15m CW Transceiver

After experimenting with the 40m band, we decided going up in QRG...

15m was always my preferred band, in spite of propagation going down, we learnt much from this project. I haven't indulged into making QSOs because I have little time to run the radios.

As in all my projects I intended to use current easy to get and low cost commercial parts.

Receiver

Based in our 15m RX project, it is a super heterodyne with a 25MHz crystal IF, we use a double filter with pass band of 500KHz and capacitive dividers as impedance matchers (I explain how to calculate the filter and capacitive divider in the utilities part of my site) as the input front end filter. The filter input impedance is 50 Ohms, the output connection is done in the high impedance side (about 17K), the 1,2µH inductor are miniature molded chokes and the trimmers are yellow ceramics.

We use a high gain buffer circuit as RF amplifier, its input impedance is high (granted by the BF245C FET) and the output impedance is 680 Ohms and is matched to the TA7358 inner RF amplifier, having an input impedance of 50 Ohms with a low Q (3.7) pi circuit integrated by the 1,2µH inductor (miniature Toko) and two 39pF capacitors.

The signal enters the TA7358 amplifier by pin 1 (amplifier input) and goes out by the pin e where it is tuned by the 1,5µH and trimmer LC circuit, the coupling to the mixer input is done by a 33pF capacitor.

We have a ceramic resonator VXO built around the TA7358, integrated by the 180 pF capacitive divider connected between pins 8 and 7 and between 7 and the ground. The tuned circuit is integrated by the 4MHz ceramic resonator, the 22µH molded choke, the varicap diode BB132 (SMD) and complementary varicap voltage adjustment circuits. The VXO works between 4005KHz and 3920KHz.

The mixer, also in the TA7358, converts the antenna signal in a fixed 25 MHz (21MHz+ 4MHz) signal, creating our IF signal this way. It goes out by the TA7358 pin 6 and is tuned by the LC circuit integrated by the 1µH inductor and the trimmer (this inductor has an XL close to 180 Ohms, a standard value in my projects).

As this output shows a very high impedance (of about 40KOhms) and the filter shows and impedance of 125 Ohms, the matching was done with a L LC circuit and due to the capacitor extremely low value, it was deleted. Only the 6,8µH inductor remained.

Now the crystal filter, the filter was adjusted with a crystal VXO with fine adjust, amplified by a buffer with BF245 + 2N3904 and reduced to some (680 / 9) 75 Ohms output by a trifilar coil with the three windings in series, this signal was applied to the filter and the output was done through a 100 Ohms shunt resistor. The output signal was measured with a RF probe + a digital voltmeter, the measures were written an a graph generated. We did a graph for each capacitor values. The filter ended with a pass band of 300Hz at -3dB. The crystals must be chosen with values differing less than 30% of the desired pass band, as an example for a 500Hz pass band the crystal must have a variation of 150Hz or less.

The way to adjust and calculate crystal ladder filters will be the matter for an article to be uploaded soon in the site.

The filter output goes again through a BF245 + 2N3904 amplifier, the low Q pi output tuned to 25MHz matches the signal to the TA7358 inner amplifier.

The inner amplifier output is tuned to 25 MHz by a 1,2µH and ceramic trimmer LC circuit.

The coupling to the second mixer is done by a 33pF capacitor.

The 25MHz oscillator built around the TA7358 allows a frequency adjust to get a comfortable CW beat not, the adjustment can be done in order to receive the signal above (USB type) or below (LSB type) the beat.

The output signal in pin 6 is an audio one and goes to the audio amplifier.

The Transmitter

The transmitter heart is in the TA7358 mixer, mixing the 4MHz VXO (pin 8) with the 25MHz from the crystal oscillator (pin 4), producing a desired signal of 21 MHz (pin 6). The signal here is tuned by an LC tuned circuit ( 1,5µH + trimmer), as there are some undesirable products the mixer output goes through a pass band filter cloned from that in the front end.

After rejecting the undesired signals, the signal is amplified by a type BF245C + 2N3904 buffer, the signal (100mW) goes on directly to a class C driver with two 2N3904 in parallel (0.7W).

The driver output is done through a Sontag inductor (blue) with a 4 turn winding in the secondary and the signal goes on to the PA.

In the PA we use 8 2N3904 transistors in parallel in class C, we put a 2R2 (2.2 Ohms) resistor in each emitter to equalize the gain (Beta) differences. This PA outputs from 3 to 4W and the signal goes to the antenna through a low pass pi filter.

Construction

The construction follows our standard, each module was separately built and tested, we tested all the module set with an spider type improvised construction, hi!

After the tests the module boards are soldered to a pc board serving as a support and common ground.

After that we do the board external wiring, the connections between modules are done after their fixation to the base board.

Our construction is not very compact because we work with all the circuits in the same plane, so we have to use a much bigger box than strictly necessary.

Operational tests

We did a contact with Bahia and other with Buenos Aires, both of them with compliments to the signal quality. Unhappily we did not more contacts due to low propagation and lack of radio operating time.

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Transceptor CW 15m

Depois de experimentar com os 40m, resolvemos subir de QRG....

15m sempre foi minha faixa predileta, apesar da propagação estar em baixa, aprendemos muito com este projeto. Não tenho me dedicado a fazer QSOs devido a ter pouco tempo para operar radio.

Como todos os meus projetos procurei utilizar componentes comerciais de fácil aquisição e custo baixo.

Receptor

Baseado no nosso projeto de um RX para 15m, trata-se de um super heterodino com FI de 25MHz a cristal, utilizamos como filtro de entrada um filtro duplo com banda de passagem de 500kHz e com adaptaores de impedancia com divisores capacitivos (na parte de utilidades do meu site explico como calcular o filtro e o divisor capacitivo) a impedancia de entrada do filtro é de 50 Ohms, a conexão de saída é feita na conexão de alta impedancia (cerca de 17K), os indutores de 1,2µH são comerciais miniatura e os trimmers são cerâmicos amarelos..

Como amplificador de RF utilizamos um circuito de buffer com alto ganho, a impedancia de entrada deste buffer é alta (garantida pelo FET BF245C) já a impedancia de saída é de 680 Ohms e é acoplada a entrada de outro amplificador de RF interno ao CI TA7358, que tem uma impedancia de entrada de 50 Ohms, por um circuito em pi com baixo Q (3,7) formado pelo indutor de 1,2µH (toko miniatura) e dois capacitores de 39pF.

O sinal entra no amplificador do TA7358 pelo pino1 (entrada do amplificador) e sai pelo pino 3 onde é sintonizado pelo circuito LC de 1,5µH e o trimmer, o acoplamento a entrada do mixer é feito por um capacitor de 33pF.

Temos o VXO a ressonador ceramico montado com o TA7358, composto pelo divisor capacitivo de 180 pF ligados entre os pinos 8 e 7 e entre 7 e o terra. O circuito sintonizado é composto pelo ressonador cerâmico de 4MHz o indutor de 22µH miniatura o varicap BB132 (SMD) e circuitos complementares para ajuste da voltagem do varicap . O VXO opera entre 4005KHz e 3920KHz.

O mixer tambem interno ao TA7358 converte o sinal de antena em um sinal fixo de 25 MHz (21MHz + 4MHz) gerando assim o nosso sinal de FI. Que sai pelo pino 6 do TA7358 e é sintonizado pelo circuito LC formado pelo indutor de 1µH em conjunto com o trimmer (este indutor tem um XL proximo de 180 Ohms que é o valor padrão nos meus projetos).

Como esta saída apresenta uma impedancia muito elevada (da ordem de 40Kohms) e o filtro uma impedancia de 125 Ohms, o casamento foi feito por um acoplamento em L tipo LC e devido ao valor extremamente baixo do capacitor ele foi suprimido. Pemaneceu somente o indutor de 6,8µH.

Filtro a cristal, o filtro foi ajustado com um VXO operado a cristal com ajuste fino, amplificado por um buffer a BF245 + 2N3904 e reduzido a cerca de (680 / 9) 75 Ohms de saida via uma bobina trifilar com os tres enrolamentos em série, este sinal foi aplicado ao filtro e a saida foi via um resistor de shunt de 100 Ohms. O sinal de saida foi medido por uma ponta de RF + um voltímetro digital, as medidas foram anotadas e geraram um gráfico. Para cada ajuste nos valores dos capacitores fizemos um gráfico. O filtro ficou com cerca de 300Hz de passagem a -3dB. Os cristais devem ser escolhidos com valores tolerados de 30% da da banda passante desejada exemplo banda de 500Hz os cristais devem estar com 150Hz de variação maxima entre sí.

A forma de ajustes e calculos para filtros ladder a cristais serão objeto de um artigo que colocarei em breve no site.

A saída do filtro passa novamente por amplificador a BF245 + 2N3904 a saída em pi ajustada para 25MHz com Q baixo, acopla a entrada do amplificador interno ao TA7358.

A saida do amplificador interno é sintonizada em 25 MHz pelo circuito LC de 1,2µH e o trimmer ceramico.

O acoplamento a entrada do segundo mixer é feita por um capacitor de 33pF.

O Oscilador de 25Mhz montado no TA7358 permite um ajuste de frequencia, para tornar o batimento de CW agradavel, o ajuste pode ser feito de tal forma a receber o sinal por cima (tipo USB) ou por baixo (tipo LSB).

O sinal de saída no pino 6 é áudio e vai para o amplificador de áudio.

O Transmissor

O coração do transmissor está no mixer a TA7358, que mistura 4MHz do VXO (pino8) com 25MHz do oscilador a cristal (pino 4) produzindo o sinal de 21MHz desejado (pino 6) o sinal aqui é sintonizado por um circuito sintonizado LC (1,5µH + trimmer), como saem vários sinais indesejáveis o sinal do misturdor segue para um filtro passa faixa identico ao empregado no front end.

Após a rejeição dos sinais indesejáveis, o sinal é amplificado por um buffer tipo BF245C +2N3904, o sinal (100mW) segue diretamente para um driver em classe C com dois 2n3904 em paralelo (0,7W).

A saida do driver é feita por um indutor Sontag (azul) com um enrolamento de 4 espiras no secundário o sinal segue para o PA.

No PA utilizamos 8 transistores 2N3904 em paralelo em classe C, para compensar a diferença de ganho (Beta) colocamos um resistor de 2R2 em cada emissor. Este PA produz de 3 a 4W e o sinal segue para a antena via filtro pi passa baixa.

Montagem

A montagem segue o nosso padrão, cada modulo foi montado separadamente e testado, testamos em conjunto com uma montagem improvisada tipo aranha hi !

Após os testes as placas dos modulos são soldadas a uma placa que serve de suporte e terra comum.

Depois fazemos a fiação externa das placas, as ligações entre placas são feitas após cada fixação a placa base.

Nossa montagem não é muito compacta pois trabalhamos com todosos circuitos na horizontal, alem de utilizarmos uma caixa muito maior que a necessária.

Testes operacionais

Fizemos um contato com a Bahia e outro com Buenos Aires, ambos com elogios a qualidade do sinal. Infelizmente devido a propagação e falta de tempo para operar rádio, não fizemos outros contatos.

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