější kalkulačce podle tohoto vzorce:

P[mW] = 10^{P[dBm]/10}

"^" znamená "10 umocněno na". Vzorec platí, protože výkon v dBm je definován takto:

P[dBm] = 10log{P[mW]}

Takže Hejkal vysílá docela slušně a pravděpodobně by mohl dávat páru ještě větší. Proč? Protože je tam něco ještě špatně. Ten výkon 900mW se totiž začne po několika vteřinách snižovat a za chvíli se dostane na hodnotu o 3dB nižší, tedy poloviční, na 450mW. A při trvalém zaklíčování se dále snižuje. Co se děje?

Podobný jev většinou znamená, že se v zapojení něco hřeje, čímž se mění parametry dané součástky. A že se Hejkalovi nevysílá nejlíp je vidět přímo z obrázku, stačí mrknout na hodnoty napětí a proudu u napájecího zdroje. 13.8V a 0.38A, tedy celkový příkon přes 5W! Něco si vezmou ostatní obvody, navíc, trochu jsem audiozesilovač Hejkala naproudil. S vypnutým PA si Hejkal vezme při 13.8V 0.12A. Samotný koncový stupeň si tedy bere 3.6W a odevzdává rf výkon 1W (ano, ten tam v první chviličce po zapnutí skutečně je). To znamená poměrně mizernou účinnost, 2.6W se mění v teplo hlavně na koncovém tranzistoru PA, ale zároveň máme i důvod k optimizmu. Když se nám podaří koncový tranzistor líp výkonově přizpůsobit, a podle simulací s tímto tranzistorem by výkonová účinnost měla skutečně být zřetelně větší, výstupní výkon by mohl ještě vzrůst! A kdyby ne, pracujeme přece jenom na 14MHz s nf výkonovým tranzistorem, pak by samozřejmě pomohl chladič, což je ovšem až ta druhá cesta.

Další práce tedy budou spočívat v optimalizaci výkonového přizpůsobení koncového stupně. Přijímač zařadím do prací až za tento krok, protože když se něco změní v PA, bude v minimalistickém Hejkalovi mít zároveň mírně odlišné podmínky i směšovač RX...   

19. 07. 2019

Nakonec se dnes kousek práce na Hejkalovi přece jenom podařilo udělat. Při laborování s vysílačem Hejkala bylo vidět, že se výstupní tranzistor BD139 na 14MHz chová "neochotně". Proto jsem jeho kolektorový výstup nemilosrdně připojil k síťovému analyzátoru a hned bylo všechno vidět modré na černém: http://www.bloumani.cz/data/uploads/Hejkal_trx/BD139_output.JPG

Obrázek je zdánlivě nepřehledný, což je způsobené tím, že jsem výstupní impedanci PA měřil pod signálem s plnou parou Hejkala. Síťový analyzátor tento signál samozřejmě přijímal a hodnoty výstupní impedance v okolí pracovní frekvence Hejkala nemohly být změřeny, zde má analyzátor svůj měřicí signál maskovaný daleko silnějším signálem Hejkala, který vysílá výkonem přibližně 1W na impedanci 50 ohmů. Někoho by možná napadlo, že by bylo lepší měřit výstupní kolektorovou impedanci bez signálu, ale to bylo velmi nepřesné. Tranzistor v PA funguje v nelineárním režimu a hodnoty impedance, které nás zajímají, musí být změřeny v podmínkách režimu zatížení plným výkonem.

Co jsem tedy změřil: Když si odmyslíme čárový chaos, objeví se nám ve Smithově diagramu nakonec docela pěkná a hlavně hladká křivka, z níž jsou modrými kurzory přečteny požadované hodnoty (vpravo).

Při letmém zamyšlení nad nimi se potvrzuje, že BD139 se stávajícími hodnotami pracovního bodu na 14MHz už fungovat moc dobře nebude a snaha šlapat mu na krk se nám vymstí buď průměrným výkonem lehce nad 1W a mizernou účinností, nebo výkonem menším, ovšem dosaženým v režimu účinnosti lepší. Důvodem je naměřená pracovní kolektorová impedance BD139, která je po interpolaci dvou nejbližších markerů přibližně (120 + j12) ohmů. Induktivní reaktance je sice malá a dá se jednoduše kompenzovat, ale hodnota reálné složky 120 ohmů je příliš vysoká. Kdybychom chtěli provozovat BD139 na 14MHz tak, aby dával řekněme 2W výstupního výkonu Pout, pak bychom při napájecím napětí kolektoru Vc 12V potřebovali vidět optimální kolektorový zatěžovací odpor:

RLoad = {(Vc - Vsat)^2}2Pout = {(12 - 2)^2}/(2*2) = 25 ohmů (!!!)

Dokonce i když si budeme nárokovat pouze 1W, z čehož jsem vycházel, potřebovali bychom na kolektoru při měření vidět něco kolem 50 ohmů. Jenže analyzátor při měření v požadovaném pracovním režimu vidí reálnou složku 120 ohmů. 

Původní výstupní propust Hejkala netransformuje impedanci a proto tranzistoru zvenku "vnutila" těch požadovaných 50 ohmů. Ideální tranzistor se chová jako zdroj konstantního proudu, takže si to PA nechal tak nějak líbit, ale vrátil nám to i s úroky špatnou účinností. Kdybychom chtěli účinnot zvýšit, musíme počítat s tou naměřenou kolektorovou impedancí BD139, a ta nám zase nedovolí odvést kloudný výkon ven, dovolí nám s bídou něco kolem toho 1W.

V praxi se často rf výkonové tranzistory provozují tak, že se jejich výstupní zatěžovací impedance pohybuje někde mezi hodnotami odpovídajícími oblastem maximálního dosažitelného výkonu a maximální výkonové účinnosti, ale u BD139 už by to byl na 14 MHz vzhledem k jeho naměřeným parametrům nepřirozený kompromis.  

Co tedy s tím? Holt BD139 není vf výkonový tranzistor, což je vidět i na průběhu jeho měřené efektivní kolektorové impedance. Celá ta smyčka sejmutá síťovým analyzátorem začíná na 1MHz a končí na 30MHz. Tranzistor se zde chová jakžtakž slušně až do 10MHz. Na vyšších frekvencích pak začínají hodnoty jeho výstupní impedance v nelineárním režimu s plnou zátěží nepříjemně růst, a i když se později smyčkou vrací, nesvědčí to nic dobrého.

Závěr: Podezření, že na 14MHz už BD139 nemusí fungovat dobře se potvrdilo. Alespoň ne se současnou navrženou polohou jeho pracovního bodu. To je špatná i dobrá zpráva zároveň. Špatná proto, že bude asi lepší zkusit najít vhodnější tranzistor a Standa už má jeden tip, TNX! A dobrá v tom ohledu, že když použijeme něco "vysokofrekvenčnějšího", dosáhneme jednak skutečně slušného výstupního výkonu s lepší účinností, dokonce bychom pak mohli ten lepší tranzistor možná jednoduše přetáhnout do třídy C, a jednak tak vylepšíme i směšovač RX, což by se mělo projevit v jeho menším šumovém čísle a v dosažení MDS možná až někde kolem -115dBm. To je ovšem jenom teoretický odhad.

Jestli se můžu odvážit zadat malý domácí úkol: Zkusme shromáždit ještě pár dalších tipů na vhodnější tranzistor, abychom s tím Standovým návrhem měli z čeho vybírat!

Stále ale platí, že pro pásmo 80m a 40m je BD139 kandidát na začlenění do obvodů Hejkala.

 

19. 07. 2019

Zkoušel jsem na 14MHz do umělé zátěže vysílat CW telegrafní signál s výkonem 1W (30dBm), v mezerách jsem byl slyšet zhruba o 24dB slaběji. V době příjmu jsem tedy vysílal nežádoucí výkon 6dBm, což jsou 4mW. To je vysoká hodnota, daná ovšem jednak očekávaným silným průnikem lokálního oscilátoru nevyváženým směšovačem zpět do anténního vstupu a jednak nutností velkého výkonu lokálního oscilátoru kvůli požadované vysoké odolnosti toho minimalistického směšovače.

Pravděpodobně jsem to s injekcí VXO do směšovače přehnal. Měřil jsem jeho jednodecibelovou kompresi na 14MHz a maximální výkon měřicího generátoru, který jsem měl k dispozici, mně nestačil. Zatím tedy víme, že v tomto stavu půjde o P1dB lepší než 13dBm. Vstupní hodnota IP3 bývá u tohoto typu obvodů přibližně o 13 až 15dB výše; pak by nebylo vyloučené, že směšovač dosáhl až na výkon odpovídající vstupnímu intercepčnímu bodu 3. řádu kolem 30dBm. Naměřený průchozí útlum směšovače je 15dB.

Po této zprávě ale následuje hned špatná. Šumové číslo RX Hejkala je zatím pořád nižší, než očekávané, hodnota minimálního detekovatelného signálu se pohybuje někde mezi -105dBm a -110dBm. Mám podezření, že směšovač oscilátorovým signálem zbytečně přetěžuji a ten se tak dostává až daleko za oblast žádoucího stupně nelinearity do stavu, v němž při své funkci generuje šum. Pokud by se moje domněnka potvrdila, nebylo by to špatné, protože zmenšením oscilátorové injekce by se zároveň zmenšil ten nežádoucí výkon, který proniká ven v době příjmu.

S tímhle se asi budu chvíli prát. Směšovač použitý v Hejkalovi jsem nikdy nikde publikovaný neviděl a tím pádem ani neznám žádné parametry, od nichž bych se mohl odrazit. Směšovač i koncový stupeň tak jak nyní jsou by v pásmu 40 metrů a níže zřejmě fungovaly vyhovujícím způsobem, ale chci potenciál Hejkala prozkoumat líp a právě na 14MHz.

Směšovač budu ještě nějakou dobu zkoumat a když dosáhnu pozitvního výsledku, potom se vrátím i ke koncovému stupni a volbě tranzistoru. Beru to tak, že vývoj trojbranu je složitější než laborování s dvojbranem...

23. 07. 2019

Tuto fázi přemýšlení nad novým zapojením mám rád. Celé to nějak funguje a postupně se zlepšuje; výsledné paramtery jsou sice stále o něco horší, než ty očekávané, ale simulace,výpočty a odhady tvrdošíjně ukazují, že by prostor pro malé zlepšení být měl. Funkci koncového stupně zatím ponechávám stranou, důležitější mně připadá práce na směšovači. Pokud by ten měl nenapravitelně mizerné šumové číslo, byl by to pro Hejkala zásadní problém. Ve "velkém" rádiu je možné vylepšit celkovou šumovou bilanci přijímače vhodným předzesilovačem, což je dobrá cesty především tehdy, když použijeme skutečně odolný směšovač, vykazující i další dobré parametry. V minimalistickém Hejkalovi prostor pro předzesilovač není a proto musíme hrát jen s figurkami, které máme. Každá má zásadní význam.

Šumové číslo pasivního směšovače, jímž nevyvážený rezistivní směšovač se "studeným" bipolárním tranzistorem je, určuje z velké části jeho průchozí útlum. Dosavadní naměřená hodnota kolem 15dB je příliš velká, podle všech výpočtů by měla být menší, maximálně někde kolem 8dB. Problém budu tedy hledat nejdříve zde.

Dále se ovšem do šumového čísla pasivního směšovače kromě jeho útlumu zahrnuje ještě výkon jeho ekvivalentního šumového zdroje. Ten je u přímosměšujících přijímačů často velkou neznámou a hodnoty použitelné při návrhu DC přijímačů neuvádí ani sami výrobci. Mnohdy se totiž při konstrukci přímosměšujících přijímačů používají směšovače s šumovým číslem, známým z katalogu, jenže výkonová šumová hustota náhradních šumových zdrojů těchto směšovačů se v některých případech strmě zvyšuje v oblasti která je blízká stejnosměrné složce a právě tato oblast nás u DC (direct conversion) přijímačů zajímá.

Tento typ šumu se začíná výrazněji objevovat od frekvencí nižších než přibližně 10kHz a už dominantně se projevuje většinou na frekvencích nižších než 1kHz. Jde o velmi nepříjemný růžový šum, 1/f šum nebo nejúžeji vyjádřeno blikavý šum (flicker noise). Jeho výkonová hustota je přímo úměrná převrácené hodnotě frekvence. Matematickou tendenci vztahu vidíme jasně: čím menší frekvencí úroveň hustoty šumu dělíme, tím větší dostaneme číslo. A jelikož nám jde výstupní frekvence směšovače pohybující se v řádu stovek Hz, máme na problém s šumovým číslem přijímače i takto teoreticky "zaděláno".

Takže tomuto se budu v následujících dnech věnovat ve chvílích, kdy budu mít volněji a sem budu dávat o nepokrokávání či pokrokávání vědět...

25. 07. 2019

Snažím se od sebe oddělit optimalizaci směšovače Hejkala a jeho PA. Oba tyto stupně, směšovač i PA, tvoří jedno identické zapojení a proto to není úplně jednoduché. Nakonec jsem upravil schéma tohoto kombinovaného bloku tak, aby se daly alespoň částečně nazávisle na sobě nastavovat jejich pracovní režimy. Dále jsem uvažoval o tom, že v režimu příjmu není kolektor tranzistoru rezistivního směšovače vztažen žádnou externí součástkou ke společné zemi s referenčním nulovým napětím. Domníval jsem se, opět kvůli minimalistému počtu součástek, že jakýsi vztah vůči ní se vytvoří přes vnitřní strukturu tranzistoru PA/směšovače, ale tato myšlenka není příliš korektní. Proto do zapojení VXO přibyly nakonec dva odpory, jeden pro výše zmíněné rozdělení nastavování pracovních režimů PA a směšovače (přidán R11, který zvětšuje injekci VXO v režimu TX; původní R6 se uplatňuje v režimu RX) a druhý pro zavedení jasné společné země a referenční nulové napěťové úrovně do kolektorového obvodu směšovače (R18; jeho umístění se možná ještě změní až za tlumivku L1). V PA módu problém s "plovoucím kolektorem" nebyl, protože ve vysílacím režimu je ke kolektoru PA tranzistoru připojený napájecí zdroj.

Úpravy mají svůj význam. Při dalších výpočtech se totiž ukazuje, že v režimu PA půjde snížit reálnou složku jeho výstupní impedance zvětšením kolektorového proudu. Pro výslednou účinnost koncového stupně to nebude mít příliš negativní vliv, ale vyplatí se samozřejmě podstatně zmenšit tento proud v režimu příjmu, což nové zapojení umožňuje. Reaktance tranzistoru PA má v režimu zvýšeného proudu kolektoru malou hodnotu, která půjde snadno kompenzovat reaktancí sériového kondenzátoru C1. Snížení reálné složky výstupní impedance kolektorové impedance PA tranzistoru by při daném napájecím napětí mělo vést k možnosti zvýšení jeho výstupního výkonu.

Dále se mi po několika experimentech s tímto kombinovaným blokem v režimu směšovače RX zdá, že je jeho výstup nesprávně zatěžován. Při snižování napájecího napětí Hejkala k 7.5V se mně podařilo najít optimum útlumu směšovače, jehož konverzní napěťový zisk se přiblížil hodnotě 0dB! Výstupní zatěžovací odpor měl v době tohoto měření hodnotu 820R. Protože měřící generátor má výstupní impedanci 50ohm, byla výkonová konverzní ztráta směšovače RX dána vztahem 10log(820/50), což je nějakých 12dB. Kdyby se nakonec ukázalo, že se směšovači RX skutečně líbí výstupní odpor podstatně vyšší, než byl původně předpokládaný (kolem 50ohmů), šlo by této skutečnosti jednoduše přizpůsobit i vstupní odpor audiozesilovače a pak bychom mohli dospět i k daleko zajímavější hodnotě minimálního detekovaného signálu. 

Další tahy šachové partie s Hejkalem jsou tedy otevřené. Zatím nevím, co všechno mělo na snížení konverzní ztráty směšovač RX vliv, protože se zmenšením napájecího napětí Hejkala se pochopitelně zmenšila i injekce oscilátoru. Takže je potřeba pohrát si nezávisle i s hodnotou odporu R17 a hlavně zjistit, jaký je optimální zatěžovací odpor výstupu směšovače. PA by také měl fungovat lépe s novým pracovním bodem, takže BD139 má ještě šanci. Bylo by ovšem dobré používat tento tranzistor jen od jednoho výrobce, a tím zatím daným, od něhož se při experimentech odrážím, je STMicroelectronics. Znáte to, salám Vysočina taky není vždy táž Vysočina, na kterou jsme si kdysi zvykli...

25. 07. 2019 17:40

Nelíbilo se mně, že jsem musel přidat nějaké součástky, tak jsem se honem snažil najít něco, co by šlo pro změnu ze zapojení vyškrtnout, samozřejmě oprávněně. Snížil jsem vstupní odpor audiozesilovače na přibližně 50ohmů a tím pádem se schéma zase naopak o něco zjednodušilo. Protože se tímto zásahem zvětšilo celkové zesílení RX řetězce, zmenšil jsem ho následně adekvátní změnou hodnot odporů R10 a R15.

Stávající uspokojivý výsledek: Při napájení ze stabilizovaného síťového zdroje s nastaveným výstupním napětím na 8V spolehlivě slyším -110dBm. Teď se budu pokoušet nastavit injekci oscilátoru tak, aby vyhověla jak RX, tak TX a zároveň aby se napájení Hejkala mohlo zvýšit na jmenovitých 12.6V kvůli koncovému stupni TX. Ten takové napětí rozhodně potřebuje.

26. 07. 2019

Všechna dosavadní měření nasvědčují tomu, že parametry směšovače Hejkala jsou závislé nejvíce na velikosti injekce lokálního oscilátoru VXO, která pochopitelně souvisí i se změnou napájecího napětí VXO. Použité originální zapojení směšovače tedy má svůj "sweet spot" - který je závislý hlavně na výkonu lokálního oscilátoru - v jehož okolí funguje s dobrou hodnotou konverzního útlumu a přitom si drží i pěknou hodnotu IIP3.

Proto vzniklo nové mírně modifikované zapojení Hejkala, kde je výkon VXO nastavován pro RX a TX individuálně pomocí odporů R5, R6, R11. Původně jsem zkoušel měnit jenom pracovní bod blok PA/směšovače v závislosti na jeho momentální funkci, což zajišťuje odpor R2. Současné nové zapojení Hejkala verze 2.0_beta zajišťuje v jednotlivých módech RX a TX jak individuální přizpůsobování pracovního bodu bloku PA/směšovač, tak změnu výkonu injekce VXO v závislosti na aktuálním režimu Hejkala. 

26. 07. 2019 19:30

Ověřil jsem nápad s trimrem R5, funguje podle předpokladu. Hladce a přesně lze jeho nastavením najít sweet spot směšovače. Ten trimr ale nakonec zapojím místo R6 a R5 nechám fixní s původní hodnotou 1k5. Dále vynechám R18 (který se mi vůbec nelíbil a byl poněkud "násilný"), neboť po úpravě zapojení je vztah k referenčnímu nulovému napětí vybudován odpory R2 a R3. 

29. 07. 2019

Schéma zapojení Hejkala jsem "uhladil" podle pátečních večerních úvah. Teď už bude Hejkal potřebovat znovu pořádně otestovat a na základě výsledků si pohrát s některými  hodnotami jeho součástek...  

Dnes mě navštívil Pepík OK1BJH a když jsme společně zdolali můj nesmělý pokus o thajský pokrm Pad Thai a vypili kávu, poseděli jsme chvíli nad Hejkalem. Potřeboval jsem odpovědnou kontrolu, abych se ve svých myšlenkových experimentech neubíral příliš divokými směry. 

Po dalším uvažování jsem do zapojení Hejkala doplnil poměrně důležitý odpor R17. Napadlo mě, že pokud se má bipolární tranzistor přinutit pracovat v módu odporu proměnného v závislosti na napětí lokálního oscilátoru (proto se toto zapojení charaktarizuje jako rezistivní mixer), bude dobré do jeho báze sériově zapojit reálný odpor. Ten napomůže tomu, aby se závislost výstupní konduktance tranzistoru alespoň trochu "posunula" ze závislosti na vstupním proudu jeho báze k závislosti na vstupním napětí přivedeném na onen nový sériový odpor. Jeho hodnota ale zároveň nesmí být příliš vysoká, aby na něm nedocházelo ke ztrátám při buzení tranzistoru v režimu PA vysílače. 

Nádhera! 

Tak jednoduché zapojení a tolik prostoru k experimentům...

30. 07. 2019

Pro tuto chvíli je vývoj hotov, zbývají praktické provozní a pocitové testy. Schéma zapojení obsahuje aktuální hodnoty součástek, s nimi Hejkal hejká takto:

  • Výstupní rf výkon TX při napájení 12.6V: 30.2dBm (o kousek víc než 1W)
  • Potlačení II. harmonické při plném rf výkonu: 26dB
  • Potlačení III. harmonické při plném rf výkonu: 44dB
  • Uchometrický minimální detekovatelný signál při napájení z baterie: -110dBm, ze síťového zdroje: -105dBm
  • Výkonová úroveň pro dosažení vstupní jednodecibelové komprese přijímače: cca 7dBm
  • Dopočítaná výkonová úroveň odpovídající vstupnímu intercepčnímu bodu 3. řádu IIP3: cca 20dBm
  • Šířka pásma filtru přijímače pro útlum 6dB (bráno jedno postranní pásmo): 1.3kHz
  • Spotřeba přijímače @12.6V: 110mA
  • Spotřeba kompletního Hejkala při zaklíčování plným výkonem @12.6V: 330mA
  • Účinnost samotného koncového stupně při plném výkonu @12.6V: cca 50%

 

Protože se mně při divokých experimentech začínala Pepíkova deska pomalu rozkládat, nahradil jsem původní výstupní PA/směšovací tranzistor konektorem a pak už se pokusničení rozjelo jedna báseň:

Nakonec jsem došel k poměrně nepřekvapivému závěru: Tranzistory BD139 jsou výborné, ovšem musí být od slušného výrobce a hlavně - musí se použít správný typ! Nejlepší je BD139_16, který má zaručovaný hFE 100. Pak se vyrábí slabší BD139_10 a ještě línější BD139_6, který se tak pěkně rozpohybovat nedaří. Zkrátka, našel jsem v šuplíku jeden kousek BD139 s oním magickým číslem 16 - a ejhle! Požadovaného jednoho wattu vf výkonu jsem dosáhl se slušnou účinností, aniž bych použil plné buzení koncového stupně! Výkon po zaklíčování nepadá, tranzistor se hřeje přijatelně a chladič nepotřebuje. Tranzistory 2SD882 se chovaly zřetelně hůř.

Druhý konkrétní zásah bylo lepší impedanční přizpůsobení kolektorového výstupu VXO a vstupu PA. To spravila změna hodnoty kondenzátoru C6 ze 150p (120p) na cílovou 180p. Zvýšil se tak budící výkon PA a zásah se líbí i směšovači RX, který nic nenamítal.

Takto vypadá výstup TX Hejkala na anténním konektoru. Jasně, potlačení harmonických by mohlo být lepší. Řešení je jednoduché, ale konkrétní zásah si ještě rozmyslím podle toho, jestli se přijímač Hejkala bude nebo nebude "rozvařovat" na silných signálech rozhlasových stanic přicházejících na jeho směšovač tou jednoduchou dolní propustí. Vzhledem k absolutním výkonovým úrovním nejsou ty harmonické signály vysílače samy o sobě příliš invazivní.

Abych nezapomněl: Na vstupu spektrálního analyzátoru je ochranný výkonový atenuátor 10dB, takže naměřené výkonové úrovni 20.2dBm odpovídá výstupní výkon Hejkala 30.2dBm.

Takže dále uvidíme až po ostrých provozních testech...

31. 07. 2019

Přece jenom jsem neovládl svoji zvědavost a pokusil jsem se změřit reálnou provozní hodnotu vstupního intercepčního bodu 3. řádu Hejkalova přijímnače. Ta dopočítaná ze zakřivení převodní charakteristiky jeho směšovače mně připadala příliš teoretická. Navíc, podobný test se svým provedením velmi blíží reálným provozním podmínkám v rádiovém přetíženém prostředí:

Zde si můžete obrázek v plném rozlišení stáhnout a podrobně prostudovat:

http://www.bloumani.cz/data/uploads/Hejkal_trx/Hejkal_20m_IP3.JPG

Získané hodnoty mě nakonec příjemně překvapily, podobná čísla nejsou samozřejmostí. Hejkal má dále poměrně čistý oscilátor, což je dáno jeho rezonátorem, krystalem. Takže jak to vypadá s Hejkalovou intermodulační odolností? Všechna potřebná čísla lze získat z obrázku, opět připomínám, že na vstupu spektrálního analyzátoru je zařazen útlumák 10dB. Měřím intermodulační produkt 3. řádu, Hejkal je naladěn na 14,060MHz přesně, výška zázněje je 800Hz. Výkon IM3 produktu ve sluchátkách je bezpečně menší, než odpovídá vstupnímu signálu s výkonem -100dBm. 

Pak už je to dál jednoduché. Signály nemodulovaných generátorů s frekvencemi 14,080MHz a 14,100MHz mají na výstupu odporového slučovače shodné výkony -23dBm. Právě ty způsobí výskyt IM3 produktu s výkonem menším než -100dBm, počítejme ovšem s -100dBm, abychom si nefandili. Intermodulační produkt 3. řádu má tu základní vlastnost danou jeho původem, že při zvýšení výkonů základních signálů o 1dB se jeho výkon zvedne o 3dB. Tedy, jeho výkon se zvětší v porovnání s původním signálem o 2dB. A můžeme počítat:

Výkony měřicích signálů -23dBm vytvořily ve struktuře Hejkala dva IM3 produkty, jeden z nich přijímáme na frekvenci 14,060MHz. Má výkon -100dBm. 

-23dBm - (-100dBm) = 77dB (odstup měřicího signálu a IM3 produktu)

77/2 = 38,5dB (polovina toho odstupu)

-23dBm + 38,5dB = 15,5dBm (když o polovinu odstupu měřicího signálu a IM3 produktu zvýšíme výkon měřicího signálu, získáme IP3)

Naměřená reálná praktická hodnota IIP3 Hejkala při rozestupu měřicích frekvencí 20kHz je minimálně 15,5dBm. Při tomto IIP3 je MDS Hejkala -110dBm. To není tak špatné, not so bad...

02. 08. 2019

Včera jsem ještě změřil fázový šum lokálního oscilátoru Hejkala, výsledky jsou excelentní. Kam se hrabe 90% dnešních moderních transceiverů. Zkrátka, krystal je krystal:

 

Co bych ještě chtěl udělat se schématem:

  1. Pro MAS budou obvody osazeny podle nynějšího schématu kvůli minimálnímu počtu součástek. Podmínkou je stabilizovaný a dobře filtrovaný zdroj, jak je ostatně uvedeno ve schématu.
  2. Pokud bude Hejkal hejkat venku na kopci (SOTA), doplním asi dovnitř volitelně zapojitelný stabilizátor minimálně pro napětí XIT, aby s vyžilým akumulátorem Hejkal místo hejkání nemňoukal. Při poklesu napětí o 1V se totiž při běžném nastavení XIT změní výstupní vysílací frekvence o 80Hz.
  3. Zapracoval bych tam ještě také volitelně osaditelný klíčovací obvod v duchu Standovy připomínky. S relátkem nebo s tranzistorem.
  4. Chybí příposlech, kvůli minimalistické verzi pro MAS. Ten může být součástí klíče. Jak to vidíte?
  5. Dále bych navrhl na výstupu TX (a tím i na vstupu RX) lepší propust, opět volně osaditelnou v případě potřeby. Zatím ale dobře funguje pořád ta minimální verze.

S Hejkalem jsem se dosud ven nedostal, takže se ještě něco možná objeví. Tohle jsou tedy zatím všechny hlavní připomínky pro Hejkala v2.0.

 

Pepíkova reakce: Jeden Hejkal může být závodní a druhý pro radost, byť postavený na stejném plošňáku. S návrhy souhlasím, nyní tám mám relé v15/š5/d28 mm. P.

Standova reakce: Ahoj Karle, souhlasím s volitelným stabilizátorem pro XIT, nemyslím, že bych se někdy MAS zúčastnil. Určitě si dodělám klíčování přes relé nebo tranzistor. A také myslím, že příposlech je dobré mít v klíči, např excelentní, jednoduchý od Milana. Stačí PICAXE na extra tišťáček zabudovat do krabičky s Hejkalem a připojit. Já si myslím, že při výkonu 1W (nebo 2W) je výstupní PÍ článek dostačující. 73 Standa

Karlova (moje) reakce: Stando: dobrý nápad, souhlasím. O té lepší výstupní propusti uvažuji především pro pásmo 40m a 80m, kdyby něco prolézalo do přijímače Hejkala. Včera jsem ale do Hejkala zkusil pustit 20dBm (100mW) 50kHz od přijímané frekvence a on si klidně přijímal dál! To je ovšem dáno i tou velice dobrou kvalitou lokálního oscilátoru. Mimochodem, MAS počítá výstupní propust TX vždy jako tři spoučástky, ať je jakkoliv složitá.

Pepíku: dobře, přesně tak to myslím, na jednom plošňáku si to osadit tak nebo tak. Ohledně toho relé - možná by se hodil jeden pár kontaktů i pro přijímač. Když se klíčuje, tak to ve sluchátkách nepříjemně hlasitě lupe, protože se při zapnutí napájení PA do báze Q3 dostane derivační proud způsobený kapacitní indukcí kondíku C13. Báze BC847 to snese v pohodě, má povolený impulzní proud 100mA a v našem zapojení takovou hodnotu vylučuje R16, ale pro uši to moc příjemné není. Takže, kdyby se použilo relátko, chtělo by to pár kontaktů navíc, to se může vždycky pro něco hodit! Čím víc tím líp.

Jak navrhuje Pepík: Rozhodně bych byl pro navrhnout plošňák pro "plnou" verzi Hejkala s tím, že pro závod MAS si to každý přepojí tak, aby měl co největší bonus, zkrátka tam je pořád cíl použít pod 50 součástek pro kompletní slušně fungující transceiver.

Mějte pořád na mysli největší nectnost přímosměšů: vyzařování lokálního oscilátoru ven do antény! To samozřejmě masivně dělá každý prodaný Pixie a některé přímosměšující bazmeky jsou na tom ještě hůř. 

Hejkala jsem pochopitelně i v tomhle ohledu měřil, přijímač pouští na 14MHz ven 2,5mW (4dBm) při nastavení směšovače RX na nejlepší kompromis mezi IIP3 a MDS. Na nižších pásmech ta hodnota bude pravděpodobně lepší, tedy nižší. Ovšem, pokud budete provozovat Hejkala (nebo jiný přímosměšující strojek) v těsné blízkosti jiného radioamatéra a budete náhodou ve stejný čas na stejném pásmu poslouchat stejnou vzdálenou stanici, počítejte s tím, že ten druhý ham bude váš lokální oscilátor slyšet a půjde vám ustřihnout anténu.

Ovšem, když se nad podobnou stochastickou koincidencí zamyslíte hlouběji, byla by to - zvlášť při rapidně se snižujícím počtu radioamatérů a zvyšující se zarušenosti rádiového prostředí - skutečně obrovská náhoda, HI! Karel

07. 08. 2019

Poznámka k šumovému číslu jednoduchých přímosměšujících přijímačů

Dostal jsem email se zajímavou otázkou týkající se šumového čísla NF a tím i možné citlivosti jednoduchých přímosměšujících přijímačů. Jakmile se totiž součástí řetězce, jehož NF zkoumáme, stane směšovač, začíná mít dotaz svůj půvab. 

Každý reálný směšovač překládá přijímané rádiové spektrum symetricky kolem frekvence jeho lokálního oscilátoru. Výstup směšovače pak obsahuje součet těchto spekter přeložených z obou stran. V superhetech je typicky jeden z těchto příspěvků směšovače zahazován a považován za rušivý, zatímco druhý je brán jako užitečný a chtěný. Nežádoucí signál, respektive nežádoucí obraz chtěného signálu je z velké části odfiltrován nebo eliminován působením k tomu určených obvodů superhetu, tím jeho rušivý dopad hasne a prakticky se potom můžeme starat jenom o užitečný a chtěný signál a o šum přicházející pouze tímto kanálem. Jak jednoduché... 

U přímosměšujících přijímačů je situace odlišná: Obě směšovačem symetricky přeložené složky, ta žádoucí i její obraz, se objeví v jeho výstupním spektru a proto na výstupu směšovače spolupůsobí. A pokud se přímosměšujícím přijímačem nesnažíme náhodou přijímat signál s dvěma postranními pásmy (DSB), nebo daleko pravděpodobněji amplitudově modulovaný (AM), ale používáme ho hlavně pro příjem signálů s jedním postranním pásmem (SSB), kamž patří i CW signál, je to pro přímosměšující přijímač vždycky tak trochu nefér. Jeho šumové číslo bude v takovém případě ve srovnání se superhetem vždy minimálně o 3dB horší! Proč? Protože vždy přijímáme obě postranní pásma, z nichž jedno nepotřebujeme. I když můžeme být rádi, pokud se v tom nevyužívaném postranním pásmu neobjeví žádné rušení, stejně se nezbavíme jednoho špatného efektu z tohoto principiálního nešvaru přímosměšujících přijímačů. Z nežádaného postranního pásma se do našeho přijímaného kanálu přimíchá alespoň šum, jehož výkon se bude integrovat ve stejné šířce pásma jako se filtruje užitečný signál! 

Navíc, protože se ocitáme v okolí stejnosměrné složky, začne se výrazně projevovat i efekt tak zvaného 1/f šumu, nebo také blikavého šumu (flicker noise - like a flickering candle). Ano, na osciloskopu vypadá a dokonce se dá říct že na poslech i tak trochu zní jako blikající svíčka. Ti, kdož si postaví jinak vynikající přímosměšující přijímač například s kruhovým směšovačem ze Schottkyho diod pak mohou marně a dlouho přemýšlet, proč má jejich přijímač mnohdy znatelně horší šumové číslo než předpokládali...

Pravděpodobně se podobný neduh objevuje i u Hejkala. MDS (Minimum Discernible Signal, minimální rozeznatelný signál) s uchometrickou hodnotou někde kolem -110dBm na 14MHz není nic oslnivého. Na nižších pásmech (40m, 80m) se prakticky příliš nepodepisuje, na 20 metrovém pásmu už horší šumové číslo znát bude. Samozřejmě, podepisují se na tom ještě i větší mírou jiné nedokonalosti, ale u 1/f šumu nám může být útěchou, že možná posloucháme kromě užitečných signálů i jeden z velmi zajímavých fenoménů současné matematiky a fyziky!

 

09. 08. 2019

Hejkal a SOTA, zkouška ohněm

Říkal jsem si, že už je konečně čas připojit Hejkala k anténě. Měl jsem příjemnou trému a v pátek odpoledne jsem tedy dychtivě vyrazil na Harusův kopec, nejvyšší bod Bítešské vrchoviny (741 metrů nad mořem). Bylo nepříjemné vedro a protože jsem s sebou pro jistotu táhl nahoru gelový olověný akumulátor, který považuji za spolehlivě tvrdý zdroj, šel jsem nejkratší cestou – trasou terénního testu, jenž zde před hezkou řádkou let vybudoval táta. Byl primářem oddělení tělovýchovného lékařství a na tomto zhruba kilometrovém výživném stoupáku proměřoval výkonnost sportovců i nesportovců. Uvědomil jsem si, že za to olovo v batohu bych měl určitě výkonnostní bonus…

Moje radost z něj netrvala dlouho. Když jsem dorazil k už poněkud okleštěné telekomunikační věži, uvědomil jsem si, že jsem si dole v autě nechal minerálku, na jejíž svěžest jsem se v tom horku spoléhal. No dobrá, co už s tím. Nahodil jsem si batoh zpátky na hřbet, přes rameno jsem si dal laminátový teleskop a vydal se bez přílišného nadšení dolů. A protože jeden výšlap jsem už měl za sebou, napodruhé jsem si vyjel do půlky kopce autem.

Uklidil jsem se kousek jihovýchodně od vrcholu do lesa, aby mně slunce nepražilo na hlavu a našel jsem si tam pěkné místečko, kde jsem mohl ležérně vysílat i vleže, kdyby se Hejkal vzpíral a aktivace se protáhla. Zapsal jsem se ovšem do SOTA alert systému a tak jsem doufal, že mě nějaký skimmer zachytí a pošle spot. Pak už jsem jen vybudoval anténu typu EFHW, rozhodil protiváhu, spíš jen tak pro dobrý pocit, a nedočkavě jsem Hejkala připojil k anténnímu tuneru. Anténu jsem bez potíží vyladil do rezonance a už jsem si jen nasadil sluchátka - a zaposlouchal se do prvních Hejkalem detekovaných signálů.

Pochopitelně jsem se obával průniku silných AM rozhlasových vysílačů, protože je jasné, že zde bude Hejkal mít co dělat. Na vstupu přijímače má zapojenou pouze jednoduchou dolní propust s šířkou pásma minimálně 14MHz a směšovač se určitě bude chovat i jako obálkový detektor, to je jasné už z jeho topologie. Dráždil jsem proto při měření vydatně Hejkalův směšovač takovým způsobem, aby se i v tomto ohledu pořádně projevil a zjistil jsem, že měřicí nežádoucí amplitudově modulovaný signál s modulačním kmitočtem 1kHz a s hloubkou modulace 30% musí mít výkonovou úroveň přibližně -47dBm, aby byl ve sluchátkách slyšet stejně silně jako žádoucí poslouchaný signál s úrovní -107dBm. Odolnost vůči pronikání AM modulace jsem mohl ještě zvýšit nastavením vyšší úrovně lokálního oscilátoru, což se mi líbilo, protože takto se směšovač choval způsobem, jakým by se chovat měl. Zaplatil bych za to ovšem částečně horším šumovým číslem směšovače a tedy i citlivostí, a pak i větším průnikem lokálního oscilátoru ven do antény, což jsem nechtěl. Potlačení pronikání AM modulovaných signálů mně připadalo poměrně dostatečné, hodnota 60dB vypadá docela úctyhodně.

Nicméně, hned poté, jakmile mně tato předchozí úvaha prolétla hlavou jsem zjistil, že poslouchám jakési německy mluvící rádio, velmi čistě a tiše. Nebyla to žádná kakofonie zvuků, ale tichounký skoro hi-fi poslech. V pozadí jsem slyšel i jiné stanice, ale ty už byly velmi tiché. Chvíli jsem tu němčinu poslouchal a i když mě potěšilo, že hlasateli slušně rozumím, začal jsem zároveň uvažovat, co s tím. Pořádná propust? Tu ale v Hejkalovi pokud možno nechci! Postupně jsem si začal uvědomovat, že i podle poslechu je směšovač vlastně velmi ukázněný. Naladil jsem se na kmitočet 14.060MHz, který je v rastru krátkovlnných rozhlasových vysílačů a na němž často slýchávám na méně odolných rádiích intermodulační hvizdy. Hejkal si na tomto kmitočtu jen tiše šuměl a do toho občas německy promluvil. Postupně mně docházelo, že takto je to v pořádku. Evropský AM rozhlasový vysílač s velmi efektivní anténou a s výkonem 300kW by prolezl i do velmi odolného rádia, pokud by mělo podobnou architekturu, jako má Hejkal. Dobře. Tím jsem se poněkud turbulentně dostal k hlavní otázce: Budu schopný udělat s dobrým pocitem pár spojení?

Naladil jsem se na 14.062MHz, frekvenci jsem kontroloval na monitorovací HB1B, a začal jsem volat výzvu. Signál zněl kvalitně, což mě částečně uklidnilo. A pak jsem sebou skoro škubl, protože už na druhé zavolání se v tom německy modulovaném pozadí objevil EA2LU s tichým, ale nádherně čistým signálkem, který byl jasně čitelný, jako by tam žádné rozhlasové vysílání nepronikalo! Nádhera. Šlo to ráz naráz, bylo to skoro stejně pohodlné, jako kdykoliv předtím s FT817 nebo později s HB1B. Možná jsem některé stanice neslyšel, ale celý průběh aktivace mně přišel poměrně velmi normální. Několikrát se mi sice při volání výzvy záhadným způsobem „slepilo“ přepínací RX/TX relé, což mě štvalo, protože ruční klíč používám rád a dávám si na tom záležet. Když jsem se smířil s tím, že asi zním jako tele uvízlé v bahně, brzo jsem tuto překážku překonal a musím říct, že přes občasné podobné kopání mě Hejkal docela potěšil.

Teď je potřeba celý zážitek malinko potěžkat, strávit a rozhodnout se, co a jak po této zkoušce ohněm s Hejkalem podniknout dál. Určitě ale Hejkala nenechám ležet v polici a určitě bych chtěl pokračovat pásmem 40m…!

 

12. 08. 2019

Hejkal, brumy, ruchy a nejrůznější prskání

Včera večer jsem zkoušel Hejkala ve svém domácím QTH. Žiju v malém městě, ale zrovna jako na potvoru v poměrně zadrátované oblasti. Tak jsem si říkal, co tomu asi bude Hejkal říkat? Proč takový test? Fyzikální pozadí některých ruchů v jednoduchých přímosměšujících přijímačích je totiž skutečnou lahůdkou!

Když jsem včera, pro přesnost 12. srpna 2019 v 19:00UTC na 14,060MHz, Hejkala zapnul a připojil ho ke svému dipólu 2x 7metrů, který napájím „televizní“ dvojlinkou a přizpůsobuji ho plně symetrickým anténním tunerem, zaznamenal jsem lehce zvýšenou hladinu jakýchsi ruchů připomínajících kombinaci šumů a brumu. Hejkal byl napájený z gelového akumulátoru, odtud by brum pocházet neměl.

Setkal jsem se s tímto fenoménem už dřív a poměrně zvědavě jsem po jeho původu pátral. V několik pramenech jsem našel věrohodné vysvětlení, které jsem si ověřil i vlastními pokusy. Podobné ruchy si někdy vytváří jednoduchý přímosměšující přijímač sám: Jeho lokální oscilátor pronikající zpětně směšovačem do antény a tak vyzařující ven pochopitelně vytváří elektromagnetické pole. Když se v jeho přítomnosti ocitnou blízké vodiče, zakončené nejrůznějšími složitě nelineárními odpory, jejichž hodnoty jsou alespoň částečně parametrizovány buď přímo síťovým kmitočtem nebo frekvencí nejrůznějších spínaných zdrojů – z nichž tyto dráty často ústí –, moduluje se v nich tato výživná směs síťových brumů, spínacích frekvencí a kdoví čeho ještě na signál našeho lokálního oscilátoru, vnikajícího do oněch cancourů. Převážná část drátů kolem nás se ovšem z anténního hlediska chová reciprokým způsobem a tak ten náš vyzařovaný signál lokálního oscilátoru obohacený a tuto nežádoucí modulaci zase "vrátí" ven - a my ho pak za odměnu posloucháme...

 

13. 08. 2019

Hledal jsem příčiny občasného "lepení" relé RX/TX, odhad se ukázal správný. Odpor R20 s hodnotou pár ohmů problém řeší, proudový náraz kvůli C9 byl bez něj pro daný typ malého relátka opravdu velký a jeho kontakty musely patřičně trpět. Tímto se jim za svoji chybu omlouvám. Bude to chtít relátko, které umí pár ampér spínat, aby odpor mohl být co nejmenší.

Dál jsem testoval směšovač na odolnost vůči v něm vznikající II. harmonické silného nežádoucího signálu, naměřené hodnoty odolnosti jsou opravdu výborné. Nežádoucí signál z pásma 40 metrů musí být silnější o 60dB, aby ve směšovači vznikl produkt, který na 20 metrech ruší příjem užitečných nejslabších signálů s úrovní menší než -100dBm.

17. 08. 2019

Do Hejkal klubu přibyl další člen, který náš minimalistický CW transceiver vydatně pomáhá táhnout dál. Takže s mou maličkostí (OK2BWB) už jsme čtyři: Pepík OK1BJH, Standa OK1HCD a Jirka OK1DXK. Jirka Hejkalovi navrhuje kabát. Jestli nám "nedojde pára" a podaří se zvítězit nad pragmatickou uspěchaností doby, mohl by maličký minimalistický Hejkal vypadat velmi atraktivně, což se o jeho jmenovci sídlícím v hlubokých lesích Vysočiny říct nedá.

Je to potěšení, když se sejde parta lidí nad společnou myšlenkou, byť se třeba zdánlivě jedná pouze o jakoby hraní si...

19. 08. 2019

Hejkal je sice laditelný, ale kdyby nás někdo při příjmu rušil v nepoužívaném postranním pásmu, které přímosměšující přijímač "zbytečně" přijímá, měli bychom znepříjemněný nebo znemožněný příjem. Tak mě napadlo změnit funkci jednopólového přepínače ze "SPOT" na "CW Reverse", nebo jen "CW-R". Vzdálenosti odskoků jsou pro dané frekvence přesně reprodukovatelné, navíc u XIT potenciometru má Jirka pěknou stupnici, takže se Hejkal nemusí ladit do nulového zázněje, stačí se nastavit "naslepo". 

Výhoda je jasná, Hejkal by mohl uhýbat rušení prolézajícím do poslechového kanálu z toho zbytečně přijímaného postranního pásma, měl by v tomhle ohledu možnosti jako by byl specializovaný na příjem SSB!

A teď to nejlepší - díky tomu, že je na Hejkalovi relé se dvěmi přepínacími kontakty, nemělo by kvůli možnosti výběru LSB nebo USB v obvodech Hejkala přibýt vůbec nic! Zlaté relátko, teď se hodí dvakrát! Jednak čistě galvanicky odděluje šňůru klíče od citlivého audiozesilovače, jednak může přepínat LSB a USB. A nakonec - Pepíkovi bych práci na návrhu plošného spoje žádnou nepřidal, Standovi při osazování a dalších úvahách snad také ne, Jirka by ale musel přepsat popisek, místo SPOT by nad XIT potenciometrem bylo REVERSE...

Nové schéma Hejkala se zabudovanou funkcí "CW Reverse" má příponu _reverse.

Standa měl dobrý nápad, když znovu otevřel otázku klíčování audiozesilovače. Odběr Hejkala při vysílání by klesl o cca 110mA a celkově by při provozu vznikaly menší proudové skoky nárokující si patřičnou "tvrdost" napájecího zdroje. Ochranný diodový omezovač, který v prvních verzích Hejkala nebyl, by mohl omezit nepříjemné přechodové jevy a proto v zapojení přibyl ještě jumper, umožňující audiozesilovač přepínat mezi stálým nebo klíčovaným napájením.   

Proč myšlenka na doplnění CW Reverse funkcionality vůbec vznikla: Včera jsem se s Hejkalem při sledování provozu na SOTA kmitočtu 14,062kHz setkal s tím, že by se mně hodilo poslouchat nad ním - na 14,0627kHz, jenže dosavadní Hejkal mně umožnil poslouchat jen na 14,0613kHz... Směr skoku TX na příslušnou frekvenci 14,062kHz se pochopitelně změní automaticky.

21. 08. 2019

Obvodový vývoj Hejkala pomalu dospívá do konce, s daným počtem a typem součástek toho z něj už o moc víc "nevymáčknu" a myslím si, že vzhledem k počtu stavebních dílů a hlavně k zaměření Hejkala jsou jeho současné rádiové parametry dobré až výborné, i když slovo "výborný" používám vždy s mírnými rozpaky. Každé podobné hodnocení je totiž vždycky nakonec velmi subjektivní, i když je podepřeno měřením. 

Chvílemi jsem podléhal pokušení něco tu a tam přidat, například oddělovací stupeň před PA/směšovač, ale elegance a ta příjemně kombinovaná účinná funkce tranzistoru v bloku VXO/oddělovacím zesilovači by se kamsi ztratila, i když by průběh výstupního signálu VXO byl jednodušší. Ale znáte to, přidáme zde, přidáme onde, a je z toho klasika. Pečlivě jsem VXO/oddělovací zesilovač propočítával a nakonec jsem si tento blok oblíbil, přestože průběh výstupního signálu mírně zhoršuje šumové číslo směšovače. Rozdíl proti stavu, kdy je rezistivní směšovač řízen čistým sinusovým signálem je ale skutečně malý a poslechově těžko postřehnutelný. Tuto daň za Hejkalovo minimalistické pojetí jsem proto rád zaplatil. 

Navíc, ta kombinace VXO/oddělovací zesilovač přece tiká jako švýcarské hodinky, nezdá se vám?

 

Takto vypadají průběhy kombinovaného bloku VXO/oddělovací zesilovač, když tento blok dává "plnou páru". Na vodorovné ose je čas v nanosekundách, svisle je vyneseno napětí ve voltech. Červená stopa Vcollector vyznačuje průběh napětí na kolektoru tranzistoru, klíčové pro pochopení dění  jsou průběhy Vbase a Vemitter. Zhruba v 57. nanosekundě se dostává napětí na bázi tranzistoru VXO/oddělovacího zesilovače nad napětí jeho emitoru a přibližně v 62. nanosekundě dosáhne rozdíl hodnot napětí báze-emitor takové velikosti, že se tranzistor ocitá v saturaci. Do této oblasti bychom ho v oscilátoru honit neměli, ale co se dá dělat, když z tohoto bloku potřebujeme odebírat pořádný výkon a chceme zůstat obvodovými minimalisty? Krystalu to nevadí, Hejkalovi také ne, a hned v 70. nanosekundě tranzistor ze saturace vychází. "Zoubek" ve výstupním napětí za transformačním kondenzátorem vzniká derivací kolektorového napětí. Prakticky nevadí, ale hezčí by to bylo bez něj; když ovšem víme, jak a proč vzniká, a že součástkám neškodí, a hlavně jsme ověřili, že hodnota hustoty fázového šumu Hejkalova VXO je excelentní, můžeme se s ním klidně smířit... Ve výstupním signálu vysílače za dolní propustí nic takového pochopitelně vidět není!   

A tak jsem se ukáznil a sledoval původní myšlenku. Testování Hejkala i na dalším pásmu, na 40-ti metrovém, nasvědčuje zatím tomu, že minimalistická konstrukce zde také poskytuje dobré výsledky s tím, že horší šumové číslo směšovače zde prakticky vadí ještě míň, než na dvacítce.

Nastává tedy možná chvíle zamyslet se nad praktickým používáním Hejkala. Týká se těch, kdo nechtějí používají přímý klíč a potřebují příposlech. Protože chci, aby myšlenka Hejkala rozhodně zůstala zachována - minimální počet elementárních součástek, žádný integrovaný obvod, maximálně tři nohy - je zde možnost dát zespodu na desku Hejkala konektor, přes nějž by se případně naklapla k Hejkalově desce piggyback destička s klíčovacím obvodem a generátorem příposlechového tónu. Konektor by musel mít tyto piny: Napájecí napětí, generátor příposlechu, klíčovací výstup s tranzistorem s otevřeným kolektorem a zem/kostru. Zároveň by na tom piggyback plošňáčku měl být jack konektor pro pastičku... 

 

***

 

Hejkalovy parametry:

(anglicky, pro srovnání s Receiver Test Data - Sherwood Engineering)

Hejkal 20-meter band:

  • Noise Floor: -110dBm* 
  • 100kHz blocking: >120dB
  • Sensitivity: 2uV or so
  • LO Noise: -136dBc/Hz @1kHz, -142dBc/Hz @10kHz, -144dBc/Hz @50kHz
  • Input IP3:  >15.5dBm, spacing 20kHz (wanted at 14.060MHz, unwanted 14.080MHz and 14.100MHz)
  • Dynamic Range Wide Spaced (20kHz): 87dB
  • Tuning Range: 14.050MHz to 14.070MHz (adapted for SOTA)
  • XIT range: cca 800Hz @14.050MHz to cca 1.8kHz @14.070MHz
  • Selectivity (-6dB): 1.3kHz
  • AM breakthrough suppression (fmod 1kHz, AM Depth 30%): >60dB
  • Maximum Audio Output: 50mW @16ohms
  • Transmitter Power Output: 1W (30dBm)
  • Local Oscillator Radiation (conductive measurement): 2.5mW (4dBm)**
  • II. harmonic suppression: 26dBc***
  • III. harmonic suppression: 44dBc***
  • Current consumption: RX: 110mA @12.6V, TX(1W): 340mA @12.6V
  • Weight (TBD, approx): 0.1111111 kg (0.2449580 lb)

 

*In direct-conversion receivers both sidebands are not only frequency translated but also utilized for the wanted signal. Consequently, if we receive a single-sideband signal (SSB, CW), all the noise from the second "empty" sideband degrades the resulting signal-to-noise ratio by at least 3dB!

**Local oscillator radiation is the big problem of all minimum parts count DC receivers. Moreover, Hejkal's original mixer design utilizes a clone of the unbalanced resistive mixer architecture suffering from LO to RF port isolation. On the other hand, being stable and very clear makes Hejkal's local oscillator much less annoying then other simplest designs like regenerative or superregenerative receivers. 

Be cautious not to bother other hams around when you listen. BUT to allow this to happen means very remarkable stochastical coincidence: sharing exactly the same frequency, being in the same cw narrow radio channel at the same time at the same area.

***I am about to add two more coils and one capacitor (those marked "optional").

 

Jen připomenu, proč byl Hejkal vyvinut. Chtěl jsem vyzkoušet, jestli se dá navrhnout transceivřík s počtem diskrétních součástek pod 50 ks ve smyslu pravidel závodu Minimal Art Session. Nechtěl jsem použít žádné integrované obvody a žádnou součástku s více než třemi nohami. Chtěl jsem použít alespoň trochu originální zapojení, nejlépe směšovače, na něj se totiž poslouchá. A chtěl bych, aby ten transceivřík byl v této své kategorii nejen dobrý, ale snažil se být i nejlepší. Hejkal je trochu divoký, verze pro 20-ti metrové pásmo poslouchá najednou skoro celý exponovaný rozsah krátkých vln. Přijímané pásmo se sice dá osazením volitelných součástek zúžit, ale takto je pro mě příjem zajímavější. Zatím jsem nezaznamenal jediný nežádoucí rušící produkt, nežádoucí rušící signál, který by se vytvářel až v Hejkalovi, což svědčí o tom, že rádiově nemusí být až tak špatný. Největší slabinou jednoduchých přímosměšujících přijímačů s nevyváženým směšovačem je vyzařování lokálního oscilátoru zpět do antény, ale směrem k nižším pásmům 40m a 80m by se i tento parametr měl zlepšovat.

Tož Hejkal vás srdečně zdraví svými výkřiky "Hej hej hej", jimiž plaší zbloudilé neukázněné houbaře a turisty. Momentálně dlí pod Křivým javorem blízko pramene svůdně romanticky se dále kroutící řeky Svratky...

 

12. 09. 2019

Hejkal a serendipita

Serendipita je krásné slovo a pokud k vám ještě nedorazilo a zajímá vás jeho význam, zde je hned v úvodu kapitoly jeho vysvětlení.

Doplnil jsem na Standou připravené desce Hejkala krystaly 7,030 MHz pro pásmo 40 metrů. A protože jsem línej a zároveň zvědavej, zprovoznil jsem jenom VXO a ostatní nechal být. Takže jsem měl Hejkala 1.0 s VXO fungujícím v pásmu 40 metrů, ale s výstupní a zároveň vstupní propustí nastavenou pro pásmo 20 metrů a s přizpůsobovacím obvodem mezi VXO a PA naladěným zatím tamtéž.

Všechno běželo jak mělo na první pokus, což mě lehce znervóznělo, neboť kdykoliv se zdá, že se věcí daří, bylo něco přehlédnuto. A tak jsem pátral dál. Odolnost přijímače byla výborná, citlivost vyjádřená prostřednictvím minimálního rozeznatelného signálu (MDS, Minimum Discernible Signal) zde byla víc než vyhovující, ale říkal jsem si – hrome, proč není na čtyřicítce o něco lepší než na dvacítce, když se to hlavní odehrává na sice moderním, ale v podstatě nízkofrekvenčním výkonovém BJT tranzistoru?

Prohlížel jsem si výstupní signál VXO osciloskopem a všiml si, že obsahuje velmi silnou II. harmonickou složku. Jasně, vždyť jsem obvod přizpůsobující impedanci nepřeosadil. Už už jsem se chystal svoji lenost napravit, když jsem si řekl – když je to už takto nastavené, jak se bude tento Hejkal chovat na dvacítce?

Změřil jsem pečlivě citlivost na mnou oblíbeném kmitočtu 14,062 MHz a výsledek mě překvapivě uzemnil. MDS byl dobrých -115 dBm, tedy o 5 dB lepší, než ten, který jsem naměřil na Hejkalovi naladěném kompletně na 20 metrů!

Chvíli jsem přemýšlel nad tím, jestli v PA/směšovači není vmontován grafenový FET, jehož podivuhodně symetrická převodní charakteristika daná vlastnostmi grafenového pásku implantovaného do struktury tranzistoru způsobuje, že tento tranzistor funguje jako přirozený násobič frekvence vstupního signálu dvěma. Nebo jestli není grafen vpašován v našem BD139. Elektrony, díry, dualita, ambipolarita ...

Pak jsem přestal blouznit a uvědomil si, že problém asi bude ve výstupním signálu VXO. Jeho II. harmonická složka byla neobvykle silná. Zkrátka a jednoduše, moje snaha nechat si v případě Hejkala pro součástku koleno vrtat nebyla všude stejně plodná.

Z kanálů na harmonických frekvencích VXO vniká do přijímače šum, který snižuje výslednou citlivost Hejkala. I když má Hejkal na vstupu/výstupu správně naladěnou dolní propust, bude do audiozesilovače pronikat na těchto frekvencích alespoň šum z Hejkalova směšovače. Daleko lepší než původní přizpůsobovací obvod s charakteristikou horní propusti bude proto článek s dolnofrekvenční charakteristikou. Takový obvod bohužel vyžaduje navíc jednu cívku ve funkci tlumivky a jeden blokovací kondenzátor. Tlumivky nemám rád, když se poštěstí, mají parazitní vlastnosti zrovna v těch nejnevhodnějších oblastech, ale co se dá dělat …

Tak Hejkal doznal snad poslední rádiové změny. Technicky vzato bylo předešlé řešení přizpůsobení mezi VXO a PA horší, přestože bylo jednodušší a je už dobře vyzkoušené a prověřené ohněm. Occamova břitva neřeže vždy správně, občas může trochu zaříznout některé vlastnosti přijímače.

Nakonec jsem podlehl i jemnému nátlaku Pepíka, který od začátku říkal, ať se všechno na Hejkalovi vyřeší co nejkomfortněji. S Hejkalem jsem už vyrobil celkem snadno několik desítek spojení, dokonce i jedno zaoceánské, a tady jsem si uvědomoval, že mně chybí příposlech a přebývá lupání ve sluchátkách při přechodech mezi příjmem a vysíláním, byť má už přijatelnou hlasitost. Zvlášť mně pak tyto nedostatky začaly rozčilovat při jednom delším spojení. Tak nakonec vznikla verze Hejkal Minimum Comfort, kterou ovšem necháme pojmenovanou stejně, jako dřív, Hejkal Minimalist.

Veškerého komfortu bylo totiž dosaženo opět minimalistickou cestou! Těžko navrhnout něco jednoduššího pro příposlech, než je pozapomenutý stařičký Lou Garnerův oscilátor, na němž si úspěšně vylamují zuby i moderní obvodové simulátory ...

Apropos, v čem tkví ona v nadpisu zmíněná serendipita? Kdybych nebyl línej a Hejkala bych osadil na 40 metrovou verzi kompletně, asi bych si toho zajímavého fenoménu s citlivostí vůbec nevšiml.

A jak jsem psal už nahoře u odkazů na zapojení postupně se vyvíjejících verzí Hejkala: Stále platí, že i v té poslední komfortní verzi je možné osadit pouze "rádiově nutné" součástky a mít tak zařízení s výhodným bonusem pro MAS!

 

06. 11. 2019

Hejkal 3.0 a první krůčky

Došlo přesně k tomu, čeho jsem se obával a na co jsem se zároveň těšil. Když jsem pečlivě navinul ty 3 vstupní cívky a optional RX/TX propust jsem na Pepíkem navržený nový plošňák nejvyšší verze Hejkala 3.0 v provedení comfort osadil všemi vypočítanými součástkami, nedočkavě jsem zapnul síťový analyzátor. Útlumová charakteristika propusti vypadala jako vykotlaná stolička baby Jagy přesluhující o několik století. Byl jsem nadšen. Tady je názorně vidět, že simulace a výpočty jsou dobrá zábava, ale ta opravdová práce začíná až s páječkou a s VNA. 

Nebudu vás napínat. 

Dělat nějaké jednoduché dolní propusti, to není žádná zábava, protože to je většinou reprodukovatelné a použitelné prakticky hned. Optional propust Hejkala je jiné kafe a výsledek po vybastlení vypadá docela pěkně, co říkáte? Viz příloha. Posílám jak útlumovou charakteristiku, tak i zásah téměř do středu Smithova diagramu z pohledu antény. Trochu jsem propust "nakopl", je to vidět i na Smiťáku, že není symetrický podle vodorovné osy - a nakopl jsem ji tak, aby měla v okolí 14MHz co nejmenší útlum a tím pádem i co nejblíže k 50 ohmům reálným. Takže hodnoty v té propusti jsou sice nesymetrické, ale to je úmysl.

Proč to vyšlo "o tolik" jinak, než výpočtem? Trochu jiné permeability toroidů, parazitní kapacity a indukčnosti plošňáku ...

Až to připojíme k PA, celé se to zpočátku zase rozhasí, ale to vůbec nevadí. Díky topologii té optional propusti lze vstřebat jakoukoliv prakticky se vyskytující imaginární složku kolektorové impedance tranzistoru a tak by to mělo jít vyladit jen zahejbáním hodnotou jednoho kondenzátoru, toho, který je zapojený paralelně ke kolektoru. A protože ten má velkou kapacitu, prostoru je opravdu hodně :-)

Chtěl jsem s Hejkalem 3.0 udělat první krůček a snad se dá říct, že nedopadl špatně. 

V souvislosti s TX/RX propustí nás ovšem čeká ještě jedna výzva - protože kolektorové impedance PA/MIX tranzistoru BD139-16 jsou v jednotlivých režimech odlišné, tak je otázka, jak bude vypadat ta pro TX optimalizovaná propust tehdy, když bude Hejkal přijímat. Ale podle prvních výpočtů se zdá, že by to mohlo být docela dobré.

09. 11. 2019

Hejkal on the air

Doosazeno, vyzkoušeno, z pohledu rádia, tedy přijímače a vysílače, nebylo zatím potřeba s ničím hýbat. Bez dalšího dolaďování jsem hned na první pokus naměřil rf výkon kousíček přes 1W a minimální rozeznatelný signál určitě -105dBm a tuším i -110dBm (při napájení ze síťového zdroje!). Ve srovnání s Hejkalem 1.0 je to skutečně lepší minimálně o 2 či spíš 3dB. Oscilátorový signál je díky novému přizpůsobení na směšovači daleko čistší, stálo to za to, je hlaďoučký. V RX nic nelupe, relátka si pěkně cvakají, zpožděné připnutí přijímače funguje jak má. Jediné, co ani nehleslo, a mělo by, byl Lou Garnerův oscilátor pro příposlech. To mě nadchlo! - na něj jsem se těšil. Nakonec ani ten nevydržel soustředěný nátlak a začal oscilovat jako divý. Bude dobré ho malinko ztlumit, aby příposlech nebyl po delší době nepříjemný.

Na Hejkalovi kvůli mé hlouposti také dobře nefungoval RIT/XIT v poloze CW, Hejkal při zavysílání mňoukal jako malá kočička. CW-R šlapal bez problémů. Chybu jsem našel a mrzí mě, že jsem ji udělal. Zítra pošlu opravené schéma. Pepíku, na Tvém perfektním plošňáku, i tom novém, bude muset být zespodu jeden skoro neviditelný škrábanečíček a jedna asi desetimilimetrová propojčička. To je ta blbá zpráva.

Druhá je docela roztomilá. Hned po ránu jsem s Hejkalem chvíli poslouchal OK OM kontest. Udělal jsem pak spojení mimo něj, nechtěl jsem psát deník. Uvědomil jsem si, že se s Hejkalem dá i závodit. Je to pohodlné, rychle se dá jedním hmatem zjistit i ve zmatku, jestli je volání skutečně pro mě. No a odpoledne kolem 14UTC jsem zapnul Hejkala podruhé, abych se pokusil o pár NA. Hejkal s ladičákem ladí od zhruba 14.060 dolů k 14.023, což je perfektní. A jak jsem se tak dovolával na jednu slabounkou stanici, najednou se zničehonic do krásného tichého šumu nahlas rozehrálo rádio Voice of Turkey. Úplně čisťounce. Slabá stanice zůstala normálně čitelná a měl jsem pocit, jako by se rádiový prostor zvětšil, směšovač Hejkala se z toho nijak nehroutil. Fungoval jako obálkový detektor a zároveň vzorně bez ztráty květinky směšoval to, co směšovač měl. Žádné intermodulace, žádná komprese zisku, natož blokování. Pak se podmínky změnily a během asi pěti minut AM modulace úplně ztichly a bylo opět nádherně tichounké pásmo s jasnými signály. Jediná situace, kdy se mně při rozhlasovém vysílání nedařilo přijímat - a to se mně stalo ještě ze starým Hejkalem - se vyvrbila tehdy, když kdesi hráli jakousi operu, snad Verdiho. Operní pěvkyně pěla vydatně a navíc se naladila přesně na zázněj a to byl průšvih. Když jsem se pak ovšem naladil dolů, přijímal jsem opět bez problémů. Ale to se stalo jednou jedinkrát. Člověk přitom úplně cítí turbulence ionosféry, tím, jak dobrodružně a dynamicky se mění podmínky.

Poslední nejnovější schéma už je téměř konečné. Předpokládám pohyby pouze zahvězdičkovaných hodnot (je jich 5), ale s těmi stávajícími hodnotami za hvězdičkou doporučuji začít. Pravděpodobně ale na něco ještě přijdete. 

RIT/XIT má jeden zbývající chloupek, který by se dal vyžehlit za cenu přidaných součástek, ale takhle je to podle mě elegantnější a nic špatného se neděje. Jde o to, že Hejkal v poloze CW s nastaveným offsetem malinko domňoukne do přijímače. Dá se to postřehnout, když se soustředíte, ale beru to jako daň za eleganci zapojení - tranzistor Q9 se využívá hned třikrát! Jednou jako zpožďovač kvůli vyhlazení lupanců, podruhé kvůli rychlému odskoku XIT a potřetí kvůli skoro úplnému vykrytí dojetí frekvence zpátky do režimu RX. Takže vysílaný signál je vždy v pořádku a při přechodu zpět na RX, kdy už se nevysílá, je v poloze CW slyšet malinké zhoupnutí signálu, pokud tedy tam zrovna v tu dobu nějaký je. Když je tam šum, nebo mezírka mezi značkami, není slyšet pochopitelně nic. Prakticky a myslím že ani pocitově to nevadí a píšu o tom jen proto, abych uvedl všechny obvodové souvislosti. Šlo by to pochopitelně odstranit, ale jak říkám, použít Q9 vícekrát bylo velmi lákavé. Připomínám použití "tvrdého" stabilního zdroje, na Hejkalovi žádné stabilizátory nejsou! Jednak kvůli závazku nepoužívat IO na rádiové desce a jednak kvůli zbytečnému úbytku na nich, protože spínaný atbilizátor se s přímosměšujícím přijímačem příliš nesnáší.

Hejkal se chová skoro jako dospělé zařízení. Nejsem vázaný na jednu frekvenci, strmost ladění je tak akorát a nastavení RIT/XIT podle té stupničky je jasné, rychlé a přehledné, vůbec nezdržuje. Jediná dosud - a už od samého počátku - pochopitelná, přirozená, zjištěná i vypočítaná nevýhoda či naopak výhoda je ta přidaná hodnota z AM detekce, jež je sice ve srovnání se směšovacím procesem v účinnosti potlačena o 60dB (tedy miliónkrát), ale když se vyskytnou dobré podmínky a v pásmu vstupní propusti se objeví stanice s výkonem klidně nad 100kW, slyšet tam bude i kdyby čert na koze jezdil. 

Ještě zkusím roztáhnout ladění směrem dolů tím, že zapojím tu sekci ladičáku s větší kapacitou, ale to už jen tak nezávazně. Budu si taky polehoučku hrát s tím Lou Garnerem, aby mně předl do ouška jako kocourek, teď je zbytečně hlasitý. Až se toho nasytím a až přijdou plošňáky, dám se polehoučku do dalšího kousku, toho na čtyřicítku.

A až to moji přátelé OK1BJH, OK1HCD a OK1DXK vyzkouší a odsouhlasí, dám sem konečně "uměleckou" fotku Hejkala v parádním kabátku, který pro něj navrhli!

 

Schémata Hejkalů

uspořádaná hierarchicky od nejmladšího po nejstaršího Hejkala, nejmladší zapojení je na stránce vždy nejníže:

 

http://www.bloumani.cz/data/uploads/Hejkal_trx/Hejkal_minimum_minimum.pdf

http://www.bloumani.cz/data/uploads/Hejkal_trx/Hejkal_20m.pdf

http://www.bloumani.cz/data/uploads/Hejkal_trx/Hejkal_20m_reverse.pdf

http://www.bloumani.cz/data/uploads/Hejkal_trx/Hejkal_minimum_comfort_20m.pdf

http://www.bloumani.cz/data/uploads/Hejkal_trx/Hejkal_minimum_comfort_20m_20191111.pdf

Published on  November 11th, 2019

© 2019 - bloumani.cz
get-simple.info