70MHz (4meters band) Converter to 10meters band using the Dual-Gate Mosfet BF961

70MHz (4 meters amateur radio band) Converter to 10 meters band using the Dual-Gate Mosfet BF961.

Αγαπητοί μου φίλοι, πρωτίστως σας εύχομαι χρόνια πολλά, καλή και δημιουργική χρονιά να έχουμε, χωρίς άλλα παρατράγουδα από … ιούς και κόρες.  

Στην πρώτη, για αυτή τη χρονιά ανάρτηση, θα σας παρουσιάσω μια από τις πολλές κατασκευές που έφτιαξα τους τελευταίους μήνες. Πρόκειται για ένα converter που μας δίνει τη δυνατότητα να ακούσουμε με έναν δέκτη βραχέων κυμάτων, την μπάντα των 4 μέτρων ή την συχνότητα των 70 MHz.  

Στο σχηματικό που ακολουθεί φαίνεται το πολύ απλό σχέδιο του οποίου η καρδιά είναι το Dual-Gate Mosfet BF961. Το εν λόγω Mosfet το χρησιμοποιώ ως RF Mixer. Σε αυτό το σημείο θα σας εξομολογηθώ και το άτυχο περιστατικό που είχα πριν λίγες μέρες, όταν επιτυχώς έφτιαξα το πρώτο μου converter για τα τέσσερα μέτρα με το γνωστό ολοκληρωμένο κύκλωμα NE602 το οποίο όμως δυστυχώς ‘έκαψα’ και ως εκ τούτου δεν χάρηκα την δημιουργία μου. Πάμε όμως πάλι πίσω στο σχηματικό. 

70MHz - 4 meters amateur radio band converter to 10 meters band schematic

Περιγραφή του κυκλώματος. 

Όπως βλέπετε στην πύλη1 του mosfet εφαρμόζουμε το σήμα (RF) που έρχεται από την κεραία. Αυτό αποτελείται από ένα πολύ απλό κύκλωμα L-C το οποίο είναι υπολογισμένο ούτως ώστε να επιτρέπει την διέλευση σημάτων από τους 70 MHz. Οι πυκνωτές C5 και 6 μπλοκάρουν τη DC από τη τάση πόλωσης της πύλης1 και 2 του mosfet προς τη ‘γη’. Οι τιμές τους, είναι ιδανικές για αυτές τις συχνότητες και τις αντιστάσεις που ‘βλέπουν’. Οι αντιστάσεις R2 και 3 αναλαμβάνουν τη πόλωση του mosfet.  

Στη πύλη2 εφαρμόζουμε το σήμα από τον τοπικό ταλαντωτή (LO), που στην περίπτωσή μας αυτός λειτουργεί στους 40.963 MHz. Τον συγκεκριμένο κρύσταλλο δεν μπορώ να θυμηθώ από πού, ούτε από πότε τον έχω … 

Σε αυτό το σημείο να σας επισημάνω ότι το δυσκολότερο είναι η εύρεση του κρυστάλλου του οποίου αν και η τιμή δεν παίζει μεγάλο ρόλο, δηλαδή αν θα έχει οποιαδήποτε συχνότητα λειτουργίας μεταξύ 40-42 MHz, ωστόσο η εύρεση του πιστεύω ότι είναι το μοναδικό σημείο που χρίζει κάποιας προσοχής, προτού ξεκινήσετε οτιδήποτε. Παρ’ όλα αυτά, με ένα γρήγορο υπολογισμό η συχνότητα στην οποία θα ακούσουμε, θα προκύψει από την αφαίρεση των πιο πάνω, δηλαδή: 70-40.963=29.037 Οπότε η ακρόαση στα τέσσερα μέτρα (70MHz) ξεκινάει από αυτή τη συχνότητα που βρήκαμε. Άρα σωστά ακούμε το ραδιοφάρο (radio beacon) στους 29.077MHz. Στο βίντεο φαίνεται ακόμα ένας κρύσταλλος πάνω στη μικρή πλακέτα που φιλοξενεί τον ταλαντωτή. Αυτός είναι για τους 18MHz, οπότε θα μας ‘βγάλει’ στους 52MHz (70-18=52). Τον δοκίμασα κι αυτόν, αλλά μου γεμίζει το ράδιο με αρμονικές … 36-54-72-90-108-126-144 MHz κτλ. Καταλαβαίνεται λοιπόν γιατί προτίμησα αυτόν στους 40.963 MHz . Οπότε για την ώρα είμαι ικανοποιημένος με αυτό που έχω και το κύκλωμα παραμένει ως έχει.

Ο τοπικός ταλαντωτής (LO) είναι ότι πιο απλό υπάρχει από πλευράς  σχεδίασης και είναι τύπου Pierce. Εδώ χρησιμοποιώ ένα fet-άκι BF245. Για να εξασφαλίσετε τη σωστή λειτουργία του πρέπει να προσέξετε τι τιμή του RFC στο ποδαράκι drain του fet. Σε διαφορετική περίπτωση, αν δεν έχετε κατάλληλης τιμής RFC, δεν θα ταλαντώσει το κύκλωμα. Το ίδιο θα συμβεί και με τον C3. Η επιλογή πυκνωτή με τιμή 100pF αποδείχτηκε πολύ ικανοποιητική.

Όπως φαίνεται και στο βίντεο έχω ανεβάσει, το RFC που χρησιμοποιώ είναι ιδιοκατασκευής κι αυτό διότι πειραματίστηκα λιγάκι (#@%^&!@) και η τιμή του είναι περίπου 5μΗ.

Αν σας τρομάζει όλα αυτά που διαβάσατε, πολύ απλά μπορείτε να φτιάξετε ένα ταλαντωτή τύπου Colpitts και να ξεμπερδέψετε με αυτό το κεφάλαιο.

Το τελευταίο βήμα είναι η κατασκευή του κυκλώματος εξόδου το οποίο είναι συντονισμένο στους 29 MHz. Είναι πολύ εύκολος ο υπολογισμός του, αφού ξέρουμε ότι πρέπει να παρουσιάζει άεργη αντίσταση 246 Ωμ. Σχετική αναφορά υπάρχει και στο QRP Classics (1990) της ARRL σελίδες 50-53.

Προσωπικά, έχω φτιάξει σε ένα υπολογιστικό φύλλο Excel όλα αυτά τα μικροεργαλεία που μου επιτρέπουν γρήγορους υπολογισμούς σε συντονισμένα κυκλώματα LC, RFC, Pi εξόδου για λυχνίες και άλλα πολλά που είναι χρήσιμα. Απόσπασμα του οποίου θα δείτε πιο κάτω. Φυσικά υπάρχουν πολλές ιστοσελίδες που θα βοηθήσουν όποιον επιχειρήσει να ασχοληθεί με το αντικείμενο και … βαριέται τους υπολογισμούς. 

Υλικά

R1,2,3 = 100K R4 = 250 Ohm	C1 = 33pF C2,5,6,7 = 1nF C4 = 22pF C3 = 100pF	CV1 = 5-25pF CV2 = 5-25pF CV3 = 5-30pF	T1 = BF245 T2 = BF961	RFC = 5uH (14 close wound turns, on 20mm pvc form) XTAL = 40-42MHz
L1 = 6 turns, Diameter outsider is 9mm, length is 7mm, tap is on 1.5 turn from ground		L2 = 10 turns, Diameter outsider is 15mm, length is 10mm. Value is 1.36uH		L3 = 2 turns link on L2

Δοκιμές ή η ώρα της κρίσης!

Αρχικά ξεκίνησα τις δοκιμές με μια συρμάτινη κεραία δίπολο για την μπάντα των 17 μέτρων. Μέσα σε όλη αυτή την αναμπουμπούλα, πραγματικά δε ξέρω που βρήκα το θάρρος και τη δύναμη να τοποθετήσω κι ένα δίπολο από αλουμινόσυρμα, μήκους 204 εκατοστών και διαμέτρου τριών χιλιοστών και όλο αυτό το εγχείρημα με θερμοκρασίες που με το ζόρι άγγιζαν τους 4-5 βαθμούς Κελσίου στην ταράτσα του σπιτιού μου. Μόνο που λόγω των υφιστάμενων καιρικών συνθηκών, η τοποθέτηση της κεραίας, δηλαδή το ύψος του στύλου πάνω στον οποίο την τοποθέτησα, δεν μπορώ να πω ότι είναι αυτό που είχα αρχικά στα σχέδια μου. Οψόμεθα.  

Παρ’ όλα αυτά όμως διαπίστωσα ότι εξαφανίστηκε τελείως ο θόρυβος  που είχα στην λήψη και που ήταν περίπου 5-6 μονάδες και γενικότερα καθάρισε πάρα πολύ η λήψη στο δέκτη, γεγονός που μπορείτε να διαπιστώσετε κι εσείς στο βίντεο. Χαλάλι λοιπόν το κρύο που μάζεψα!

Ο ραδιοφάρος SV1FOUR βρίσκεται στην περιοχή Αρτέμιδα (εντάξει βρε παιδιά, στη Λούτσα!!!) και από το Περιστέρι που βρίσκομαι εγώ, παρόλο που υπάρχει ο Υμηττός ανάμεσά μας και η κεραία μου δεν είναι τοποθετημένη σε σωστό ύψος από την ταράτσα, οφείλω να ομολογήσω ότι τον ακούω πολύ ικανοποιητικά. Για να είμαι ειλικρινής, αρχικά πίστευα πως δεν θα το άκουγα. Όλα καλά όμως.  

Έλεγχος.
Το κύκλωμα το τροφοδοτούμε με τάση 9-15 Volt, αφού πρώτα έχουμε ελέγξει ενδελεχώς για τυχόν ανεπιθύμητα βραχυκυκλώματα. Στις δοκιμές που έκανα η τροφοδοσία στο κύκλωμα είναι στα 12 Volt και το ρεύμα που διαρρέει το κύκλωμα είναι 21mA.

Διαδικασία συντονισμού.
Το πρώτο βήμα είναι να φέρουμε το κρύσταλλο στη συχνότητα που αναγράφει, περιστρέφοντας τον μεταβλητό πυκνωτή CV1.  Ρυθμίζουμε τον δέκτη μας στην επιθυμητή συχνότητα, πχ. εγώ επέλεξα να συντονίσω στην συχνότητα όπου εκπέμπει ο ραδιοφάρος SV1FOUR η οποία προκύπτει από την εξής σχέση: συχνότητα λήψης – συχνότητα κρυστάλλου = συχνότητα ακρόασης ή 70.040 - 40.963 = 29.077 MHz.
Το επόμενο βήμα θέλει το συντονισμό της εισόδου και της εξόδου του κυκλώματος. Ξεκινάμε με την είσοδο και περιστρέφουμε ελαφρώς τον CV2 έως ότου ακούσουμε την ένταση του σήματος που λαμβάνουμε, να αυξάνεται στο μεγάφωνο του δέκτη.
Αμέσως μετά, περιστρέφουμε τον CV3, έως ότου δούμε στο S-meter του δέκτη τη μέγιστη ένδειξη. Μετά από αυτή τη πραγματικά σύντομη διαδικασία, είμαστε έτοιμοι και μπορούμε να απολαύσουμε την νέα μπάντα που μόλις αποκτήσαμε.
Στο βίντεο οι … πιο παλιοί, θα έχετε διακρίνει ότι ο CV3 είναι τύπου ‘βαρελάκι’ όπως τους αποκαλούσαμε τότε. Πόσες δεκαετίες πίσω μας πάει αυτός ο τύπος μεταβλητού πυκνωτή …

Προσοχή στα ποδαράκια ...

ΣΣ. 1 Αν δε βρείτε BF961που μάλλον δε θα βρείτε, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε στη θέση του οποιοδήποτε άλλο ενεργό στοιχείο ως RF Mixer, όπως τρανζίστορ, φετ, μόσφετ ή ακόμα και … λυχνία, αρκεί να προσέξετε κάποια χαρακτηριστικά, όπως είναι λ.χ. η ανώτερη συχνότητα λειτουργίας, η οποία στη περίπτωσή μας καλό είναι να ξεπερνά τους 100MHz και μερικά ακόμα χαρακτηριστικά, που είναι κάπως πιο σύνθετα. Σχετικά θα γράψω σε προσεχή ανάρτηση …

Μια ακόμα πολύ καλή επιλογή φυσικά είναι και το παθητικό RF Mixer με διόδους σε συνδεσμολογία ‘δαχτυλίδι’ και τους μετασχηματιστές που συνοδεύουν το εν λόγω κύκλωμα.

Πάντως καλό είναι να ανοίξετε κάποιο Handbook της ARRL και θα βρείτε πολλές λύσεις και σε αυτό το θέμα, όπως και σε τόσα άλλα.

ΣΣ. 2 Στο βίντεο, φαίνεται κάποια στιγμή στην οθόνη, το σχηματικό του κυκλώματος. Εκ παραδρομής ξέχασα να προσθέσω τον πυκνωτή C7 είναι στο ποδαράκι της ‘πηγής’ (source) του mosfet BF961, όπως φαίνεται στο καινούργιο σχηματικό που έφτιαξα και που υπάρχει στην παρούσα ανάρτηση.

Σε όσους επιχειρήσουν, εύχομαι καλές ακροάσεις και πάντα τέτοια! 73.