JORF

Finally we are going to describe the JORF.

The name JORF comes from "JOE" - "PY2ORF" our friend and radio colleague - SK - "Silent Key" (passed).

Joe was always a QRP and CW enthusiast, he built some 30 alfinetes "ALF2" QRP transmitters for 40m CW.

This project is a little homage to our friend.

The JORF is a simple transmitter with 4 stages, it works with a ceramic resonator VXO, common transistors (2N3904 or BC547 or BC548 and the BD139) and commercial inductors.

It is ready to work in the "separated line" style as companion to the JABUCA with QSK - full break in operation, that is, the receiver is always on and it is only interrupted when the key is pressed and the sound from the receptor is changed by a tone of about 1000Hz from the side tone, helping with the transmission. The output power is about 5W depending on the adjustment done.

Schematic

Description

The VXO is a consecrated in my projects circuit, a Colpitts oscillator with the 2N3904 transistor and capacitive divisor with 100pF NP0 (base – emitter and emitter – ground). The polarization (bias) is done by the 47K and 100K resistors connected to the base. The circuit works as a common collector (emitter follower) stage (the RF is grounded via a 100 nF - .1m F – capacitor) with the DC supply done by a type 7810 regulator IC, that grants a decoupling from the power supply and a stability of power voltage desired for a VXO.

The oscillating circuit is composed by the 7,15MHz ceramic resonator, ideal for the 40m band, the 12µH inductor and the 1N4007 rectifier diode working as a varicap. The inductor – varicap function is to change the oscillation conditions forcing the resonator nominal frequency lowered to tune the CW sub band (7000 a 7050kHz).

The 33pF NP0 in parallel with the diode propose is to define the minimum frequency of oscillation, 6995KHz.

The frequency range covered was between 6995 and 7060KHz.

The emitter 1K resistor is a current limiter and in this point the RF signal goes to the next circuit, a RF amplifier (buffer) via a ceramic NP0 capacitor of 6p8 (6.8pF for a weak coupling-loading)

RF amplifier (buffer).

We use another simple circuit with the 2N3904 transistor, which amplifies the VXO signal and isolates it from the next circuit.

The signal that comes from the VXO goes to the transistor base, which is biased by the 47K – 4K7 resistive divisor. In the emitter the DC current is limited by the 56 Ohms resistor and the RF has a free way via the 10nF (0.01m F) capacitor.

In the collector we have a non tuned circuit, where the RF flow to the power supply is made difficult by the 22µH inductor and the power supply is completely decoupled by the 100nF (.1m F)+ 100 Ohm resistor + 100nF capacitor cell.

The amplified signal output goes to the next stage (driver) via a 100pF capacitor

Driver

To the one who collects electronic schematics, he will realize that the circuit seems like a Pixie on steroids. And the circuits are alike and have the same purpose – to amplify, but they show different DC bias, which sets the circuit in a different class. And in the driver instance, due to a bit high currents for the 2N3904 we decided to put two of them in parallel, making possible this transistor use.

The base bias is at 1/2 of power supply voltage, granting the maximum linearity, that with the trimpot in series with the 1nF (.001m F) capacitor limit the RF gain (current). The 100 Ohms resistor also connected to the emitter limits the DC current, without much effect on RF.

In the signal output through the collector we have a 22µH inductor for power supply RF decoupling and an 1nF (0.001µF) capacitor for stage coupling.

RF Power Amplifier PA

As there is a difference of impedance between the Driver (around 220 Ohms) and the PA (around 50 Ohms), we choose to do the matching with a trifilar coil, with a winding ratio of 2:1, which as we know has a square ratio between turns and impedances involved, so we’ll have an impedance transformer with 4:1 ratio (2 squared) and the 220 Ohms divided by 4 will be 55 Ohms, very close to the value desired.

This trifilar coil or transformer can be made with almost any ferrite rod, ring (toroid) or binocular (2 hole) core as it is a broadband inductor. I use some from surplus TV baluns which aren’t useful for tuned RF circuits, but they perform flawless in this circuit. To know more about them look in the hints section of this site the detailed winding instructions for trifilar coils.

The RF signal after going out of the trifilar coil goes through a DC blocking pass capacitor and it helps to prevent low frequency PA oscillations. The 68 Ohms resistor also prevents the PA self-oscillation. The BD139 must be of type 16 or 25, preferably 25. Apart from BD139-16 or BD139-25, the other BD139 types without the 16 or 25 ARE NOT USEFUL because they have low gain.

In the PA output we have a power supply RF decoupling inductor of 22µH or ten turn over an identic core as the one used for the trifilar coil, we must use a magnet or enameled wire over 0,5mm diameter (see the AWG/SWG to metric equivalences). The Pi low pass circuit is a conventional one of low Q, diminishing the loss and easing the adjustment, being a QRP we choose to implement this values.

Matching the antenna to the receiver

In order to work break in it is necessary that the antenna be directly connected to the receiver and the transmitter, so most of QRP equipment have a circuit to do so.

Our circuit has an inductor and a capacitor tuned to this frequency with a reactance close to 400 Ohms, so with small signals while receiving the signal flows straight through the pass band filter, without being interfered by the chopping diodes. As soon as the TX is keyed the diodes limit the RF tension in this point to 0,7V (RF) that can be perfectly accepted by the receiver, because the capacitor of 39pF (XC close to 400 Ohms) and the receiver input impedance (50 Ohms) form a divisor.

In the TX side the inductor shows a reactance close to 400 ohms that is practically grounded by the diodes, and it has little effect in the transmission.

So the antenna is connected very little during transmission.

The antenna is connected to the transmitter and is routed to the receiver via a RCA connector.

Transmit – Receive Switch

This circuit is formed by a general use PNP transistor, granting the switching of higher currents with a low keyer current. The 56K resistor blocks the transistor with a positive voltage and so it has no DC power in the collector. When we push the key we ground the base, via the diode and 1K resistor, setting the transistor to conduct supplying voltage to the circuits connected to it.

The diode purpose is blocking the DC in inverse polarization, and isolates it from other circuits connected to the key.

The key signal also goes to the receiver via a RCA connector in order to mute the audio amplifier and operate the side tone oscillator.

As our transmitter VXO work independently from the receiver VXO, we had the necessity to switch the TX in order to tune the same frequency in the TX and RX. So we put a switch that sets the TX on while receiving to tune the spot.

Results

We were surprised with the results, we are almost covering the whole Brazil, we worked a lot of stations from the northeast and from Argentina and Uruguay. We did not try DX. But if a station from the brazilian northeast or Argentina was heard, the QSO was always granted. The only handicap in this operating way is to get used to the zero beat, but nothing like making contacts to learn!

If any ham is interested in building it or has problems with parts replacing or adjusting problems or just he built it and enjoyed it, please write me

Py2ohhx@yahoo.com.br (remove the x)

73 to everybody and good luck

PY2OHH Miguel

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JORF

Finalmente vamos descrever o JORF.

O nome JORF vem de "JOE" - "PY2ORF" nosso amigo, companheiro de rádio - SK - "Silent Key" (falecido).

O Joe sempre foi entusiasta do QRP e do CW, montou cerca de 30 alfinetes "ALF2" transmissores QRP de CW 40m.

Este projeto é uma pequena homenagem ao nosso amigo.

O JORF é um transmissor simples de 4 estágios, trabalha com VXO a ressonador cerâmico, transistores comuns (2N3904 ou BC547 ou BC548 e o BD139) e indutores comerciais.

Esta pronto para trabalhar no estilo "linha separada" em parceria com o JABUCA com operação QSK - full break in, ou seja o receptor esta sempre ligado e só é interrompido, quando se pressiona o manipulador assim o som do receptor é substituído por um tom de cerca de 1000Hz do side tone, auxiliando na transmissão.

A potência de saída é de cerca de 5W dependendo dos ajustes realizados.

Esquema

Descrição

VXO trata-se de um circuito consagrado em minhas montagens, um oscilador Colpits com o transistor 2N3904 com divisor capacitivo de 100pF NP0 (base - emissor e emissor - terra) a polarização (bias) é feita pelos resistores de 47K e 100k ligados a base. O circuito trabalha como coletor comum (a RF está aterrada via um capacitor de 100nF) com alimentação de CC feita por um CI regulador tipo 7810, que garante um desacoplamento da fonte e a estabilidade de fonte desejada para um VXO.

O circuito oscilante é composto pelo ressonador cerâmico de 7,15MHz, ideal para a faixa dos 40m, o indutor de 12µH e o diodo retificador 1N4007 trabalhando como varicap. A função do indutor - varicap é de alterar as condições de oscilação fazendo com que a freqüência nominal do ressonador diminua, e cubra a faixa destinada ao CW (7000 a 7050kHz).

A função do capacitor de 33pF NP0 em paralelo com o diodo é a de definir o ponto mínimo de oscilação 6995kHz.

A cobertura de freqüências ficou entre 6995 e 7060kHz.

O resistor de 1K do emissor é limitador de corrente e neste ponto o sinal de RF vai para o próximo circuito um amplificador de RF (buffer) via um capacitor cerâmico de 6p8 NP0 (acoplamento frouxo ou fraco).

Amplificador de RF (buffer).

Utilizamos outro circuito simples com o transistor 2N3904, que amplifica o sinal do VXO e o isola do próximo circuito.

O sinal vindo do VXO vai para a base do transistor que esta polarizada pelo divisor resistivo 47k - 4k7, no emissor a Corrente (CC) é limitada pelo resistor de 56 Ohms e a RF tem o caminho livre (bypass) via o capacitor de 10nF.

No coletor temos um circuito não sintonizado, onde a passagem de RF para a fonte é dificultada pelo indutor de 22µH e a fonte fica completamente desacoplada pelo conjunto capacitor de 100nF + resistor de 100 Ohms + capacitor de 100nF.

A saída do sinal amplificado segue para o próximo estágio (driver) via capacitor de 100pF.

Driver

Para que observa esquemas eletrônicos, vai constatar que o circuito parece um Pixie amplificado. É que os circuitos se parecem e tem a mesma função - amplificar, mas apresentam polarizações de corrente continua diferente o que faz o circuito operar em classe diferente. É o caso do driver, devido a correntes um pouco elevadas para o 2n3904 resolvemos colocar dois em paralelo, tornando possível o uso deste transistor.

A polarização de base é de 1/2 da tensão de fonte, garantindo a máxima linearidade, que juntamente com o trimpot em serie com o capacitor de 1nF que limitam o ganho (corrente) de RF. O resistor de 100 Ohms ligado também no emissor limita a corrente (CC), influindo pouco na RF.

Na saída do sinal no coletor temos um indutor de 22µH para desacoplamento de RF da fonte e um capacitor de 1nF para acoplar os estágios.

Amplificador de Potência de RF (RF Power Amplifier PA)

Como existe diferença de impedância entre o Driver (cerca de 220 Ohms) e o PA (cerca de 50 Ohms) optamos por fazer um casamento a bobina trifilar, com uma relação espiras de 2:1, que como sabemos tem uma relação quadrática entre a relação de espiras e as impedâncias envolvidas, assim teremos um transformador de impedâncias de 4:1 (2 ao quadrado) e os 220 Ohms divididos por 4 serão 55 Ohms, que esta muito próximo do desejado.

Esta bobina trifilar ou transformador pode ser confeccionada com praticamente qualquer núcleo de ferrite em bastão, em anel ou binocular (2 furos) pois trata-se de um indutor de banda larga (broad band). Eu utilizo alguns retirados de baluns de TV que não servem para uso de RF sintonizada, mas funcionam perfeitamente com esta aplicação. Para saber mais procure na seção de utilidades de minha pagina a instrução detalhada para a confecção das bobinas trifilares.

O sinal de RF saindo da bobina trifilar passa por um capacitor de bloqueio de CC e ajuda na prevenção de oscilação em baixa freqüência do PA. O resistor de 68 Ohms também previne a auto oscilação do PA, O transistor BD139 deve ser do tipo 16 ou 25 preferencialmente 25. Assim BD139 -16 ou BD139 - 25, outros tipos sem o 16 (25) ou com outro numero NÃO SERVEM pois tem baixo ganho !

Na saída do PA temos um indutor de desacoplamento da RF da fonte de 22µH ou 10 voltas em um ferrite idêntico ao usado na confecção da bobina trifilar, cuidando aqui por utilizar um fio (cobreado ou encapado) de mais de 0,5mm de diâmetro. O tanque Pi é convencional, mas com baixo Q, que diminuem as perdas e facilita os ajustes, por tratar-se de um QRP, optamos por agir desta forma.

Acoplamento para a antena do receptor

Para operar full break in é necessário que a antena esteja diretamente ligada ao receptor e ao transmissor, assim a maioria dos QRPs utilizam um circuito para isso.

Nosso circuito tem um indutor e um capacitor sintonizados para esta freqüência com uma reatância próxima de 400 Ohms, assim para sinais fracos em recepção o sinal passa diretamente pelo filtro passa faixa, sem ser interferido pelos diodos recortadores em contrafase. Assim que o TX é acionado os diodos limitam a tensão de RF neste ponto em 0,7V (RF) que é perfeitamente aceita pelo receptor, pois forma-se um divisor desta tensão entre o capacitor de 39pF (XC de cerca de 400 Ohms) e a impedância de entrada do receptor (50 Ohms).

Pelo lado do TX o indutor apresenta uma reatância de cerca de 400 Ohms que fica praticamente aterrada pelos diodos, e influi muito pouco na transmissão.

Assim a antena é conectada ao transmissor e via um conector RCA esta é encaminhada ao receptor.

Comutador Transmissão - Recepção

Este circuito formado por um transistor PNP de uso geral, garante que com pouca corrente no manipulador comutemos correntes mais elevadas. Assim o resistor de 56k faz com que o transistor fique bloqueado, com sinal positivo, e não tenha sinal de CC no coletor. Ao pressionarmos o manipulador aterramos a base, via diodo + resistor de 1k fazendo o transistor conduzir e acionar os circuitos a ele ligados.

A função do diodo e que bloqueie a CC em sentido inverso, e não interfira em outros circuitos ligados ao manipulador.

O sinal do manipulador vai também via conector RCA ao receptor afim de emudecer o amplificador de áudio e acionar o oscilador de side tone.

Como o VXO do nosso transmissor opera independentemente do VXO do receptor, tivemos a necessidade de acionar o TX afim de obtermos a mesma freqüência no TX e no RX. Assim colocamos uma chave que acima o TX com o áudio do RX ligado e acertamos naturalmente o bit Zero.

Resultados

Ficamos surpresos com os resultados, estamos praticamente cobrindo todo o Brasil, trabalhamos muitas estações do nordeste e da Argentina e Uruguai. Não tentamos DX. Mas ao se ouvir uma estação do nordeste brasileiro ou da Argentina a contestação é sempre garantida. A única desvantagem deste modo de operar é a prática em se obter o bit zero, mas nada como operar para se aprender !

Caso o colega esteja interessado em montar ou tiver problemas com substituição de peças, ou problemas de ajustes ou ainda montou e gostou - me escreva

Py2ohhx@yahoo.com.br (remova o x)

  1. todos e boa sorte

PY2OHH Miguel

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