{"id":1559,"date":"2025-08-27T19:58:00","date_gmt":"2025-08-27T18:58:00","guid":{"rendered":"https:\/\/axotron.se\/blog\/?p=1559"},"modified":"2025-09-26T16:40:52","modified_gmt":"2025-09-26T15:40:52","slug":"foxoringsandare-med-raspberry-pi-pico-del-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/axotron.se\/blog\/foxoringsandare-med-raspberry-pi-pico-del-2\/","title":{"rendered":"Foxorings\u00e4ndare med Raspberry Pi Pico \u2013 del 2"},"content":{"rendered":"\n

Den h\u00e4r artikeln publicerades f\u00f6rst i QTC nummer 2 2025.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Programkod, filer f\u00f6r kretskortstillverkning och 3D-modeller f\u00f6r den f\u00e4rdiga s\u00e4ndaren finns p\u00e5 https:\/\/github.com\/per-magnusson\/RP2350-Foxoring-Transmitter<\/a>.<\/em><\/p>\n\n\n\n

I del 1 av den h\u00e4r tv\u00e5delade artikeln [1]<\/a> beskrevs hur man fr\u00e5n en Raspberry Pi Pico 2 (ett billigt litet mikrokontrollerkort) direkt kan skapa h\u00e4pnadsv\u00e4ckande bra HF-signaler som bara beh\u00f6ver lite filtrering och antennanpassning f\u00f6r att gott och v\u00e4l duga till en foxorings\u00e4ndare f\u00f6r 80m-bandet (3,5 \u2013 3,6 MHz). I denna andra del g\u00e5r vi vidare och bygger en hel s\u00e4ndare baserat p\u00e5 tekniken i del 1.<\/p>\n\n\n\n

Filter och antennanpassning<\/h2>\n\n\n\n

Det beh\u00f6vs en transformator (eller annan balun) f\u00f6r att omvandla den differentiella signalen fr\u00e5n processorns pinnar till en ensidig signal som kan matas till spr\u00f6tantennen. Valet f\u00f6ll p\u00e5 en CX2041ANL fr\u00e5n Pulse. Det \u00e4r en liten ytmonterad 1:1 transformator gjord f\u00f6r 75 ohms impedans och med en f\u00f6rlust p\u00e5 max 0,8 dB i 80m-bandet. Efter omvandlingen sker l\u00e4mpligen \u00e4ven l\u00e5gpassfiltrering och n\u00e5gon sorts antennanpassning.<\/p>\n\n\n\n

Jag m\u00e4tte upp utimpedansen fr\u00e5n processorn (efter transformatorn) med en n\u00e4tverksanalysator och fann att den var drygt 100 ohm n\u00e4r b\u00e5da utg\u00e5ngarna var h\u00f6ga, 90 n\u00e4r en var h\u00f6g och en l\u00e5g och 75 n\u00e4r b\u00e5da var l\u00e5ga. Det vanligaste \u00e4r att utg\u00e5ngarna har olika niv\u00e5, s\u00e5 90 ohm f\u00e5r anses vara den typiska impedansen. D\u00e4rf\u00f6r konstruerade jag ett 90-ohms femte ordningens l\u00e5gpassfilter av chebyshevtyp med ca 4 MHz brytfrekvens. Efter lite itererande med brytfrekvens och rippelniv\u00e5 i passbandet f\u00f6r att f\u00e5 ett standardv\u00e4rde p\u00e5 spolarna (3,3 \u00b5H) och fint beteende mellan 3,5 och 3,6 MHz \u00e4ven n\u00e4r man simulerar med f\u00f6rlusterna i de valda spolarna, s\u00e5 landade jag i filtret i Figur 1.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/a>
Figur 1. 90-ohms Chebyshev l\u00e5gpassfilter med 2,22 dB rippel och 3,75 MHz 3-dB-frekvens.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

F\u00f6r att testa byggde jag filtret p\u00e5 ett litet filterm\u00f6nsterkort jag hade liggande, se Figur 2.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/a>
Figur 2. L\u00e5gpassfiltret byggt som ett litet kretskort med SMA-kontakter.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Uppm\u00e4tt mellan 1 och 200 MHz p\u00e5 en n\u00e4tverksanalysator (i 50-ohmsomgivning) har det responsen i Figur 3. D\u00e4mpningen vid tredje \u00f6vertonen (10,5 MHz) \u00e4r n\u00e4stan 60 dB och f\u00f6rlusten i passbandet runt 1 dB. I verkligheten blir impedanserna som ansluts till filtret annorlunda (speciellt p\u00e5 antennsidan), men den h\u00e4r typen av filter \u00e4r r\u00e4tt robusta mot \u00e4ndringar i omgivningen, s\u00e5 vi borde f\u00e5 vettig filterverkan \u00e4nd\u00e5.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a>
Figur 3. L\u00e5gpassfiltrets frekvensg\u00e5ng.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Med 90 ohms utimpedans och en matning till processorn p\u00e5 3,3 V s\u00e5 kan man r\u00e4kna ut maximal tillg\u00e4nglig uteffekt genom att anta att man lastar med matchad impedans, dvs RL<\/sub> = 90 ohm. Toppv\u00e4rdet \u00f6ver lasten \u00e4r VP<\/sub> = 3,3\/2 V= 1,65 V och max effekt i den \u00e4r VP<\/sub>2<\/sup>\/(2*RL<\/sub>) = 15 mW eller 12 dBm. F\u00f6rluster i filter och transformatorer \u00e4r gissningsvis ett par dB s\u00e5 i b\u00e4sta fall 10 dBm (10 mW) borde i princip vara tillg\u00e4ngligt. Dock har den superkorta antennen (30 cm t\u00e4nkte jag mig, vilket nog \u00e4r en typisk antennl\u00e4ngd f\u00f6r en foxorings\u00e4ndare) minst sagt usel verkningsgrad, s\u00e5 den m\u00e4ngd radioenergi som verkligen s\u00e4nds ut \u00e4r i praktiken v\u00e4ldigt mycket l\u00e4gre. Med n\u00e5gon sorts impedansanpassning mot antennen borde det bli \u00e5tminstone signifikant b\u00e4ttre \u00e4n om antennen kopplas direkt till utg\u00e5ngen p\u00e5 filtret. En foxorings\u00e4ndare ska dessutom inte leverera alltf\u00f6r mycket effekt eftersom det blir f\u00f6r enkelt d\u00e5, s\u00e5 kanske beh\u00f6ver vi i slut\u00e4ndan d\u00e4mpa signalen.<\/p>\n\n\n\n

F\u00f6r att f\u00e5 ett relativt m\u00e5tt p\u00e5 effektiviteten hos olika anpassningar byggde jag en enkel testfixtur d\u00e4r s\u00e4ndarantennen h\u00e5lls p\u00e5 10 cm avst\u00e5nd fr\u00e5n en 30 cm l\u00e5ng mottagarantenn. Antennerna kopplas till de tv\u00e5 portarna p\u00e5 en n\u00e4tverksanalysator av typen VNWA och en \u00f6verf\u00f6ringsfunktion, s\u00e5v\u00e4l som impedansen hos (den matchade) antennen kan d\u00e4rmed m\u00e4tas upp. Se Figur 4.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a>
Figur 4. F\u00f6rsta ansatsen till fixtur f\u00f6r att m\u00e4ta upp relativ prestanda hos olika antennanpassningar. S\u00e4ndarantennen nedtill och mottagarantennen upptill. B\u00e5da ca 30 cm l\u00e5nga.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Det g\u00e5r att kritisera uppst\u00e4llningen p\u00e5 flera s\u00e4tt: M\u00e4tningen sker i extremt n\u00e4rf\u00e4lt; mottagarantennens n\u00e4rvaro p\u00e5verkar s\u00e4ndarantennens impedans en aning; omgivningen \u00e4r inte kontrollerad eftersom det finns metall, elledningar och st\u00f6rande datorer i n\u00e4rheten; kablar och n\u00e4tverksanalysator fungerar som motvikt\/jordplan till antennen och har inte samma elektromagnetiska egenskaper som den batteridrivna foxorings\u00e4ndaren som antennen ska kopplas till; det finns visst utrymme f\u00f6r att antennerna r\u00f6r sig n\u00e5got mellan m\u00e4tningarna, etc. Men trots alla brister b\u00f6r b\u00e4ttre \u00f6verf\u00f6ring mellan s\u00e4ndar- och mottagarantenn f\u00f6r en viss antennanpassning i denna fixtur \u00e4nd\u00e5 med stor sannolikhet inneb\u00e4ra b\u00e4ttre funktion \u00e4ven i slutapplikationen. Speciellt om skillnaderna \u00e4r markanta.<\/p>\n\n\n\n

Efter en hel del arbete med att f\u00e5 till en bra antennanpassning med hj\u00e4lp av m\u00e4tningar i denna fixtur s\u00e5 ins\u00e5g jag att den nog \u00e4nd\u00e5 inte var tillr\u00e4ckligt bra. St\u00f6rsta felet \u00e4r det d\u00e4r med att koaxkabeln p\u00e5 TX-porten tillsammans med VNA och USB-kabel fungerar som ett jordplan till antennen, vilket f\u00f6rb\u00e4ttrar dess effektivitet markant. Motsvarande kommer ju inte att finnas n\u00e4r det bara \u00e4r ett litet batteridrivet kretskort som sitter i \u00e4nden av antennen. F\u00f6r att avhj\u00e4lpa detta lindade jag en transformator (un-un) p\u00e5 tv\u00e5 Fair-Rite-toroider av material 43 och kopplade lindningarna till varsin SMA-kontakt. Lindningarna har 5 varv p\u00e5 vardera prim\u00e4r- och sekund\u00e4rsidan och \u00e4r placerade s\u00e5 l\u00e5ngt fr\u00e5n varandra som m\u00f6jligt f\u00f6r att minimera kapacitansen. Minimal common-mode-koppling \u00e4r allts\u00e5 vad vi \u00e4r ute efter s\u00e5 att inte kabeln till VNA:n kan fungera som jordplan till antennen. Lindningsinduktansen blev 19,5 \u00b5H och l\u00e4ckinduktansen 1,5 \u00b5H. 43 \u00e4r ett material med r\u00e4tt mycket f\u00f6rluster vid 3,5 MHz, men d\u00e4mpningen \u00e4r \u00e4nd\u00e5 bara 0,8 dB genom transformatorn i en 50-ohmsomgivning, s\u00e5 det f\u00e5r duga.<\/p>\n\n\n\n

N\u00e4r ena sidan av transformatorn termineras med 50 ohm s\u00e5 \u00e4r den komplexa impedansen 45 + i35 ohm p\u00e5 andra sidan vid 3,55 MHz. Eftersom utg\u00e5ngen p\u00e5 filtret ska ha runt 90 ohms impedans i passbandet anpassade jag denna impedans till just 90 ohm. Det b\u00f6r ge s\u00e5 r\u00e4ttvisande m\u00e4tningar som m\u00f6jligt mellan antennerna. Att transformera impedanser \u00e4r ett standardproblem inom RF-elektronik. Ofta g\u00f6r man det med LC-l\u00e4nkar och exempelvis p\u00e5 [2]<\/a> finns en l\u00e4ttanv\u00e4nd kalkylator som fungerar i det h\u00e4r fallet. Det som beh\u00f6vs \u00e4r 448 nH i serie och 498 pF till jord. Jag valde standardv\u00e4rdena 470 nH och 470 pF och resultatet blev utm\u00e4rkt, inom ett par ohm fr\u00e5n 90 ohm reell impedans. Schemat f\u00f6r det hela visas i Figur 5.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a>
Figur 5. Transformator (un-un) i m\u00e4tuppst\u00e4llningen f\u00f6r att inte f\u00e5 o\u00f6nskat jordplan via VNA-kabeln, samt matchning mot 90 ohm p\u00e5 sekund\u00e4rsidan.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Men s\u00e4ndaren har ju trots allt ett litet jordplan f\u00f6r antennen, n\u00e4mligen kretskortets jordplan, s\u00e5 en realistisk modell av det beh\u00f6ver vara med i m\u00e4tningarna. Eftersom jag redan tillverkat en f\u00f6rsta version av m\u00f6nsterkortet s\u00e5 anv\u00e4nder jag ett s\u00e5dant, kopplat till \u201djord\u201d p\u00e5 antennsidan av transformatorn. Den modifierade delen av testuppst\u00e4llningen visas i Figur 6.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/a>
Figur 6. N\u00e4rbild av den uppdaterade delen av m\u00e4tuppst\u00e4llning med un-un nedtill och jordplan f\u00f6r antennen i form av ett m\u00f6nsterkort med samma storlek som s\u00e4ndaren.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Som s\u00e4ndarantenn valde jag att anv\u00e4nda en 30 cm l\u00e5ng bit av ett 19 mm brett st\u00e5lm\u00e5ttband (k\u00f6pt p\u00e5 Jula). St\u00e5lm\u00e5ttband t\u00e5l att b\u00f6jas, r\u00e4tar ut sig av sig sj\u00e4lv, \u00e4r l\u00e4tt att l\u00f6da p\u00e5 om man slipar bort f\u00e4rgen och ett billigt 5m-band kostar bara n\u00e5gra tior, s\u00e5 det \u00e4r ett vettigt val f\u00f6r en s\u00e5dan h\u00e4r antenn. I s\u00e4ndaren kommer det \u00e4ven att beh\u00f6vas en bit kopplingstr\u00e5d, runt 10 cm l\u00e5ng, f\u00f6r att koppla antennen till kretskortet p\u00e5 ett bekv\u00e4mt s\u00e4tt, s\u00e5 en s\u00e5dan tr\u00e5d \u00e4r ocks\u00e5 med i m\u00e4tningarna.<\/p>\n\n\n\n

VNA:n kan nu kalibreras. Jag valde att ha transformatorn inkopplad vid short-open-load-kalibreringarna s\u00e5 att man ser r\u00e4ttvisande impedanser n\u00e4r man kopplar in n\u00e5got bortom transformatorn, men jag k\u00f6rde utan transformatorn f\u00f6r thru- och thru-match-kalibreringarna.<\/p>\n\n\n\n

F\u00f6rsta m\u00e4tningen i fixturen blir att ta reda p\u00e5 antennimpedans och \u00f6verf\u00f6ringsfunktion utan n\u00e5gon anpassning. Se Figur 7.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a>
Figur 7. Antennm\u00e4tning utan anpassning, mellan 2 och 5 MHz. Antennen \u00e4r v\u00e4ldigt h\u00f6gimpediv och ser i princip ut som en kondensator p\u00e5 ca 6 pF. Signalen d\u00e4mpas 67 dB. Den gr\u00f6na kurvan visar brusgolvet. Mark\u00f6rerna visar gr\u00e4nserna f\u00f6r den del av 80m-bandet vi vill s\u00e4nda i.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Den svarta kurvan (S21) visar att signalen d\u00e4mpas 67 dB mellan antennerna. I bakgrunden finns ett Smith-diagram och d\u00e4r ligger alla S11-v\u00e4rden i princip l\u00e4ngst till h\u00f6ger, vilket inneb\u00e4r att antennen har (mycket) h\u00f6g impedans. Smithdiagrammet \u00e4r som vanligt ritat relativt 50 ohm, s\u00e5 punkten vi egentligen vill matcha mot, 90 ohm, ligger lite till h\u00f6ger om mitten av diagrammet. VNWA-mjukvaran kan omvandla reflektionskoefficienten S11 till komplex impedans (se texten f\u00f6r mark\u00f6rerna h\u00f6gst upp i bilden) och av den framg\u00e5r att impedansen huvudsakligen \u00e4r imagin\u00e4r och negativ, dvs kapacitiv, vilket inte kommer som n\u00e5gon st\u00f6rre \u00f6verraskning. Med tanke p\u00e5 att impedansen \u00e4r kapacitiv \u00e4r det \u00e4ven intressant att plotta kapacitans som funktion av frekvens och av den bl\u00e5 kurvan framg\u00e5r att vid 3,5 MHz ser antennen ut som en kapacitans p\u00e5 6 pF. Men kapacitansv\u00e4rdet \u00e4r v\u00e4ldigt k\u00e4nsligt f\u00f6r placering av t.ex. ledningen mellan SMA-kontakten och antennen. Det \u00e4r dessutom vanskligt att m\u00e4ta s\u00e5 h\u00e4r h\u00f6ga impedanser med en VNA som \u00e4r mest noggrann i n\u00e4rheten av 50 ohm, s\u00e5 det exakta v\u00e4rdet f\u00e5r man ta med en stor nypa salt.<\/p>\n\n\n\n

Antennen \u00e4r allts\u00e5 v\u00e4ldigt h\u00f6gimpediv och impedansen d\u00e4rf\u00f6r blir k\u00e4nslig f\u00f6r sm\u00e5 variationer i omgivningen till antennen. Men vi vill helst ha en robust konstruktion som inte p\u00e5verkas s\u00e5 mycket av hur kabeln r\u00e5kar hamna eller om det finns ett tr\u00e4d n\u00e5gon decimeter fr\u00e5n antennen.<\/p>\n\n\n\n

En sak man kan g\u00f6ra f\u00f6r att minska k\u00e4nsligheten \u00e4r att placera en kondensator parallellt med antennen. Det b\u00f6r stabilisera impedansen och g\u00f6ra att sm\u00e5 \u00e4ndringar i omgivningen f\u00e5r mindre inverkan. Jag valde 22 pF, vilket b\u00f6r ge en total kapacitans p\u00e5 runt 28 pF och en reaktiv impedans p\u00e5 -i*1,6 kohm vid 3,5 MHz. Nu skulle vi kunna s\u00e4tta en spole i serie med denna f\u00f6r att komma i n\u00e4rheten av en reell impedans och f\u00f6r att g\u00f6ra det i trakten av 3,5 MHz beh\u00f6vs 72 \u00b5H. Vi testar med standardv\u00e4rdet 68 \u00b5H. Resultatet framg\u00e5r av Figur 8.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a>
Figur 8. 22 pF parallellt med antennen och 68 \u00b5H i serie.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Nu b\u00f6rjar det likna n\u00e5got. Vi har minskat f\u00f6rlusten mellan antennerna med \u00f6ver 23 dB. Det \u00e4r en f\u00f6rb\u00e4ttring med en faktor 200. Fortfarande \u00e4r det en bit kvar innan den resistiva delen \u00e4r 90 ohm, men vi \u00e4r i alla fall inte mer \u00e4n en faktor tv\u00e5 ifr\u00e5n. F\u00f6r \u00f6vrigt l\u00e4r denna resistans i allt v\u00e4sentligt utg\u00f6ras av f\u00f6rluster i spolen, snarare \u00e4n utstr\u00e5lad RF-energi.<\/p>\n\n\n\n

N\u00e5got man skulle kunna \u00f6nska \u00e4r att kurvan vore flackare i bandet s\u00e5 att den frekvens man anv\u00e4nder p\u00e5verkar den uts\u00e4nda effekten mindre. Om vi chansar p\u00e5 att s\u00e4ndaren inte \u00e4r p\u00e5 gr\u00e4nsen till att vara f\u00f6r svag s\u00e5 skulle man kunna l\u00e4gga in lite d\u00e4mpning i form av en resistans i serie med spolen f\u00f6r att minska Q-v\u00e4rdet. Eftersom vi ligger p\u00e5 runt 43 ohm i impedans nu och skulle vilja ligga p\u00e5 90 ohm f\u00f6r att filtret ska fungera som det \u00e4r t\u00e4nkt, \u00e5tminstone i passbandet, skulle vi kunna testa med 47 ohm i serie med spolen. Figur 9 visar resultatet.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a>
Figur 9. 47 ohm har lagts i serie med spolen (svart). Kurvan har blivit flackare (bra), impedansen mitt i bandet \u00e4r 90 ohm reellt och signalen har d\u00e4mpats 2-4 dB. Den bl\u00e5 kurvan visar hur det s\u00e5g ut innan d\u00e4mpningen lades till.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Vi har f\u00e5tt en d\u00e4mpning p\u00e5 n\u00e5gon dB som v\u00e4ntat, men f\u00f6rdelen \u00e4r att kurvan \u00e4r flackare. M\u00f6jligen \u00e4r det \u00e4ven en f\u00f6rdel att vi \u00e4r n\u00e4ra 90 ohm i bandet. Efter att filtret kopplats in blir det som i Figur 10.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a>
Figur 10. Filtret har kopplats in (svart) och ger minimal p\u00e5verkan i bandet, samt d\u00e4mpar h\u00f6gre frekvenser.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Amplituden har n\u00e4stan inte p\u00e5verkats i bandet, men vid h\u00f6gre frekvenser ser man hur filtret g\u00f6r sitt jobb genom att undertrycka dem. Schemat f\u00f6r anpassningen med d\u00e4mpning visas i Figur 11.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/a>
Figur 11. Antennanpassning\/d\u00e4mpning.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Fr\u00e5gan \u00e4r dock om vi f\u00e5r ut tillr\u00e4ckligt starka signaler f\u00f6r en foxorings\u00e4ndare, s\u00e5 det \u00e4r dags att testa den detaljen.<\/p>\n\n\n\n

P\u00e5 EM (region-1-m\u00e4sterskapen) 2024 hade jag en mottagare (en vidareutveckling av [3]<\/a>) som kan uppskatta avst\u00e5ndet till en s\u00e4ndare genom att man f\u00f6rst kalibrerar mottagaren mot s\u00e4ndarens styrka. Baserat p\u00e5 ovetenskapliga tester jag gjort i en skog i n\u00e4rheten d\u00e4mpas signalen ungef\u00e4r med 10,5 dB vid en f\u00f6rdubbling av avst\u00e5ndet, s\u00e5 det v\u00e4rdet anv\u00e4nds i mottagarens ber\u00e4kning. Det g\u00e5r att spara flera kalibreringar i mottagaren och en av dem jag har kvar \u00e4r den jag gjorde mot foxorings\u00e4ndarna p\u00e5 EM, \u00e4ven om de varierade en hel del i hur starka de var. S\u00e5 genom att rigga upp den nya s\u00e4ndaren och j\u00e4mf\u00f6ra signalstyrkan p\u00e5 ett visst avst\u00e5nd med f\u00f6rv\u00e4ntad signalstyrka g\u00e5r det att r\u00e4kna ut hur mycket starkare eller svagare den nya s\u00e4ndaren \u00e4r relativt s\u00e4ndarna p\u00e5 EM.<\/p>\n\n\n\n

Sagt och gjort. Det visade sig att s\u00e4ndaren \u00e4r runt 6-8 dB f\u00f6r stark! Anpassningen har kanske lyckats lite v\u00e4l bra? Men att d\u00e4mpa \u00e4r l\u00e4ttare \u00e4n att f\u00f6rst\u00e4rka, s\u00e5 det \u00e4r bara att v\u00e4lja var och hur det ska d\u00e4mpas. Vi skulle kunna passa p\u00e5 att dela upp d\u00e4mpningen p\u00e5 ett par olika st\u00e4llen. Dels skulle man kunna spara lite str\u00f6m genom att inte lasta processorpinnarna s\u00e5 h\u00e5rt och dels skulle man kunna d\u00e4mpa ytterligare n\u00e4ra antennen f\u00f6r att f\u00e5 den \u00e4n mer bredbandig. Vi ha redan lite d\u00e4mpning vid antennen, s\u00e5 jag valde att bara d\u00e4mpa ytterligare vid processorn.<\/p>\n\n\n\n

D\u00e4mpningen p\u00e5 utg\u00e5ngen av processorn b\u00f6r utnyttjas f\u00f6r att f\u00e5 s\u00e5 h\u00f6g impedans som m\u00f6jligt mot processorn s\u00e5 att vi sparar str\u00f6m, medan 90 ohms impedans beh\u00e5lls mot filtret s\u00e5 att vi slipper designa om det. H\u00e4r kan man sedan \u00e4ndra resistansv\u00e4rden f\u00f6r att justera amplituden utan att samtidigt beh\u00f6va \u00e4ndra n\u00e5gon anpassningskomponent. Schemat f\u00f6r d\u00e4mpningen framg\u00e5r av Figur 12.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/a>
Figur 12. D\u00e4mpning p\u00e5 processorutg\u00e5ngen.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Med hj\u00e4lp av lite algebra trillar formler ut f\u00f6r R1 och R2 som funktion av \u00f6nskad \u201df\u00f6rst\u00e4rkning\u201d enligt Figur 13:<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/a>
Figur 13. Formler f\u00f6r d\u00e4mparmotst\u00e5nden.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

D\u00e4r G \u00e4r \u00f6nskad sp\u00e4nningsf\u00f6rst\u00e4rkning (mindre \u00e4n 1) och R0 \u00e4r utimpedansen p\u00e5 processorn, tillika \u00f6nskad impedans mot filtret, dvs 90 ohm. Om vi vill d\u00e4mpa 6,5 dB blir G = 0,47. Det ger R1 = 100 ohm och R2 = 171 ohm. Vi kan v\u00e4lja standardv\u00e4rdena 100 respektive 180 ohm.<\/p>\n\n\n\n

Med denna ytterligare d\u00e4mpning upplever jag s\u00e4ndaren som ungef\u00e4r lika stark som de som anv\u00e4ndes p\u00e5 EM.<\/p>\n\n\n\n

Kretskort<\/h2>\n\n\n\n

Nu \u00e4r RF-kedjan klar och egentligen skulle det inte beh\u00f6vas s\u00e5 mycket mer elektronik f\u00f6r att f\u00e5 till en komplett foxorings\u00e4ndare. Men jag ville lyxa till det lite p\u00e5 ett par olika s\u00e4tt. Dels ville jag ha n\u00e5gra omkopplare som man kan anv\u00e4nda f\u00f6r att konfigurera s\u00e4ndaren utan att beh\u00f6va koppla den till en dator och dels ville jag ha en liten display som talar om hur den \u00e4r konfigurerad och vad batterisp\u00e4nningen \u00e4r f\u00f6r att l\u00e4tt kunna s\u00e4kerst\u00e4lla att allt \u00e4r i sin ordning inf\u00f6r anv\u00e4ndning. Tanken \u00e4r att i normalfallet driva s\u00e4ndaren med tre AA-batterier, men om man f\u00e5r f\u00f6r sig att ist\u00e4llet mata den fr\u00e5n en power bank \u00e4r det \u00e4ven praktiskt att ha m\u00f6jlighet att periodiskt (kanske var 15:e sekund) dra en h\u00f6gre str\u00f6mpuls f\u00f6r att \u00f6vertyga str\u00f6msparfunktionen i powerbanken om att det visst finns en last inkopplad som fortfarande vill ha matning.<\/p>\n\n\n\n

Anledningen till att ha AA-batterier som huvudalternativ framf\u00f6r t.ex. laddningsbara LiPo \u00e4r f\u00f6r att det \u00e4r mer kostnadseffektivt och praktiskt. Tre AA-batterier f\u00e5r man f\u00f6r under 10 kr medan ett l\u00e4mpligt LiPo-batteri skulle kosta ungef\u00e4r det tiodubbla. Med 2000 mAh kapacitet hos ett alkaliskt AA-batteri och en medelstr\u00f6mf\u00f6rbrukning p\u00e5 under 50 mA s\u00e5 r\u00e4cker f\u00e4rska batterier i gott och v\u00e4l ett dygn. F\u00f6r enkelhets skull \u00e4r programkoden skriven s\u00e5 att s\u00e4ndaren alltid \u00e4r aktiv n\u00e4r den har matning. Man sl\u00e5r allts\u00e5 l\u00e4mpligen p\u00e5 den n\u00e4r man s\u00e4tter ut den i skogen och sl\u00e5r av den n\u00e4r man h\u00e4mtar in den. Det h\u00e4r b\u00f6r ge maximal sannolikhet att s\u00e4ndaren \u00e4r p\u00e5slagen n\u00e4r den ska vara det, speciellt om man \u00e4r noga att kolla batteristatus i displayen innan man ger sig ut. En nackdel \u00e4r att man inte b\u00f6r s\u00e4tta ut s\u00e4ndarna redan dagen innan loppet. Om man antar att det tar sex timmar fr\u00e5n att man s\u00e4tter ut en s\u00e4ndare till att man h\u00e4mtar in den s\u00e5 r\u00e4cker en upps\u00e4ttning batterier med marginal till minst fyra lopp, \u00e4ven om man byter innan de \u00e4r helt tomma. Det skulle allts\u00e5 kr\u00e4vas ca 40 arrangemang innan man tj\u00e4nat in de dyrare LiPo-batterierna. Med AA-batterier slipper man \u00e4ven kr\u00e5nglet med att ladda kanske 10 s\u00e4ndare efter ett lopp. Ist\u00e4llet f\u00e5r man byta batterier ibland.<\/p>\n\n\n\n

Det kompletta kopplingsschemat visas i Figur 14. Detta \u00e4r en n\u00e5got f\u00f6rb\u00e4ttrad version mot vad jag sj\u00e4lv byggde och inneh\u00e5ller den f\u00f6renklade antennanpassningen som beskrivits ovan. P\u00e5 korten jag tillverkde finns ist\u00e4llet en antennanpassning som \u00e4ven inneh\u00e5ller en transformator.<\/p>\n\n\n\n

Jag lade f\u00f6rresten \u00e4ven till en spole (L4) f\u00f6re l\u00e5gpassfiltret f\u00f6r att inte de h\u00f6gfrekventa komponenterna i sigma-deltasignalen ska se en l\u00e5g impedans till jord. Detta minskar str\u00f6mf\u00f6rbrukningen med n\u00e5gon mA. L4 \u00e4r resonant med DC-blockningskondensatorn C1 f\u00f6re balunen vid ca 3,5 MHz, s\u00e5 den har minimal p\u00e5verkan p\u00e5 filtret i 80m-bandet. N\u00e5gra ytterligare komponenter f\u00f6r att ut\u00f6ka m\u00f6jligheterna till andra antennanpassningar finns ocks\u00e5 med, men monteras inte alls eller med nollohmsmotst\u00e5nd.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a>
Figur 14. Det kompletta kopplingsschemat f\u00f6r foxorings\u00e4ndaren. Komponenter m\u00e4rkta NM ska normalt inte monteras och flera andra komponenter kan ocks\u00e5 uteslutas om man \u00e4r ute efter en minimalistisk l\u00f6sning.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Batterisp\u00e4nningen fr\u00e5n en h\u00e5llare med tre AA-batterier kommer in p\u00e5 TP1 och TP2 (alternativt kan man koppla in ett LiPo-batteri till P1, men det finns ingen inbyggd laddare). Med brytaren SW4 kan man sl\u00e5 av\/p\u00e5 s\u00e4ndaren. Inbyggt i processorkortet finns en buck\/boost-omvandlare som kan omvandla sp\u00e4nningar mellan 1,8 och 5,5 V till 3,3 V som driver processorn (och LCD:n). Under programmering matas det hela ist\u00e4llet via USB-kabeln. Sp\u00e4nningen fr\u00e5n USB-porten kommer ut p\u00e5 VBUS och sl\u00e5r av PMOS-transistorn Q1 som d\u00e5 kopplar bort eventuellt batteri. N\u00e4r USB-sp\u00e4nningen inte finns tillg\u00e4nglig \u00e4r Q1 p\u00e5slagen och kopplar in batteripacken till VSYS som \u00e4r ing\u00e5ngen till buck\/boost-regulatorn. R1-R2 \u00e4r en sp\u00e4nningsdelare som g\u00f6r att processorn kan m\u00e4ta batterisp\u00e4nningen och visa den p\u00e5 LCD:n.<\/p>\n\n\n\n

RF-signalerna kommer ut fr\u00e5n processorkortet Pi Pico 2 p\u00e5 GP5 och GP6 och kopplas vidare till RF-kedjan med DC-blockering, d\u00e4mpare, balun, filter och antennanpassning enligt tidigare beskrivning. N\u00e5gra extra komponenter har lagts till f\u00f6r att m\u00f6jligg\u00f6ra mer avancerade antennanpassningar, men monteras inte, eller med nollohmsmotst\u00e5nd.<\/p>\n\n\n\n

Processorn \u00e4r \u00e4ven ansluten till en liten LCD f\u00f6r statusinformation och n\u00e5gra omkopplare f\u00f6r konfigurering. Mer om det l\u00e4ngre ned.<\/p>\n\n\n\n

Monteringsritningen och en 3D-vy av kortet (utan LCD eftersom den skulle skymma m\u00e5nga detaljer) visas i Figur 15.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/a>
Figur 15a. Monteringsritning av kortet utan LCD. En stor del av ytan upptas av Pi Pico 2-kortet, U2.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n
\n
\"\"<\/a>
Figur 15b. 3D-vy av kortet utan LCD. En stor del av ytan upptas av Pi Pico 2-kortet, U2.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Kortet har tv\u00e5 kopparlager, varav det undre enbart \u00e4r ett jordplan. Alla ledningar gick att dra p\u00e5 ovansidan tack vare ett l\u00e4mpligt val av vilka processorpinnar som anv\u00e4nds till vad. De tv\u00e5 kopparlagren visas i Figur 16. Eftersom det inte \u00e4r s\u00e4rskilt m\u00e5nga komponenter p\u00e5 kortet och storlekskraven \u00e4r modesta, s\u00e5 valde jag att anv\u00e4nda st\u00f6rre ytmonterade komponenter \u00e4n jag normalt jobbar med. Alla kondensatorer, spolar och motst\u00e5nd \u00e4r av storlek 0805 eller st\u00f6rre, vilket g\u00f6r att de \u00e4r ganska l\u00e4tta att l\u00f6da, \u00e4ven om n\u00e5gon form av f\u00f6rstoringshj\u00e4lpmedel antagligen underl\u00e4ttar.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/a>
Figur 16a. M\u00f6nsterkortets topplager.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n
\n
\"\"<\/a>
Figur 16b. M\u00f6nsterkortets bottenlager.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

F\u00f6r att h\u00e5lla nere den o\u00f6nskade str\u00f6induktansen hos kondensatorerna i filtret s\u00e5 att d\u00e4mpningen vid h\u00f6ga frekvenser (100+ MHz) blir stor \u00e4r kortet 0,8 mm tjockt ist\u00e4llet f\u00f6r de vanligare 1,6 mm. Dessutom anv\u00e4nds fyra vior per kondensator f\u00f6r att ytterligare minska induktansen. Jag best\u00e4llde 25 kort fr\u00e5n JLCPCB och inklusive frakt och andra p\u00e5lagor var den totala kostnaden drygt 700 kr. Kortets storlek \u00e4r 55 x 60 mm, vilket bara \u00e4r aningen st\u00f6rre \u00e4n en batterih\u00e5llare f\u00f6r tre AA-batterier.<\/p>\n\n\n\n

SW30 och SW74 \u00e4r fyrdubbla DIP-brytare som kan anv\u00e4ndas f\u00f6r att v\u00e4lja funktion p\u00e5 s\u00e4ndaren. S\u00e5 som programkoden \u00e4r skriven f\u00f6r tillf\u00e4llet s\u00e5 v\u00e4ljer SW74 vilken frekvens som ska anv\u00e4ndas enligt Figur 17.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/a>
Figur 17. Funktionen hos DIP-brytare SW74.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Om SW74 st\u00e5r p\u00e5 0000 s\u00e5 anv\u00e4nds inst\u00e4llningarna i det icke-flyktiga minnet (SW30 ignoreras), vilket m\u00f6jligg\u00f6r annan frekvens, morsetakt eller morsetecken \u00e4n man kan st\u00e4lla in med omkopplarna. Oavsett inst\u00e4llning m\u00e5ste\/b\u00f6r man programmera in vilken anropssignal som ska anv\u00e4ndas genom att vid n\u00e5got tillf\u00e4lle koppla upp sig via USB och lagra den i det icke-flyktiga minnet. Om SW74-inst\u00e4llningen \u00e4r n\u00e5got annat \u00e4n 0000 s\u00e5 \u00e4r SW30 aktiv och anger r\u00e4vnummer och om det ska s\u00e4ndas snabb eller l\u00e5ngsam morse enligt Figur 18.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/a>
Figur 18. Funktionen hos DIP-brytarna SW30.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Brytarna l\u00e4ses dels av vid sp\u00e4nningstillslag och dels om man trycker p\u00e5 knappen SW3. Om man vill ha n\u00e5gon annan funktion p\u00e5 brytarna (t.ex. andra frekvenser) \u00e4r det bara att \u00e4ndra lite i programvaran. Om man n\u00f6jer sig med att st\u00e4lla in funktionen genom att koppla upp sig med USB-kabel och ett terminalprogram s\u00e5 beh\u00f6vs inga brytare alls. D\u00e5 g\u00e4ller inst\u00e4llningen man gjort via kommandon i terminalf\u00f6nstret och sparat till det icke-flyktiga minnet.<\/p>\n\n\n\n

U1 \u00e4r en liten tv\u00e5radig LCD med \u00e5tta alfanumeriska tecken per rad. Det var den minsta (och billigaste) alfanumeriska LCD som gick att mata med 3,3 V som jag hittade. Det k\u00e4ndes on\u00f6digt att g\u00f6ra s\u00e4ndaren v\u00e4sentligt st\u00f6rre p\u00e5 grund av storleken p\u00e5 en inte helt livsn\u00f6dv\u00e4ndig LCD, s\u00e5 att hitta n\u00e5got litet var prioriterat. Tyv\u00e4rr hade den ett fel i databladet som kostade m\u00e5nga timmars fels\u00f6kande. Det stod n\u00e4mligen att ben 3 inte skulle anslutas, men i sj\u00e4lva verket \u00e4r detta (som p\u00e5 s\u00e5 m\u00e5nga andra LCD:er) ett ben som ska kopplas till en sp\u00e4nningsdelare f\u00f6r att st\u00e4lla in kontrasten p\u00e5 sk\u00e4rmen. N\u00e4r benet \u00e4r oanslutet syns ingenting p\u00e5 displayen. Till slut visade det sig att det var l\u00e4mpligt att koppla 1,2 kohm mellan jord och ben 3.<\/p>\n\n\n\n

Eftersom LCD:n har s\u00e5 f\u00e5 tecken s\u00e5 v\u00e4xlar den hela tiden mellan att visa olika information. Se Figur 19.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/a>
Figur 19a. LCD:n v\u00e4xlar mellan tv\u00e5 olika meddelanden. H\u00e4r visas frekvens, r\u00e4vnummer och morsetakt.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n
\n
\"\"<\/a>
Figur 19. H\u00e4r visas anropssignal och batterisp\u00e4nning.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Slutligen utg\u00f6r Q2 och komponenterna runt den en m\u00f6jlighet att periodiskt dra korta pulser med mer str\u00f6m \u00e4n normalt. Det \u00e4r anv\u00e4ndbart om man matar s\u00e4ndaren via en power bank (kopplad till USB-porten) som envisas med att sl\u00e5 av sin utsp\u00e4nning om det inte dragits signifikant med str\u00f6m p\u00e5 ett tag. Det kan beh\u00f6vas lite experimenterande och \u00e4ndring i koden f\u00f6r att passa en viss power bank. Om s\u00e4ndaren drivs av batteri snarare \u00e4n via USB-kabeln g\u00f6r Q2 ingen skada eftersom en diod p\u00e5 processorkortet isolerar den fr\u00e5n batteriet.<\/p>\n\n\n\n

Mekanik<\/h2>\n\n\n\n

S\u00e4ndaren beh\u00f6ver s\u00e5klart byggas in i n\u00e5gon form av l\u00e5da s\u00e5 att den t\u00e5l att vara utomhus. En anv\u00e4ndbar finess vore om det gick att f\u00e4sta l\u00e5dan p\u00e5 ett \u201dglasfiberspjut\u201d av den typ som ofta anv\u00e4nds p\u00e5 orienteringar f\u00f6r att h\u00e5lla upp en elektronisk st\u00e4mplingsenhet. S\u00e5 brukar man g\u00f6ra p\u00e5 EM\/VM och det \u00e4r praktiskt om man \u00e4nd\u00e5 anv\u00e4nder s\u00e5dana spjut f\u00f6r att h\u00e5lla st\u00e4mplingsenheten. Eftersom jag har en 3D-skrivare s\u00e5 valde jag att rita ihop en l\u00e5dkonstruktion som kan skrivas ut p\u00e5 den, vilket sparar in mycket jobb med h\u00e5ltagning och andra modifieringar som skulle beh\u00f6vas om man anv\u00e4nde en standardl\u00e5da. Batterih\u00e5llaren och kretskortet f\u00e4sts p\u00e5 varsin sida av en mellanliggande 3D-utskriven f\u00e4stplatta, se Figur 20. LCD:n h\u00e5lls fast med M2,5-skruvar genom 3D-utskrivna distanser ovanf\u00f6r kretskortet. Detta utg\u00f6r den kompakta k\u00e4rnan i s\u00e4ndaren och den sn\u00e4pper in i l\u00e5dan utan n\u00e5gra skruvar. N\u00e4r man vill byta batterier eller koppla in en USB-kabel kan man l\u00e4tt sn\u00e4ppa ut elektronikpaketet genom att l\u00e4tt b\u00f6ja ut \u00f6vre delen av sidov\u00e4ggarna.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a>
Figur 20. Batterih\u00e5llare, kretskort, LCD och mellanliggande f\u00e4stplatta.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

L\u00e5dan visas i Figur 21. Hela framsidan \u00e4r \u00f6ppen och har utsv\u00e4ngda kanter som dels fungerar som skenor f\u00f6r locket som skjuts p\u00e5 uppifr\u00e5n och dels f\u00f6rhindrar regnvatten att rinna in. Inuti l\u00e5dan finns styrklackar nedtill och sn\u00e4ppf\u00e4sten p\u00e5 sidorna f\u00f6r elektroniken. Till h\u00f6ger finns en utskjutande del som ing\u00e5r i anordningen f\u00f6r att h\u00e5lla fast vid glasfiberspjutet. Upptill finns ett f\u00e4ste f\u00f6r m\u00e5ttbandsantennen samt ett h\u00e5l f\u00f6r ledningen till antennen. H\u00e5let b\u00f6r t\u00e4tas med lim f\u00f6r att inte l\u00e4cka in vatten. Nedtill finns f\u00f6tter s\u00e5 att s\u00e4ndaren \u00e4ven kan st\u00e5 uppr\u00e4tt p\u00e5 ett plant underlag. F\u00f6tterna har avl\u00e5nga h\u00e5l som man kan vika ned antennen i f\u00f6r att g\u00f6ra s\u00e4ndaren mindre skrymmande under transport.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/a>
Figur 21. L\u00e5dan.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Locket som visas i Figur 22 skjuts som sagt p\u00e5 ovanifr\u00e5n och omsluter de utstickande kanterna runt \u00f6ppningen. Det blir inte vattent\u00e4tt, men \u00e5tminstone rimliga m\u00e4ngder regn som kommer uppifr\u00e5n b\u00f6r h\u00e5llas ute. Nedtill finns en klack som g\u00f6r att locket sn\u00e4pper fast, samt ett h\u00e5l d\u00e4r man kan knyta ett sn\u00f6re mellan locket och l\u00e5dan s\u00e5 att de inte kommer bort fr\u00e5n varandra.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/a>
Figur 22. Locket.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Mekanismen f\u00f6r att h\u00e5lla fast l\u00e5dan vid spjutet visas i Figur 23. F\u00f6rutom delen som ing\u00e5r i sj\u00e4lva l\u00e5dan finns en ledad kl\u00e4mma (orange) vars g\u00e5ngj\u00e4rnspinne utg\u00f6rs av en M4-skruv (syns inte i bilden), en M5-skruv med vingar (bl\u00e5) och en rund, vridbar del med mutter (gr\u00f6n).<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/a>
Figur 23. Mekanismen f\u00f6r att h\u00e5lla fast l\u00e5dan vid ett glasfiberspjut.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

L\u00e5dorna jag skrivit ut hittills har blivit lite olika eftersom jag efter varje nytt exemplar kommit p\u00e5 n\u00e5gon f\u00f6rb\u00e4ttring att inf\u00f6ra. Plasten jag anv\u00e4nder \u00e4r PETG som \u00e4r seg, t\u00e5l att vara utomhus, relativt billig och r\u00e4tt l\u00e4tt att skriva ut p\u00e5 de flesta 3D-skrivare. PLA som annars \u00e4r vanlig i 3D-sammanhang kan nog inte rekommenderas eftersom den \u00e4r ganska sk\u00f6r.<\/p>\n\n\n\n

Hur det hela kan se ut n\u00e4r det \u00e4r monterat p\u00e5 ett spjut framg\u00e5r av Figur 24. F\u00f6r att det ska bli som p\u00e5 EM\/VM ska antennen och spjutet m\u00e5las svarta f\u00f6r att g\u00f6ra dem s\u00e5 sv\u00e5ra som m\u00f6jligt att uppt\u00e4cka f\u00f6r den som inte har full koll p\u00e5 pejlingen.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/a>
Figur 24. S\u00e4ndaren ute i det fria, monterad p\u00e5 ett glasfiberspjut med elektronisk st\u00e4mplingsenhet.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Bygg sj\u00e4lv!<\/h2>\n\n\n\n

Om du vill bygga egna s\u00e4ndare av den h\u00e4r typen s\u00e5 finns programkod, underlag f\u00f6r m\u00f6nsterkortet och 3D-modeller f\u00f6r l\u00e5dan att ladda ned fr\u00e5n [4]<\/a>. M\u00f6nsterkorten g\u00e5r att best\u00e4lla t.ex. fr\u00e5n JLCPCB eller PCBWay. Om man vill ha en europeisk leverant\u00f6r snarare \u00e4n en kinesisk kan det vara v\u00e4rt att prova Aisler.<\/p>\n\n\n\n

M\u00f6jliga f\u00f6rb\u00e4ttringar<\/h2>\n\n\n\n

\u00c4ven om en del f\u00f6rb\u00e4ttringar redan \u00e4r inf\u00f6rda efter att jag tillverkade mina egna kort s\u00e5 finns det lite mer att g\u00f6ra om man vill. H\u00e4r \u00e4r n\u00e5gra tankar:<\/p>\n\n\n\n