Jumlah Lilitan dan jenis ferrite yang digunakan
Kamis, 13 Oktober 2011
Minggu, 09 Oktober 2011
HITX 80M-40M SSB TRANSCEIVER, SCHEMATIC DIAGRAM
Skema 1
Skema 2
GAMBARAN UMUM
Banyak hombrewer yang kesulitan untuk mencari komponen2 dari proyek2 terdahulu. Terutama berkaitan dengan IC SA/NE602, MC1350, NE/TL592, diode mixer (SBL1, TFM3, MIQA), PLL MC145151, sampai kristal filter. Mengacu pada masalah di atas dan konsep yang sudah dijelaskan, maka design ini lebih fokus kepada penggunaan komponen-komponen yang gampang dicari, seperti :
- transistor umum (general purpose transistor) , yaitu 2N2222, BC547, BC548, BC549, BC559, 2N3904, 2N3906, dan sebagainya
- fet J309, J310, MPF102, SK241, SK192, dan power fet seperti IRF510 atau IRF520
- penggunaan diode 1N4148 untuk mixer (receive dan transmit), product detector dan modulator
- trafo balun tivi untuk mengganti broadband ferrite toroid, trafo IF 10.7Mhz untuk BPF, dan koker coklat 8mm untuk LPF
- switch relay untuk menyederhanakan sirkit dan meningkatkan performa
- kristal 5Mhz atau 6mhz, dan bisa diubah ke 8Mhz atau 10Mhz dengan sedikit perubahan.
RECEIVER
Bagian penerima menjadi fokus utama, karena menjadi pintu masuk pertama untuk melakukan komunikasi. Bagian front-end sebisa mungkin menggunakan RF preamp yang low noise, yang diikuti dengan diode mxer, untuk menerima signal-signal lemah dari perangkat QRP lainnya.
Sirkit receiver mengacu pada design W7ZOI yaitu Progressive Communication Receiver yang popular di tahun 80'an dan Hybrid Cascode IF Amplifier, keduanya pernah dimuat di majalah QST.
Semua penguat bersifat broadband agar mudah untuk mengganti frekwensi kerja (band kerja dan bagian IF amplifier) tanpa risiko terjadinya perubahan impedansi input-output yang drastis di setiap penguat.
Cara Kerja
Signal yang melewati LPF akan dilewatkan ke diode clipping (memotong signal yang > 0.7V) dan diperkuat oleh front end amplifier (+10db) yang mudah dilakukan oleh transistor umum. Jika mungkin penguat ini menggunakan transistor yang bagus (low noise), seperti 2SC2053 yang mempunyai penguatan sampai +20db dengan noise figure (NF) yang kecil (2.1db). Kemudian signal input diumpan ke diode mixer (bilateral, 50 Ohm). Input signal oscilator lokal minimum 20mW (+12dbm). Karena diode mixer mempunyai conversion loss yang tinggi (-8db), maka tahap berikutnya memerlukan post mixer amplifier (minimal +10db, sebaiknya +16db) yang berfungsi untuk mengkompensasi kehilangan di bagian mixer dan kristal filter (-6db). Setelah kristal filter signal baru diumpan ke hybrid cascode IF amplifier (+50db) yang mempunyai NF cukup kecil. AGC yang digunakan untuk mengatur penguatan IF menggunakan 2 transistor (NPN dan PNP). Setelah IF, signal diumpan ke product detector dengan BFO minimal 10mW (LSB/USB), output signal audionya diperkuat oleh 1/2 TL082 (bisa diganti dg NE5532, LM324, atau dual opamp lainnya yang berkaki 8) dan dilanjutkan ke 1/2 TL082 lainnya sebagai filter 3Khz LPF. Filter ini diperlukan untuk mengurangi frekwensi harmonik yang timbul akibat pencampuran di bagian product detector.
Penguat audionya menggunakan LM380 dengan alasan gampang dicari dan mempunyai noise rendah jika dikerjakan pada keluaran 1W.
TRANSMITTER
Membuat perangkat komunikasi yang portabel menjadi keinginan banyak homebrewer, tetapi masalah utamanya pada besarnya power supply. Untuk itu, saya mencoba beberapa wall adaptor yang bisa mengeluarkan arus sampai 3 A (switching PSU), harganya di bawah 50 ribuan, ternyata kualitasnya sangat baik. Karena itu, transmitter hanya menggunakan power yang kecil (<10W RF). Harus ada trik untuk meningkatan rata2 power atau talk power agar lawan bicara bisa mendengar suara yang keras dan kuat, seolah-olah transmitter menggunakan RF power yang besar (50W). Design ini menyisipkan RF Speech Processor di rangkaian transmitter-nya. Besarnya kompresi juga bisa diatur sesuai keinginan, untuk regchewing atau DX. Suara yang keluar agak "punch".
Cara kerja :
Mic preamp seperti skema di atas mempunyai respon frekwensi yang datar, cocok bagi yang suka dung-dung. Penguatan bisa dinaikkan dengan memperbesar resistor feedback dari 10K menjadi 22K atau 27K. Signal audio diumpan ke modulator. Atur trimpot 100 Ohm, sehingga menghasilkan penekanan signal pembawa yang terbesar. Signal outputnya adalah double side band (DSB).
Tahap berikutnya adalah memperbesar impedansi dari 50 Ohm ke 1.2K dengan broadband transformator (binocular TV balun, 3 lilitan : 15 lilitan) untuk menyesuaikan impedansi dengan kristal filter (BW 4-5Khz). Kristal filter ini digunakan untuk menghilangkan signal2 yang tidak diinginkan terutama signal harmonik. Jika anda menginginkan signal SSB dan performa yang lebih baik, anda perlu menambah jumlah kristal menjadi 4-6 kristal.
Signal selanjutnya diumpan ke sebuah tingkat penguat hybrid cascode yang bisa diatur penguatannya dari 0-25db. Atur penguatnnya agar terjadi pemotongan signal (pada 0.7V) atau kompresi (compressor). Feature ini akan memberikan efek terhadap peningkatan rata2 power (talk power) dibandingkan tanpa compressor. Selanjutnya penguat satu transistor (+10db) akan berfungsi sebagai buffer sekaligus matching impedansi ke kristal filter utama (-6db) untuk memilih sisi band yang diinginkan (LSB atau USB).
Dari Kristal filter, signal selanjutnya diumpan ke sebuah penguat cascode dan di mixer dengan VFO agar bisa bekerja pada band kerja yang diinginkan, diikuti dengan BPF (BW 500Khz) untuk meloloskan frekwensi kerja yang diinginkan.
RF PA selanjutnya akan memperkuat signal sampai menghasilkan sekitar 10W (2x IRF510), atau 25W (IRF520).
KRISTAL FILTER DAN VFO
Pemilihan kristal filter menjadi penting, agar VFO bisa dibuat pada frekwensi kerja di bawah 6Mhz dan sekaligus untuk mendapatkan 2 band kerja di 80M dan 40M. Sebagai contoh :
Kristal filter 5Mhz => VFO 2.0-2.2 Mhz, band 7.0-7.2 Mhz (+) ; VFO 1.1-1.5 Mhz, band 3.5-3.9 Mhz (-)
Kristal filter 6Mhz => VFO 1.0-1.2 Mhz, band 7.0-7.2 Mhz (+) ; VFO 2.1-2.5 Mhz, band 3.5-3.9Mhz (-)
VFO yang bekerja di 1-2.2Mhz, mudah dibuat dengan menggunakan trafo oscilator MW (warna merah), dan sangat stabil hasilnya (short drift 600hz, dan long drift +/- 30Hz).
Masalah utama penggunaan VFO yang mempunyai frekwensi kerja jauh di bawah kristal filter adalah signal harmonik-nya yang mengganggu bagian IF, untuk itu output VFO harus difilter agar bisa menekan signal harmonik sebesar-besarnya.
Untuk menambah kestabilan frekwensi :
- PCB VFO harus dibuat secara terpisah
- ditutup dengan bahan metal secukupnya
- Shaft menggunakan bahan non logam
- Gunakan kapasitor poly, silver mica, atau NPO di bagian Oscilator
Banyak artikel yang menghubungkan dengan kestabilan VFO diluar pemilihan komponen-komponen yang sesuai. Intinya, bagaimana membuat metode untuk membuat VFO yang bebas pergeseran frekwensi, seperti PLL. Metode-nya sendiri dimuat di majalah QST bulan Desember 1996.
Salah satunya adalah IK3OIL yang membuat program di atas dengan PIC 16F628 dan dikenal dengan Frekwensi Locked Loop yang mengatur kestabilan +/-7.5Khz di sekitar frekwensi kerjanya yang diatur dalam 1024 step. FLL VFO menjadi sangat popular, terutama bagi mereka yang sudah terlanjur membuat transceiver dengan VFO. Kelebihan lain dari FLL ini adalah sudah built-in dengan frequrncy counter-nya dengan display yang bisa diatur IF+VFO, IF-VFO, atau VFO-IF. FLL juga bisa memperbaiki kinerja VFO yang ada di perangkat lama seperti FT-101, FT-102, dsb.
Banyak rekan-rekan di Indonesia yang sudah menggunakannya, salah satunya Om Yoke YC3LVX.
IK3OIL FLL akan mengurangi long drift untuk VFO yang bekerja sampai 20Mhz. Dengan FLL teman2 homebrewer sudah tidak kesulitan lagi untuk membuat VFO sampai 20Mhz dengan kestabilan tinggi, sehingga IF dan kristal filter bisa menggunakan frekwensi yang tinggi juga.
BAND SWITCHING
PITX dirancang sebagai dua band transceiver yang bekerja di yang paling populer yaitu 80M dan 40M, tetapi bisa juga digunakan untuk band-band lainnya seperti (160M, 30M, 20M, 15M, dan 10M), karena sudah dilengkapi dengan pemilihan mode LSB atau USB. Penggunaan band-band diluar yang direkomendasikan, akan mengubah sedikit nilai2 komponen dibagian PA linear-nya.
Pemilihan BPF hanya menambah nilai kapasitor kepada koil (BPF 40M), sehingga terjadi pergeseran frekwensi BPF ke 80M.
Semua switch RF menggunakan relay untuk meningkatkan performance perangkat yang dibuat seperti BFO, BPF, LPF, dan Antenna. Relay yang digunakan adalah relay 12V 1A, kecuali untuk switch power supply.
HITX (HOMEBREW INDONESIA TRANSCEIVER) 80M 40M SSB TRANSCEIVER, BLOK DIAGRAM
Awal tahun 2011, saya ngobrol panjang lebar (via telepon) dengan Om Agus Gunarso YB1LZ untuk "menciptakan" perangkat SSB transceiver dengan kriteria :
- sederhana,
- kompak,
- komponennya banyak tersedia,
- murah,
- jaminan 99% bekerja,
- RF output maksimum 10W, karena hanya menggunakan 2A wall adaptor (switching PSU),
- "bermutu tinggi" dan mudah dibuat,
Kelihatannya "mudah", tetapi "sangat sulit dibuat".
Dakam 6 bulan ini, ratusan email datang untuk menanyakan komponen2 seperti SBL-1, TFM-3, NE592, NE602, MC1350, MC145151, sampai kristal filter, yang sekarang sudah jarang ditemukan atau dimana membeli-nya.
Banyak kasus kegagalan para homebrewer dalam bereksperimen untuk membuat perangkat radio, padahal sudah mengikuti prosedur, skema dan komponen yang tertera.
Dari beberapa pengalaman pribadi, saya membuat kesimpulan sendiri, bahwa perangkat homebrew akan bekerja jika :
- design dan skemanya benar (20%),
- ketersediaan komponen (30%),
- dan "kemampuan" si homebrewer dalam merakit (50%).
Agar konsep membuat "Prenjak 80M-40M SSB Transceiver" dengan kriteria di atas bisa berjalan mulus, saya membuka beberapa ekperimen pribadi yang seluruhnya menggunakan transistor kecuali bagian audio.
Dengan beberapa perbaikan seperti :
- Mengganti keramik filter 455Khz dengan kristal filter 5Mhz atau 6Mhz
- Menggunakan Hybrid Cascode IF amplifier (W7ZOI)
- Menambahkan RF Speech Processor (W7ZOI)
- Menambahkan Audio 3Khz LPF
- Mengganti single band menjadi dual band
- Mengganti diode switch dengan relay
- Menggunakan diode dibagian mixer, modulator, dan product detector.
Blok diagram dapat dilihat di bagian atas.
Selanjutnya, sediakan komponen2 :
- Bagian audio menggunakan TL082 dan LM380N
- Kristal filter 5Mhz (CF1 dan CF2) bisa dibuat dengan membeli sekitar 30 kristal. Buat oscilator untuk mengukur frekwensi kerja kristal. Ambil 8 buah yang frekwensi kerjanya sama (+/-100Hz), dan ambil sebuah untuk BFO. Hati-hati, banyak kristal 5Mhz atau 6Mhz, yang berasal dari kristal 3.579Mhz. Mungkin komponen ini yang paling sulit dicari.
- Broadband transformer bisa menggunakan balun tivi (binocular ferrite), sediakan sekitar 15 buah. Harganya sekitar seribu-2ribu sebuah. Jika tidak ada, gunakan tutup ferrite IF 455Khz atau 10.7Mhz yang dilubangin ditengahnya, sehingga menyerupai ferrite toroid.
- Trafo 10.7Mhz untuk band pass filter, trafo oscilator MW (warna merah) untuk Lokal Oscilator
- Koker coklat 8mm untuk low pass filter
- komponen lainnya adalah resistor, kapasitor, elko, diode, transistor bipolar (BC549), transistor fet (J310, MPF102, 2SK241, atau lainnya), mosfet (IRF510).
- "energi" untuk merakit.
Dan yang jelas, ini bukan weekend project, jadi harus sabar dan telaten.
Referensi :