Functiebeschrijving

Zie ook het schema

Voeding
De FOKZbox wordt gevoed met 7,2…9,6 Volt. De stroomopname bedraagt nominaal 40…90mA, afhankelijk van de intensiteit van de backlight. Bij gebruik van de aanbevolen NiMH accu pack kan de ontvanger tussen de 25 en 50 uur gebruikt worden.

Een eenvoudig laadcircuit is ingebouwd, bestaande uit R1 en D4. Hierdoor wordt de accu  geladen met ca. 350mA  en is het geheel beschermd tegen overladen door de zenerdiode. De laadtijd van een volledig lege accu bedraagt maximaal 6 a 7 uur. Verder is zelfherstellende zekering F1 ingebouwd die ingrijpt bij een stroomopname van ca. 170mA evenals een bescherming tegen ompoling via D1.

RF sectie
De RF ingang bestaat uit een kring rond C1, C2 en L1 voor impedantiematching en bandselectiviteit op 2 meter. De RF versterker is rond Q1 opgebouwd die zorgt voor de prima gevoeligheid (< 100nV) maar ook voor RF verzwakking tot 55dB bij ingeschakelde RF verzwakker.

Een twee-krings filter vormt de schakel tussen de RF versterker en Q2. Dit is een zelf oscillerende mixer/versterker met een frequentiebereik van 154.7 tot 156.7MHz. Rond Q2 is verder een Hartley oscillator opgebouwd met D2/C12/L4. D2 is een varicap voor frequentieafstemming door het PLL.

IF sectie
Aan de drain van Q2 wordt selectiviteit verkregen na de combinatie van T1 en XF1.  T1 fungeert hier niet alleen als LC filter op 10,7MHz maar zorgt ook voor impedantie matching naar het kristalfilter. Desgewenst kan over T1 een weerstand geplaatst worden van 10…15kOhm om de vlakheid van het filter nog verder te verbeteren. Tegelijk veroorzaakt dit een kleine degradatie van de selectiviteit; een kwestie van voorkeur dus. Om de selectiviteit verder te verbeteren kan optioneel een tweede kristalfilter geschakeld worden. XF1 en XF2 zijn in dat geval gecascadeerd waardoor een hogere selectiviteit verkregen wordt.

Er zijn verschillende bandbreedtes mogelijk van zo’n 7,5kHz tot 30kHz. Aanbevolen wordt om een bandbreedte te kiezen van 15kHz (10M15 of 10F15) of 20kHz (10M20 of 10F20). Het voordeel van de 20kHz modellen is een eenvoudiger afstemming. Indien mogelijk wordt een ‘matched pair’ aanbevolen; dit zijn dan de –B modellen, zoals bijvoorbeeld de 10F20B. De –A modellen zijn unmatched exemplaren.

Het eerste IF op 10,7MHz wordt aangeboden op U1, de bekende TCA440. In dit IC wordt enerzijds een hoge mate van IF versterking gekregen, maar wordt tevens gemixt naar 455kHz. U2 biedt verder een variabele gain waarmee een verdere verzwakking tot ruim 140dB mogelijk is.

Laagfrequent
AM detectie vindt plaats in de combinatie D3, C42 en R16. T3 stemt zowel de detector als de koppeling naar U3 af. Dit is een FM demodulator, opgebouwd rond een TBA120S. D3 fungeert naast AM detector ook als gelijkrichter voor het IF signaal waarmee de S-meter (display en tone) wordt gestuurd. Via D3 wordt tevens de AGC spanning verkregen die door de processor wordt afgehandeld.

AM, FM en Toon worden opgeteld in R17, R18 en C38 waarbij de demodulatiekeuze via de processor mogelijk is met C41 (AM) of Q3(FM). Deze laatste schakelt de GND van de FM demodulator alleen bij in geval van FM ontvangst om energie te besparen. De toon S-meter wordt direct in de CPU opgewekt en kan dus via software worden in- of uitgeschakeld.

U4 is een LF versterker van 1 Watt die in staat is om rechtstreeks 8 Ohm belastingen aan te sturen. Voordeel is hierbij een onvoorwaardelijke stabiliteit en tevens een separate volume ingang die vanuit de processor wordt aangestuurd met pulsbreedte modulatie.

Microprocessor
Besturing vindt plaats met U5: een PIC 16F1783. Deze moderne PIC kan desgewenst in een later stadium vervangen worden voor een 16F1786 waarmee dubbel zoveel programmageheugen en data SRAM beschikbaar komt. Met het publiceren van dit ontwerp is de 16F1786 nog niet beschikbaar, een ARDF “mode” kan later toegevoegd worden in één ontvanger.

De 16F1783 verzorgt de gehele interface naar de gebruiker en bestuurt de ontvanger via de volgende interfaces:

  • 3x Input voor uitlezen van de  rotary encoder en druktoets
  • 1x 12 bit ADC van de potmeter VR1, die als afstemknop gebruikt wordt.
  • 1x 10 bit ADC van het RX signaal voor S-meter en toon.
  • 3x Output voor schakelen demodulatie FM / AM / TONE en genereren van beep.
  • 1x 10 bit DAC om de IF verzwakker te sturen.
  • 1x Output voor de RF ingangsverzwakker
  • 1x 16 bit PWM voor het regelen van de Automatic Gain control
  • 1x 8 bit PWM voor regelen van de achtergrondverlichting
  • 1x 8 bit PWM voor regelen van het volume
  • 3x SPI data voor communicatie met het PLL
  • 4x Input voor uitlezen van de geheugentoetsen (maximaal vier stuks)
  • 6x Output voor het 2x 16 segment LCD display

De PIC processor is geklokt op 15,998MHz. Voor deze frequentie is gekozen omdat afgeleide kloksignalen zich altijd buiten het 2 meter ontvangstbereik bevinden (9 x 15.998 = 143.982MHz), maar ook omdat deze klokfrequentie ideaal is als referentie oscillator voor het PLL.

Om de PIC processor te kunnen programmeren is voorzien in een ICSP steker zodat de CPU op zijn plek kan blijven zitten tijdens programmeren. Wel is de PIC op een IC voet geplaatst zodat deze desgewenst vervangen kan worden door zijn grote broer.

Synthesizer
Tenslotte wordt de ontvanger afgestemd met behulp van U2, een dual modulus synthesizer, type ADF4110. Het kloksignaal vanuit de PIC (15.998MHz) wordt in de ingebouwde reference counter door 15998 gedeeld waardoor de PLL afstemstappen van 1kHz mogelijk zijn, ideaal voor een quasi-analoge afstemming.

Het RF ingangssignaal van de zelf oscillerende mixer Q2 wordt door de dual-modulus deler (P/P+1) door 32/33 gedeeld. Voorts zorgen de A- en B- counter ervoor dat de juiste deelfactor voor de afstemming op 2 meter mogelijk is.

Een handige functie van de ADF4110 is de zogenoemde “fastlock” afstemming; de ingebouwde timer en programmeerbare charge-pump kunnen bij frequentieverandering eerst een snelle afstemming regelen. Na ca. 11ms wordt dan terug geschakeld naar normale afstemming waarbij jitter, faseruis en stabiliteit worden verbeterd.

De regellus tussen PLL en oscillator wordt gesloten middels het loopfilter die is opgebouwd rond R36,C56, R35 en C16.