TX1 main-kortin toimintaselostus ja säätöohjeet 09.04.2006 (Revision D)

Kortin rakenne
TX1 main-korttina on pieni (94 mm x 50 mm) kaksipuoleinen piirilevy. Kaikki komponentit ovat pintaliitosmallia (SMD) ja ne asennetaan levyn yläpuoliseen tasoon. Kortin pohja on kokonaan maatasoa, jolla saadaan aikaan pieni-impedanssinen RF- ja DC-tie ja parannetaan levyn lämmönjohtavuutta. TX1-kortti asennetaan alumiinikotelon pohjaan. JUMA-TX1 main-kortin rakentamisessa ei tarvitse käämiä keloja.

Kortin toiminnot
TX1-kortti sisältää RF-asteet DDS-kortilta antenniin saakka. RF-vahvistin on kolmeasteinen, jolla aikaansaadaan riittävä vahvistus. CW-avainnuksesta huolehtii ensimmäinen vahvistin. Ohjainasteessa (driver) ja pääteasteessa on käytetty edullisia kytkinsovelluksiin tarkoitettuja pintaliitos-MOSFETtejä. Kortilla on myös semi-break T/R-kykin, joka aktivoi lähettimen avainta painettaessa. T/R-kytkin huolehtii myös antennin vaihdosta vastaanottimelta lähettimelle. Lisäksi kortilla on harhalähetteiden vaimentamiseksi alipäästösuodattimet 80 m and 40 m bandeille. MOSFETit on "biasoitu" lineaariseen toimintapisteeseen. Näin on aikaansaatu riittävä vahvistus ja CW-avainnus voidaan tehdä vahvistimen alkupäässä. Nimellinen ulostuloteho on 5 wattia 13.8 voltin käyttöjännitteellä. Tyypillinen virrankulutus on alle 1.2 A.

CW-avainnusvahvistin
DDS-kortilta tuleva 0.25 Vp-p RF-signaali menee avainnusvahvistimelle IC1. Se on pieni CMOS-invertteri, joka on "biasoitu" lineaariseen toimintapisteeseen takaisinkytkentävastuksella R2, jolla säädetään asteen RF-vahvistus. Avainnus on toteutettu kytkemällä vahvistimen IC1 käyttöjännitettä. Kun avainta painetaan, niin Schmitt trigger-invertterin IC2 sisääntulo menee alas. Tämän invertterin ulostulo ohjaa transistoria TR4 avainnussuodattimen R17/C27 kautta ja TR4 kytkee käyttöjännitteen avainnusvahvistimelle IC1.

Semi break T/R-kytkin
Avainta painettaessa kondensaattori C28 varautuu ja sen jännite ohjaa Schmitt triggeriä IC3. Tämän ulostulo ohjaa antennirelettä ja lepovirtaa. T/R-kytkimen (VOX) päästöaika on n. 0.5 sekuntia ja sitä voidaan haluttaessa muuttaa, vaihtamalla kondensaattorin C28 ja/tai vastuksen R18 arvoja. T/R-kytkimen toiminta on estetty, kun STBY-sisäänmeno on maadoitettu.

Ohjain- ja pääteaste
SMD MOSFETteja, jotka ovat D-pak-kotelossa on käytetty RF-tehovahvistimessa. TR1 toimii ohjaimena. Sen sisääntuloimpedanssi on kuormitettu alas 50 ohmiin vastuksella R3, jolla tasataan fetin suuresta sisääntulokapasitanssista johtuva taajuusriippuvuus. Ohjainaste TR1 toimii A-luokassa. Lepovirta säädetään monikierrostrimmerivastuksella R4. Source-vastuksella R5 ja kondensaattorilla C6 on kompensoitu päätevahvistimen vahvistuksen taajuusriippuvuus. Ohjainaste syöttää pääteastetta RF-muuntajalla T1, jona käytetään kaupallista yhteismuoto-signaalisuodatinta. Muuntajan kierroslukusuhde on 1:1 ja sillä on mittausten mukaan hyvät RF-ominaisuudet käytetyllä impedanssitasolla.

Muuntajan T1 toisiokäämi ohjaa pääteasteen MOSFETtejä symmetrisesti. Pääteaste toimii vuorovaiheisesti AB-luokassa. Pääteasteen fettien lepovirta säädetään monikierrostrimmereillä R6 and R9.

Myös ulostulomuuntaja on kaupallinen signaalisuodatin. Tässä muuntajassa on neljä erillistä käämiä samalla ferriittirungolla. Käämit on kytketty niin, että kierroslukusuhde feteiltä antenniin on 1:1, joka antaa teoreettisesti maksimi 7 wattia ulostulotehoa 13.8 voltin jännitteellä. Mittausten mukaan tämän muuntajan RF-ominaisuudet on hyvät ja se kykenee käsittelemään 5 watin tehon ylilämpenemättä.

Alipäästösuodattimet
Alipäästösuodattimet 80 m ja 40 m bandeille on toteutettu kaupallisilla pintaliitoskuristimilla (SMD koko 2220). Ne kykenevät käsittelemään JUMA-TX1:n 5 watin tehon. Suodattimen vaihto bandilta toiselle tapahtuu automaattisesti DDS-kortin ohjauksella. Jos taajuus on suurempi kuin 4 MHz, niin 40 m alipäästösuodatin kytkeytyy käyttöön. Suodattimen vaihtorelettä RL2 ohjaa pieni MOSFET-kytkin TR7.

Suhteellisen ulostulotehon näyttö
Diodilla D4 ilmaistaan ulostulon RF-jännitetaso. Tästä saatu DC-jännite on skaalattu alueelle 0...0.234 V ja se viedään DDS-kortille, jossa se näytetään graaffisesti LCD-näytöllä.

Jänniteregulaattori
Avainnuspiirin, T/R-kytkimen ja lepovirran syöttöjännite on +5.7 V. Se tulee jänniteregulaattorilta REG1. Diodilla D5 aikaansaadaan negatiivinen lämpötilakompensaatio lepovirtoja varten.

Ylivirta- ja jännitenapaisuuden suoja
Ylivirtaa varten kortilla on pienikokoinen sulake F1. Sulake palaa myös jos syöttöjännitteen napaisuus on väärä. MOSFETeissä TR1...TR3 olevat estosuuntaineset diodit polttavat tällöin sulakkeen.

Erikoisominaisuudet

TX1 main-kortin säädöt

Tarvittavat laitteet
Yleismittari (V/A/Ohm), 13.8V/1.5 A DC teholähde ja 50 ohmin keinokuorma. Keinokuormana Voidaan käyttää myös omatekoista, esim. kolme kpl 150 ohm/2W vastusta rinnan kytkettynä. Lankavastukset eivät käy tähän tarkoitukseen.

Varoitus 1. TX-kortti tulee asentaa alumiinikotelon pohjaan tai vastaavaan Al-levyyn, jotta aikaansaadaan riittävä jäähdytys.
Varoitus 2. Älä kytke DC-teholähdettä, ennenkuin olet varmistanut sen jännitteen ja napaisuuden.

Ennen jännitteen kytkemistä
Käännä aluksi kaikki lepovirransäätötrimmerit R4, R6 ja R9 niin, että vastus MOSFETtien TR1, TR2 and TR3 hiloilta piirimaahan (GND) näyttää pienintä vastusarvoa. Tämä varmistaa sen, että lepovirrat ovat 0 mA, kun jännitteet kytketään. Tämä toimenpide on tärkeää, koska muuten fettien virta voi olla niin suuri, että kortilla oleva sulake palaa.

Teholähteen tarkastus
Tarkista ja säädä jännite 13.8 V (±0.2V). Jos käytettävässä teholähteessä on säädettävä virranrajoitus, niin aseta se 1.5 A:iin.

Lepovirtojen säätö
Poista lepovirtojen säädön ajaksi RF-ohjaus asettamalla DDS:n taajuudeksi 0 Hz tai vaihtoehtoisesti irroittamalla DDS-kortilta tuleva RF-signaali (merkitty TX piirilevyllä "RF IN") juottamalla irti signaalijohdin eli "kuuma karva". Kytke virtamittari sarjaan DC-teholähteen plus-johtimeen ja valitse sopiva virta-alue. Kytke JUMA-TX1 päälle ja käännä STBY-kytkin OPER-asentoon. Kytke avainnusliittimeen CW-avian ("pumppu") tai painokytkin ja "paina" avainta. Merkitse ylös tämä tyhjäkäyntivirta, joka on tyypillisesti välillä 30 mA...70 mA. Säädä ensin pääteasteen lepovirrat trimmereillä R6 ja R9 niin, että kumpikin lisää virtaa 5 mA tyhjäkäyntivirrasta. Säädä seuraavaksi ohjaimen (driver) lepovirta trimmerillä R4 kunnes virta kasvaa 100 mA lisää. Säädön aikana virta pyrkii hiukan nousemaan fettien lämmetessä, tämä on normaalia, eikä säätöä tarvitse tehdä milliamppeerin tarkkuudella. Lopullinen virta on n. 110 mA + alussa ollut tyhjäkäyntivirta. Juota lopuksi DDS-kortilta tuleva RF-sisääntulo takaisin.

Ulostulotehon säätäminen
Huom 1: Poista ensin virtamittari teholähteen plus-johtimesta, koska yleismittarissa on todennäköisesti liikaa sarjavastusta n. 1 A:n virralle.
Huom 2: Älä käytä antennia, kun säädät ulostulotehoa, koska antennin impedanssi on yleensä tuntematon. Käytä 50 ohmin keinokuormaa.
Huom 3: Älä paina avainta kuin maksimissaan 1 minuutti, jotta paikat eivät ylikuumennu.

Aseta taajuudeksi ensin 3.5 MHz. Paina avainta ja kierrä RF gain-trimmeriä R2 kunnes LCD:n suhteellinen tehonäyttö näyttää kaksi viivaa alle maksiminäytön. Tämä vastaa 5 watin ulostulotehoa. Säädä sitten taajuudeksi 7 MHz ja tarkasta, että alipäästösuodattimen vaihtorele toimii. Releen tulisi naksahtaa kun ohitetaan 4 MHz. Tarkista ulostuloteho sitten 7 MHz:lla. Pienistä eroista ei kannata lähteä tekemään muutoksia. Kolme LCD-viivaa vastaa noin 1 dB:n tehoeroa, eikä sillä ole vaikutusta QSO:n kulkuun. Jos bandien välillä on suuri tehoero, niin se voidaan kompensoida vaihtamalla kondensaattiorin C6 arvoa. Ulostuloteho voidaan tarkistaa myös oskilloskoopilla, jos sellainen on käytettävissä. 45 Vp-p vastaa 5 watin ulostulotehoa. Tyypillinen DC-virrankulutus on n. 0.8 A 3.5 MHz:llä ja n. 1.2 A 7 MHz:llä.

Huom 4: Kun TX on kytkettynä antenniin, niin LCD:n suhteellinen tehonäyttö saattaa näyttää suurempia tai pienempiä arvoja. Tämä on normaalia, koska tehonäyttö mittaa RF-jännitettä ja antennin impedanssi vaikuttaa näin näyttämään.

Signaalien kuvaukset (merkinnät TX1-kortilla, katso myös piirikavio)

RF IN (J1, J2)
RF-sisäämeno. Normaali signaalitaso 0.25 Vp-p. Sisääntuloimpedanssi n. 1 kohm rinnan n. 20 pF.

KEY (J3, J4)
Alhaalla aktiivinen CW-avaimen sisäänmeno. Voidaan ohjata "pumpulla", releellä tai open collector-piirillä. Avoimen piirin jännite +5.7 V. Tarvittava nieluvirta < 2mA.

TX (J5)
Ylhäällä aktiivinen ulostulo (+5.7 V), joka ilmoittaa TX:n olevan aktiivinen. Huom, tämä signaali nousee ylös myös STBY-tilassa, kun avainta painetaan.

STBY (J6, J7)
Stand-by valinta sisäänmeno. Kun tämä sisäänmeno maadooitetaan, niin lähetin on stand-by-tilassa, eikä T/R-kytkin aktivoidu avainta painettaessa, mutta DDS ja RF-ohjain aste aktivoituu "spottausta" varten.

7M (J8)
Bandin valinta sisäänmeno. Kun signaali on ylhäällä (3 V...15 V), niin 40 m alipäästösuodatin on käytössä. Alhaalla (< 1 V) ollessa 80 m alipäästösuodatin on käytössä.

REL (J9)
Suhteellisen RF-ulostulon DC-ulostulosignaali. 0.22 voltin DC-ulostulo vastaa 5 watin RF-ulostulotehoa 50 ohmin kuormaan. Tämän lähdön ulostuloimpedanssi on 5 kohm.

+ (J10, J11)
13.8 voltin tehonsyöttö DDS-kortille, ON/OFF-kytkimen takana.

ANT (J13, J12)
Antenniliitin, 50 ohmia.

+14 (J15, J14)
Tehonsyötön sisäänmeno. Jännitealue +12 VDC...+15 VDC. Suojattu 2 amppeerin sulakkeella.

RX (J17, J16)
Antennisignaali vastaanotinta varten. Huomioi, että tämä signaali kulkee TX:n alipäästösuodattimen kautta.

ON/OFF (J18, J19)
Juotos-pädit ON/OFF-kytkimelle. Huom, tehonsyöttö on suoraan kytketty ohjain- ja pääteasteen MOSFETeille.