Updates

27-7-2020: stukslijst toegevoegd

29-7-2020: foutje in stukslijst gecorrigeerd (Rev.A)

2-8-2020: ik heb de ontvanger werkend, zie https://youtu.be/9fyjH-XJ_K4

Voorstel

Ik wil hier een zelfbouw project voorstellen van een bijzondere QRP transceiver: de µSDX.

Het is een all mode SDR transceiver voor de HF banden, met een uitgangsvermogen van ongeveer 5W PEP. Hij is in principe geschikt voor 80 t/m 10m, maar omdat er slechts plaats is voor één LPF  filter op de print, is het in de praktijk een single band unit.

Het filter is wel uitwisselbaar als je print connectors gebruikt om het te plaatsen. Maar ombouwen tijdens gebruik werkt helaas niet, aangezien er nog een resonantie kring op de print zelf zit, die ook aangepast moet worden.

Elektronisch gezien is het een bijzonder simpel ontwerp, maar de eenvoud is wel een beetje bedrieglijk.

Meest in het oog springend detail is de eindtrap, die bestaat uit 3 parallel geschakelde BS170 mosfetjes. Deze versterker staat in klasse E ingesteld en heeft een ongelofelijk hoog rendement. Dit maakt het gebruik van een kleine accu over lange tijd mogelijk, ideaal voor portable gebruik dus.

Achtergrond

Even iets over het ontstaan van dit bijzondere project.

Het basis ontwerp is van Hans Summers, G0UPL van QRP labs. Hij biedt een QRP CW transceiver als bouwpakket aan: de QCX

https://www.qrp-labs.com/qcx.html

Het ontwerp omvat een o.a. ATMEGA328 microcontroller en een LCD display. De microcontroller wordt hier voornamelijk gebruik om de analoge elektronica aan te sturen en te interfacen.

Guido, PE1NNZ heeft dit ontwerp aangepast om ook SSB en digimodes zoals FT8 mogelijk te maken. Hij heeft het programma in de microcontroller opnieuw geschreven en de meeste hoogfrequente functies naar het digitale domein gebracht – in de microcontroller dus. Dat betekent dat er diverse onderdelen in het QCX ontwerp niet meer nodig waren.

Een van de redenen om dit te doen was het feit dat de eindtrap niet lineair is. Om toch analoge modes zoals SSB te kunnen uitzenden, moet er iets worden aangepast. De eindtrap staat, zoals ik eerder al had vermeld, in klasse E. Ik kan me voorstellen dat dit bij de meeste amateurs niet zo bekend is. Bij mij in ieder geval niet.

Toch hebben we er allemaal al eens mee te maken gehad. De eindtrap in alle mobiele telefoons maakt namelijk gebruik van dit principe. Alhoewel het principe al langer bekend is (in de jaren 60 is dit voor het eerst beschreven) is het gebruik pas sinds een aantal jaren gemeengoed geworden. De reden: batterijduur en hoge datasnelheden.

Om bij mobiele telefonie hoge datasnelheden mogelijk te maken, moet gebruik worden gemaakt van ingewikkelde modulatie methoden (QAM – Quadratuur Modulatie, in diverse smaken). Deze hebben de eigenschap dat de informatie zowel in de fasehoek als in de amplitude zit versleuteld. Een eindversterker in je mobieltje zou dus lineair moeten zijn. Je kunt je voorstellen dat als je een klasse A of AB versterker moet gaan toepassen, je mobieltje snel erg warm wordt, en je elk uur je apparaat aan de lader kunt gaan leggen. Dat werkt natuurlijk niet praktisch.

Een klasse E eindtrap verhelpt dit probleem. Het is een schakelend element (een FET bijvoorbeeld) , die aan- en uitwordt geschakeld op de frequentie van de draaggolf. De frequentie en fase van deze draaggolf wordt, middels de klok module en de microcontroller actief aangepast. Het schakelend element wordt vervolgens gemoduleerd met een door de microcontroller gegenereerd signaal. Het is dus in feite vergelijkbaar met hoe vroeger AM zenders in de eindtrap werden gemoduleerd.

Het bijzondere aan het modulatiesignaal is echter dat het zo is opgebouwd dat de ongewenste mengproducten in het uitgangssignaal worden uitgebalanceerd (ze heffen elkaar op). Samen met de actieve bijregeling van de fase en frequentie van de klokfrequentie zorgt dit ervoor dat alleen de gewenste hoogfrequente component, bijvoorbeeld de zijband van een SSB signaal overblijven.

De beschrijving van Guido, PE1NNZ is hier te vinden:

https://github.com/threeme3/QCX-SSB

Het ontwerp

Het ontwerp van Guido gaat uit van het modificeren van de QCX transceiver. Barb, WB2CBA vond dat minder mooi, en heeft voor het ontwerp een fraaie print ontworpen.

Hij heeft ook een duidelijke bouwbeschrijving gemaakt, die mij triggerde om het ook eens te proberen.

Barb’s pagina over dit onderwerp: https://antrak.org.tr/blog/usdx-a-compact-sota-ssb-sdr-transceiver-with-arduino/

Nadat ik besloten had om het project uit te proberen, heb ik als eerste een aantal printjes besteld. Omdat je die per 10 moet bestellen in China, heb ik er nog een stuk of 7 over.

Daarna ben ik de materialen gaan bestellen.

Alles bij elkaar komt het project aan kosten op zo’n 60 à 70 euro, zonder kastje.

Er zijn een aantal zaken waar je op moet letten.

– De meeste onderdelen zijn bij Sinuss (https://sinuss.nl/) te koop. Dit is een Farnell dochter, die in tegenstelling tot Farnell wel aan particulieren levert. Heb je echter een KvK nummer, dan ben je wat goedkoper uit bij Farnell. Waarschijnlijk kun je voor de meeste zaken ook bij anderen wel terecht, bijvoorbeeld Reichelt.nl.

– Sommige onderdelen hebben echter een minimum order grootte van 5 of 10 – terwijl ik daar maar 1 van nodig had. Die heb ik – samen met wat speciale zaken zoals sma socket, kristal, lcd display, T37 kerntje etc. – bij Dutch HF Shop besteld.

– Het klok generator module heb ik bij Kiwi elektronics besteld. Kost ongeveer een tientje. Je kunt hem voor ongeveer de helft in China bestellen, maar dan heb je kans dat je een maand of 2 moet wachten.

– De LPF module is gelijk aan die voor de QCX, en kun je voor ongeveer 5 euro bij QRP labs bestellen.

– Er is één SMD component op de print, en dat is het mixer IC. Dit is echter niet heel klein, en moet voor een geoefende soldeerder wel te doen zijn. Daarnaast moet de klok module gemodificeerd worden. Dat betekent een aantal SMD componenten verwijderen en twee doorverbindingen en 2 (SMD of kleine conventionele) weerstanden plaatsen.

– De ATMEGA328 moet geprogrammeerd worden via een Arduino Uno. Daar zijn twee types van, maar alleen die met een conventionele 28 pins DIL versie van de controller is geschikt. De microcontroller wordt geprogrammeerd via dit bordje, om dan vervolgens omgestoken te worden naar de transceiver.

– Er zitten nog een paar foutjes in het printontwerp, die handmatig moeten worden gecorrigeerd.

Zelf bouwen?

Als er mensen geïnteresseerd zijn om dit project in groepsverband te gaan bouwen, dan wil ik daar met alle plezier aan meewerken.
Een waarschuwing is wel op zijn plaats: ik heb veel positieve reacties gelezen over dit ontwerp, en het lijkt een goed functionerend apparaat op te kunnen leveren. Het is echter nog een ‘work in progress’, dus experimenteel. Ik heb hem zelf nog niet klaar, dus ik kan er uit eigen ervaring nog geen uitspraak over doen.

Zoals gemeld heb ik 7 printjes over, die voor €2,50 per stuk weg mogen. Als ze op zijn, en er zijn meerdere gegadigden kunnen we kijken of we een tweede batch moeten bestellen.

Ik heb ook een componentenlijst gemaakt in Excel. Ook beschikbaar in PDF
Een paar opmerkingen:

  • Ik heb getracht bij zo min mogelijk leveranciers te bestellen, om de oplopende verzendkosten in de hand te houden
  • Een van de leveranciers is Dutch RF Shop in Heersjansdam. Daar kun je je bestelling ook ophalen op afspraak. Voor mij was dat een half uurtje fietsen, dus wel aantrekkelijk.
  • De LM4562 was niet leverbaar in DIP verpakking, dus ik heb een SOIC (SMD) versie besteld, aangezien ik toch nog een paar SMD adaptertjes had liggen. Maar de DIP versie soldeert wel makkelijker natuurlijk.
  • Ik heb alleen een socket voor de processor in de lijst gezet. Het staat je natuurlijk vrij om ook de andere IC’s op een voetje te zetten.

Mocht je geïnteresseerd zijn, stuur dan even een mailtje naar mijn call @ veron punt nl

Nog meer info is hier te vinden:

https://groups.io/g/ucx

73

Peter / PA3FQH