OK1IAK - Poundshop 40m DX RC

[ home ] [ CV ] [ HAM ] [ projects ] [ photo archive ]

V diskusním fóru GQRP klubu se rozběhla zajímavá debata. Pete Morris G1INF [1] zakoupil v jednolibrovém obchodě FM rádio, které přestavěl na 40m přímosměšující přijímač. Hans summers G0UPL [2] shrnul dostupné materiály o těchto rádiích na jeho webovách stránkách. Právě Hansovy stránky mě popíchly. Takovou zábavu si přece nemohu nechat ujít.

Na trhu je spousta miniaturních FM rádií, která jsou si podobná jako vejce vejci. Mají minimální počet ovládacích prvků, ladí se dvěma tlačítky. První nastaví VFO na začátek stupnice, druhé najde následující stanici. Některá rádia obsahují lampičku či hodinky. Pokud mají reproduktor, potom jsou osazena teleskopickou anténkou, jinak využívají jako antenu kabel ke sluchátkům. Napájeny jsou třemi volty, buď z tužkových, mikrotužkových nebo knoflíkových článků. Ta nejmenší rádia napájená knoflíkovými články jsou občas rozdávána jako reklamní dárky, větší jsou k dostání třeba v Holešovické tržnici v ceně okolo 60Kč. Tato rádia fungují překvapivě dobře.

Pokud uvidíte rádio vyhovující tomuto popisu, vězte, že jeho srdcem je čínská kopie obvodu TDA7088T [3], což je asi 20 let starý bipolární čip firmy Philips. Katalogové zapojení viz obr.1. Tento obvod obsahuje kompletní monofonní FM přijímač, jehož zvláštností je, že používá nízkou mezifrekvenci 70kHz. Vychází ze staršího obvodu TDA7000 [4], který neobsahuje automatické ladění. Dokumentace obvodu TDA7000 je mnohem obšírnější než obvodu TDA7088T. Obvod obsahuje VFO, směšovač, aktivní MF filtr, limiter, fázový diskriminátor pro FM demodulaci, umlčovač a obvod automatického ladění. Upravené přímosměšující rádio bude používat pouze první tři bloky.

Obr. 1. Katalogové zapojení TDA7088T

Pokud se vydáme do Holešovické tržnice, doporučuji zakoupit raději větší model používající tužkové baterie a obsahující reproduktor. Větší pouzdro nám totiž dává více prostoru k experimentování a rozšiřování zapojení. Pokud se rozhodnete pro úpravu minirádia s knoflíkovými články, je třeba maximálně využít již osazené součástky. Můj kus obashoval reproduktorek, digitální hodinky (teď už v odpadkovém koši) a lampičku. Pokud se všechny zbytečnosti odstraní, zbyde prostor na potenciometr ladění, antenní konektor, potenciometr VF zisku a dvouobvodový vstupní filtr. Mrňavá rádia bez reproduktoru obsahují pouze jednoduchý jednotranzistorový koncový NF stupeň, větší rádia obsahují integrovaný SMD zesilovač.

Přestavba rádia

Schema modifikovaného přijímače vypadá následovně.

Obr. 2. Schema upraveného rádia

Úprava VFO

S úpravou VFO budeme mít nejvíce práce. Nejprve je třeba odstranit z plošného spoje lampičku a všechny mikrospínače. Už nebudou potřeba. Dále odstraň odpor 5k6 vedoucí z pinu 16 na varikap a spoj piny 14 a 16. Tím bylo zablokováno automatické ladění. Dále odstraň samonosnou cívku VFO a nahraď ji paralelním rezonančním obvodem rezonujícím na 7MHz. Vyměň kondenzátor 680pF mezi varikapem a pinem 4 za 15pF NP0. Tím se sníží rozladění VFO přibližně na 50kHz. Dále je potřeba přivést napětí z ladicího potenciometru na varikap.

G1INF sestavil rezonanční obvod VFO z odporové tlumivky 6u8 a kondenzátorového trimru 50-70pF. K ladění varikapu použil již osazený potenciometr hlasitosti. Co mu také zbylo, víc se do jeho krabičky nevešlo. Jeho VFO mělo rozladění 120kHz, a nejsem si jistý teplotní stabilitou feritu této tlumivky.

Já jsem nebyl omezen místem. Rezonanční obvod jsem sestavil z cívky navinuté 27 závity na žlutém železoprachovém toroidu Amidon T50-6 a 150pF NPO kondenzátoru. Jádro je k dostání u GESu asi za 30Kč. Jak jádro, tak kondenzátor má teplotní koeficient řádově 30ppm na stupeň celsia. Nedoporučuji použít na VFO feritová jádra, která mají řádově vyšší teplotní koeficient než železoprachová. Důrazně varuji před použitím kondenzátoru z jiné hmoty než NP0. Může se vám potom snadno stát stejně jako mě, že CW segment zcela uteče z rozsahu VFO, pokud je v zimě otevřeno okno. Na druhou stranu, kdy jindy je lepší příležitost k testování teplotní stability VFO, než teď v zimě?

K ladění varikapu jsem použil nový potenciometr 10k, který jsem přišrouboval na uvolněné místo na plošném spoji. Spoje, které jsou potenciometrem překryty, je třeba odškrábnout a nahradit propojkami. Pokud je rádio osazeno indikační LED, je výhodné připojit potenciometr k této diodě paralelně, červená dioda stabilizuje napětí na přibližně 1.9V. Není to sice ideální řešení, ale nevím o žádném jednoduchém 2V stabilizátoru s nízkým úbytkem, navíc dioda byla na plošném spoji již osazena.

Pro nastavení VFO doporučuji následující postup. Na toroid se navine doporučený počet závitů a dráty se odštípnou pár centimetrů od jádra. LC obvod oscilátoru se osadí, rádio se spustí. Do antenního konektoru pomocného přijímače se připojí půl metru drátu a nalezne se zázněj našeho oscilátoru. Ten může být také několik stovek kHz od touženého kmitočtu. Měněním počtu závitů, kapacity paralelního kondenzátoru a smršťováním/roztahováním závitů na cívce se nastaví VFO do rozsahu přibližně 7000-7040kHz. Cívka se osadí napevno, její vývody se zkrátí na minimum a znovu je smršťováním/roztahováním závitů dostaven rozsah ladění. Cívka je zakápnuta tavným lepidlem, je ale výhodné nechat pár závitů volných. Po vystydnutí tavného lepidla je manipulací páru volných závitů dostaven konečný rozsah VFO.

Teplotní stabilitu VFO jsem testoval otevřením okna. Rádio při změně teploty o 15oC ujelo o 6kHz, což je vyhovující. Napětí pro ladění varikapu je stabilizováno bídně led diodou, takže rozsah ladění se změní při výměně NiCD článků za suché články z 6.985-7.040 na 6.989-7.050. Jsem tedy spokojen, rádio je schopné vždy proladit celé telegrafní pásmo. Ladění jednootáčkovým potenciometrem není příliš komfortní, ale je vyhovující.

Audio filtr

Výstup směšovače je na čipu připojen na vstup aktivního filtru typu Sallen-Key. Tato pásmová propust je navržena pro filtrování na mezifrekvenčním kmitočtu 70kHz. Čip obsahuje zesilovač s jednotkovým zesílením a dva odpory 2k2. Nám nezbývá než manipulovat s externími kondenzátory. Filtr jsem přepočítal pro Q=4 a f=780Hz. Kondenzátor 3.3nF mezi piny 6 a 8 nahraď hodnotou 680nF, kondenzátor 180pF na pinu 7 nahraď hodnotou 5n6. 680nF není běžná šuplíková hodnota, nahradil jsem ji paralelním spojením více kondenzátorů. Zde by bylo vhodné použít svitkový typ.

Filtrovaný signál je odebírán z pinu 8. Odstraň kondenzátor 3.3nF mezi piny 8 a 9. Připoj kondenzátor 100nF z pinu 8 na potenciometr hlasitosti.

VF vstup

G1INF [1] připojil k rádiu napevno smyčkovou antenu složenou z třížilového síťového kabelu délky 1.2m. Dvě žíly propojil sériově a překlenul je kondenzátorem 100pF. Třetí žíla je použita jako vazební smyčka a je připojena na piny 11 a 12 přez kondenzátor 33pF. Smyčka je doladěna zkracováním do rezonance.

Já jsem do rádia zabudoval dvouobvodovou pásmovou propust navinutou na modrých toroidech průměru 1cm z firmy Pramet Šumperk. První toroid má primární vinutí 10z, sekundární 21z. Tím je vstupní impedance směšovače převedena na 5kOhm. Sekundární vinutí druhého transformátoru je tvořeno jedním závitem, vodič od antény je jedinkrát protažen toroidem. Mezi antenu a pásmovou propust je vložen potenciometr 100 Ohm, který slouží jako VF atenuátor.

Mechanické provedení

Jak již bylo řečeno, výhodou je přestavovat větší rádio. Potenciometr lze přišroubovat na plošný spoj, čímž se stane konstrukce kompaktní. Spousta místa vznikne po odstranění nyní již nadbytečných mikrospínačů a prodlužovací cívky VKV anteny, která je vyleptaná na plošném spoji. Jistě bude přerušeno pár potřebných spojů, ale ty lze rekonstruovat drátama.

Potenciometr atenuátoru byl našroubován zboku, antenní konektor BNC zepředu, oba těsně pod plošný spoj. Protože obě součásti zasahují do prostoru baterií, byl vyjmut reproduktor a z krabičky byly odštípány a odřezány přebytečné výčnělky. Jde to dobře pistolovou páječkou a ostrým nožem. Tím byly baterie posunuty níže.

Toroid VFO a pásmové vstupní propusti byly nalepeny na plošný spoj. Úžasná výhoda toroidních jader je že magnetický tok je v nich uzavřen, takže je umožněna i takto stísněná konstrukce.

V předním dílu výlisku zeje díra po digitálních hodinách. Nejen že je nikdo nepotřebuje, ale také zabírají místo cívce VFO a potenciometru ladění. Díra byla zakryta kouskem kuprexitu. Oba plastové díly jsou spojeny šroubem M3. Matka je do zadního dílu zatavena zahřátím pistolovou páječkou. Více viz následující obrázky.

Obr. 3a-d. Fotografie upraveného rádia

Testování

Jakožto panelákový občan vlastním pouze smyčkovou anténu, která je přilepena na okně. Smyčka má poměrně značnou selektivitu. Spolu s dvouobvodovou pásmovou propustí v rádiu tvoří dostatečnou selektivitu, která podstatně omezuje AM demodulaci integrovaného směšovače. I tak ale vždy nezabráňuje pronikání silných KV vysílačů, zvláště při západu slunce. Při připojení na dlouhodrátovou anténu bude situace patrně tristní.

Obr. 4. Smyčková antena nalepená na okně panelákového bytu

Přijímač není příliš citlivý a šumí. S dodanými sluchátky je úroveň hlasitosti spíše nedostatečná, při použití kvalitnějších "špuntů" již dostačuje. Přesto lze bez problémů zachytit po celý den několik silnějších stanic. Zajímavé by bylo otestovat přijímač v rádiově čistějším prostředí, než je panelák v Praze. Hlasitost je výhodné regulovat atenuátorem, čímž se sníží úroveň křížové modulace. Úroveň křížové modulace jistě poklesne při zvýšení napájecího napětí na maximálních 5V.

Sverre Holm LA3ZA doporučuje zařadit do NF cesty pro zvýšení hlasitosti i MF zesilovač mezi piny 9 a 13. Já to nedoporučuji, signál je limitován, což dále zhoršuje srozumitelnost. Zajímavější by bylo zvýšení zesílení integrovaného NF zesilovače. Čip ale bohužel není označený.

Zářivé vyhlídky?

Zdá se, že lze modifikovat rádio s čipem TDA7088 pro příjem lokálního 2m převaděče. V aplikačním listu [5] je popisována aplikace tohoto čipu pro příjem úzkopásmové FM v přenosném telefonním sluchátku. Kdo to zkusí?

Nabízí se použití keramického rezonátoru 3.6MHz pro 80m variantu. Zajímavé by byla přestavba tohoto přijímače pro hon na lišku. Předpokládám ale, že signál by obcházel atenuátor, takže takový přijímač by byl vhodný spíše na srandaakce než na serioznější závody.

V GQRP klubu se rozproudila nová diskuse. Za 3 libry je v jednom britském řetězci prodáváno rádio, které má VKV, SV i KV rozsahy a digitální stupnici. Toto rádio jsem v Čechách viděl prodávat zatím pouze v GM Electronic, zde je k dostání za 259Kč. V katalogu je uvedeno pod číslem FF-RDG9017 či 9018. Modul LCD displeje s čítačem a hodinami lze oddělit od rádia a překonfigurovat ho pro měření frekvence s přesností 1kHz.

Průměrně polovinu svého času nyní trávím na pracovních cestách. Již jsem vyjádřil obdiv ke smyčkovým přijímacím anténám. Antena na obrázku 4, kterou mám napevno v pracovně (přítelkyně si zatím nestěžovala), není příliš skladná. G4FON [6] popisuje přenosnou smyčkovou antenu, kterou používal na cestách on. Výjmečnost jeho anteny spočívá v jednoduchém přizpůsobení pomocí toroidního jádra, které je navléknuto na hlavní smyčce. Odpadá tak vazební smyčka, která je vidět na obrázku mého okna.

Závěr

Levné miniaturní FM rádio se podařilo přestavět na přímosměšující přijímač CW segmentu pásma 40m. Rádio včetně přidaných součástek vyšlo přibližně na 120Kč. Stabilita VFO je dostačující. Odolnost přijímače, selektivita, citlivost a šum jsou bídné. Stálo to tedy za námahu? Určitě. Rádio s kusem drátu se vejde všude, mohu ho vzít na služební cestu. Mnoho jsem se naučil a dobře jsem se bavil při experimentování. Vždyť přece bastlení k radioamatéřině patří.

Odkazy

[1] Původní návod na přestavbu od Petra Morrise G1INF http://www.gqrp.com/Poundshop_DC_RX.pdf
[2] Informace sesbírané Hansem Summersem, G0UPL http://www.hanssummers.com/radio/poundshop/
[3] TDA7088 datasheet http://www.semiconductors.philips.com/pip/TDA7088.html
[4] Aplikační list pro TDA7000 (předchůdce 7088) http://www.semiconductors.philips.com/acrobat/applicationnotes/AN192.pdf
[5] Aplikační list pro příjem úzkopásmové FM pomocí TDA7000 http://www.semiconductors.philips.com/acrobat/applicationnotes/AN193.pdf
[6] Přenosná smyčková antena dle G4FON http://www.g4fon.net/MagLoopTwo.htm