SM 5 BSZ - Modifiera fabriksbygget Del 4 FT225
(July 2 1997)

Modifiera fabriksbygget och få bättre prestanda: Del 4 - Yaesu FT 225 RD


Modify FT225RD for better performance. Published in Radio & Television Nr 6 1981.

* När vi testade FT225 RD i RT 1980 nr 3 fann vi att den hade ganska högt sidbandbrus i sändarläge och därigenom dålig tvåsignalselektivitet i mottagningsläge, nyckelknäppar och relativt stor bandbredd i ssb läge.

* Med de ändringar som vi beskriver här förvandlas den relativt bristfälliga apparaten till en utomordentligt bra station, förmodligen den bästa som finns på marknaden.

* Nyckelknäpparna och den stora ssb-bandbredden kan enkelt reduceras. Sidbandbruset är svårare att sänka och åtgärden kräver mer än nybörjarkunskaper.

I föregående nummer av RT behandlade vi FT221 från Yaesu-Sommerkamp och visade hur man kan sänka sidbandbruset. Nu tar vi upp efterföljaren FT225RD till behandling och förklarar inte bara hur man kan reducera sidbandbruset utan också hur man kan avlägsna nyckelknäppar och ssb-"splatter".

Efter utförda modifieringar blir FT225 RD den bästa fabriksbyggda syntesstation vi mätt på! Bruset före och efter ombyggnad framgår av fig 1. Där ser vi också medelvärdet av sidbandbruset från de ombyggda stationer som vi tidigare har beskrivit. Som jämförelse är även IC202 och IC251 / IC260 inritade.


Fig 1. Sändarens sidbandbrus från FT 225(RD) före och efter ombyggnad. Kurvorna i färg visar några andra stationer som jämförelse. Vissa av dem är som synes ombyggda. De icke konverterade stationerna har betydligt högre brus. Se RT 1980 nr 3.
De kurvor som har (oläslig) text till höger är IC202, IC251, IC211(omb.) TS700(omb.) FT221(omb.) - (färgade i original)

Våra modifieringar är provade på två exemplar av FT225RD. Inom vår mätnoggrannhet är sidbandbruset lika på båda stationerna i sändningsläge.

Ingångsdelen är i båda stationerna utbytt mot den av fabrikat MuTek. (Kungsimport tel 0300/440 89) Mottagarnas prestanda skiljer sig ganska mycket men de är båda mycket bra. 2-signaldynamiken framgår av fig 2.


Fig 2. Tvåtontestet av mottagaren visar hur stark den störande signalen får vara (relativt bruströskeln) innan nyttosignalens s/n försämras med 3 dB. Kurva A visar vad mottagaren klarar i originalskick enl RT 1980 nr 3. B visar en modifierad station, C och C' en annan station före resp efter modifiering.

Vid en jämförelse mellan fig I och fig 2 ser vi att det sidbandbrus som sändaren ger efter modifieringen inte kommer från VCO:n utan från efterföljande steg. VCO:ns bidrag till sändarens sidbandbrus är inritat som streckade linjer i fig 1. Den ena stationen, B i fig 2, har extremt lågt brus i VCO:n. Det är troligen fullt möjligt att med små medel sänka det bredbandiga bruset i sändaren med 15 dB, vilket skulle innebära att sändaren blir lika bra som mottagaren.

Standardfel ger sidbandbrus

Den modifiering som krävs för att minska sidbandbruset är exakt samma som i IC211 / 245. Felet i VCO:n är det gamla vanliga, nämligen att kapacitansdioden matas med spänning genom ett motstånd i stället för genom en drossel. Motståndet ger brus som modulerar VCO-signalen. Därvid uppstår sidbandbruset.

Tyvärr är den elektriskt enkla ändringen lite besvärlig i sitt praktiska utförande, eftersom VCO-kortet måste lödas loss från sitt moderkort (pll-unit). Det kräver en viss vana med tennsug eller kopparfläta. Se upp så att de tre stiften för +8 V, styrspänning och hf ut verkligen är helt lösa från moderkortet innan du gör något försök att lossa VCO:n! Stiften sitter nämligen dåligt fast på VCO-kortet och lossnar lätt därifrån, varvid de sliter loss en del av ledningsmönstret.

Själva ändringen består i att R1001 på 100 kohm ersätts med en hf-drossel. R1001 sitter mellan TC1001 och de båda kapacitansdioderna. Det är viktigt att drosseln sitter mekaniskt stabilt. Löd gärna fast dess jordade ände i jordplåten på VCO-kortets ovansida.

Enkellagrig drossel är mest lämpad

Det har kommit en del förfrågningar om motsvarande drossel för ombyggnaden av IC245 / 211 och FT221. Här kommer några närmare upplysningar om drosselns funktion, som gäller alla syntesstationer, inte bara de för vhf:

Drosseln skall släppa igenom likspänningen samt lågfrekvent växelspänning till kapacitansdioden. Det lågpassfilter som bildas av drosseln och kapacitansdioden plus de kapacitanser som ur lågfrekvent synvinkel eventuellt sitter parallellt med dioden skall ha en gränsfrekvens som överstiger 5 kHz. För att möta det kravet bör induktansvärdet hos drosseln inte vara större än 100 H! Drosseln är kopplad parallellt med svängningskretsen, och det väsentliga är att den skall ha ett gott Q-värde vid den frekvens där VCO:n svänger. Dessutom bör den ha så hög induktans och låg parallellkapacitans att svängningskretsens resonansfrekvens inte ändras alltför mycket. På vhf-området bör man använda en enkellagrig drossel, eftersom kapacitansen mellan lagren annars brukar ge ganska höga förluster.

I våra ombyggnader av 2 m-stationer har vi använt drosslar från kanalväljare i skrotade tvapparater. De är lindade med ca 30 varv på en 12 mm lång och 1,5 mm tjock ferritstav. Induktansen är i storleksordningen 10 mikrohenry.

Slingans brus minskas med filter

FT225 RD kräver liksom IC211/245 att man kopplar in ett extra filter i serie med styrspänningen till VCO:n. Filtret visas i fig 5 i artikeln om IC211/245 (RT 1981 nr 3).

Motståndet på 33 kohm läggs lämpligen mellan genomföringskondensatorn C1049 och moderkortet. De övriga komponenterna placeras lämpligen på moderkortets baksida.

Efter det att ändringarna är införda behöver inga justeringar göras, såvida inte drosseln påverkat svängningskretsens frekvens för mycket. Det justerar man i så fall med TC1001. Ställ den så, att spänningen på C1049 blir 3 V vid 144.000.

Ytterligare förbättringar är möjliga att göra

Vi har gjort några experiment för att ytterligare sänka sidbandbruset från VCO:n i FT 225 genom att koppla svängningskretsen lösare till oscillatortransistorn. Det lyckades i den ena stationen, kurva B i fig 2, medan den andra stationers oscillator slutade att svänga. Stationen C i fig 2 har alltså endast de ovan beskrivna modifieringarna.

Svängningskretsens lösare koppling i station B åstadkom vi genom att ändra kondensatorn C1005 från 7 till 4,7 pF och C1006 från 3 (enl schemat på _ pF) till 10 pF.

Vid 20 kHz frekvensavstånd och i sändningsläge förbättras sidbandbruset ungefär 2 dB av denna ändring. Vi bedömde den därför som ointressant, eftersom vi som vanligt experimenterade med VCO:n i sändningsläge. Efteråt har det visat sig att VCO:n inte bidrar nämnvärt till bruset i sändningsläge vid detta frekvensavstånd. Det är därför sannolikt att bytet av dessa kondensatorer förbättrar mottagaren med betydligt mer än 2 dB.

Så här efteråt kan vi också konstatera att bruset avtar med mer än 9 dB när vi går från 10 till 20 kHz i mottagningsläge. Det visar att en del av bruset kommer från spänningen som styr kapacitansdioden, och en förbättring på ytterligare minst 5 dB vid 10 kHz frekvensavstånd bör man få om man ökar motståndet som (efter vår ombyggnad) sitter mellan C1049 och VCO:n till 100 kohm.

För att inte få för lång låstid bör man då parallellkoppla motståndet med motvända kiseldioder. Det kan dock medföra vissa problem, så vi får återkomma senare med närmare anvisningar.

Dålig station hamnar nu i topp

Det råder en del osäkerheter beträffande möjligheterna att reproducerbart få alla FT 225-stationer att i både sändar- och mottagarläge bli så extremt bra som stationen B i mottagarläge. Vi tycker dock att det är angeläget att modifieringarna kommer ut redan nu, eftersom det är helt klart att FT225 RD med ombyggnader är bättre än sina huvudkonkurrenter och dessutom finns det möjligheter att den kan bli ännu mycket bättre. Tänk på det när du väljer station, men glöm inte bort de viktiga modifieringarna! Utan dem stör du andra amatörer och blir själv störd i mottagningsläge.

Nyckelknäppar, brus och ssb-splatter

Upprinnelsen till artikelserien är det stortest av 2 m-stationer som publicerades i RT 1980 nr 3. Förutom för högt sidbandbrus kunde vi där konstatera att somliga stationer ger svåra nyckelknäppar - ett fenomen, som åtskilliga 2 m-amatörer har mycket påtagliga erfarenheter av. Vi kunde också konstatera att bandbredden vid ssb var onödigt stor, om än inte katastrofal.

Efter det att vi nu har behandlat sidbandbruset i fyra stationer kan det vara dags att ta upp nyckelknäppar och ssb-splatter. I stortest var FT225 RD den sämsta stationen beträffande ssb-splatter. Den har dessutom svåra nyckelknäppar. Därför kan det vara lämpligt att behandla problemen i FT225 RD först.

Enkelt att ordna knäppfri nyckling.

Det är mycket enkelt att åstadkomma fullgod nyckling i FT225 RD. I nycklingskretsen sitter en pulsformare, Q1201. Den åtföljs av ett lågpassfilter R1204 och C1211. C1211 belastas av R1205 som går till basen på nycklingstransistorn Q1202. I originalutförande breder nyckelknäpparna ut sig +/-20 kHz.

Genom att byta C1211 på 0,33mikrofarad mot en elektrolyt på 3,3 mikrofarad (se fig 3) får man lämplig tidkonstant, ca 2 ms falltid, på telegrafisignalen i antennuttaget. Stigtiden blir kortare. I den ena stationen justerade vi det genom att parallellkoppla C1211 med ett motstånd på 27 kohm.

I den andra stationen var R1204 endast 10 kohm i stället för de 47 kohm som schemat visar. Den stationen gav lika stig- och falltid med R1204 = 33 kohm och utan motstånd parallellt med C1211.

Efter modifieringarna är både stig- och falltid 2 ms i båda stationerna.

Perfekt nyckling kräver dock ytterligare en ändring: Signalen från kollektorn på nycklingstransistorn nycklar sändaren på två sätt. Dels går den till emittrarna i två av sändarens förstärkarsteg, dels går den till sourcen på Q510, som är en effektregleringstransistor. Det spänningssving som behövs för att nyckla i sourcen är betydligt lägre än det som behövs för att nyckla emittrarna.

Därför behöver vi en spänningsdelare som minskar amplituden på nycklingssignalen i emittern på Q510. Utan spänningsdelaren får man dubbla tidkonstanter.

Med tre motstånd får man perfekt nyckling. De monteras på kortkontakten J22 (mic amp unit). Se fotot, fig 4. Observera, att numreringen på kortkontakten inte stämmer med numreringen i kopplingsschemat!

Här följer en steg för steg- beskrivning:

Tag bort tråden som förbinder B3 med B6. (B3 på kortkontakten har nummer 6 i kopplingsschemat och B6 har nummer 12.)

(2) Flytta den kvarvarande tråden från B3 till B6.

(3) Löd ett motstånd på 6,8 k från B6 till B3.

(4) Löd ett motstånd på 1,8 k från B3 till B1 (jord).

(5) Löd ett motstånd på 1k från B6 till A3(+8V). (A3 har nr 5 i kopplingsschemat).

Med den ovan beskrivna ändringen blir nycklingshastigheten begränsad. Stig- och falltiden 2 ms tillåter i och för sig bortåt 1000-takt, men tidsfördröjningen i nycklingskretsarna är stor och sätter gränsen långt tidigare. Vi återkommer till det i ett senare avsnitt i serien.


Fig 3. "Cw keying unit (PB-1721) är beteckningen på kortet på bilden. Parallellkoppla ev C1211 med ett motstånd på kortets baksida. Motståndet och R1204 bestämmer stigtiden. Se texten. Falltiden bestäms av C1211 och R1205.

Toppeffekt kontra medeleffekt

De enkla och billiga modifieringar som vi hittills har beskrivit i artikelserien är helt okontroversiella och vi hoppas att japanerna omgående inför dessa förbättringar i produktionen!

Beträffande FT225 återstår bara att flytta en tråd för att eliminera splattret vid ssb. Ändringen är dock inte helt okontroversiell, men den är av stort principiellt intresse. Därför kommer här först en allmän diskussion om ssb.

När man skall dimensionera en ssb- sändare för amatörbruk kan man ha två helt olika utgångspunkter:

1. Sändaren skall ge bästa möjliga läsbarhet vid svaga signaler, men ineffekten till slutsteget får aldrig överstiga en viss medelnivå och den skall mätas med ett instrument som har tidkonstanten 0,25 s.

2. Sändaren skall ge bästa möjliga läsbarhet vid svaga signaler, men slutsteget har en klippgräns och kan aldrig lämna mer än en viss toppeffekt.

Vi undersöker först hur en ideal sändare enligt punkt 1 skall se ut:

Sändaren skall vara helt linjär i amplitud och bandbredden skall vara densamma som i mottagaren, d v s ca 2 kHz. När man säger "aaaaaa..." i mikrofonen till en sådan sändare är toppeffekten ut ca 12 dB högre än medeluteffekten. I vanligt tal är topputeffekten ytterligare åtminstone 5 dB högre, mätt med 0,25 sekunders tidkonstant.

Om vi förutsätter att slutsteget kan drivas linjärt utan nämnvärd tomgångseffekt (vilket är fullt möjligt med diverse knep), skulle en amatör med c-certifikat och följaktligen med 10 W effektgräns behöva ett slutsteg som kortvarigt drar 500 W i ineffekt. Medeleffekten med 0,25 s tidkonstant skulle ändå hålla sig under 10 W.

Vi kan nu jämföra med det andra dimensioneringskriteriet ovan. Vi antar, att sändaren klipper vid 10 W. Om en sådan sändare drivs helt linjärt blir medelineffekten endast 0,2 W. Toppeffekten 10 W kommer endast att sändas ut i talets toppar. Bokstaven a ger t ex pulser med en längd av ca 2 ms och med ett avstånd mellan pulserna på ca 30 ms och är särskilt svår.

Om man klipper pulsernas amplitud till ca en tredjedel kan man inte höra någon skillnad i talkvalitet, oberoende av om klippningen sker i hf- eller lf- kretsarna. Däremot kan förstås, splatter uppstå om klippningen sker på något olämpligt sätt.

Läsbarheten påverkas knappast alls av denna klippning, trots att lf-signalens toppvärde minskat med 10 dB.

Följaktligen går det bra att höja medeleffekten till 2 W och därmed uppnå nära 10 dB bättre signalstyrka. Det går alldeles utmärkt att klippa hårdare, men vid mycket hård klippning spelar det viss roll hur klippningen utförs och då är en sk "rf-clipper" att föredra.

Tvåtontest missvisande

Det har skrivits åtskilliga artiklar om fördelarna med hf- klippning jämfört med lf- klippning. Man brukar visa hur en sinuston eller två lika starka sinustoner påverkas av hf-resp lf- klippning. Det är direkt missvisande vid måttliga klippningsgrader, eftersom talet är långt ifrån sinusformat! Förmodligen p g a lf- klippningens oförtjänt dåliga rykte tillämpas den sällan medvetet i amatörtransceivrar. I FT225 RD används i stället alc-kretsarna för att åstadkomma klippfunktion. Detta är fult och orsaken till att stationen i originalutförande har splatter! Om man vrider upp mikrofonförstärkaren på FT225 så att instrumentet visar halvt utslag (medeleffekt 6 dB under full uteffekt), måste alc-kretsarna minska förstärkningen i sändaren med ca 10 dB för att inte sluttransistorerna skall gå olinjärt. Denna förstärkningsminskning måste till stor del göras efter ssb-filtret, annars tar den för lång tid att åstadkomma. Den momentana förstärkningsminskningen ger amplitudmodulering. Eftersom det inte förekommer några lågpassfilter i alc-kretsen, kommer amplitudmoduleringen att ge frekvenskomponenter upp till ca 100 kHz. Därför uppstår det splattret.

Klippkretsen finns redan i FT225!

Botemedlet är att man matar ssb-generatorn med den vackert klippta och filtrerade signal som är avsedd för fm-modulatorn.

På långt avstånd går det inte att avgöra om klippningen skett med alc-kretsarna eller på lågfrekvensen. För de amatörer som bor i närheten är det däremot en påtaglig skilluad!

Splattret försvinner helt även om ssb-effekten dras upp till 75 % av cw-effekten. Vilken inverkan på talkvaliteten som lf-klippningen har kan man studera genom att lyssna på hur stationen låter i fm-läge.

Ändringen enkel: Flytta bara en tråd

Det praktiska utförandet av ändringen är, som tidigare nämnts, synnerligen enkelt: Flytta tråden från stift 14A till 6A på kortkontakten J22 (mic amp unit). Se fotot fig 4! Med kopplingsschemats numrering skall tråden flyttas från stift 27 till stift 11.

När modifieringen är gjord, ställer man in sändarens toppeffekt med "ssb mic gain" på frontpanelen. Medeleffekten, dvs klippgraden, ställer man in med VR501 i "mic amp unit". Det påverkar efter ändringen både fm- och ssb-signalerna.

Ställ först "ssb mic gain", sa att effekten blir 10 % lägre än vid cw när man visslar i mikrofonen på det sätt som ger högsta möjliga uteffekt. Ställ därefter in VR501 så att effektinstrumentet visar halva detta utslag vid "aaaaa..." i mikrofonen - med normalt röstläge och mikrofonavstånd.
Fig 4. Lf-klippern kopplas in genom att ledningen som ar ansluten till A14 flyttas till B6. Följ sedan steg-för-steg-bestrirningen beträffande nycklingen.

Nära amatörgrannar inget problem

Avslutningsvis vill vi framhålla att FT225 RD, vad vi känner till, är den första fabriksbyggda station som har förutsättningar att tillåta två amatörer att bo så nära varandra som 500 meter och ändå använda 300 W uteffekt utan att störa varandra vid ett frekvensavstånd om 50kHz när antennerna är riktade åt samma håll. - Vid goda konditioner vill man ju i allmänhet trafikera samma riktning.

Det värsta fallet blir då när den ena amatörens huvudlob pekar rakt in i den andres backlob. Vi förutsätter här 10 elements antenner med 20 dB fram/bak-förhållande. (Jfr med tabell 1 sid 11 i RT 1980 nr 3.)

Detta förutsätter dock att man lyckas med den lösare kopplingen mellan svängningskretsen och oscillatortransistorn i VCO:n. Dessutom måste man utföra ytterligare några åtgärder för att sänka sändarens bredbandiga brus med ca 15 dB.

To SM 5 BSZ Main Page