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エアバンドレシーバーキットの組み立て、改造を手掛けます Assemble and remodel Chinese airband receiver kit

Studying R80 circuit diagram PART5 Squelch and audio circuit  R80回路図の研究 その5 スケルチ、音声増幅回路

 

After FM62429 variable attenuator the audio signal is going to LM386 amp.
The same signal is going to the MC3661 filter amp and detector.

MC3361 is naturally the FM receiver IC and this receiver is using filter amp for detected signal AMP to open the channel when the signal detects.


I'm somehow wondering about the squelch performance. I shall check it on the real machine later.

BTW the analog LO airband receiver is combined with carrier squelch using AGC voltage.
And this receiver does not have AGC on the front end LNA. TA7640 may share AGC performance by itself.

I bought this kit lately and I will check the above issues after assembling. So the next report shall be the introduction of my assembling. 

 

TA7640の検波出力は音声信号とノイズ信号に分かれ、電子ボリュームFM62429に加えられる。音声信号はLM386でスピーカーが鳴るレベルに増幅される。

 

復調信号はMC3361のフィルターアンプで増幅され受信信号有り時、SCAN信号(HIGH)を得る。受信時に音声信号あるとSCANがHIGHでスケルチ(LM386のMUTE)解除される。

ところが、この方式では受信時に音声信号が無い(無変調)場合でもスケルチが閉じるようです。

(買って組み立てて運用した後分かったが、確かによく聞いていると、無変調時間がスケルチのヒステリシス時間を越えると、MUTEするみたいでぶつぶつ切り替え音が入ります。初めはスケルチの誤動作と思ってましたが、変調音声スケルチだったようです。)

 

ところで1号機、二号機のアナログ局発航空無線レシーバーキットではAGCスケルチ(信号検波電圧)でした。
そういえばこの受信機はAGCついてませんでしたね。TA7640自体のAGC機能に任せていると推定します。(TA7640の受信表示でLED点灯してしますが、少しキャリアがあるとちらちらして、安定して受かると明るく点灯します。S表示として有用です。この信号をスケルチに使えないかと思いますが、PICマイコンスケルチレベル制御しているのでスケルチレベル調整どうするかに対する良い解決策が無いと、踏み切れません。)

 

この後、とうとうキットを買いましたので、まずは組み立ててみます。そして、組立報告の後、事前研究でコメントした件を実機で確かめ報告したいと思っております。

 

-----------Studying R80 circuit diagram R80回路図の研究-------------
continue   この項続く

 

Studying R80 circuit diagram PART4 -IF, Mixer & DET  R80回路図の研究 その4 第一、第二中間周波数AMP、ミキサー、検波

c. 1st IF AMP, 2nd mixer, 2nd IF AMP, and  detecter


MC3661 is working as the 1st IF AMP and also the 2nd mixer combined with 10.245MHz crystal oscillator. The output of MC3661 is fed into LT455 ceramic filter prior to TA7640.
TA7640  is working for the 2nd IF AMP and the detecter. 
The output signal from the detecter is going into FM62429 variable attenuator as an audio signal and a noise source. 
When the received signal not being incoming, a noize is generated by the detector.

There is also receiving indicator LED signal on TA7460. This works when more than -90dBm signal being.

I much roughly estimated the sensitivity of this. Please refer to the detailed value in the attached diagram. The estimated sensitivity is -7dBμ=-114dBm open. It's comparable with IC-R6 of -4dBμ. On the manual the receiving indicator shall be lit at -90dBm=17dBμ.

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Block diagram for sencitivity estimating

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TA7640 characteristics curve



c. 第一、第二中間周波数AMP、第二ミキサー、検波
第一中間周波数増幅と第二ミキサーにはMC3661が用いられています。MC3661はもともとFM受信機用なので、使われている機能は一部です。ミキサーには10.7MHz→455KHz変換用局発の10.245MHz水晶発振器も内蔵されています。ミキサーからの出力455KHz信号はセラフィル経由で第二中間周波数増幅と検波回路を有するTA7640に入力されます。

TA7640の検波出力は音声信号とスケルチ用ノイズ信号として可変アッテネーターFM62429につながります。無信号時には検波器からノイズ電圧が発生します。

TA7460には受信状態表示LED駆動信号が出ています。受信信号が-90dBmより強くなると点灯します。

 

さてここで受信機の総合利得について、かなりえいやっとですが、推定累計計算します。フィルタやアンプを経由しTA7640で音声に変換され、スピーカーを鳴らすためにSNも確保した必要な信号入力感度(10dBSN感度のつもり)です。大まかな計算でSNが20dBぐらいで-7dBμ=-114dBmとでました。RF-AFへの変換値はTA7640のグラフからの読み取りました。IC-R6が-4dBμなので、それより感度が良いとの計算です。それではちょっと感度が良すぎなので、マッチングでの損失未組み込みとか、推定計算に間違いや誤差があるものと思います。また、-90dBm=17dBμで受信表示が点灯するということなので、ざっと-105dBm=2dBμ=1μVあたりぐらいが受信感度(10dBSN)ではないでしょうか。

 

 

Continue  この項続く

 

-----------Studying R80 circuit diagram R80回路図の研究-------------
continue   この項続く

 

R80キットを中国ECサイトに注文しましたので、入手後事前研究の内容を確かめてみようと思っております。

Studying R80 circuit diagram PART3 -Mixer &LO  R80回路図の研究 その3 ミキサーと局部発振器

The 1st local oscillator is MS5351 PLL managed by PIC18F1320. There is a rotary encoder to tune the frequency. We can select 100kHz or 10kHz step frequency by pushing the RE knob. 
The frequency is displayed on the front 7 segments 4 columns LEDs as 1215 at the case of 100kHz selected. At the case of 10kHz, 1 is omitted and displays as [215.0]MHz.

They say that 1215 displaying means 1215*100kHz=121.5MHz at 100kHz mode and 215.0 means 1215.0*100kHz=121.5MHz at 10kHz mode.

I shall later refer to how to operate the setting for frequency, volume, squelch level, and 25MHz adjusting.

MS5351 is based on a 25MHz crystal oscillator and can be adjusted by RE to compensate for the error. Below is PLL-BOB. There may be a low pass filter for clock output.

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PLL PCB

------Appended @ 2021.12.14 ----------

I bought the kit and investigated the circuit to draw the diagram as below.

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The circuit diagram of R80 PLL BOB.

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The mixer is NE602. The output signal of NE602 is going into a ceramic filter of FM radio use.

 

局発はPIC18F1320がMS5351を制御している。
ロータリーエンコーダーで周波数を可変。周波数増減は100kHzステップと、10kHzステップが選択できる。
受信周波数は表示RE基板の7セグLED4桁部に表示される。100kHz選択時には「1215」MHzのように表示される。10kHz選択時には「215.0」MHzのように表示される。

1215の表示は1215*100kHz=121.5MHzを意味し、215.0の表示は(1)215.0*100kHz=121.5MHzを意味するそうです。

周波数設定法、音量調整、スケルチレベル調整、5351の25MHz基準水晶補正などのやり方については後で述べる。

5351は25MHz水晶を基本発振にしているが、周波数誤差補正ができるようになっている。

 

ミキサーには定番のNE602が使われており、出力にはFMラジオ用のセラフィルがつながる。


-----------Studying R80 circuit diagram R80回路図の研究-------------
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「Studying R80 circuit diagram 」 PART2,「回路図の研究」その2 #FIL&LNA回路図

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The circuit of R80 front end section

a. The front end filter and LNA  
The front stage filter is a stager style with two LC resonating circuits.
L is D5x5 size, 4.5 turn(Estimated inductance is 68nH by WEB service "http://gate.ruru.ne.jp/rfdn/Tools/ScoilForm.asp#p1"). And C is 15pF. Between LC circuits there is 2.7pF connecting capacitor.
I had simulated filter design by using ELSIE. "http://tonnesoftware.com/elsie.html"
To keep the bandwidth for the airband we shall tune the front filter coil size. 60/68nH is somehow well for bandwidth and accordingly pass-through gain is declined.
We should use the VNA or the spectrum analyzer to tune more precisely.

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Simulation at ELSIE



LNA is NE5204 which is  DC-200MHz wide and 20dB gain.


a.帯域フィルタと増幅器
 BNCコネクタで50Ω入力信号は2段スタガー同調方式のフィルターに加えられます。
LC同調回路はそれぞれ15pFと空芯コイルΦ5x5-4.5t(WEBサービス"http://gate.ruru.ne.jp/rfdn/Tools/ScoilForm.asp#p1"にて68nH)であり、
2段を結ぶ段間結合は2.7pFです。

ELSIE"http://tonnesoftware.com/elsie.html"と言うソフトを利用し、フロントエンドフィルターの調整勘所をシミュレーションでつかんでみました。68nHと60nH(コイルの幅をちょっと広げればよいと思います)ぐらいにすればエアバンド帯域で0-3dBに収まります。このコイルを細かく調整するにはVNAあるいはスペアナ(TG付)が欲しくなりますね。

 

使われている高周波アンプはNE5204、DC-200MHzでAv=20dBです。

 

先に手掛けたアナログLOのキットではフィルターは5極チェビシェフ、LNAは2SC3356でした。アナログLOのキット最新版のコイルはPCBパターンで、L固定、C固定であったので、調整難しく、損失大きいので感度悪いという難点がありました。
また、2SC3356一段ではちょっと利得不足だったと思います。
とはいえ、2段スタガー同調だと調整しやすいが、帯域115-135MHzを確保すると3dB以上の通過損失と帯域内リップルを覚悟しないといけないように思います。

-----------Studying R80 circuit diagram R80回路図の研究-------------
continue   この項続く

 

I'm studying R80 receiver kit PART1  中国製エアバンド受信機キットのR80を調べてみました(その1)

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The block diagram of R80 receiver


I'm wondering to buy R80 kit or not. I have been interested in various functions on R80.

1. They are saying that the LO is PLL. And I had come to know that the chip was MS5351 as was Si5351a clone.
If so, their providing frequency setting function is a little bit poor.
The major style of receiver usage is waiting for a signal on several determined frequencies.

2. Airband communication frequency plan is 25kHz separation and near London and New York that is 8.33kHz especially.
The step frequency of R80 is 100kHz or 10kHz.

Prior to buying R80, I studied its circuit. And I will introduce it below.

 

中国製エアバンド受信機キットR80を買って試してみようかと迷っています。
先日R80を組み立てられたkonさんに聞いて見たらPLL局発とはSi5351aのコピーチップだということが分かりました。

1. Si5351aならもっと機能が発揮できるはず。
航空無線受信スタイルは近郊空港とか管制域などの決められた周波数を待ち受け受信するのでチャンネル周波数設定が欲しい。

2. 航空通信のチャンネル配置は25kHz(混雑の多いニューヨーク、ロンドン付近では8.33kHzらしい)なのですが、
R80はSTEP周波数は100kHzか10kHzです。
そのため、例えば119.475kHzを聞く場合は119.470か119.480に合わせれば、受信範囲が広いので聞こえるよと言うことのようです。
確かに第二中間周波のセラフィルは中波ラジオ用のはずで9KHz(あるいは10kHz)セパレーション用なので、5kHzずれなら片側側波帯はバンド内に入るということになります。


そんな背景でR80の回路図をじっくり眺めてみることにしました。

-----------Studying R80 circuit diagram R80回路図の研究-------------
continue   この項続く

 

中国製PLL式局発のエアバンド受信機R80のPLL局発は5351らしい   PLL LO chip may be the 5351a clone


少し前のブログ(と言ってももう一年近く前)でPLL方式局発のエアバンド受信機キットがあることを紹介しました。

nobcha23.hatenadiary.com


買って試そうかなと迷ってましたが、最近konさんと言う方のWEBで詳しく紹介されているのがわかりました。キット入手から組立注意や調整手順、ケース加工など運用できるまでの一巡説明です。

中華製AIRBAND受信機

丁度この受信機のLOは何だろうかと気にかかっていたので、konさんに質問してみました。お手数をかけてしまいましたが、ケース開け、基板のチップを見たら、MS5351と表記されているということでした。早速ググったら、Alibabaでハム機器用Si5351a互換チップとして売られています。

www.alibaba.com

更にこのWEB報告には基準発振水晶の誤差補正方法記述(25MHz水晶の誤差補正)などもあり、興味を引きます。このキットを手掛けてみようという方には非常に参考になる情報なので紹介させていただきました。

 

konさんご協力ありがとございました。

 


Last year I introduced the Chinese PLL LO receiver kits as R80/R60.

nobcha23.hatenadiary.com


After then I had been hesitating to try such kits. Recently I found the WEB page which is handled R80 assemblng job all around by Mr.kon.

ndj.g1.xrea.com

I sent a request mail for Mr.ken to report what chip is used as PLL LO.
He had opened the case and investigate the name on the IC chip and he taught me the name being MS5351.
Alibaba is selling MS5351 as a compatible od Si5351a for amateur radio usage.

www.alibaba.com

In his report, there is how to compensate for the basic 25MHz oscillator error.
I think that this WEB information is very valuable.

I'm much thanking Mr.kon.

 

2021.12.04 PLL部の回路図

Silicon Chip 2021年11月号(オーストラリアの雑誌)にR80の記事が掲載されており、その中で回路図が紹介されています。

 

 

 

 

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Si4732基板を買いました  その4  I bought Si4732 kit. part 4  Filter→LNA→Mixer@crystal converter

Si4732受信機基板セットを買ったので、これでエアバンド通信を聞こうと考え、周波数コンバーターを作りました。クリスタルコンバータ局部発振をジャンク箱にあった20MHzマイコン回路用水晶を使い、5倍オーバートーン発振させました。


前段フィルタですが、ジャンク箱にあった10kコイル(8t-1t)を二個使いスタガーで115-135MHzの帯域を取ることにします。LNAは同じくジャンク箱にあった2SK439を使い、出力は同調取らず、コイル負荷約0.2μHにしました。

 

出来上がったフィルタ部の帯域通過特性をnanoVNAで見てみます。同調用コンデンサ-1.5pFにするとちょっと同調周波数が低めだったので、1.5pF直列=0.75pFにしました。
段間結合はコンデンサは使わず、コンデンサやコイルの相互誘導に頼ります。


ということでフィルタ特性ですが一応115-135MHzー15dB、100MHzでー25dBとなりました。

 

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5th overtone oscillator circuit & the front end for air band

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Measuring pass band characteristics

 

LNAもつなぎ測ると115MHzでー5dBぐらいの通過減衰特性になります。LNAは約10dBぐらい利得あるようです。2SK439ゲート入力がトランス1tタップなのでマッチングが取れていないようです。また出力負荷をどうしようかと思ったのですが、なるべく簡単にとチョークコイル(水晶発振器に直列に入れたものと同じ7Kタイプ約50nHコイル)にしました。

 

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To compose the crystal conveter & the Si4732 receiver

組みあがったクリスタルコンバーターをSi4732受信機につなぎ、まずは大阪国際空港ATISを受信できるか確かめることにします。受信周波数128.6MHzに対し、局発の5倍オーバートーンの水晶周波数が100.060MHzなので、Si4732受信機は28.54MHzで待ち受けます。中国製エアバンドレシーバーキット一号機で大阪国際空港ATISを受信するにはアンテナをマンション廊下に出すとSが9ぐらい振ります。HRD-737受信機ではRSSIは10dBぐらい振るが、妨害波(何かイメージで受けていると推定)を被り、受信できません。


さて、今回のクリスタルコンバーター+Si4732受信機ではどうかと言うと、かつかつ受かりました。次に大阪国際空港アプローチ118.1MHzだと上空を飛ぶ飛行機からの信号ならばっちり受かります。空港の信号は無理でした。受信音なのですが、SDR特有の受かり方です。信号無いとノイズがパリパリで、信号が近辺に来、キャリアあると一旦静かになり、すぐに復調信号が出ます。周波数がちょっとずれていても復調のために搬送波に合わせてくれます。


Si4732受信機では帯域が選べます。2Kだと少し広域が落ちます。3Kー4Kが良いところです。6kにするとちょっと甲高いノイズが気になります。無変調のキャリア妨害があると、シーンと無音になり、アナログ受信機ならヒスノイズが出るのと違います。変調信号がないと信号受けながらのアンプのコイル調整がむつかしい。

 


受信信号をブーストしてみようと、以前買ってあった「0.1-2000MHz 広帯域増幅器 RF 広帯域アンプ 30dB 高利得モジュール」をつないでみました。信号が浮かび上がり、中国製エアバンド受信機キット一号機と同じぐらいの感度になりました。

 

 

5倍波オーバートーン水晶局発によるクリスタルコンバーターとSi4732受信機を組み合わせエアバンド無線受信ができました。

 


As I bought Si4732 receiver kit, I made up a crystal converter to receive air band communication. I utilized the MPU 20MHz crystal for the 5th overtone oscillating as 100MHz. The correct frequency is 100.06MHz. I composed the stagger coupled 2 10K-8t coils as a front-end filter and used 2SK439 FET for LNA.

 

To connect the crystal converter for the Si4732 receiver I tuned Osaka international airport ATIS. As Osaka international airport ATIS's frequency is 128.6MHz, I should tune 28.54MHz derived 128.6 - 100.06 = 28.54MHz. The result of filter is -15dB between 115 - 135MHz and -25dB @ 100MHz.

 

The sensitivity is less than the Chinese receiver kit. I can receive a 118.1MHz signal from airplanes because of being very strong. Speaking of received sound feeling, it is special for SDR. SDR is naturally tuning modulated signal and it takes some time to generate sound after capturing modulated signal.
No signal: very noisy, On capturing signal being calm at first, after then coming up demodulated sound.

To boost the signal I connected 0.1-2000MHz Wideband AMP bought from Amazone, and it brought well result. As a result, the sensitivity became as same as the Chinese airband receiver kit.

The project of the 5th overtone crystal converter brought enough achievement.

 

 

You can look forward to the next project.

 

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その後基板を設計開発し、TA2003-Si5351a-Si4732-LM386と言う組み合わせでArduino制御の受信機を作りました。

nobcha23.hatenadiary.com

 

PLJ-1601-C 周波数カウンタ