Assembling R80 kit PART4- Assembled with several improvement R80キットの組立 その4 組み立てました

Finally, I had finished assembling the kit. There is remaining much noise in spite of receiving the signal. So I had been worried that there were some issues.

The squelch is unstable and the squelch will close when the strong signal is coming.
There is still sounding when the volume setting being 00. 
As the channel step is 10kHz, to listen xxx.475MHz we shall set xxx.480 or xxx.470 MHz.

To get soft sound, I added a high cut filter(1.6kΩ+0.1uF) on the audio line of LM386 input. It affected well to reduce noise. Changing ceramic filter to crystal filter is also reducing noise.

High cut filter

To stabilize squelch, I added 10uF on the SCAN signal line, but it does not affect so much.

Depending on nano VNA I adjusted the front end filter. Adding 1.5pF with at 15pF resulted in better sensitive

To adjust the front end filter

nano VNA display

Green trace: CH0 impedance of smith chart

Orange trace: CH0 reflection

Blue trace: Passband characteristics

This receiver is useful for waiting for strong signals with a deep squelch.

Thanks, IMSAI GUY for your introduction on how to assemble and adjust by YOUTUBE. 

-----------------------------------------

やっと組み立て終わりました。信号受けてもノイズだらけで、誤動作かと心配しました。
スケルチのON/OFF不安定で、更に強力電波を受けると誤動作してしまいます。
音声ボリウムの設定を00にしても音が出ています。
周波数設定は10ｋHzステップなので「xxx.475kHz」チャンネルを聞きたときは上下5kHzのどちらかに合わせます。
セラミックフィルターをクリスタルに変えました。でもクリスタルフィルターはナローバンドFM用で15ｋHz帯域あるので5kHzずれても受かります。

次に簡単にできる改良対策を施しました。まずは、音声信号入力部にハイカットフルタ―入れノイズ減らしました。シャー音が少し低減。
更にセラミックフィルターをクリスタルフィルターに替えたらわずかノイズが減りました。
「ノイズ除去 --> ハイカットフィルター「1.6kΩ+0.1u」で聴感改善」
Youyube  https://youtu.be/X3CAl2HwgnE

スケルチがバタバタしないようSCAN信号のPIC受けポートに電解コン入れたがあんまり効果なし。
「スケルチ安定化 --> 　X　SCAN信号を積分10μF -->プツプツの頻度減るが取り切れない」

nano VNAを利用し初段フィルターを調整しました。これで結構感度が上がりました。
「初段フィルター帯域特性改善 --> 　1.5ｐＦ追加　118MHzー1ｄB 138MHｚー3.0ｄＢとなる」

緑 trace: CH0 のインピーダンス

橙 trace: CH0 反射

青 trace: 通過帯域特性

なお、R80組立や調整についてkonさんから情報をいただきましたことに感謝します。

ndj.g1.xrea.com

-------------------追記　感想　　apendix myfeeling--------------

感想を付け加えておきます。「強い電波の待ち受けなら安定度良く、ノイズ我慢で何とか使える」

「感度が良いのにノイズまみれ復調音なのでスケルチ開放待ち受けでは疲れる」

「超強力電波でスケルチが入ったり（聞こえなくなる）する。」

「2_00でボリウム絞っても音声消せない」

I had compared R80 with 1st machine of remodeled Chinese kit（Degital LO）.

Items         sensitivity    clearness   operation  squelch  stability

R80              〇　　　　▽　　　　　▽　　　▽          〇

analog LO Chinese receiver kit

1st machine  △　　　  〇　　　　　〇　　　〇          〇 　remodeled digital LO

Original LO   △　　　 〇　　　　 　▽　　　✖　　　✖

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Assembling R80 kit PART3- FIL/LNA check R80キットの組立 その3 フィルターとLNAの通過特性

After assembled, I had adjusted and could receive the signal. However, it is very much noisy.  I'm afraid of remaining some issues.

BTW I checked the passband characteristics for the front filter and LNA by using nano VNA. As LNA is 20dB gain,  I inserted 20dB ATT in the front of CH1.

nano VNA connection

Comparing with the former general gain estimation, there is a -6dB gain. The result is -11.72dB.

nano VNA display

On the way to adjusting the front-end filter, the brass nuts are almost going out. 
We shall need the optional capacitors on paralleled 15pF.

This kit is more sensitive than the analog LO kit but SN ratio is much worse.

As there is no AGC, the signal strength feeling is not well.
Also, SN ratio is low even for the strong signal.

Noise squelch circuits may be affected by static electricity. So the squelch circuit goes unstable.
If you dare to use squelch, a deep setting is recommended.　And you may utilize squelch only for fare strong signal only.

To get better performance for this kit, I should resolve the below issues.
  
1. To add the audio filter to avoid noize.
2. To stabilize the squelch circuit.
3. Audio volume issues that 2_00 is still signal being.
4. To add capacitors on the front-end circuit.
5. Is there well replacement for the squelch circuit.
6. To change 10kHz step to 25kHz step.

I'm much thanking kon for giving me the practical information of R80 kit.

---> continue

組立が終わり、ざっと調整し受信できるようになりました。と言っても受信信号にノイズが多く、強い信号でもノイズまみれなのでまだまだ調整不良など残っているかと思います。

とりあえず、初段のフィルターとLNAの特性がどんな物かnano VNAで覗いてみることにします。LNAは20dBあるというカタログSPECなので、20dBATTを入れnano VNAで通過特性を見てみました。
繋ぎはBNCコネクタにCH0、SE602Aを引き抜きピン番1，2からATT経由でCH1へつなぎます。先日の総合利得机上計算では-6dBと出るはずですが、結果は20(LNA)-20（ATT）-6（FIL）-x（UN MATCH？）=-11.72ｄＢ＠128MHｚとなりました。
-5.72ｄB は測定用信号コネクタ取り出し、ミスマッチングなどによる損失かと思います。とはいえこの受信機は結構感度が良いようです。

nano VNAを見ながらの調整で分かったのですが、帯域を合わせようとしたらコイル真鍮コアがほとんど落ちるぐらい出てきました。
アナログLOの中国製レシーバーキットではちょっと拾えない信号でもノイズまみれながら受信できました。
信号検知感度よいが、受信感度としてはＳＮ悪いのが、ダメなようです。

コイルコア調整で118ＭＨｚまでバンド幅を引っ張れません。
15ｐＦ並列にｃを入れた方が良いようです。それは追って試してみます。

やっとここまで来ましたが、ちょっとノイズフロアが高い受信信号です。
ＡＧＣがないためか、信号によるレベル差も大きくスケルチの開放フィーリングがいまいちです。
ノイズスケルチのためか、有信号時にも外来ノイズ影響を受けスケルチ開閉がばたばたします。

スケルチを使うなら、ちょっと深めにしないといけません
そのため、強力電波（すぐ上空飛行中）だけ受けつけ、ノイズ多い弱信号は無視と言う使い方になります。

ここまで来て、改良したいと思う点は次です。
1.ノイズ除去：AFフィルターを入れたら効果ないか。
2.スケルチ安定化：ばたばたしないようにできないか。
3.音量ボリウム0設定：0にしても絞れないのは使いにくい。
4.初段フィルター帯域改善：コンデンサ―追加で帯域特性改善できないか。
5.ＡＧＣほしい：何とかならないか。
6.25kHzステップ化：周波数設定は10ｋＨｚステップではなく25ｋＨｚステップにならないか。

なお、R80についてkonさんから組立調整情報をいただきましたことに感謝します。
http://ndj.g1.xrea.com/r80/R80_airband_rcv.html

―→この件続く

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Assembling R80 kit PART2- Voltage check list R80キットの組立 その2 各部電圧チェック用目安リスト

I completed assembling the kit. Some noisy sound comes out from the speaker.

I resumed the voltage list of each IC node. The voltage is measured by a digital tester at DC mode.
This is for simple checking to avoid mistaken wiring or parts swapping.

I also put a comment that it is noise sensitive node and the multi values for squelch ON/OFF or receiving/no signal. 

Voltage list

---> continue

一通り組み立ても終わり、スピーカーからも音が出るようになりました。
音はノイズだらけなんですが、一通り回路が動いているように見えます。ATISを受信できました。

組立時の部品間違いとかはんだ付けミスなど探すためにIC端子電圧リストを作りました。
あくまでもデジタルテスターの直流電圧測定の値です。
配線や部品間違いなど発見するための目安です。

触ったらノイズを拾う端子や、受信信号有り/無し、スケルチの遮断/開放などで違いある端子にはコメント入れました。

部品や配線間違いチェック用直流電圧リスト

―→この件続く

Assembling R80 kit PART1- Parts list R80キットの組立 その1 パーツリスト

I just received the kit from China and would like to start assembling it. However, there was no document with it.  So I shall prepare the list by myself.
Prior to soldering, I put the parts in order to check the contents being enough.
I adhered the parts to the parts list to identify each other. Hurrying around is important for these complicated jobs.

parts list 1

parts list 2

Putting the parts in order

I had inserted and soldered the part in turn along with the parts list order. 
Accordingly, the resisters were first, nextly the ceramic capacitors, the aluminum capacitors, and the others.

After soldering I found several residual parts of the capacitors. 

When I used to connect DC supply for the first time, I should use the ampere meter to detect short circuits or some mistaken.

According to the SPEC, it consumes about 110mA. At this time I found the badly reversed installation of ATT-IC and no solder parts.

It is useful for the broadcasting channel to adjust the circuit. ITM ATIS of 128.6MHz is such a signal for me. 

At this step, we shall adjust the sound volume, the squelch level, and the LO basic frequency compensation.

I referred to the manual in the below section.

-------------------------------------------
Press the configuration button, after release, the configuration LED light will glow red, indicating that the encoder is in volume adjustment mode. 
The default display is 2_ 10 after power-on. The last two digits represent the volume level. 
The machine can be set to 0-25. The larger the number, the volume Bigger.

Press the button again, after release, display 3_ _XX, the last two digits represent the size of the squelch threshold, 
this machine can be set to 0-25, 
the larger the number, the higher the threshold (that is, the higher level of the received signal can exit the squelch state).

Press the knob again to display 4 _33, which is the 25MHz clock frequency offset setting. 
The default setting is 33 and the unit is 100Hz. The default frequency is 25 000 000Hz+33*100Hz. 
If you find an error in the receiving frequency, you can use a frequency meter to measure the 25MHz clock frequency on the PLL board and adjust the clock frequency deviation according to the test value.

FUNCTION MODE photo
 25.000MHz FREQ
128.8MHz FREQ

As the frequency meter displayed 25.00192MHz, 4_19 should be an adjustment value. However, LO was 128.82MHz for receiving 128.1MHz.
So I should adjust 4_52 for getting 128.8MHz LO. I don't know why such a difference.

Squelch adjustment

As shallow squelch is hard to hear the signal, you shall set some deeper than 10.

Stacked R80 on the 1st machine

I had compared R80 with 1st machine of remodeled Chinese kit（Degital LO）.

Items         sensitivity    clearness   operation  squelch  stability

R80              〇　　　　▽　　　　　▽　　　▽          〇

1st machine  △　　　  〇　　　　　〇　　　〇          〇

Original LO   △　　　　〇　　　　 ▽　　　✖　　　✖

ｰｰｰｰｰｰｰｰｰｰｰｰｰｰｰｰｰ――ｰｰｰｰｰｰｰｰｰｰｰｰｰｰｰｰｰ

After setting the parameters and adjustment for coils, nevertheless, the receiver could not demodulate a clear signal. The receiving LED was OK, and hiss noise had gone out. But I could not get a clear signal yet.

I shall need more investigation for the causes of undemanded demodulated sound.

---> continue

konさんのＷＥＢでの組立紹介に触発され、やっぱりＲ８０キットを買って作ってみることにしました。

ndj.g1.xrea.com

さて航空便でやってきたキットのパーツですが、お見事と言うか、説明書類は全くついてきません。「キットとは部品を集めたものである」、「内容がわかっていて、ドキュメントもあるから注文したんだろう」というような感じがします。あ、そうそう、部品袋に貼ってあったシールに4つのパーツ欄がありました。「R20　FM放送と航空無線受信機」「R60受信機」「R80受信機」「R120マルチバンド広域受信機」の4つです。

R60は航空無線のシングルスーパー受信機なのですが、R20とかR120は初耳です。

さて、ＹＯＵＴＵＢＥ情報ではIMSAIさんがGITHUBにドキュメント置いているのですが、他にも情報ないかと、ショップに説明書送れと言ったら、どうやって送るのかと聞かれました。追加オプションイメージですね。ｐｄｆでいいんだから、サイト紹介するか、メールで送ってこいと言ったら、メアドを教えてくださいと言われました。そして、そのあとは中国秋休みで応答なし。

IMSAIさんのGITHUB

#717 Aviation Air Band Radio Receiver Kit R80 - YouTube

github.com

まあ、とりあえず、IMSAIさんのGITHUBポストされた説明書で我慢します。こういったキットを組み立てるには、急がば回れで、部品リストが必要と思います。受け取った部品の過不足チェック、どんな部品をどう組付けるのだろうか、値の確認、方向性の確認などをします。そして、以上はトラブル未然回避に役立ち、時間浪費を押さえる準備作業（ちょっと構えすぎ？）です。

さて、組立ですが、部品整理の後、部品表の順番で部品番号を目安に取り付けました。
ワタシの場合は後でいじくろうと思っているので、J3表示基板接続はコネクタにしました。

組立後の初めての電源投入はいつもひやひやものです。テスター電流計につなぎ定格電流110ｍAを目安にします。ワタシの場合は案の定はんだ付け失敗があり、電流が流れすぎでした。原因調べたら、ICソケットへのIC挿入（ICのピンが座屈していた）失敗、部品はんだ付け不良など発見しました。

なお、第一中間周波数のフィルターは水晶フィルターに入れ替えております。

次に必要なのが3つの設定です。
1.　音量設定　機能設定スイッチを押すと赤LＥＤついて2_xx表示が出ます。xxが音声設定値。信号なし時のノイズがものすごくうるさいので、まずは1とか2にしておいたほうが良いと思います。
2.　スケルチ設定　機能設定スイッチを2回押すと3_xx表示が出ます。xxがスケルチ設定値。はじめは調整のために開放しておいた方がよく、00にします。
3.　PLL基準周波数補正　機能設定スイッチを3回押すと4_xx表示が出ます。xxが25MHｚからの補正値25.000000+xx＊100Hzだそうです。
ワタシの場合は周波数カウンタで測ると25.00191ＭＨｚだったので、19を設定しました。念のために5351aのVFO0出力も見てみると118.1MHｚ受信設定で128.82ＭＨｚとでました。
それで、お約束が違うではないかとxxを51に設定したら何とか128.8MHｚになりました。

ところがそれでもまだ受かりません。飛行機からの信号を受信すると受信ＬＥＤが点灯します。そして無信号時ノイズが消えるんですが、かなり強力な信号でないと音声がきれいに復調できません。受信機の調整にはＡＴＩＳの信号が丁度良いのですが、当局では118.1ＭＨｚ付近にインバータの高調波みたいな強力ノイズがあり、ＡＴＩＳはビート妨害受けているので、調整に使えず困っています。

調整用に1kHzでおよそ30％変調がかかり、レベル可変簡易信号源を作ろうかと思っています。

今日までのところで、R80と1号機（中国製航空無線キットのデジタル局発改造）の比較です。

項目　　　感度        音質   　　　操作性　　スケルチ動作　安定度

R80           　 〇　　　▽　　　　　▽　　　▽　　　　　　〇

1st machine  △　　　〇　　　　　〇　　　〇　　　　　　〇

元のアナログ△　　　〇　　　　　▽　　　✖　　　　　　✖

受信LED表示が点灯し、ノイズスケルチが開くのに復調信号がまともでないのは何か調整不良か、回路設計上の問題があるのではと疑っています。強力な信号だとクリアでないが復調音声は何とか聞こえます。

―→この件続く

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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マイコンで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.

Block diagram for sencitivity estimating

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.

PLL PCB

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

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

The circuit diagram of R80 PLL BOB.

--------------------------------------------

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-------------
continue   この項続く