| |
G8MNY > TECH 10.09.16 10:53l 262 Lines 13508 Bytes #999 (0) @ WW
BID : 17503_GB7CIP
Read: GUEST
Subj: Spectrum Analyser mods 88-89 /1
Path: IW8PGT<CX2SA<GB7CIP
Sent: 160910/0904Z @:GB7CIP.#32.GBR.EURO #:17503 [Caterham Surrey GBR]
From: G8MNY@GB7CIP.#32.GBR.EURO
To : TECH@WW
By G8MNY (Updated Mar 15)
(8 Bit ASCII graphics use code page 437 or 850, Terminal Font)
Here are 22 modifications I have done to the popular scope adaptor design that
was first published in the RSGB's Radcom Technical Topics Apr 1988.
This design used just 3 ICs, 4 regulators & 1 transistor. A MC3356 is the 1st
osc mixer & log IF (most of the 94 transistors in the IC are not used), a MC602
(NE602) 2nd osc mixer, a TL084 quad op amp to do the sweep, & ñ12V 1A, +5 & +6V
100mA regs. (in 1989 a similar mark 2 design & PCB kit was published, with
bells & whistles, very complex with loads of 741s & calibrated switches).
LAYOUT
ÚÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ×ÄÄÄÄÄÄ¿Outer
³ÚÙMainsÀ¿ ÚÄÄÄÄÄÄÄ¿ Mains ³Box My one was very neatly UGLY
³³Transf-³ ³ PSU ³ ³ constructed (not by me) with
³À¿ormerÚÙ ³_______³ inner box ³ double sided PCB made box &
³ ÚÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ ³ aluminium folded U top cover.
³ ³³ ÚÄ¿ r2 ÚÄÄ¿ ³ Op ÚÄ¿ ³³ ³
³ ³³ ³M³ ³()³ ³Amps³ ³ ³³ ³ r1=78L06 Then again with the RF bits
³ ³³ ³C³ ³()³ ³ ÀÄÙ ³³ ³ r2=78L05 in a 2nd bolted in PCB
³ ³³ ÀÄÙL2 ³()³ ÃÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ´³ ³ box with individual screen
³ ³³ L ÀÄÄÙ ³ ÚÄ¿ r1 ³³ ³ partitions & RF feed through
³ ³ÃÄÄÄÄÄÄ¿ IF1 ³ ÀÄÙ()2nd³³ ³ caps for lines in & out,
³ ³³L1 ³IFamp ³IF2 Mix ³³ ³ an RF tight fitting fingered
³ ÀÁÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÁÙ ³ aluminium lid.
³ ________ ____ Sweep ³
³ ³ Attn ³ ³Pot ³ ÚÄÄ¿ ÚÄ¿ ³
ÀÄÁÒuÄuÄuÁÄÒÄÁÄÂÂÄÁÄÒÄÁÂÂÁÄÄÁ=ÁÄÙ
RF X ÀÙ Y ÀÙ on/off
MY IMPROVED DESIGN
Input LPF Protect HF Trim Mixer 1st IF Mixer 2nd IF IF Filter
Atten 0-90 Clip EQ Bias 1 145 2 10.7 Amp 10.7
ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ V ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿
o)Ä´ ³ ÃÄÄ´~~\ÃÄÄ´ ^vÃÄÄ´-Ä'ÃÄÄÁÄÄ´< >ÃÄÄ´_Û_ÃÄÄ´< >ÃÄÄ´_³_ÃÄÄ´³> ÃÄÄ´_³_ÃÄ¿
ÀÄÄÄÙ ÀÄÂÄÙ ÀÄÄÄÙ ÀÄÄÄÙ ÀÄÂÄÙ ÀÄÄÄÙ ÀÄÂÄÙ ÀÄÄÄÙ ÀÄÄÄÙ ÀÄÄÄÙ ³
ÚÄÄÄ¿ ³ ÚÄÁÄ¿ 1.5MHz ÚÄÁÄ¿ 50kHz 50kHz ³
/oÄÄÄ´ÁÁÁÃÄ>Ù 145-235³OSC³ ³OSC³ terminated for shape ³
ÀÄÄÄÙMarkers MHz ÀÄÂÄÙ ÀÄÄÄÙ ³
Vernier ÚÄÄÄ¿ ³Sweep 134.3MHz ³
Frequency<ÄÄÄÂÄÄ>ÄÂÄÄ´³> ÃÄÄÂÄÄÄ>ÄÄÄÙ \³/
Pot ³ ³ ÀÄÄÄÙ ³ ³
³ ³ ÚÄÄÄ¿ ³Corrected ³
ÚÄÄRamp ³ ÀÄÄ´_./ÃÄÄÙSweep ³
³ Sweep<ÄÙ ÀÄÄÄÙNFB Filter ³
³ Pot Log Amp & Detector 10.7 ³
X o)´ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ Â ÚÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ³
S ÀÄÄ´ <³ÃÄÄ´ <³ ÃÄÄÄÄÄÄÄÄ´³> ÃÄ´< Sync ³Ú<ÃÂ<ÃÂ<ÃÂ<ÃÂ<³ÃÄÄÄ´_º_ÃÄÄÄÙ
C ÀÄÄÄÙ ³RampÃÄÄ<50Hz ÀÄÄÄÙ ³ clamp ³ 5 Detectors ³ ÀÄÄÄÙ
O Buffer ³Osc ÃÄ´ÃÄ¿ Flyback ³ ÀÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÙ 300kHz
P ÀÄÄÄÄÙ Á Amp ³ 10kHz ³sum Spurious
E ÚÄÄÄ¿1kHz ³ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ³ Wall Filter
Y o)ÄÄÄ´~~\ÃÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ<ÄÄÄÁÄÄ´_/~ÃÄÄÄ´~~\ÃÄÄÄ´
o\ ÀÄÂÄÙLP ÀÄÄÄÙ ÀÄÄÄÙ Y Cal
LPF ÀÄÄÄÙVideo Detector S Video Á
Switch Filter Correction Filter
After modifications here is the upgraded Specification:-
Frequency Range 200kHz-90MHz
Level flatness 200kHz-70MHz -3dB, 80 -6dB, 90-16dB
BNC 50ê input @ up to +20dBm (0.5W Max with all atten in),
70dB of input Attenuators 10, 20, & 40dB.
IF bandwidth 50kHz @ -20dB
Video Bandwidth 10kHz or 1kHz @ -3dB
Sensitivity +20dBuV (10uV) for 10dB/Noise
1st IC protected by clipper (not attenuator)
70dB of vertical Y log scale. (ñ2dB)
60dB mixer dynamic range before onset of mixer overload
BNC Y Scope output calibrated to 100mV/10dB, with negative flyback syncs.
Sweep rate 50Hz flyback locked to supply (ñ1Hz)
BNC X scope Ramp Output 20V P-P
5MHz RF Markers up to 90MHz
Vernier Dial Frequency readout, Accuracy ó 1MHz
No display of lower image sideband (below 0Hz)
210-254V 50-60Hz Mains Operation 10W.
CIRCUIT MODIFICATIONS:
INPUT
1/ There are 3 attenuators, the 10 & 20dB are accurately achievable with 1
double pole changeover switches separated by PCB screens. But the 40dB one is
not so easy, & needs some attention to detail, & an additional screening plate
between the connections to achieve it over the frequency range.
Note the 2k4 & 51ê are E24 series, but 2k2 & pairs of 100ê (* or 3x 150) work
quite well & may give higher dissipation if 500mW is put in. All Rs small types
& NOT WIRE WOUND! Very short leads are used on the 3 small switches.
ÚÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿
³ ÚÄÄÄÄ2k4ÄÄÄÄ¿ ³ ³ ³
³ ³ oÄÄÄÄÄo ³ ³ oÄÄÄÄÄÄÄÄo ³ oÄÄÄÄÄÄÄo ³__ 50ê Coax
BNC o)ÄÁo/ | \oÁÄÄÄo/ \oÄÄo/ \oÄ)__ to filter
Input ³ o¿ | Úo ³ oÂÄ270êÄÂo ³ oÂÄ68êÄÂo ³
50ê ³ * 51ê | 51ê ³ 68ê 68ê ³ 100ê 100ê ³
ÀÄÄÄÄÄÁÄÁÄÁÄÄÄÄÄÁÄÄÄÄÁÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÁÄÄÄÄÁÄÄÄÄÄÁÄÄÄÄÙ
40dB 20dB 10dB
I found that the losses reduced by the odd dB at higher frequencies, this is
due to.. switch crosstalk capacitance, series R capacitance or low ê R
inductance, earth inductance etc.
2/ At the input to the low pass filter, add a 5MHz marker clock oscillator IC
mounted right beside the filter L. The output is loosely coupled by stray
capacitance with its short 1 cm lead for accurate frequency markers.
(The mk 2 SA has a marker already). The L1 is 5 turns wide spaced 5mm dia.
DC is via a push button.
Markers 14ÚÄÄÄÄÄ¿9 stray pick up protection
Äo\ÄÂÄ470êÄÂÄÄÄÂÄÄ´ 5MHzÃÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ L1 clipper HF lift Pin 20
+12V ³ ³ ³ ³ OSC ³ from >ÂÄ(((()ÄÂÄÄÄÂÄÄÄÂÄÄÄÂÄÄ´ÃÄÄ(((()ÄÄÂÄÄ> MC3356
=== _³_ === ³ IC ³ atten ÃÄÄ´ÃÄÄÄ´ _³_ _³_ ³ 10n 8turns ³/\ 250ê
u1³ 5V/_\' ³u1ÀÂÄÄÄÂÙ === 15p === \_/ /_\ 62ê 6mm === I/P Z
³ ³ ³ ³7 1³ 56p ³ 56p³ ³ ³ ³ /³ 20p
ÄÄÄÁÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÁÄÄÄÁÄÄÄÁÄÄÄÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÁÄÄÄÁÄÄÄÁÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄ
CLOCK IC LPF 2x1N4148 Term
3/ Change the low pass filter termination to 62ê as it is in parallel with 250ê
IC input Z. My filter is 3dB down @ 90MHz with about 30dB rejection above that.
4/ Add RF clipping diodes across termination R to protect IC1. These do not
conduct at all, for on screen signal levels. But do stop you blowing up the IC
with silly signals (e.g. from a handheld), but the input attenuator is
unprotected!
5/ The conditioned signals from the attenuator & VHF wall filter is fed through
an L & C trimmer for best HF level @ 70MHz into the 250ê input Z of the mixer
IC1 (1st « of MC3356 IC). The IC is not designed for the Local Osc @ so high
frequency, so there is some drop off @ 80MHz sensitivity without this tweak.
1st MIXER in MC3356.
A 2:1 step up ferrite transformer & no termination resistor will give 6dB more
gain, but no transformer is flat over 0.5 - 90MHz range so this is not used.
The mixer has a gain of about 5dB.
The osc provides 2 out of phase outputs (one with no RF!) that are buffered to
drive the Gilbert mixer cell (unbalanced), which has one RF input & 1 output.
Tuned cct OSC BUFFERS MIXER CELL
+12VÂÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄ 4oÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÂÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ ÚÄ +12V
=== ) L2 ³ ³/ ³ ³ ³ ³ 4.3uH )
10n_³_ ÃÄÄÄÄÄ 3oÄÂÄÄÄ)Ä10kÄ´ ³ ³ ³ IF ³ L3 ) 1n
ÚÄÄÄ´ \³ ³ ³\e ³/ ³ ÚÄÄÄÄÄÄÄ)ÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄ)Äo5 ÄÄÄÁÄ´ÃÄ>
=== ³ ÃÄÁÄ10kÄÄÄ)Ä´ ³ ³ ³ ³ ³ to 145MHz
/_\ === 2p2 e/³ ³ ³\e ³/ \³ ³/ \³ 50k IF Filter
Sweep ³ ÃÄÄÄÄÄ 2oÄ´ ³ ÃÄ´ ÃÄÂÄ´ ÃÄ¿ ³
>Ä10kÄ´ ³ ³ ³ ³ ³\e e/³ ³ ³\e e/³ ³ ³
³ ³ ³ ³ ³ ÀÄÄÂÙ ³ ÀÂÄÄÙ ³ ³
³ === 5p ³ ÃÄÄÄ)ÄÄÄÄÄÄ)ÄÄÄÄÙ ³ ³ ³
1n === ³ ³ ³ ÃÄÄÄÄÄÄ)ÄÄÄÄÄÄÄÄÄ)ÄÄÄÄÄÄÙ ³
³ ³ RF in ³ ³ ³ ³/ \³ ³
From>Ä)ÄÄÄ)ÄÄÂÄ 20oÄ)ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ)ÄÄÄ)ÄÄÂÄ´ ÃÄÂÄ10kÄ´
LPF ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³\e e/³ ³ ³
³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ÃÄÄÄÄÄÄÄÄÄ´ ³ ³
³ ³ ³ ³ ³ ³ ÀÄÄÄ)ÄÄÄÄÄÄÄÄÄ)ÄÄÄ)Ä10kÄ´
³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ _³_
³ ³ 1M 50k 50k 50k 330ê 330ê === \_/
³ ³ Preset ³ ³ ³ ³ ³ ³20p _³_
³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ \_/
0V ÄÄÁÄÄÄÁÄÄÁÄ 1oÄÁÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÁÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÁÄÄÄÄÄÙ
L2 is a spread out coil 5 turns 5mm dia. The 12V is well decoupled with 10n @
L3. The original Varicap was a MV209.
N.B. never accidentally put a earth on pin 2, as this will destroy the OSC NPN!
6/ To get the last drop of balance out the 1st mixer, I found a 1M preset from
RF input to ground could give a slight improvement in balance & reduce a 2nd
harmonic of a pure RF signal by 2dB.
dB 0Hz
+70´³
+60´³ .Fo If the balance is the other
+50´³ ^ ³ way, try the pot to +12V.
+40´³ | ³ Adjust 1M
+30´º ~60dB ³ for Min Use a well filtered Osc (2-30MHz)
+20´º | º \|/ so the 2nd harmonic > -60dBc
+10´º v º 2Fo Noise
0´ÐÄÄÄÄÄÄÄÄßÄÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÄ Floor
7/ The varicap tuned first local VHF oscillator's range has extended to tune
from 145MHz to 235MHz by adding further UHF Varicaps across the initial one &
stretching/reducing the osc L2. This may depend on the varicap used & stray C.
8/ The local oscillator coil is adjusted to give 0Hz line (e.g. osc = 145MHz)
when the FREQUENCY control vernier is set to 0 (mechanically near the -12V end
of the pot, so that tuning sweep voltage after the amp is near to +12V). This
also stops the unwanted image side of the 0Hz from being displayed & causing
confusion. The 22uF bipolar cap removes any scratchyness in the freq pot.
+12VÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿
FREQ<ÄÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄ>Tuning ³ 0Hz
10k POT ³ DC ³ ³
³ ===22u ³ No ³ 5MHz
80MHz CAL ³Bipolar ³Inverted³ ³ Markers
5k PRESET _³_ ³Display º | ³ ³
-12VÄÄÄ´<ÃÄÄÄÄÙ ³ \³/ º ³ ³ ³ ³ ³
Thermal ³________º_³_³_³_³_³_
compensation. (See 21/ & 22/)
1st IF FILTER
9/ Mine used a standard 50ê 2M three pole TOKO 144-146MHz filter, (the original
article said to build your own). The TOKO one can be modified from a bandwidth
of about 3MHz (-10dB) with 3 peaks, to a single peak 1.5MHz wide, by adding 2
small metal shielding strips (6mm x 8mm) to cover the 2 apertures between the 3
coil sections, BUT this is fiddly to do!
Underside view After mod
ÚÄÄÄÂÄÄÄÂÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÂÄÄÄÂÄÄÄ¿
³( ) ( ) ( )³ ³( )³( )³( )³
ÀÄÄÄÁÄÄÄÁÄÄÄÙ ÀÄÄÄÁÄÄÄÁÄÄÄÙ
To see the 1st IF response on its own on the display, to tune it up, temporally
remove connections to the 2nd IF filter & bypass it with a bridging 1nF cap &
feed a carrier in (marker).
_ _ _ ..
³ / \./ \./ \ ³ / \
³ | | ³ | |
³ ³ ³ ³ ³ ³
³ | | ³ | |
³_./ 3MHz \._ ³____./ 1.5MHz \.__
ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ
Once the 1st IF's bandwidth is reduced then the number of signals reaching the
2nd mixer is greatly reduced & hence this reduces the amount of unwanted
distortions & close in mixing products being displayed.
2nd MIXER.
This uses a NE602 osc & a balanced Gilbert cell mixer (used unbalanced) with
similar internal circuit to that of the MC3356 RF part, it runs on its own +6V
regulator & RF decoupled. Mixer gain is about 17dB.
+6VÄÂÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄ¿ * see /11 for value
=== 8t ³,/\ ³ *³ === 10n
1n_³_ 5mm (| ³8 430ê _³_
/(| 6ÚÄÄÄÄÁÄÄÄÄ¿ ³
134.3MHzÃÄÄÄÄÄ´ ³4 ³ to 10.7MHz
3p9 === 7³ NE ÃÄÄÄÁÄÄÄÄÄÄ>ceramic
145MHz ÃÄÄÄÄÄ´ 602 ³ filter
IF >ÄÄÄ´ÃÄÄÄ)ÄÄÄÄÄ´ ³ N.B. as with 1st
1n ³ 1ÀÂÄÄÄÂÄÄÄÂÙ osc, an accidental
=== ³2 ³3 ³5 earth on pin 7 will
6p8 ³ 1n=== ³ ===1n destroy the osc NPN.
ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÁÄÄÄÁÄÄÄÄÄÄÄÄÄ
10/ The VHF oscillator in the 602 should be run on a lower frequency (core "in"
position) to the 1st IF, this is to reduce spurious images. e.g. 10.7MHz 2nd
IF needs 134.3MHz, (or a 6MHz IF needs 139MHz). Due to the ferrite core this
osc is susceptible to changes in magnetic fields, so mains transformer flux can
be a problem for "zoomed in" stability!
See part 2
Why don't U send an interesting bul?
73 de John G8MNY @ GB7CIP
Read previous mail | Read next mail
| |
