MONTREAL dopplerpeiler naar een idee van VE2EMM

Transcriptie

1 MONTREAL dopplerpeiler naar een idee van VEEMM Een van de bekende evenementen bij de NVRA is de vossenjacht op meter. Veel jagende teams maken gebruik van een doppler peilinstallatie. Het ontwerp uit 993 van ons lid Folkert Schrader PA3FME, dat door velen gebruikt wordt, voldoet goed. Al vergt de bouw van deze doppler de nodige moeite en een berg componenten. De ontwikkeling in moderne elektronica gaat erg snel. Zou dit ontwerp voor verbetering in aanmerking kunnen komen? Ik kwam tijdens mijn speurtocht op Internet een doppler ontwerp tegen die gebruikt maakt van een PIC6C7 controller. Met relatief weinig en goed verkrijgbare componenten is de ontwerper Jacques Brodeur VEEMM er in geslaagd een dopplerpeiler samen te stellen. In tegenstelling tot het ontwerp van Folkert Schrader, dat een uitlezing met 6 leds heeft, bezit deze doppler van VEEMM een uitlezing met 3 leds. Figuur Bijzonderheden Aan te sluiten op iedere smalbandige FM ontvanger Slechts de antenneingang en luidspreker of hoofdtelefoon uitgang van de ontvanger worden gebruikt Aanwijzing geschiedt doormiddel van een cirkelvormig array met 3 leds De basiseenheid en antenne switch zijn met elkaar verbonden door een coaxkabel en een 6aderige kabel Alles, met uitzondering van de antennes en de antenneswitch, is onder te brengen in een behuizing Bruikbaar tot boven 000 MHz, afhankelijk van de toegepaste antennes Benodigde voedingsspanning is Volt

2 RDF (Radio Direction Finding), de geschiedenis en theorie Radio Direction Finding systemen kunnen hoofdzakelijk in twee categorieën worden onderscheiden, afhankelijk of ze wel of niet van het Dopplerfaseverschuivingsprincipe gebruik maken. De meeste niet Doppler RDF s maken gebruik van gerichte antennes, welke synchronisatiepulsen toevoegen aan de amplitude van het ontvangen signaal onderwijl als zij worden rondgedraaid. Dopplersystemen daarentegen produceren en detecteren fasemodulatie welke verkregen wordt door als het ware een ontvangstantenne circulair rond te laten draaien in een horizontaal vlak. Als gevolg van het zogenaamde capture effect van de FMontvanger welke fasemodulatie detecteert, zijn Doppler systemen over het algemeen minder gevoelig voor neven effecten dan AM systemen. De eerst bekende RDF welke gebaseerd was op het Doppler principe werd gepatenteerd door een zekere H.T. Budenbom en maakte gebruik van meerdere antennes welke mechanisch middels een motor werden geschakeld. Hedendaagse Doppler systemen maken geen gebruik meer van een mechanische schakelmethode, maar van geleidelijk elektronisch geschakelde antennes. Hierbij simuleren meerdere elektronisch geschakelde antennes als het ware alsof een enkele antenne continue op cirkelvormige wijze wordt rondgedraaid. Een groot nadeel van de mechanische systemen was het enorme verlies aan gevoeligheid in de ontvangst. Een tweede niet minder ergerlijk probleem was de verschijning van mysterieuze vals peilingen door signalen afkomstig van naburige kanalen, welke als het ware mengden met het ontvangstsignaal, waarschijnlijk als gevolg van dit mechanische schakelen. Beide hier boven genoemde problemen zouden naar alle waarschijnlijkheid verdwijnen als het mechanische proces zou kunnen worden vervangen door een elektrische equivalent. De eigenlijke ontvangstsignalen zouden nagenoeg hun sterkte weer terug krijgen en draaggolven afkomstig van naburige frequenties zouden dan verdwijnen. In eerste instantie werden antennearray s met wel 6 antennes toegepast. Een in 980 gepubliceerd ontwerp in het radioblad Funkschau bestond nog uit acht antennes. Antennearray s van een dergelijke omvang waren echter niet erg praktisch voor mobiel gebruik. De uiteindelijke oplossing was een array bestaande uit slechts vier antennes welke opgesteld staan in een vierkant. De zijden van dit vierkant hebben een lengte van een kwart golflengte. Het geï nduceerde ontvangstsignaal in al de vier antennes wordt doorlopend gemixt in een soort optelcircuit en wel op een zodanige wijze dat de resultante van het verkregen rfvoltage erg dicht de waarde benadert van een enkele antenne welke met een vaste snelheid een cirkel beschrijft waarvan de snijpunten gevormd worden door de vier antennes. De antennes worden elektronisch geschakeld door middel van Schottkydiodes of PIN diodes. Het te beschrijven systeem kan werken met ieder FMontvanger. Aan de ontvanger hoeven geen modificaties te worden aangebracht. Het geheel is breedbandig en kan afhankelijk van de gebruikte antennes gebruikt worden tot hoger dan 000 MHz. Een eenvoudige weergave in de vorm van een blokschema is weergegeven in figuur. De toegepaste FMontvanger levert op zijn beurt het benodigde audio signaal dat via de externe luidsprekeruitgang wordt toegevoerd aan de audioingang van de mainunit. Door een synchrone filterwijze wordt de spraakinhoud verwijderd waarna een sinus overblijft welke dezelfde frequentie heeft als welke wordt gebruikt om de antennes te sturen. In dit geval 500 Hz. Deze sinus bevat een fasehoek welke overeenkomt met de peilhoek. Voor een meer gedetailleerde beschrijving verwijs ik graag naar het artikel van PA3FME in het NVRA verenigingsblad uit 993 (of kijk op; )

3 Het schema De Doppler main unit V F 500mA SW DIO N U IN OUT R F 500mA LD C 70µF C C3 70µF C PUSH CAL X SW R 0k RADIO RADIO SW3 P P 0k 0k SIGLVL 3 TO 500HZ A BANDPASS FIL B 5 0k R3 C 6 PHASE 7 8 C5 p 0MHz 9 C6 p 0 RA x RA x RA3 x 3 RA x RA... X OPT. RES. FOR ANT. SWITCHER MCLR AN0 AN RA RA3 RA RA5 IC VSS OSC OSC RC0 RC RC RC3 RB7 RB6 RB5 RB RB3 RB RB RB0 VDD VSS RC7 RC6 RC5 RC PIC6C7A0I/SP D C7 R7 R6 R5 R L L3 L L SIGLVL IC IC 8XLED LED D 0GR.5GR 5GR 67.5GR LE L 8XLED LE D 80GR 0.5GR 5GR 7.5GR LE L3 8XLED LED9 D 90GR.5GR IC 35GR 57.5GR LE L 8XLED LE5 D 70GR 9.5GR IC 35GR 337.5GR LE L PHASE N8 D0 R8 M7 C8 70n IC = MAX9CPA IC3 = MAX9CPD IC = 7HC05 C R k SW SLOW / FAST R7 M M R8 C8 0n 0k R9 C8 C7 C6 C5 A B C AUDIO SP C9 0n P3 0 R0 7k CX 8 IN CLK CX 7 V+ IC V OUT R M R3 k 500HZ PASS FILTER IC3.A 3 + C5 0n 68k R k R6 C6 0n C3 7µF R5 k5 * C PHASE DETECT IC3.D + 3 R9 68k C7 70n LOWPASS FILTER IC3.C k R0 R3 33k R 33k R 7k C9 0n VOLTAGE FOLLOWER IC3.B R k C C3 C C 6 V I/O IC 5 5 A 0 B INH VEE C V 8 C0 CX+CX TOTAL PF MICA OR POLY ADJ FOR 500HZ PIN5 REV: A DATE: ENG: VEEMM PROJECT: MONTREAL DOPPLER COMPANY: ADDRESS: CITY COUNTRY: NVRA KANARIESTRAAT 50 HAARLEM NL INITIAL PEBVJ PAGE: OF:

4 De antenne switch L,5µH ANT C3 C n 0 R L,5µH C n C RECEIVER D L,5µH ANT ANT3 C7 L3 C8,5µH C C5 n C9 n 0 R C6 n L5 C,5µH 0 R3 L6,5µH C0 n 0 SW SW SW3 SW L8,5µH ANT C5 L7 C6,5µH C3 n C n 0 R Circuit beschrijving De main unit Het uit de ontvanger op de main unit aangeboden signaal gaat door een hoogdoorlaatfilter gevormd door C9 en R0. Potmeter P3 kan eventueel vervangen worden door een vaste weerstand van 0 Ohm en een extra luidspreker via een schakelaar hieraan parallel geschakeld worden. Het signaal wordt dan 0 maal versterkt door versterker van IC, een MAX9. De output van deze versterker staat op pin 3 van de MAX9 en gaat naar versterker A van de railtorail versterker IC3, een MAX9 die als een 500 Hz banddoorlaatfilter geconfigureerd is. Weerstand R5 kan aangepast worden om de bandpass frequentie aan te passen. De waarde van 500 Ohm is een richtwaarde. De output van versterker A van de MAX9 op pin, gaat naar de ingang van het laagdoorlaat filter in IC. De output van IC op pin 5 gaat via de demping weerstand R7,

5 M Ohm, naar de filterschakelaar IC, een 7HC05. Parallel aan R7 kan een tweede weerstand van M Ohm, R8, geschakeld worden voor een snellere reactietijd. Versterker B van de IC is een buffer met een hoge ingangsweerstand. Hierna volgt versterker C die als laagdoorlaatfilter dienst doet. Dit om een sinusvormig uitgangssignaal te verkrijgen. Versterker D genereert uit deze sinus een blokgolf. Het analoge geheel werkt met een referentiespanning van,5 Volt. Deze wordt verkregen uit de spanningdeler R en R3 met de condensatoren C3 en C. Uit versterker B van IC3 wordt ook een DC spanning gehaald die rechtevenredig is met de piekspanning van het gefilterde signaal. De DC spanning wordt verkregen uit DO met daaraan parallel het R/C filter R8 en C8. Deze spanning is maximaal als er geen modulatie op het signaal staat. De PIC6C7 controller kent analoge inputs. Een DCoffset spanning aan pin en de signallevel input op pin 3. Tevens genereert IC de schakelsignalen aan de pinnen, 5 en 6 voor IC, de antenne schakelsignalen op de pinnen,, 3 en, de kathodespanningen voor de led s op het display op de pinnen 5, 6, 7 en 8 en de anodespanningen voor de led s aan de pinnen t/m 8. De PIC6C7 is geprogrammeerd verkrijgbaar bij de NVRA. Software beschrijving. Als eerste checkt de software de CAL spanning op pin voor het aangeven van de juiste richting, vervolgens meet het de amplitude van het audioingangssignaal voor laten zien van de overload en squelch waarden middels de 80 graden led op het display. De prescaler en de counter genereren een interruptfrequentie van 6 khz. Oftewel 500 omwentelingen maal 3 led s = 6000Hz. De interruptfrequentie schakelt de signalen naar het 500 Hz digitale filter, genereert de schakelspanning voor de antennes, detecteert de fase van het ingangssignaal, vergelijkt met de waarde van twee omwentelingen, stelt de kalibratie in, activeert het display en bedient de 3 leds. Bediening Draai langzaam het volume hoger tijdens de ontvangst van een ongemoduleerd signaal totdat de 80 graden led knippert, dan langzaam het volume terugdraaien totdat de 80 graden led uit is. Het volume staan nu correct ingesteld. Als de ontvanger in de squelch gaat knippert de led die als laatste een goede richting aangaf. Kalibreer de richting middels een bekend signaal waarvan de richting bekend is door P in te stellen. Druk hiervoor tijdens het instellen van P steeds even op de Push Cal toets (SW) om de nieuwe waarde in IC te laden.

6 De bouw, tips en suggesties De main unit Om ruis/storing vanuit de microprocessor te verkleinen dient de mainunit in een metalen behuizing gebouwd te worden. De print met de PICcontroller en de displayprint dienen boven elkaar gemonteerd te worden. Soldeer eerst alle componenten op de printen en controleer het geheel op fouten. Verbindt op de PICcontrollerprint de punten en D t/m met de punten D t/m met een stukje 8aderig lintkabel. Monteer de displayprint bovenop de PICcontrollerprint met afstandbussen van 0mm met inwendig draad M3. Verbindt de punten L t/m L op PICcontrollerprint met de punten L t/m L op de displayprint met stukjes blank draad. De punten L t/m L liggen direct tegenover elkaar De print layout mainunit en display De main unit

7 De componenten opstelling mainunit en display De printlayout en componentenopstelling antenneswitch Antenne array U kunt gebruik maken van de eerder gepubliceerde antennearray of van vier magneetvoet antennes. Enig experimenteren met de lengte van de magneetvoet antennes leerde dat het beste resultaat behaald werd met een lengte van +/ 8cm. De onderlinge afstand bleek zeer belangrijk. Hiervoor geld een afstand van ongeveer 0, golflengte (+/ cm).

8 Onderdelenlijst Montreal Doppler MAIN unit Weerstanden ¼ Watt Aantal Keramische condensatoren Aantal R 560 Ohm C, C, C7, C9, C, C R, R3, R9 0k Ohm 3 C0, C, C, C3, C, 00 nf 5 R, R5, R6, R7 68 Ohm C5, C6, C7, C8 R8,7 M Ohm C5, C6 pf R0, R 7 K Ohm C8, C7 70 nf R, R7, R8 M Ohm 3 C5, C6, C8, C9 0 nf R, R3, K Ohm R, R9 68 K Ohm Styroflex condensator R5,5 K Ohm CX+CX (= capaciteit) pf styroflex R6 k Ohm R0, R3, R 33 K Ohm 3 Elco s Radiaal R K Ohm C, C3 70 uf/6v C3 7uF/6V Spanningregelaar U 7805 Diodes DI0 N007 o.i.d Zekeringen D0 N8 F, F 500mA IC s IC PIC6C70 I/SP of PIC6C7/JW IC MAX9CPA SW Schakelaars SW, SW3,SW xom miniatuur 3 Mini push button (maak) IC3 MAX9CPD IC 7HC05 Kristal X 0 MHz Display Diversen LED s LD Led t/m Led 8, Led0 t/m Led6, Led8 t/m Led, Led6 t/m Led 3 Led, Led 9, Led 7, Led 5 High brightness Led naar keuze High brightness Rood diffused High brightness Groen, diffused 8 Bandkabel 8 aderig Afstandbus 0mm inwendig draad M3 Afstandbus plastic 0mm Bouten M3 lengte 5mm Bouten M3 lengte 5mm Printpennen mm 6 +/ 0cm Antenne switch R, R, R3, R 0 Ohm C, C, C5, C6, C9, C0, C3, C nf 8 C3, C, C7, C8, C, C, C5, C6 pf 8 L, L, L3, L, L5, L6, L7, L8,5 µh 8 chassis 5 SUBD connector 9 polig D,,, HP508/800, N57 o.i.d