TAMSAT - Amatör Uydu Teknolojileri Derneği

Şekil-1. Alıcının genel görünümü

Yukarıda da görüldüğü gibi devre üzerinde çok fazla eleman yok. Bu nedenle bize sıkıntı çıkaracak pek bir yer de olmuyor. Sözü çok fazla uzatmadan devremizi tanımaya başlayalım.

İşlevsel Blok Şema

Esas devre şemamıza geçmeden önce radyo alıcımızın işlevsel bloklarını gösteren şemamıza bakalım. Bu şema hem radyomuzdaki birimler arası işleyişi gösterecek hem de devremizi daha kolay anlamamızı sağlayacak.

Şemada da görüldüğü gibi antenden gelen sinyaller doğrudan tuner katına geliyor. Burada yapılan işlemlere daha sonra bakacağız. Ardından 38.9MHz SAW filtresinden geçen ara frekans sinyali KA2297 entegresinden oluşan IF katına geliyor. Bu entegre ucuz radyolarda bulunabilen bir entegre – en azından ben bunu öyle bir radyodan sökmüştüm - . Ardından yine benzer şekilde bulunabilecek olan 0.5W çıkışlı AN7112E entegresinde ses sinyalleri yükseltilerek hoparlöre veriliyor. PIC16F877 mikrodenetleyicisi burada tunere frekans bilgisini yollama, rotary anahtardan ve butondan gelen verileri yorumlama ve frekans bilgisini LED ekranda gösterme işlerinde kullanılıyor.

Şekil-2.Alıcı blok şeması

Devremiz 5V DC ile çalışıyor. Bu gerilimi bir 7805 regülatörü kullanarak elde ediyoruz. Giriş gerilimi geniş bir aralık için sorun çıkarmadan çalışıyor. Yine de 12V seviyesini geçememek gerek, en azından uzun süreli kesintisiz bir çalışma yapılacaksa en çok 12V iyi bir değer.

Tuner katı varikap diyotlar için yaklaşık 33V seviyesinde bir DC gerilime ihtiyaç duyuyor. Bunu pek çok şekilde elde edebiliriz. Ben burada özellikle kuş sesli kapı zillerinde kullanılan türden küçük bir ses çıkış transformatörü kullandım. 5V gerilimi çok iyi bir şekilde yükseltiyor. Zener nedeniyle tuner gerilimi 32.5V seviyesinde kalsa da bu sorun değil. Bu değer de işimizi görmeye fazlasıyla yeter.

Şimdi bu bileşenleri detaylı bir şekilde açıklayalım.

Tuner Katı

Şekil-3.UV1316/A TV Tuner

Bu küçük metal kutu aslında benim bu devreyi yapmaya başlamamdaki en büyük etken diyebilirim. Bu tuneri okul müdürümüzün laboratuarımıza bağışladığı bozuk televizyondan aldım. Tunerin adı sizi korkutmasın, çoğu televizyondaki tunerler burada işimizi görür.

İlk elime geçen tuner Philips marka UV1316 tuneriydi. Hemen hepsi benzer standartlara sahip ve birbirleri yerine kullanılabilir. Bende buradaki Samsung TECC2949PG40B’den başka bir Philips UV1316 ve bir de Panasonic ENV57K04G3RF adlı tunerler var. Bunların hepsi de birbirleriyle uyumlu ve sanırım sizin elinizde de benzer bir şeyler varsa uyumlu olma ihtimali çok yüksek.

Tunerlere ait veri sayfası bulmak gerçekten zor. Bundan 4-5 yıl kadar önce tuner kullanarak ilk devremi yaparken internetten UV1316 tunerine ait bir veri sayfası bulup indirmiştim. Tunere ait programı yazarken de bu veri sayfasına güvenerek yazdım ve ilk deneme tam bir hüsran oldu. Bir kodlara bir veri sayfasına bakarak saatler geçirdim ama hata bulamadım. Tek çare kalmıştı; tuneri açıp içeride neyin yanlış gittiğine bakmak…

Tuneri açtığımda sorunun ne olduğu anlaşıldı, aslında UV1316 modernize edilmişti ve içinde ayrı iki entegre halinde olması gereken PLL ve Mixer-Osilatör katları tek entegrede birleştirilmişti. Entegrenin adını okuduğumda sorun da çözülmüştü; TDA6508A. Bu entegrenin veri sayfasını indirip kodları yeniden düzenledim ve devre gayet güzel bir şekilde çalışmaya başladı. Üstelik UV1316 için zorunlu görünen ve frekans değerinde eksantrik sayılar çıkmasına neden olan 62.5KHz’lik adımlardan da kurtulmuş oldum çünkü bu entegre 31.25, 50 ve 62,5 KHz’lik adımlardan istediğimi seçmeme izin veriyordu. Ben de 50KHz’i seçmiştim. İşte o devre…

Şekil-4. Alıcı sistemin düzenlenmeden önceki görünümü

O zamanki devrem biraz dağınık olmuştu ama öyle durduğuna bakmayın, gayet güzel çalışıyordu. Belki tek kötü tarafı, 50KHz adımlarla ilerlemesine rağmen 15KHz bant genişliği olması ve bu nedenle de adeta yerdeki çamurlu suya basmamak için sekerek ilerleyen birinin basmadığı yerler gibi dinlenemeyen bir sürü boşluk bırakmasıydı.

Şekil-5. 50KHz adımlarla gidildiğinde dar bantlı alıcıda oluşan ölü bölgeler 

Bu sıkıntıdan kurtulmanın iki yolu var; ya adım aralıklarınızı küçülteceksiniz –ki bu iş ortalığı biraz daha karıştırmak demek – ya da bant genişliğinizi yüksek tutacaksınız. Ben şimdilik basit olan ikinci yolu seçtim ama amatör radyoculuk adına çok iyi bir fikir değil. Nedenini yazımın devamında anlatacağım.

Bu arada ilk ara frekans (Intermediate Frequency - IF) katımız tunerde olacak. Tuner çıkış filtresinin geçiş bandının tepe noktası yaklaşık olarak 37MHz. Ben de bu frekansa olabildiğince yakın olacak şekilde 37.7MHz değerini kullandım. Neden 37.7MHz? Bunu da yazımın devamında açıklayacağım.

Frekans ayarı bu tunerlerde sayısal veriler kullanılarak yapılıyor. Bu veriler I²C veri yolu üzerinden tunere gönderiliyor. Bu yolun nasıl çalıştığını burada anlatmayacağım, internette bu konuda bolca bilgi var. Ben sadece yüzeysel olarak tunerde hangi verilerin hangi kaydedicilere gönderilmesi gerektiğini yazacağım, ama mikrodenetleyici ile ilgili açıklamalarda…

Tunerimiz frekans ayarı için harici bir yüksek gerilim kaynağına ihtiyaç gösteriyor. Şimdi buna bakalım.

DC/DC Çevirici Katı

Tuner varikap diyotları sürmek için yaklaşık 33V gerilime ihtiyaç duyuyor. Veri sayfasında bu gerilim için verilen sınır değerler 30V – 35V arasında. Bu gerilim çok çıkışlı bir besleme transformatörü kullanılarak doğrudan elde edilebileceği gibi herhangi bir buck-booster devresi hatta 555 gibi entegre devrelerle bile kolaylıkla üretilebilir. Benim burada kullandığım ise basit tickler osilatörü tarzında düzenlediğim bir devre.

Şekil-6. DC/DC Çevirici katı

Görüldüğü gibi son derece basit ve 5V gerilimi kolayca 32.5V’a kadar yükseltiyor. Aslında yaklaşık 40V’a kadar çıkıyor ama zener ile basit bir regülasyon yapıyoruz ve gayet sağlıklı bir tuner gerilimimiz oluyor.

Aslında bu da bir osilatör ve radyo devrelerinde açıkta osilatör bırakmak enterferans nedeniyle pek mantıklı değildir, ama bu bir deneme devresi ve amaç yapılanları gösterebilmek. Yine de devreyi yapmak isteyenler bu bölümü küçük bir metal kapakla kapatabilirler. Baskı devreyi buna uygun hazırladım.

SAW Filtre

SAW (Surface Acoustic Wave – Yüzey Akustik Dalga) filtreleri, istenilen frekansta ve istenilen bant genişliğinde sinyal geçirebilen ve bunların dışındakileri de çok iyi bir şekilde bastırabilen bir çeşit kristal yapılı filtredir. Bu filtreyi bulmak çok kolay, televizyon tamircilerinde bile bulunur. Ama en iyisi tuneri söktüğünüz devreden bunu da alın.

Bu filtrelerin bant genişlikleri yaklaşık 6-7 MHz civarında. Aşağıda bu amaçla eskiden kullanılan bir SAW filtrenin içini görüyorsunuz.

Şekil-7. Eski model bir SAW filtre

Bu filtreler ara frekans katları için gerçekten biçilmiş kaftandırlar. Aşağıda EPCOS G1962M SAW filtresi için frekans cevap eğrisi görülmektedir.

Şekil-8. EPCOS G1962M SAW filtre için frekans cevabı eğrisi

Ara Frekans (IF) Katı

Süperheterodin sistemlerde yer alan çok önemli katlardan biri de ara frekans katıdır. Bu kat belli, sabit bir frekansa ayarlanmış bir radyo alıcısı gibi düşünülebilir. Bir alıcıya ait bant genişliği, kazanç gibi özellikler birinci derecede bu kata bağlıdır. Ayrıca radyo alıcısının demodülasyon türünü de bu kat belirler.

Bizim burada IF olarak kullandığımız basit bir AM/FM radyo entegresi olan KA2297. Eğer bunu bulamazsanız bu entegrenin karşılığı olan TA2003’ü de kullanabilirsiniz.

Şekil-9. KA2297 Blok şeması

Entegre devrenin blok diyagramından da görülebileceği gibi KA2297 hem FM hem de AM sinyallerini alabilecek şekilde yapılmıştır. Ancak AM kısmı bu devre için kullanılmayacak. Sadece FM kısmıyla ilgileneceğiz.

Bu entegre birçok FM alıcı entegresinden farklı olarak FM ön/son (front/end) katlarına da sahip. Bu da 37.7MHz’lik 1. IF frekansını 10.7MHz olan 2. IF frekansına çevirirken çok işimize yarayacak.

Şekil-10. 37.7MHz Ara frekans (IF) katı

IF katı bundan ibaret diyebiliriz. Yeşil bobin ve hemen üzerindeki 20-30pF ayarlı kondansatör 37.7MHz’lik frekansa ayarlı ve KA2297’nin FM RF yükseltici/seçicisine bağlı. Devreyi çalıştırdıktan sonra bu kısmın ayarını yapmak çok kolay olacak.

Şeklin altında elektrolitik kondansatörün sağında yer alan 10.7MHz’lik filtre 2. IF katına ait. Entegrenin sağındaki ise yine 10.7MHz’lik diskriminatör rezonatörü.

Gelelim entegrenin yukarısında yer alan kristalli osilatöre. Aslında bu kadar karmaşık olmasına gerek yoktu, çünkü entegre kristal osilatörü destekliyor. Yani bir kristali entegrenin 13 numaralı pini ile Vcc ya da GND arasına bağladığınızda osilatörün çalışması gerek. Ama benim kullandığım 27MHz kristal ile olmadı. Nedenini anlayamadım, belki de kristal kesimleriyle ilgilidir. Çünkü yine bu kristal gibi 3. Harmonik frekansında çalışan 26.603MHz’lik kristallerle gayet güzel çalıştı. Ben de risk almamak için bir osilatör katı ekledim. Osilatör tasarlarken de eğer kristal uygunsa ek osilatörü kurmadan bağlantı yapacak şekilde bir yol izledim. Aksi takdirde aşağıdaki gibi bir osilatör 3. harmonikle çalışan kristaller için çok daha uygundur.

Şekil-11. Devrede kullanılabilecek alternatif bir osilatör

Osilatör konusundaki tavsiyem önce kristali takıp deneyin. Bunun için kristali yerine takın ve sağdaki ayarlı kondansatör yerine atlatma (kısa devre köprüsü) yapın. Olmazsa osilatörü kurun.

Osilatörle ilgili olarak söylemek istediğim bir diğer konu ise yine enterferans yani girişim. Bu osilatör açıkta olduğu sürece 27MHz’lik sinyaller yaymakta bu da harmonikleri olan 54, 81, 108,… MHz frekanslarında sahte sinyaller alınmasına neden oluyor. Bunun çözümü yine metal kutu, ya da diğer adıyla Faraday Kafesi.

Alıcımızın bant genişliğini belirleyen kısmın da burası olduğunu söylemiştik. Burada bir tane bant filtresi kullanılıyor. Buradaki Murata SFE10.7MS2-A filtresi yaklaşık 230KHz bant genişliğine sahip. Aşağıda bu filtreye ait frekans tepkisi eğrisi görülüyor.

Şekil-12. Murata SFE10.7MS2-A filtresi frekans cevabı eğrisi

Bant genişliği bu kadar fazla olunca bunun bazı avantajları ve dezavantajları oluşuyor. Avantaj olarak il söyleyebileceğim 50KHz’lik tarama sırasında dinlenilmeyen frekans – ölü bölgeler – bırakmaması ve eğer sayısal veri aktaracaksanız dar bantlı bir alıcıya göre daha yüksek veri hızına sahip olabilmesi. Bir de avantajdan sayarsanız FM radyo yayınlarını ve karasal televizyon yayınlarının seslerini dinleyebilmeniz. Dezavantajlara gelince; ilk olarak bu radyo ile özellikle amatörlerin kullandıkları ve 2m ve 70cm bantlarında çalışan amatör telsiz yayınlarını dinleyemezsiniz. Bu yayınlardaki frekans değişimi bu alıcıya göre o derece azdır ki, yayınları radyonun arka plan gürültüsünde bir azalma ya da kaybolma olarak fark edersiniz. Ayrıca bant genişliğinin çok olası kazancı azaltırken gürültüyü de arttırır, yani uzak veya zayıf sinyallerde sorun yaşarsınız. Amatör frekanslarda birkaç kanal bu alıcının bantına sığacağından aynı anda birkaç kanaldan gelen sinyalleri alma şansınız(!) olur (örneğin PMR telsizlerin 8 kanalını bu alıcıda 446.050MHz üzerinden alabilirsiniz, tabii ki kimin hangi frekansta olduğunu anlama şansınız yok ve zaten sesleri de duyamıyorsunuz). NOAA uydularından gelen APT resim sinyallerini alsa da yine bol gürültü nedeniyle işe yarayan bir resim elde etme şansınız çok az.

Tüm bu dezavantajları ortadan kaldırmanın yolu iki ayrı IF katı kullanmak. Bu şekilde hem geniş bantın avantajlarından vazgeçmemiş oluyoruz hem de dar bantlı yayınlardan da fedakârlık etmiyoruz. Eğer, yok geniş bant bana lazım değil ben dar bantlı yayınları dinlesem bana yeter derseniz o zaman IF katını MC3359, MC3361 veya MC3371 gibi bir entegre kullanarak değiştirmeniz gerek. Tabii baskı devrede de buna uygun değişiklikler yapmalısınız. Yine bu ihtimali düşünerek IF katını da derli toplu yaptım. İsterseniz ARES programını kullanarak istediğiniz şekilde değiştirebilirsiniz. Ben bundan sonraki uygulamamda hem geniş bant FM (WFM – Widebant FM), hem dar bant FM (NFM – Narrowbant FM), hem de genlik modülasyonu (AM – Amplitude Modulation) için 3 ayrı IF katı yapmayı düşünüyorum.

Peki,her şey iyi güzel de 1. IF frekansı neden 37MHz değil de 37.7MHz? Kolayca yapılabilecek bir hesapla gösterelim. 1. IF ten gelen sinyaller 27MHz’lik yerel osilatör ile karıştırılıyor ve bu iki sinyalin toplamları ve farkları elde ediliyor. Toplamı kullanmıyorum, çünkü;

37.7+27=64.7MHz

bu kadar yüksek frekans bana lazım değil. Bir de farklarına bakalım;

37.7-27=10.7MHz

işte bu aradığımız 2. IF frekansımız. Yani yerel osilatör ile 2. IF frekansının toplamı bizim 1. IF frekansımız oluyor,

10.7+27=37.7MHz

İyi de madem 37MHz tunerin çıkış filtresinin tepesi, neden onu kullanmadın, diyecek olursanız sebebi şu; hurda kutumda 27MHz’lik kristal vardı ve 37MHz’e en yakın değeri verebilecek, küsuratsız tek kristaldi. Başka hiçbir sebebi yok.

Ses Frekans Yükseltici Katı

Bu devreyi yaparken amacım sadece tuneri test etmekti. Bu nedenle de kullanılacak parçaların piyasada olup olmadığına bakmadım. Hurda kutularımda ne varsa ortaya döküp aralarından işime gelenleri seçtim ve devreyi de ona göre hazırladım. Ses yükseltme katı belki de bu konudaki en sıkıntılı kat. AN7112 entegresi bildiğim kadarıyla çok uzun yıllar önce üretimi durdurulmuş ve piyasada bulmanın gerçekten zor olacağını düşündüğüm bir entegre. Eğer bulabilirseniz yine tükenmiş bir entegre olan LA4140 da buraya uyar, iki entegre birbirlerinin karşılıkları. Hiçbiri olmazsa tek çare elinizdeki yükselteç entegresine göre baskı devreyi yeniden düzenlemek.

Şekil-13. Ses frekans yükseltici katı

Devrede yükselteç arkada kaldı. Ses ayarını öne getirmek için en basit yol olarak potansiyometre ile yükselteç katı arasına çift iletkenli ve yalıtımlı bir kablo çektim. Bunun yerine eski bir kulaklıktan sökeceğiniz bir parça stereo kablo da işi görecektir.

Kontrol Katı

Kontrol katında bir 16F877 kullanılıyor ama bunu kullanma nedenim sadece işlerimi kolaylaştırmak ve elimin altında olması. Yoksa, bir iki entegre ilavesiyle birlikte bir 16F628 bile buradaki işi fazlasıyla görebilirdi. Sonuçta yapması gereken tunere veri yollamak, LED göstergede bir şeyler yazdırmak ve buton ile rotary anahtardan gelen gelecek sinyalleri yorumlamak. Benim elimde 20MHz’lik olanı vardı, o nedenle –yine elimdeki kristal seçenekleri yüzünden- 18MHz’lik bir kristal kullandım. Eğer elinizde 4MHz’lik olanlarından varsa programda küçük bir değişiklik ve uygun kristal ile onu da kullanabilirsiniz.

LED gösterge standart türlerden, o nedenle kolayca bulabilirsiniz. Ya da isterseniz kendi elinizdeki göstergeyi buraya uyarlayabilirsiniz. Kritik bir parça değil.

Ayar için kullanılan rotary anahtar eski bir farenin tekeri. Bilgisayarınız varsa ve en az bir yıl kullanmışsanız mutlaka birini bozmuşsunuzdur. Sizde yoksa komşunuzda kesin vardır.

Transistörler biraz garip durdular ama olsun, önemli olan çalışmaları.

Şekil-14. Alıcı Kontrol ve gösterge katları

Öncelikle ayar işleminden bahsedelim. Radyoyu açtığınızda başlangıç frekansı 45MHz oluyor. Başlangıç frekans adımları ise 50KHz. Dikkat ettiyseniz gösterge üzerinde sadece 4 basamak yer alıyor ve örneğin 100MHz frekansı 50KHz’lik adımlarla gösterebilmek için en az 5 basamağa ihtiyaç var. Bunu burada şu şekilde haletlim; en sağdaki basamak 100KHz’lik adımları gösteriyor. Megahertz basamakları ise geri kalan soldaki üçlü oluyor. Frekansın 10KHz’ler basamağı ya 50KHz olacak ya da 0, sonuçta adımlar 50’şer Kilohertz. Bu nedenle bu iş için basamak ayırmaya gerek yok, en sağdaki basamağın noktası 50KHz göstergesi olarak kullanılabilir- ki öyle de oldu -. Eğer bu nokta ışıklıysa bilin ki frekans göstergesinde bir de 50KHz var.

Sağdan 2. Basamağın noktası sürekli aktif ve Megahertz basamakları ile Kilohertz basamaklarını ayırıyor.

Devrenin önünde sağda yer alan buton frekans adımlarını 50KHz ya da 1MHz olarak seçmemize yarıyor. Bu butona birinci kez bastığınızda LED göstergenin en soldaki basamağının noktası ışıldar. Bu durumda rotary anahtarı çevirdikçe frekanslar 1’er Megahertz artar ya da azalır. İkinci kez bu butona basıldığında ise bu nokta söner ve adımlar yine 50KHz olur. Bu işlem sayesinde istediğimiz frekansı hızlı bir şekilde bulabiliriz.

Şekil-15. 7 Parçalı gösterge üzerinde kullanılan noktaların anlamları

Program

Mikrodenetleyicinin programlanması CCSC üzerinde tamamen C dili kullanılarak gerçekleştirildi. Tuner daha önce de bahsettiğim gibi I²C veri yolu kullanarak kontrol ediliyor. PIC16F877 içerisinde I²C veri yolu kontrolcüsü donanım olarak olmasına rağmen ben bunu daha önce hazırladığım I²C fonksiyonlarıyla gerçekleştirdim. Bu fonksiyonları diğer PIC türevleriyle de kullanabilirsiniz. Ayrıca donanım yoluyla bu işi gerçekleştirdiğimizde denetleyicideki belli pinleri kullanma zorunluluğu vardır ama fonksiyonlarda istediğiniz pini bu iş için ayarlayabilirsiniz.

Aşağıda tunerin kontrolü için kullanacağımız kaydediciler görülüyor.