40M SDR TRANSCEIVER, BAGIAN 1

Gambar. IQ Demodulator/Modulator

KONSEP :

Sepulang dari Solo Hamfest 2011, saya berpikir untuk mewujudkan sebuah SDR transceiver yang bekerja pada band 40M yang "mudah dibuat", "komponen lokal", "murah", dan "bagus". Dua kata yang terakhir rasanya bertolak belakang.

Gambar. RF PA Amplifier 5W.

Ada beberapa hal yang harus dilakukan dalam mendesign-nya.

1. Menggunakan diode modulator/demodulator homebrew (2x 1N4148) untuk menggantikan Tayloe detector (QSD). Sebelumnya saya menggunakan MIQA buatan Minicircuits sebagai QSD.
2. Menggunakan LO 90 degree phase shift network sederhana untuk menggantikan 90 degree phase shift divider yang membutuhkan kristal yang bekerja 4x dari frewkensi kerja dan IC pembagi 74HC74.
3. Menggunakan VFO yang bekerja pada 7.050-7.150Mhz, sehingga bisa mengcover band kerja dari 7.00-7.20Mhz. VFO ini untuk menggantikan kristal oscillator. VFO ini akan "dikunci" pada frekwensi tertentu, katakanlah 7.050Mhz.
4. Menggunakan audio baseband yang cocok digunakan dengan diode demodulator. Sirkit sederhana ini (didesign oleh Wes Hayward, W7ZOI) mempunyai kemampuan tinggi, karena mempunyai impedansi input rendah, low noise, serta mampu menangani signal dari 10nV sampai 10mV tanpa distorsi. Sirkit ini menggunakan transistor umum seperti 2N3904, BC109, dan sebagainya, diikuti dengan sebuah IC NE5534 sebagai intermediate amplifier. Total penguatannya sekitar +60db.

HITX 80M-40M SSB TRANSCEIVER, LAYOUT DIAGRAM

Jumlah Lilitan dan jenis ferrite yang digunakan

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 :

1. transistor umum (general purpose transistor) , yaitu 2N2222, BC547, BC548, BC549, BC559, 2N3904, 2N3906, dan sebagainya
2. fet J309, J310, MPF102, SK241, SK192, dan power fet seperti IRF510 atau IRF520
3. penggunaan diode 1N4148 untuk mixer (receive dan transmit), product detector dan modulator
4. trafo balun tivi untuk mengganti broadband ferrite toroid, trafo IF 10.7Mhz untuk BPF, dan koker coklat 8mm untuk LPF
5. switch relay untuk menyederhanakan sirkit dan meningkatkan performa
6. 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 :

1. PCB VFO harus dibuat secara terpisah
2. ditutup dengan bahan metal secukupnya
3. Shaft menggunakan bahan non logam
4. Gunakan kapasitor poly, silver mica, atau NPO di bagian Oscilator

FLL VFO - IK3OIL

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 :

1. sederhana,
2. kompak,
3. komponennya banyak tersedia,
4. murah,
5. jaminan 99% bekerja,
6. RF output maksimum 10W, karena hanya menggunakan 2A wall adaptor (switching PSU),
7. "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 :

1. design dan skemanya benar (20%),
2. ketersediaan komponen (30%),
3. 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 :

1. Mengganti keramik filter 455Khz dengan kristal filter 5Mhz atau 6Mhz
2. Menggunakan Hybrid Cascode IF amplifier (W7ZOI)
3. Menambahkan RF Speech Processor (W7ZOI)
4. Menambahkan Audio 3Khz LPF
5. Mengganti single band menjadi dual band
6. Mengganti diode switch dengan relay
7. Menggunakan diode dibagian mixer, modulator, dan product detector.

Blok diagram dapat dilihat di bagian atas.

Selanjutnya, sediakan komponen2 :

1. Bagian audio menggunakan TL082 dan LM380N
2. 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.
3. 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.
4. Trafo 10.7Mhz untuk band pass filter, trafo oscilator MW (warna merah) untuk Lokal Oscilator
5. Koker coklat 8mm untuk low pass filter
6. komponen lainnya adalah resistor, kapasitor, elko, diode, transistor bipolar (BC549), transistor fet (J310, MPF102, 2SK241, atau lainnya), mosfet (IRF510).
7. "energi" untuk merakit.

Dan yang jelas, ini bukan weekend project, jadi harus sabar dan telaten.

Referensi :

Wes Hayward, W7ZOI

Progressive Communications Receiver

AA3SJ

High Performance Communication Receiver

QRP SSB/CW 14Mhz Transceiver

Peminat SDR sudah mulai banyak

SDR sekarang sudah banyak dibicarakan oleh para amatir radio di Indonesia. SDR telah mengambil alih peran hardware perangkat radio sampai 70% dari mixer pertama sampai audio. Peran hardware yang belum bisa digantikan adalah di bagian front-end, dari LPF, BPF, mixer, dan local oscilator.
Software SDR yang gratis cukup banyak seperti PowerSDR, PowerSDR-IQ, PowerSDR-IF, HD-SDR, Winradl, Spectravie, Rocky, KGKSDR11, dan sebagainya.
Untuk mencobanya, anda bisa meng-install salah satu software di atas, dan gunakan input file signal (.wav) untuk mencobanya. Coba download file yang sudah saya rekam di .http://www.4shared.com/audio/dVwC3omI/yd1jjj_7mhz_19_sept_2011_17_26.html?

KOLIBRI 80M DSB-CW 1W TRANSCEIVER

Sudah lama saya ingin membuat sebuah radio transceiver sederhana di 80M, tetapi mencakup mode morse dan voice. Ide-nya adalah membuat 80M radio transceiver yang bekerja pada mode CW dan DSB, tetapi dengan komponen yang seminimal mungkin, dan pcb-nya tidak lebih selebar bungkus rokok filter. Direct receiver menjadi pilihan utama, karena tidak memerlukan crystal filter. Untuk mempersempit bandwidth audio (receiver), sebelum input LM386 dipasang low pass filter untuk meloloskan signal audio dibawah 4khz.

Sebetulnya cukup banyak design radio transceiver di internet, tetapi tidak ada yang se-simple Pixie 2 (untuk CW). Untuk voice, yang paling mudah adalah menggunakan mode DSB (double side band suppressed carrier) karena hanya membutuhkan balanced modulator/demodulator.

Ide awalnya menggunakan diode balanced mixer, tetapi komponen ini mempunyai conversion loss yang lumayan. Maka pilihan jatuh pada mixer aktif NE602, mixer ini mudah dibuat sebagaio mixer bilateral (bisa sebagai mixer maupun modulator), dibandingkan dengan mixer aktif lainnya seperi TA7358, TA7310, atau TA7320.

Karena malas menggulung, maka VFO menggunakan koil oscilator MW (merah). Dengan kapasitor yang sudah ditentukan (tune capacitors), maka VFO dapat bekerja pada rentang 3.75-3.85Mhz. VFO ini juga bisa diganti dengan kristal 3.579Mhz. Trafo input receiver menggunakan koil 10.7Mhz (biru/hijau) dengan menambah 560pf.

RF power menggunakan mosfet BS-170 yang mempunyai penguatan tinggi. Dengan input cuma 50mW, 2x BS-170 mampu mengeluarkan RF sebesar 2W dengan tegangan 12V atau 1.2W dengan tegangan 9V.

Penggantian mode dibuat secara otomatis, jika tombol ptt ditekan, maka mic preamp akan mendapat arus dan PA linear akan mendapatkan input dari kaki no 4 NE602 (ouput dari balanced modulator). Jika key down (CW), PA linear akan mendapatkan input dari kaki no 7 NE602 (output dari internal VFO).

NE602 hanya memerlukan arus 8mA dengan tegangan 3.5V-6V, sedang LM386 hanya memerlukan rata2 arus 40mA, jadi cukup efisien. NE602 mempunyai conversion gain sebesar 18-20db, bandingkan dengan diode mixer (-10db).

Skema di atas dapat dimodifikasi untuk bekerja pada band lainnya, seperti 160M hanya dengan mengubah resonansi VFO di 1.750-1.900 Mhz dan mengganti LPF supaya bisa bekerja di band tersebut. Jika anda ingin bekerja di band-band 40M, 30M, 20M, dan 10M, sebaiknya menggunakan crystal oscilator, karena agak sulit membuat VFO yang stabil di atas 5Mhz.

Spesifikasi :

- Bekerja pada band 80M (3.5-3.9Mhz)

- Direct receiver

- mode DSB/CW

- CW full break-in (QSK)

- Receive curent 50mA

- Transmit current 200mA (1.5W)

- Ukuran PCB hanya 6cm x 8 cm

Mudah-mudahan bisa membantu teman2 QRP'er di Indonesia.

160M-10M SDR IQ RECEIVER Part 5 (Selesai)

Hasil akhirnya adalah seperti skema di atas. Uji coba terakhir, penerimaan signal dan audio sudah bagus (menggunakan SB X-Fi Go) , hanya frekwensi image masih muncul. Saya akan coba ganti baseband amplifier (NE5534) menggunakan OP37. Spesifikasi OP37 jauh lebih baik dibandingkan NE5534.
IC prescaler LB3500 ternyata banyak yang palsu. Yang asli ukurannya lebih pendek dan disebelah kirinya ada tanda lingkaran yang masuk ke dalam.

Jika penasaran? jangan buat hardware-nya dulu. Download software SDR (bagian 3) dan jalankan dengan file wav yang berisi IQ audio. Filenya bisa di download di :
Untuk CW di http://www.genesisradio.com.au/CWU%207,062928MHz%2021.2.2009%2023%2037%2008.zip
Untuk SSB dan shortwave di http://support.flexradio.com/Downloads.aspx

160M-10M SDR IQ RECEIVER Part 4

PLL 75 - 105 Mhz

Local oscilator PLL dibangun dengan MC145151-2, LB3500 (1/8 preascaler), MAX2606 (VCO untuk 70-150Mhz), dan MAV-11.

PLL ini menggunakan signal referensi 10.240Mhz yang dibagi 8192 menjadi 1.25Khz per step-nya. Karena menggunakan prescaler 1/8, maka setiap stepnya berubah menjadi 1.25Khz x 8 = 10Khz.

Untuk VCO digunakan IC Maxim MAX2606 (kebetulan ada di junkbox) yang banyak digunakan untuk transmiter di perangkat MP3 player di mobil. MAX2606 adalah IC SMT (sangat kecil) yang bekerja sangat baik di frekwensi 70-150Mhz, hanya dengan menambah sedikit komponen. Output power maksimal -8dBm (0.2mW).
Dua output dari MAX2606 adalah differential, yang satu diumpan ke prescaler (LB3500), sedang yang satu lagi diumpan ke penguat MMIC (MAV-11).

LB3500 adalah 1/8 prescaler buatan Sanyo, dan bekerja sangat baik pada frekwkensi 30-150Mhz. IC ini banyak digunakan pada penerima FM mobil (PLL).

MAV-11 adalah MMIC buatan Minicircuits dan bekerja dari DC-1Ghz dengan output sampai 40mW (18dbm).

Untuk bekerja di 80M (3.8Mhz), d engan IF sebesar 73.6Mhz, LO harus diset pada frewkensi 73.6Mhz + 3.8Mhz = 77.4Mhz dengan mengatur dipswitch MC145151-2 yang merupakan pembagi biner 14bit.

160M-10M SDR IQ RECEIVER Part 3

SOFTWARE DEFINED RADIO

Software Defined Radio (SDR) banyak ditemukan di internet dan dapat diunduh sejara gratis (freeware). Bebberapa software yang sedang saya coba adalah :

PowerSDR-SR40

PowerSDR/IF Stage

PowerSDR-IQ

HD-SDR

Winrad

Persyaratan mutlak menggunakan SDR ini adalah tersedianya soundcard 24 bit

Beberapa tampilan dari SDR di atas :

160M-10M SDR IQ RECEIVER Part 2

Miqa-72.5D adalah IQ demodulator bikinan Minicricuits, yang banyak ditemukan di BTS NMT (470Mhz) buatan Nokia. Di dalam komponen ini terdapat :
1. spliter 50 Ohm,
2. 2x diode balanced modulator,
3. dan 90 derajat phase shifter network untuk local oscilator.

Output dari komponen ini adalah signal I dan Q yang bisa diumpan ke software PowerSDR, PowerSDR-IF, PowerSDR-IQ, Winrad, Linrad, HD-SDR, Spectravue, dan sebagainya lewat soundcard 24bit. Rentang signal IQ yang bisa diambil oleh soundcard maksimal 96Khz.

IQ demodulator (MIQA-72.5D) membutuhkan input signal 72.5Mhz sebesar 10 dBm (10mW). Demodulator ini bisa di "beat" dengan signal dari 70-75Mhz dengan phase error < 1%. Mencari kristal setinggi 72.5Mhz sangat sulit, jadi saya harus membuat oscilator 24.576Mhz (kristal yang ada di junkbox), dengan mengambil harmonik ketiganya, maka frekwensi yang didapat adalah 73.728Mhz (lihat gambar di samping kiri).

Agar signal HF, 50Mhz, atau 144Mhz bisa didengar, maka sistem memerlukan mixer (TFM-3) dan local oscilator 75.3 - 105.3 Mhz, 133.7-135.7Mhz, atau 71.3-74.3Mhz, agar bisa di dapat signal intermediate (IF) sebesar 73.7Mhz. Selanjutnya signal IF akan difilter dengan bandwidth sekitar 500Khz dan diperkuat sebesar 30db agar bisa diumpan ke IQ demodulator.

Bersambung ..... PLL 75.3 Mhz - 105.3 Mhz

160M-10M SDR IQ RECEIVER Part 1

Pada waktu diadakan Ham Festival di Bandung yang berlokasi di PT.Dirgantara, tahun 2010, ada stand yang menarik saya, yaitu stand hombrew transceiver dan high performance radio transceiver.
Di stand hombrew transceiver, saya banyak belajar bagaimana para hombrewer berkreasi, banyak improvisasi teknik. Excellent .....
Di stand high performance radio, dipajang produk2 high-end dari beberapa vendor, seperti FTdx-9000 (yaesu), FT-7800 (Icom), Flex-Radio Company, dan yang satu lagi lupa merknya.
Saya sering mendengar Flex-Radio, pembuat hardware untuk software defined radio (SDR) seperti Flex1500, Flex3000, dan Flex5000.
Rasanya memiliki perangkat di atas, untuk saat ini, adalah mimpi..... OM Ferry, YC1COZ, mendorong saya untuk mewujudkan hombrew SDR receiver dengan komponen yang ada.
Di junkbox, tersedia MIQA-72.5D (IQ demodulator), TFM-3 (mixer), MAR-6 (MMIC), MC145151-2 (PLL), dan LB3500 (prescaler).

Konsepnya seperti gambar di atas.
Beberapa kelebihan dari konsep skema blok di atas adalah:

1. Menggunakan sistem heterodyne,
2. IF (72.5Mhz), 1st LO (42.5-70.5Mhz), 2nd LO (72.5Mhz) bekerja di frekwensi tinggi (>40Mhz),
3. Band pass filter (BPF) mudah dibuat, bisa menggunakan sebuah 30Mhz low pass filter (LPF) atau banyak BPF yang bekerja pada frekwensi tertentu,
4. Kebanyakan software SDR hanya bisa memprogram clock oscillator produksi Silicon Labs (Si530, Si531, Si532, Si533, Si534, Si570, Si590, Si591, dan Si598), dan produk ini sangat sulit dicari di Indonesia, maka alternatifnya menggunakan PLL MC145151-2 sebagai pengganti x-tal yang bisa diprogram menggunakan diode matrix,
5. Bandwidth signal IQ dari MIQA-72.5Mhz adalah 0-5Mhz.

Kekurangannya, pemilihan band masih menggunakan manual switch.

Jadi yang kita buat adalah FRONT-END dari sebuah SDR receiver yang mengeluarkan signal In-phase dan Quadrature (I & Q), dan IQ receiver-nya menggunakan software SDR radio yang di pasang pada komputer. Signal I dan Q di umpan lewat soundcard (stereo, 24 bit atau lebih) dan akan diolah lewat program SDR. Beberapa program SDR tersedia secara gratis di internet. Saat ini saya hanya akan mencoba PowerSDR atau PowerSDR IF.

Referensi :
Flex-Radio,
My First Software Defined Radio (SDR) Receiver,
I0CG SDRx receiver and SDRx_TRX transceiver project,
WU2X.com - PowerSDR/IF Stage,
PowerSDR-sr40: PowerSDR SoftRock40 Extensions,
HF SDR (Software Defined Radio) receivers,
SoftRock-40 Kit Resource Page,

Universal PLL-VFO dengan MC145151

Saat ini, membuat PLL-VFO yang bekerja pada frekwensi HF (1-30Mhz) masih relevan. Walaupun sudah muncul pembangkitan signal secara digital yaitu direct digital synthesis (DDS). Banyak sekali produsennya, yang paling populer di mata para radio amatir adalah buatan Analog Digital, dengan beberapa serinya seperti, AD983x, AD985x, AD99xx, dan sebagainya.
Tetapi DDS dan PLL serial programming memerlukan program yang ditanam di dalam IC microcontroller. Ini tidak mudah bagi sebagian para amatir radio. Maka PLL dengan parallel programming masih populer sampai saat ini.
Hampir semua homebrewer kenal dengan TC9122 (paralel programming), IC bikinan Toshiba yang sangat populer. Sayangnya IC ini hanya sebagai IC pembagi decimal. Sedang di dalam sistem PLL, masih dibutuhkan pembagi referensi dan phase detector.
IC lain yang juga populer adalah MC145151-2 buatan Motorola. IC ini, sampai sekarang masih diproduksi oleh Freescale. Di dalam MC145151, sudah terdapat 14 bit binary divider, 3 bit reference frequency option, dan phase detector.
Spesifikasinya :
- Low power energy,
- Tegangan kerja 3V-9V
- built-in reference oscilator
- Lock detect signal,
- parallel programming,
- pilihan pembagi referensi, 8, 128, 256, 512, 1024, 2048, 2410, 8192
- 14 bit pembagi frekwensi (3-16383)
- Input frekwensi sampai 40Mhz

Skema yang ditampilkan adalah skema PLL secara umum yang bisa digunakan untuk membuat oscilator dari 1-40Mhz. Di dalam skema, disertakan juga VCO yang bisa bekerja dari 1-30Mhz (tergantung nilai L1), dan dial elektronik.

Keluaran VCO sekitar 12dbm (15mW, 0.8V), sangat cukup untuk digunakan sebagai LO dalam diode mixer. Dengan mengatur nilai L1 dan Cx, VCO akan bergetar pada frekwensi tertentu. Perhatian, VCO ini tidak mungkin bergetar di frekwensi yang sangat lebar. Dengan diode varactor MVAM108/MVAM109 (20pF-470pF, 1V-8V), maka clean signal akan berkisar diantara 0.25x Fc (frekwensi tengah). Jika menggunakan diode varactor VHF, kisaran frekwensinya akan makin sempit.

Dial elektronik menggunakan 3x up/down counter (CD4516 binary counter), CD4013 (flip-flop), dan CD4011 (clock, NAND gate).
Setiap IC CD4516 akan mengontrol status dari 4 bit pembagi MC145151, maka ketiga IC ini akan mengontrol 12 bit pembagi. Dengan hanya mengambil 10bit pembagi (1024), maka ke 4 bit pembagi lainnya (MSB) digunakan untuk menetukan awal kerja VCO.
Misal, jika status RA0, RA1, dan RA2 tinggi (terbuka), maka kristal 8.192Mhz akan dibagi 8192 dan memberikan step sebesar 1Khz dan rentang pembagian dari 3-1024 Khz. Dengan mengatur status empat pembagi terakhir (N10, N11, N12, N13), maka frekwensi awal bisa di cari). Dengan N10=1 (1=open, 0=ground), N11=1, N12=0, N13=0; frekwensi awalnya adalah 3.072 Mhz. Dial elektronik akan mengubah frekwensi setiap 1khz ke atas/bawah sampai 1024Khz. Sehingga rentang VCO akan bergetar dari 3.074Mhz - 4.096Mhz.

Download MC145151 datasheet

--

80M AM TRANSCEIVER

Tahun 2007, di milis orarinews@yahoogroups.com, Om Agus YB0DJH melemparkan ide perlunya mode AM dihidupkan kembali, agar para experimenter baru atau lama bisa muncul kembali. Banyak timbul pro dan kontra, termasuk memperkecil daya maupun mempersempit alokasi frekwensi untuk mode AM. Dengan KEP-065/OP/KU/2009, frekwensi 3.550-3.560 Mhz bisa digunakan untuk mode AM.
Kualitas audio dari pemancar AM tetap lebih bagus dibandingkan mode2 lainnya (kecuali mode FM). Regchewing dengan mode AM sangat mengasyikan. Audionya sangat natural.
Banyak sekali skema-skema SSB dan CW transceiver, tetapi sangat jarang yang mendesign AM transceiver.

Dengan beberapa komponen yang ada di junkbox, jadilah 80M AM transceiver, dengan spesifikasi sbb :
- Mode AM (series modulator), tanpa trafo
- Frekwensi kerja 3.500-3.600 Mhz
- RF power 10W
- DC Power 16-18V
- Diode mixer,
- Ukuran PCB 10cm x 17cm
- IF 455Khz dengan filter CFX455B
- Menggunakan Hifi AM detector

Reference : G3YNH, Free Radio TX


-----

Alternatif Trafo Modulator untuk Pemancar AM

Sampai pertengahan 80'an, mode AM masih mendominasi komunikasi radio di band 80M. Pemancar AM mudah dibuat, dan sangat sesuai bagi pemula yang ingin mendalami teknik-teknik komunikasi radio.
Dengan diberlakukannya KEP-065/OP/KU/2009, maka mode AM sudah bisa digunakan kembali oleh tingkat Siaga. Alokasinya di frekwensi 3.550-3.560 Mhz (10khz???), dengan bandwidth audio tidak lebih dari 6Khz.
Cara yang paling mudah untuk membuat mode AM, adalah menggunakan trafo modulator (series modulator). Dulu sangat mudah mencari trafo OT426 dari kapasitas 10W sampai 100W. Tetapi sekarang jantung dari pemancar AM tersebut sudah sulit dicari.
Alternatifnya? menggunakan trafo yang ada dipasaran? ya, trafo power supply ......

Alternatif model 1 : Menggunakan 1 buah trafo power supply dg sekunder yang identik.
Trafo power supply yang digunakan harus mempunyai dua sekunder yang identik, misal 0-12V, 0-18V, dst. Jika transistor final mengambil arus sebesar 1A dengan tegangan 12V, maka trafo power supply yang digunakan juga harus mempunyai sekunder dengan arus 1.5x 1A = 1.5A dan tegangan 12V. Multiplier 1.5x, karena asumsi tambahan power modulator sebesar 1/2 dari power yang dibutuhkan oleh transistor final pemancar. Kapasitor sebesar 10000uF, digunakan untuk proteksi amplifier terhadap arus liar. HATI-HATI dengan bagian primer-nya (0-110-220), nyetrum....

Alternatif model 2 : Menggunakan 2 buah trafo power supply.
Jika anda kesulitan mencari trafo dengan sekunder yang identik, anda bisa menggunakan 2 buah trafo yang primernya (0-220V) saling dihubungkan. Sekunder yang satu dihubungkan dengan dengan transistor final, sekunder lainnya dengan modulator. HATI-HATI dengan bagian primer-nya (0-110-220), nyetrum....

Alternatif model 3 : Menggunakan 2 buah trafo power supply yang terpisah jauh.
Terkadang kita memerlukan pemisahan bagian pemancar-nya dengan audio, dengan 2 buah trafo, tidak menjadi masalah, tinggal dihubungkan dengan kabel twinpair. Dengan cara seperti ini, pemancar bisa terpisah dengan audio modulator dari 10m-100m, tanpa takut kehilangan daya di audio amplifier-nya. HATI-HATI dengan bagian primer-nya (0-110-220), nyetrum....

Menggunakan trafo modulator, adalah cara pembangkitan mode AM yang paling mudah dibuat (bagi pemula sekalipun). Jenis series modulator lainnya adalah menggunakan transistor (bukan trafo). Series modulator hanya cocok digunakan untuk power rendah.

Cara2 pembangkitan AM selain di atas adalah menggunakan PWM (pulse width modulation), PDM (pulse duration modulation), dan sebagainya. Prinsipnya, audio dimasukan kedalam PWN/PDM, sehingga output tegangan akan bergerak dari 1/2 Vcc ke Vcc yang sinkron dengan amplitudo audio (linear). Keduanya biasa digunakan sebagai modulator untuk pemancar AM berdaya besar.

RF SPEECH PROCESOR FOR SSB TRANSCEIVER

Menggunakan perangkat QRP harus sabar dan telaten, terutama untuk mode voice. Meningkatkan "kekuatan" antenna adalah cara yang lazim untuk meningkatkan penerimaan signal di sisi lawan bicara.
Jika kita bekerja di band 30M, 20M, 15M, dan 10M mungkin tidak ada masalah. Dengan yagi antenna beberapa elemen, sudah bisa menjadi alternatif cara meningkatkan kekuatan signal sebesar 6-10db (1-1.5 S), cukup lumayan untuk melawan QRM yang timbul. Bagaimana kalau bekerja di band 160M, 80M, dan 40M? Sepertinya sangat sulit membuat high gain antenna seperti di atas.
Alternatif lainnya adalah meningkatkan "kekuatan suara" (talk power) dari transmitter-nya. Beberapa perangkat SSB transceiver buatan pabrik, biasanya sudah built-in audio speech processor atau/dan rf speech processor.

Apa perbedaan antara audio speech processor dan rf speech processor?

AUDIO SPEECH PROCESSOR, adalah "pengolahan signal audio" di dalam spektrum audio (di bawah 20khz). Biasanya akan menambah s-meter sebesar 2-3db. Pemotongan signal amplitudo suara akan menghasilkan harmonik suara yang sangat mengganggu, sehingga pemotongan amplitudo tidak boleh terlalu besar. Audio 400Hz, akan menghasilkan harmonik 800Hz, 1200Hz, dst yang akan bercampur dengan suara aslinya, sehingga akan mengurangi detail suara. Speech processor ini biasanya sebagai kelengkapan low end ssb transceiver.

RF SPEECH PROCESSOR, adalah "pengolahan signal audio" di dalam spektrum RF (>100Khz). Biasanya akan menambah penerimaan sebesar 6-15db (1-1.5S). Hanya terdapat di mid-high end SSB transceiver. Kualitas suaranya jernih dan modulasi terasa sangat menonjol, tetapi agak "punch", cocok digunakan untuk check-in, kontes, dan DX. Bagi anda yang senang regchewing, kurangi ratio pemotongan signalnya.

Cara kerjanya (lihat diagram block) :

1. Audio diumpan ke modulator (misal 455Khz)
2. Output moulator akan di filter dengan keramik filter 455Khz dengan lebar 2.0-5.0Khz
   
3. RF yang termodulasi (SSB atau DSB) akan diperkuat sebesar-besarnya (40-50db)
4. signal RF di potong dengan diode limiter (2x 1N4148), jika signal inputnya sekitar 4V, maka diode limiter akan memotong signal RF sehingga tinggal 0.7V
5. pemotongan signal rf mengahsilkan signal harmonik (910Khz, dst), maka signal RF tersebut harus difilter kembali
6. Output RF di umpan ke demodulator untuk dikembalikan menjadi signal audio
   
7. Hasilnya outputnya adalah signal audio yang bersih.

Pengaturan besaranya pemotongan signal RF dilakukan oleh VR1. VR1 harus diatur agar pemotongan signal tidak mengganggu detail suara.

Skema di atas menggunakan 2x NE602. Ukuran pcb 5cm x 5cm. IC ini sulit dicari di Indonesia. Saya sedang memodifikasi skema ini untuk mengganti NE602 dengan TA7320 (Toshiba), skemanya terlampir.



Dengan meningkatkan kekuatan suara. maka perangkat 5W ssb transceiver akan diterima oleh lawan bicaranya setara dengan RF power sebesar 50W

Modul ini juga bisa digunakan untuk perangkat SSB transceiver lainnya (FT-817, IC-703, dsb).

Referensi :
1. RF SPEECH PROCESOR by DF4ZS
2. A Double-Sideband Limiting RF (HF) Speech Processor by PA0FRI
3. ARRL Radio Amateur Handbook 2001, page 17.44

SIMPLE 1W 80M SSB TRANSCEIVER PROTOTYPE

Diskripsi :
Mencoba untuk merancang dan membuat perangkat ssb transceiver di band 80M yang sederhana dan berbiaya murah adalah tantangan besar. Kenapa di band 80M, karena komunitas terbanyak pengguna homebrew SSB di Indonesia ada di band ini (?).
Tantangan terbesar adalah "biaya, kompak, dan mudah dirakit". Dengan perhitungan sederhana, diharapkan biaya tak lebih dari 300ribu (sudah termasuk kotak). Ukuran PCB kecil, tidak lebih dari 100cm2. Untuk kemudahan merakit, koil-koil yang sering muncul di IF dibuang, BPF menggunakan koil yang banyak dijual seperti trafo IF 10.7Mhz, menggunakan switching diode (1N4007), menggunakan diode 1N60 sebagai demodulator/modulator, serta BFO yang bekerja di 455Khz. Demi "rancangan yg kompak", feature AGC terpaksa dibuang.
PA linear menggunakan 4 tingkat (low gain dan broadband), sangat mudah dibuat oleh seorang pemula.
Untuk rancangan ini, kristal filter diganti dengan ceramic filter (CF), dengan harapan akan mudah dicari di banyak tempat dan mudah dibuat dengan 455Khz ceramic resonator. Untuk sementara, saya menggunakan 4 buah ceramic filter CFUM455G dari Murata (kebetulan ada di junkbox). CFUM455G sering digunakan di AM receiver dan mempunyai bandwidth sekitar 4.5Khz (-6db) dan impedansi sekitar 2 kohm. Dengan menggunakan 4 buah CF yang diseri, diharapkan BW akan turun menjadi 3.0Khz. CF yang digunakan oleh Om Lutfi YC3LSB, juga bisa digunakan.
Yang "agak sulit" diganti adalah mixer depan receiver dan transmitter, saya "terpaksa" masih menggunakan sebuah NE602 (sebagai mixer receiver dan transmitter) dengan beberapa alasan, seperti :
- NE/SA602 hanya membutuhkan komponen sedikit sebagai bilateral mixer dan lokal oscilator (LO)
- Hanya membutuhkan arus 2mA untuk bekerja sebagai mixer dan LO
- Harganya memang cukup mahal (US$2) dan sulit dicari, tetapi kemampuannya di atas mixer aktif yang ada.
Karena "harus menggunakan komponen yang ada", awalnya saya menggunakan TA7358, tetapi IC ini tidak bisa sebagai bilateral mixer serta memakan tempat yang cukup luas. Menggunakan mixer transistor merupakan cara yg sederhana, tetapi VFO harus dibuat tersendiri.
Sebagai penguat IF, saya masih menggunakan NE592(philips) atau TL592 (TI), karena harganya cukup murah (6ribu di Glodok). Karakteristiknya sama dengan MC1350 hanya tidak mempunyai input AGC (pengaturan gain). NE592 bisa di atur penguatannya dari 4-500x hanya dengan sebuah resistor.
NE/SA602 juga digunakan sebagai lokal oscilator (LO, series tuned colpitt) menggunakan koil asilator MW (warna merah) yang akan bekerja pada frek 4.15-4.35Mhz. Kestabilannya cukup baik (short drift=300Hz, dan long drift= 20Hz).

Summary :
- Ukuran PCB-nya cukup kecil, yaitu cuma 6.5cm x 13cm.
- Mode LSB pada 80M band
- RF output sekitar 1-1.5W, cukup kuat untuk mendorong mosfet HF PA linear sampai 30W
- Biaya maksimal 300ribu (sudah termasuk kotak)
- Kategori perakit : pemula - mahir

Terima kasih kepada Om Lutfi, Om Cholis, dan rekan2 di milist QRP-Indonesia@yahoo.com atas saran-sarannya.