DE PHILIPS TV-KANAAL OMZETTERS 6400 / 6401 oktober 2002 AAN HET EIND VAN DEZE INFO VIND JE INFO OVER HET OPENEN EN VERBOUWEN! DE OMZETTERS, ALGEMEEN Deze frequentieomzetters zijn professionele componenten die bij kabeltelevisie werden gebruikt. De basis van elke omzetter zijn twee mengtrappen of convertors, die de signalen mengen naar de gewenste frequenties, net zoals in een gewone ontvanger. De oscillatoren van de convertors worden met synthesizers op de gewenste frequentie gezet. De signalen worden verwerkt met filters en versterkers. De HF-delen zijn samengebouwd op één grote print en de synthesizers zitten op een andere print. Dat geeft de mogelijkheid voor experimenteren en zelfbouw en mede daarom zijn ze niet tot schroot verwerkt zoals de bedoeling was. Door de constructie zijn de delen er gemakkelijk uit te halen voor hergebruik en ombouw. De omzetters zijn geschikt voor het zelfbouwen van diverse apparaten maken zoals transceivers, convertors, meetapparatuur enz. Er zijn een aantal projecten zoals de HF transceiver beschreven in Electron en een VUHF transceiver. DE FUNCTIE VAN DE OMZETTERS. Televisiesignalen worden getransporteerd door steden en dorpen, net als gas, water en elektriciteit. Maar voor televisiesignalen gebruiken we een coaxiale kabel en elke kilometer een versterker. Omdat de demping van een coaxkabel toeneemt met de frequentie en er nog geen breedband UHF versterkers waren, werd vroeger voor het transport alleen gebruik gemaakt van de VHF band tot ca. 400 MHz. Die frequenties mochten echter niet naar de huizen omdat ze voor militaire toepassingen in gebruik waren. Bovendien konden de televisie-toestellen delen uit die frequentieband niet ontvangen. Maar de TV's konden wel UHF ontvangen en daarom werden de VHF signalen getransporteerd naar centrale punten in de stad waar ze met frequentieomzetters naar UHF kanalen omgezet werden. Die centrale punten werden wijkcentra genoemd. Zo'n wijkcentum stond ergens in de wijk en daarin zaten dan soms wel 10 tot 20 omzetters, afhankelijk van het aantal om te zetten kanalen. Om de frequenties van alle oscillatoren in die omzetters in de pas te houden werden ze gestuurd vanuit één centrale masteroscillator. Die gaf een kloksignaal van 100 KHz en daarmee werden alle synthesizers gestuurd. Er was zeer veel rekenwerk nodig om de frequenties zodanig te bepalen dat er geen storing optrad door invloeden van de ene omzetter op een andere. Maar door de synthesizers was de ontwerper vrij om de kanaalindeling te maken. Hij moest er alleen goed om denken dat een eenmaal ingedeeld frequentieplan niet meer gewijzigd kon worden omdat dan alle kijkers hun toestel weer moesten veranderen. (Tegenwoordig wordt het hele spectrum tot 860 MHz naar de TV gebracht met op de lage frequenties retourverkeer voor datatransmissie.) DE OMZETTERS voldoen aan zeer strenge mechanische en elektronische eisen. Ze moesten betrouwbaar werken onder zeer temperatuurswisselingen. Ze werden vaak in kasten langs de straat gemonteerd met in de winter - 20 graden en in de zomer + 60 graden! De hoogfrequent eisen waren ook niet mis! Er staan soms wel 40 of meer TV programma's op de kabel en elk TV signaal heeft vier draaggolven voor video, kleur en geluid. Dan zijn er 160 of meer draaggolven, dat betekent een zeer grote kans op interferenties dus storingen! Die zie je dan als "Moiree" in het beeld. De omzetters moeten dus volkomen schone signalen afgeven omdat elk ongewenst signaal van een omzetter storing kan geven.
BESCHRIJVING VAN DE OMZETTERS. De omzetters werden gebruikt om in kabelnetten televisiesignalen om te zetten van VHF naar UHF. Het VHF gebied is ingedeeld in een M-band van 120 tot 170 MHz en B-band van 220 tot 430 MHz. De band-letters en frequenties waarop de omzetters werken, staan op de schildjes op de voorkant. Het omzetten van de frequentie gebeurt met twee convertors, zoals je op de tekeningen kunt zien. De ingangs-convertor mengt het signaal naar een "middenfrequentie" van 38,9 mhz. Hier wordt het signaal "bijgewerkt" en gaat dan naar de tweede convertor. Die mengt dit signaal naar een frequentie die overeenkomt met die van een TV kanaal in de UHF band. Het mengen gebeurt in beide gevallen met een DBM en een VCO, waarbij de VCO gestuurd wordt door een synthesizer. De HF-signaalweg is ook op de bijgevoegde tekeningen met pijltjes aangegeven. In de bovenste tekening zie je met getallen de zeven delen aangegeven waaruit de omzetter bestaat: 1. Selectieve versterker op de ingangsfrequentie, bandbreedte ca. 10 mhz, een TV-kanaal. Hij bestaat uit twee bandfilters en twee versterkers die aan de onderkant in SMD uitgevoerd zijn. 2. De eerste convertor met een mixer, een VCO en een 256-deler. (Die kan ook op 64 gezet worden!) 3. De MF-versterker en voeding. 4. De tweede convertor net als 2. Maar de opbouw is anders omdat hier naar UHF gemengd moet worden. 5. Een selectief filter, één TV kanaal bandbreedte op UHF! Het is afstembaar tussen 500 en 1300 mhz. Door de zelfinductie en de condensatoren te veranderen kun je het tot ca. 50 MHz afstemmen. De demping is ca. 4 db. 6. Een versterker bestaande uit een OM 360, een BFR96 en een BFQ34T. Gain ca. 40 db, output + 20 dbm, 100 mw. 7. Een filter dat voor de helft gebruikt wordt als doorlaat en de andere helft als zuigkringen. De output is een combiner die het signaal over de twee uitgangen verdeelt. Op de originele schema's zie je de verschillende delen in detail. DE DELEN VAN DE OMZETTERS EN WAT JE ER MEE KUNT DOEN. DE BEHUIZING is een stevig raamwerk dat zich goed leent voor het inbouwen van allerlei experimenten. Aan de binnenkant zitten een aantal nokjes aan de zijkanten waar je gemakkelijk printjes of blikjes aan kunt bevestigen. Je kunt hem ook in de bankschroef zetten om er allerlei bewerkingen aan uit te voeren. De voorkant-folie kun je er aftrekken. De lijm blijft dan zitten en je kunt er zo een stuk wit papier opplakken zodat je voor een experiment snel een net kastje hebt. Je kunt er ook een nieuw fronplaatje op lijmen. De nokjes aan de voorkant kun je, indien nodig er af zagen of hakken. Als je dan de voorkant met een vijl aan de binnenkant recht maakt kun je er potmeters en schakelaars aan bevestigen. Als de deksels er op zitten heb je zo een mooi hoogfrequent-dicht kastje met zeer handzame afmetingen. Je kunt ook een aantal van deze kastjes op elkaar stapelen of naast elkaar zetten en op een gemakkelijke manier aan elkaar te bevestigen zodat een grotere behuizing ontstaat. De bevestigingsschroeven kun je gebruiken om er aan de voorkant een nieuwe frontplaat voor te zetten of om kastjes aan de achterkant m.b.v. een stuk hoekaluminium aan elkaar te zetten. Bij de HF transceiver gebruiken we de kastjes omgekeerd en bevestigen we de voorkant met M6 draadeind in de bestaande M6 gaten. En misschien bedenk je zelf nog wel andere toepassingen. Meer hierover bij de zelfbouwprojecten. DE SYNTHESIZERS zitten op een aparte print en ze bepalen de frequenties van de VCO's en dus de in- en uitgangsfrequentie. Ze zijn opgebouwd met een HEF 4750 en een HEF 4059. Die is met de dip-switches op het gewenste deeltal in te stellen. Het loop-filter van de PLL werkt met een 741. De synthesizer kan met een in- of uitwendige klok van 100 KHz aangestuurd worden. Uitwendig kan dat op de stekker aan de achterkant met 100 KHz uit een 6390 Master-oscillator. Inwendig kan het met een 6,4 MHz kristal. Bij sommige ontwerpen, zoals de FM-transceivers, gebruiken we de hele print en soms gebruiken we alleen de IC's. Voor info over de 4750 verwijzen we naar Electron 2 en 3 1990 en 3 1994. Info over de frequentiefabriek met de 4750 en synthesizers algemeen, vind je in Electron van oktober en december 1999 en de QRP nieuwsbrief. DE MIXERS EN DE VCO's zijn ondergebracht in twee doosjes, elk samen met de eerste deler van de synthesizer. Die deler staat normaal ingesteld voor een deeltal van 264 maar kan ook gemakkelijk op 64 gezet worden Het zijn dubbel gebalanceerde mixers. De ASK 1 gaat tot 500 MHz en de TFM 2 tot 1300 MHz. De VCO's zijn af te stemmen in verschillende bereiken. Dat wordt bepaald door de in- en uitgangsfrequentie waarvoor de convertor gemaakt is. Zo is de VHF-VCO van een M-band omzetter te gebruiken voor 2 meter, 144 MHz en de hogere B kanalen zijn af te regelen op 70 cm. De UHF-VCO werkt zonder meer op 70 cm.
De trimmers hebben een groot afstembereik en daarmee breng je de VCO in lock op de synthesizerfrequentie. De eigenschappen van de oscillatoren zijn niet geweldig. Voor de oorspronkelijke toepassing van de omzetters was het voldoende maar wij stellen hogere eisen. Zo is de korte duur frequentiestabiliteit, "Short Term Stability" voor onze toepassingen onvoldoende en dat geldt ook voor de faseruis. Ze zijn te gebruiken voor FM maar bij onze toepassingen maken we een betere VCO en gebruiken de VCO-transistoren als buffers. DE FILTERS zijn ondergebracht in de twee andere doosjes. Ze zijn uitgevoerd met professionele UHF trimmers waardoor de afstemkringen zeer stabiel zijn. De bovengenoemde temperatuurschommelingen komen ook voor in de ruimte en daarom worden deze trimmers toegepast in de amateursatellieten. Bij de omzetters met een uitgangskanaal onder 500 MHz zit er een 4p7 extra in de filters waardoor ze afstemmen tot ca. 400 MHz. Maar je kunt er zelf ook een condensator bijzetten voor 70 cm. Je kunt er ook heel goede en stabiele filters mee maken voor 6 en 2 meter. Dan moeten de staafjes er uit gesoldeerd worden en vervangen door een spoeltje. Meer hierover bij de bouw. DE V- EN UHF VERSTERKERS. De ingang van de omzetter bestaat uit twee bandfilters met daartussen twee transistors als versterkers. Dat is een heel goede ingangsversterker voor een ontvanger en hij kan over een groot frequentiegebied afgeregeld worden. Je haalt een gain van minstens 15 db en een ruisgetal van ca. 4 db. Na de tweede mixer komt een lineaire UHF versterker. Die is opgebouwd met een versterker, een bandfilter en dan nog drie versterkers. De gain is ca. 35 db en hij kan maximaal 100 mw afgeven. DE VOEDING van de originele omzetter is 24 volt. Een aantal schakelingen zoals de VCO's worden hiermee gevoed en de versterkers in MF en HF staan voor DC in serie voor een zuinig energiegebruik. Er is een 12 volt stabilisator voor het MF gedeelte en de synthesizers en een 5 volt stabilisator voor de delers in de convertors. De 11-polige stekkers zijn professionele componenten met 0,5 micron goud! Er zijn ook contrastekkers en we gebruiken ze voor de voeding van de diverse projecten. Bij de convertors waarvan het typenummer eindigt op 03 gaan de voedingsaansluitingen door een HF filter. Dat geeft een betere HF ontkoppeling. Bij de nieuwe ontwerpen gebruiken we 12 volt als voedingspanning en daarvoor veranderen we de originele schakelingen. We kunnen het stukje print met de stabilisatoren en de elco's uit de print zagen en het opnieuw op de koelplaat monteren. We hebben dan 5 en 12 volt gestabiliseerd tot onze beschikking. Dan kun je het hele apparaat voeden met een ongestabiliseerde spanning tussen 15 en 24 volt zoals bij de HF transceiver. DE BNC CONNECTORS zijn van verchroomd messing en met echte Teflon isolatie. Ze lenen zich uitstekend voor V- en UHF toepassingen want je kunt ze solderen en daarbij smelten ze niet. DE MASTER-OSCILLATOR 6390 In de originele toepassing werden 10 tot 20 omzetters vanuit één master-oscillator gestuurd. Dat gebeurde via de bekabeling en de printstekkers op de achterkant van de omzetter. In de MO zitten twee 6,4 MHz kristallen en hij geeft een kloksignaal van 100 KHz. Je kunt met een MO de omzetter controleren. Verbind daartoe een convertor en een MO met de stekkers en zet op de betreffende aansluitingen van de stekkerprint 24 volt. (De + en de - kun je gemakkelijk op de covertor zelf vaststellen met een Ohm-meter. De brede baan op de print is de - of massa.) Als het rode lampje uitgaat zijn de twee synthesizers in de convertor in lock en gestuurd door de masteroscillator. Op deze manier kun je experimenteren met de synthesizer. Zie ook bij synthesizer hieronder. Elke omzetter heeft ook een interne klokoscillator, op de print is plaats voor een 6,4 MHz Xtal. DE COMBINERS / POWER DIVIDERS 6370 / 04 / 08 Dat zijn losse eenheden in dezelfde behuizing als de omzetters. In de combiners bevinden zich verdelers of combiners. Je kunt er meerdere V- en UHF ontvangers mee op één antenne aansluiten. Je verliest dan wel signaal dus er moet een versterker tussen.
HET OPENEN EN OMBOUWEN VAN DE OMZETTERS. De deksels zijn met veel schroefjes vastgezet voor de hoogfrequent-dichtheid. Er zijn twee uitvoeringen met kruiskop en met TORX-10 schroeven en soms hebben ze verschillende deksels. De omzetters zijn op twee manieren te gebruiken. We kunnen hem slopen en de losse delen gebruiken zoals bij de HF transceiver. Als je het slopen met beleid doet heb je een aantal mooie componenten. Voor een V-of UHF transvertor moet je de omzetter niet slopen maar alleen elektronisch veranderen. Begin dus niet gelijk alle omzetters te slopen! We geven later bij de projecten aan hoe je dat moet doen. DE VERSCHILLENDE OMZETTERS Allereerst verschillen de omzetters omdat ze op verschillende banden en frequenties afgeregeld zijn. En er zijn drie soorten. Het elektronisch basisprincipe van alle omzetters is wel hetzelfde maar de uitvoering verschilt. Dat komt in hoofdzaak door de grote veranderingen die zich in de afgelopen twintig jaar in de kabeltelevisie hebben voorgedaan. Elk jaar veranderde er wel weer wat, meestal waren dat kanaaluitbreidingen waardoor er nieuwe omzetters bij moesten en de bestaande aangepast. De drie soorten onderscheiden zich met de typenummers: 6400 of 6400/00, 6401/00 6401/00/03. De typenummers staan op de voorkant en op een sticker op de zijkant. Als de omzetter nog dicht is, zie je alleen een verschil aan de schroeven van de deksels en de stekkers aan de achterkant. De deksels zijn bij de 6400 serie met kruiskopschroefjes en bij de 6401 met 3 mm torx schroeven vastgezet. Maar het verschil van schroeven loopt niet samen met het verschil in typenummers. Dat werd bepaald door de hoogfrequent veranderingen. Ook is er een verschil in de bevestigingsgaten van de deksels. Markeer daarom de deksels en de behuizing zodat je ze later weer bij elkaar kunt voegen. Aan de achterkant heeft de 6400 een klein gat voor de stekker, de 6401 een groter gat met een voorbewerking naar de 6401/00/03. Die heeft een ontkoppeling voor de voeding en dat zie je aan de chroomplaat om de stekker. HET TYPE 6400 of 6400/00 is de oudste omzetters. Die kun je het beste slopen en de behuizingen en de onderdelen gebruiken. We geven hieronder aan wat je met de onderdelen kunt doen. Bij het type 6401 zijn de ingangsversterker en het middenfrequent gedeelte totaal anders als bij de 6400. Ook heeft de X-tal oscillator van de synthesizer nu een trimmer waarmee hij nauwkeurig op frequentie gezet kan worden. Deze omzetter kunnen we slopen als we de componenten nodig hebben maar hij is als geheel ook te gebruiken voor ombouw naar een 70 of 23 cm transvertor. Dat doen we bij de VUHF transceiver. De onderdelen zijn vrijwel hetzelfde als bij de 6400 behalve de FET en de TDA. De 6401/00/03 verschilt alleen door de ontkoppeling van de voedingspanning. DE SYNTHESIZERS hebben veel toepassingen zoals bij de HF tansceiver. We halen hem als eerste uit het kastje behalve als we een omzetter als geheel willen gebruiken. In Electron van november 2002 beschrijven we hoe je een complete omzetter kunt gebruiken om te leren hoe een synthesizer werkt. Dan moet je hem natuurlijk niet slopen. Daan, PE2PCC heeft een complete omzetter gebruikt om een twee meter signaal naar 70 cm te mengen. DE COMPONENTEN. De transistoren BFR96 (2x) en BFQ34. Zeer mooie HF transistoren die we gebruiken als versterkers in bijv. de HF transceiver. Voorzichtig uitsolderen! De pootjes niet buigen! De D-FET's BST70 en 71. Alleen bij de 6400! Ze zitten als een "hooiberg" onder op de print en we gebruiken ze voor de draaggolfoscillator in de SSB transceiver. De 12 en 5 volt stabilisatoren kun je voor een voeding gebruiken. De BNC connectors. Die zijn met teflon isolatie en dus prima te gebruiken. Het IC TDA 3540. Alleen bij de 6400! Video-AM MF versterker met synchroondetector. Komt schema van. De mixer doosjes. Die zagen we uit en passen ze compleet toe bij diverse projecten. De filters. Net als de mixers Dan zijn er een heleboel kleine componenten zoals de keramische trimmers, de ontkoppelspoeltjes, de SMB plugjes, de twee instelpotmeters en de LED. Die gebruiken we bij diverse zaken.
HET SLOPEN Misschien ten overvloede wijzen we er nogmaals op dat je de schroeven van de deksels het beste met je elektrische schroevendraaier en het juiste bitje, kunt losdraaien. Ga daarna als volgt te werk. Verwijder beide deksels en draai de lange bevestgingspennen er uit. Draai nu de twee schroeven waar de synthesizerprint mee vast zit er uit en knip de bandkabeltjes door. Nu kun je de synthesizer er uit nemen. Desoldeer nu eerst voorzichtig de twee BFR 96's en de BFQ34 transistoren. Neem daarvoor de transistor vast met het pincet en maak de drie aansluitpunten warm zodat de tin smelt. Doe dat snel en op een zeker moment springt de transistor los. Let op dat je de pootjes niet verbuigt of er kracht op zet! Doe dat ook met de vier keramische trimmers van de ingangsversterker. Alleen moet je dan de omzetter op z'n kant zetten en aan de onderkant verwarmen en aan de bovenkant trekken. Het gaat wat lastig omdat het een dubbelzijdig doorgemetaliseerde print is. Verwijder alle schroeven waar de print mee vast zit. Óók in de doosjes van de mixers! Desoldeer de drie BNC connectors met een tinzuiger. Dat gaat ook als volgt met een stukje dun maar hard papier. Neem het papier vast met een pincet. Maak de tin vloeibaar met de bout en schuift snel het papier tussen de print en het stiftje van de BNC. Let op! Bij de "nieuwe" omzetters moet je ook de voedingstekker + bevestging losnemen. Desoldeer de doorvoerc's voorzichtig! Niet knippen want dan breken ze! Desoldeer ook de LED en nu kun je de hele print zo uit de behuizing nemen. Je hebt nu een lege behuizing zoals die voor de HF transceiver nodig is. Je kunt zelf eens denken over de voorkant met de sticker met het opschrift. Die kun je er aftrekken en dan kun je daar iets nieuws op plakken. Soms blijft de lijm zitten en kun je er mooi een stuk wit papier op plakken. Maar je kunt er ook een aluminium plaatje op maken. Je kunt de grote print voorlopig zo laten maar je kunt hem ook verder slopen. Verwijder dan eerst alle spoeltjes en losse componenten die je nog ziet. Bewaar ze want ze kunnen nog van pas komen. Voor de V- en UHF projecten gebruiken we de filters en mixers. Die moet je netjes uit de print zagen waarbij de print natuurlijk de onderkant van de doosjes blijft! Bij het filter, no 5 zit achter het filter een versterker OM360. Zaag die er nog niet af! Er zijn verschillende manieren om te zagen. Één manier is om de print op de rand van de tafel met lijmklemmen, plankjes en karton vast te zetten en hem op de juiste plaats af te zagen. Het karton zit er tussen om alle uitstekende delen niet plat te drukken. Of misschien heb je wel een grote bankschroef of klem waarmee je de print vast kunt zetten. We laten dat verder aan je eigen inventiviteit over maar denk er wel om het glasvezelstof met een stofzuiger weg te zuigen! Voor allerlei experimenten kun je het stukje print met de drie elco's en de stabilisators zo gebruiken. Je hebt dan vlug een gestabiliseerde voeding van 5 en 12 volt. Je sluit dat net zo aan als de orginele 24 volt. Die externe spanning hoeft dan niet gestabiliseerd te zijn maar wel goed afgevlakt, dus bromvrij. Je hoeft de stabilisators dan niet te desolderen. Als je dat vierkante stuk van de print af zaagt kun je het geheel met de twee schroeven zo weer aan het huis bevestigen. Dan heb je gelijk weer koeling voor de stabi's. De 11 polige stekker kun je ook hergebruiken. Bij de "oude" omzetter waar de stekker aan de print vast zit kun je dat stukje print met stekker afzagen en het met twee schroeven opnieuw monteren. Dan kun je gemakkelijk via de stekker en een contrastekker de voedingsspanning toevoeren. Bij de "nieuwe" wijst het zichzelf omdat de stekker als een los deel aan de behuizing zit. In Electron is veel geschreven over de omzetters. Lees dat nog eens na. De omzetters waren oorspronkelijk bedoeld voor V- en UHF en ze lenen zich bij uitstek om er op die frequenties van alles mee te doen.