Communications Test Set Singer Gertsch FM10CS

Danas je nabavljen RF mjerni set za testiranje i podešavanje radio primopredajnika oznake FM10CS, proizvod američke tvrtke Singer/Gertsch (tada u vlasništvu tvrtke Cutler-Hammer kao podružnica AilTech) iz prve polovice 1970-tih godina.

Američke tvrtke Singer, Gertsch i druge nastale su krajem 1950-tih godina kada je započela utrka za osvajanjem svemira, a osnovna djelatnost im je bila razvoj i proizvodnja precizne mjerne, navigacijske i druge elektroničke opreme za svemirski program. Početkom 1960-tih godina tvrtka Singer je krenula u smjeru akvizicije konkurentskih tvrtki i postizanja statusa vodećeg proizvođača takve opreme. Tako je 1964. godine Singer kupio Gertsch Products kao svoju već četvrtu akviziciju tvrtki za proizvodnju mjerne instrumentacije, a ubrzo i druge tadašnje slične tvrtke poput General Precision Equipment (GPE), EMC, Stoddart, te Alfred (Palo Alto). Krajem 1975. godine tvrtka Singer je prodala svoje poslovanje s mjernim instrumentima tvrtki Cutler-Hammer, iz čega je nastala podružnica AilTech. Negdje u isto vrijeme tvrtku Cutler-Hammer je kupila korporacija Eaton koja je onda dalje nastavila upravljati pogonima AilTecha. Eaton je time nastavio distribuirati linije proizvoda od Singera, Gertscha, AILTecha i Cutler-Hammera. Početkom 1990-tih godina Eaton je zatvorio svoje poslovanje sa mjernom instrumentacijom i dio proizvodnih linija je prodan američkoj tvrtki Tegam Inc. koja je i danas prisutna na tržištu sa dizajniranjem, proizvodnjom i kalibracijom elektroničkih mjernih uređaja i opreme.

Naš uređaj je proizveden nakon 1975. godine kada je tvrtka Singer prodala svoje poslovanje s mjernim instrumentima tvrtki Cutler-Hammer, iz čega je nastala podružnica AilTech. Prema datumskim oznakama na čipovima u unutrašnjosti vjerojatno je proizveden krajem 1970-tih godina.  

Setovi za testiranje radio prijemnika i predajnika (Communications Test Set) vrlo su vrijedni instrumenti za svaku radio tehničku radionicu. Oni objedinjuju RF i NF generatore signala sa preciznim podešavanjem frekvencije i amplitude, mjerač frekvencije (frekvencijskog ofseta), mjerač RF i VF snage, mjerače modulacije, devijacije, osjetljivosti, izobličenja, praga squelcha, odnosa signal/šum, frekvencijskog odziva, te sva druga karakteristična mjerenja na radio prijemnicima i predajnicima. U tu svrhu su opremljeni su osciloskopom, analizatorom spektra te drugim digitalnim i analognim instrumentima i pokazivačima. Time su ovo vrlo kompleksni i skupi mjerni instrumenti, no omogućuju brzo precizno mjerenje i podešavanje praktično svih parametara radio prijemnika i predajnika.

Communications Test Set Singer Gertsch FM10CS je rani primjerak te vrste uređaja i bazira se na izmjenjivim modulima koji se mogu odabrati prema željenim vrstama i načinima mjerenja. Moderni uređaji proizvedeni u zadnjih 30-tak godina pak obično imaju implementiranu većinu funkcija već u osnovnoj inačici, a sva mjerenja su koliko je to moguće automatizirana.

Izmjenjivi moduli: RFM-10D (Radio Frequency Module), FIM-3 (Frequency Indicating Module), OMM-1 (Oscilloscope Modulation Monitor)

Tri izmjenjiva modula ugrađena u naš primjerak uređaja FM10CS su naprednijeg tipa (kasniji modeli) te omogućuju praktički sva mjerenja koje podržava ovaj set:

FM predajnik

• Mjerenje ofseta frekvencije, odnosno podešavanje predajnika na točnu frekvenciju (RFM-10D, FIM-3)
• Traženje nepoznate frekvencije
• Mjerenje FM devijacije
• Mjerenje audio distorzije

FM prijemnik

• Mjerenje osjetljivosti 20 dB quieting metodom
• Mjerenje osjetljivosti 12 dB SINAD metodom
• Mjerenje osjetljivosti squelcha
• Mjerenje audio distorzije
• Mjerenje propusne frekvencijske širine
• Testiranje dekodera tonskog squelcha
• Monitoring frekvencijske modulacije

AM predajnik

• Mjerenje dubine modulacije
• Skeniranje neželjenih frekvencija koje odašilje predajnik

AM prijemnik

• Mjerenje frekvencije prvog oscilatora
• Mjerenje osjetljivosti
• Mjerenje selektivnosti
• Test AVC/AGC funkcije prijemnika (automatska kontrola pojačanja)
• Mjerenje squelch razina
• Mjerenje maksimalne audio snage
• Mjerenje audio frekvencijskog odziva
• Monitoring amplitudne modulacije

SSB predajnik i prijemnik

• Mjerenje stabilnosti frekvencije
• Dvo-tonski test

Naš model FM10CS za razliku od modela FM10C ima ugrađen sweep generator pa se osciloskopski modul može koristiti kao analizator spektra širine 0,5 do 1 MHz sa rezolucijom prikaza 10-100 Hz. Tako se može koristiti za monitoring radio signala u određenom frekvencijskom opsegu, za prikaz harmoničkih i drugih neželjenih frekvencija predajnika, za prikaz moduliranih signala, karakteristika MF, kristalnih filtara i drugo.

Naravno, za pojedina mjerenja je potrebno ili poželjno koristiti i dodatne instrumente, a kod svih mjerenja je svakako potrebno dobro znati što zapravo mjerimo i na koji način to radimo. Ni najbolji (najsuvremeniji) komunikacijski mjerni setovi neće sva mjerenja izbaciti posve automatski. Operater mora biti dobro upoznat kako se prijemnik ili predajnik ispravno spaja na mjerni instrument i kako se vrši pojedino mjerenje, odnosno koja podešavanja su za isto potrebna. Stoga ovakvi uređaji obično dolaze sa opsežnim korisničkim uputama i servisnom dokumentacijom.

Osnovni fiksni sklop ugrađen u  Singer FM10CS je analogni frekvencijski sintetizator, odnosno generator NF i RF signala u rasponu 0-1300 MHz. Ovaj precizni generator signala je konstruiran na vrlo specifičan način. Na prednjoj ploči vidimo kako se sve frekvencije odabiru preko dekadskih sklopki, a rezolucija od zadnjih 100 Hz (0-100 Hz) je kontinuirana preko potenciometra. Osnovu za dobivanje fiksnih (dekadskih) frekvencija čini jedan precizni temperaturno stabilizirani kristalni oscilator na 10 MHz. Sve ostale frekvencije zatim se dobivaju kombinacijom 40 umnoživača frekvencije, 7 djelitelja frekvencije i 13 mješača frekvencije sa pripadajućim pojasnim filtrima. Za kontinuirani raspon 0-100 Hz se koristi VCO koji radi u opsegu 5-6 MHz. Ova frekvencija se također dijeli i miješa sa dekadskim frekvencijama kako bi se dobila konačna izlazna frekvencija.

Kao što se vidi na pojednostavljenoj blok shemi, sintesajzer frekvencije je vrlo složeni sklop. Osnovu čini jedan temperaturno stabilizirani kristalni oscilator na 10 MHz i jedan VCO koji radi u rasponu 5-6 MHz. Frekvencije se iz toga dobivaju kombinacijom brojnih umnoživača, djelitelja i mješača frekvencije. Danas sve ovo može zamijeniti jedan PLL čip.  

Ovdje su smješteni djelitelji, umnoživači, mješači, filteri i pojačala za pojedine dekade sintetizatora frekvencije.

Gore lijevo je pločica kristalnog oscilatora 10 MHz (TCXO), gore lijevo je mrežni filtar. U sredini lijevo je pločica djelitelja frekvencije kristala za dobivanje 2 MHz, 1 MHz i 100 kHz te ALC kontrola, a desno je pločica sa stabilizatorima napona napajanja. Dolje je FM modulator, umnoživač za dobivanje 70 MHz i krug audio pojačala.

Ovdje su smješteni umnoživači frekvencije od 100 kHz. To je deset (dekadskih) umnoživača od x36 do x45 za dobivanje frekvencija od 3,6 do 4,5 MHz u kombinaciji da deset umnoživača x10 za dobivanje frekvencija od 36 do 45 MHz. Posljednja jedanaesta pločica je bufer pojačalo. Desno je mrežni transformator, dolje su dva tranzistora za regulaciju napona napajanja 9 V.

Pločica temperaturno stabiliziranog kristalnog oscilatora 10 MHz (TCXO) sa tranzistorskim bufer pojačalima.

Moguće je koristiti interni TCXO ili neki vanjski stabilni oscilator 10 MHz čiji signal se dovodi preko priključnice TIME BASE. Ostale dvije priključnice su specijalizirane za vanjsku kontrolu i spajanje kompatibilnih uređaja.

Pločica djelitelja osnovne frekvencije kristalnog oscilatora 10 MHz za dobivanje 2 MHz, 1 MHz i 100 kHz te ALC kontrola ulaznog signala iz RF modula.

Pločica frekvencijskog modulatora, umnoživača za 70 MHz i audio pojačala.

Primjer pločice umnoživača frekvencije na 3,9 MHz i 39 MHz.

Dekadska bufer pojačala za frekvencije 70-110 MHz.

Dekadske elektroničke (relejne) sklopke.

Djelitelji, mješači, filtri i pojačala za dekadu 100 Hz.

VCO 5-6 MHz i umnoživači za 6 i 9 MHz.

Napajanje uređaja je relativno jednostavno. Za rad su potrebni osnovni naponi od 12 V i 9 V. Na taj način se uređaj može napajati preko mrežnog ispravlja ili preko nekog vanjskog izvora istosmjernog napona 12 V.

Singer FM10CS se može napajati preko mrežnog napona ili preko vanjskog izvora DC napona od 12 V.

Mrežni transformator može raditi na 110 ili 230 V, a ugrađen je i mrežni LC filtar.

Jedan diodni mosni ispravljač (Graetz) iz kojeg se dobiva napon oko 17 V i tri tranzistorska serijska regulatora napona. Osim regulatora napona na pločici je i dioda za zaštitu od pogrešnog polariteta vanjskog DC napona te krug za zaštitu od preopterećenja linije 12 V.

Prolazni tranzistori serijskog regulatora napona za 2×9 V hlade se na šasiji uređaja.

Napajanje se sastoji od mrežnog transformatora sa jednim sekundarnim naponom koji se ispravlja diodnim mosnim ispravljačem. Ispravljeni napon je 17 V i dovodi se na pločicu sa tri tranzistorska stabilizatora napona za 12 V i 2 x 9 V. Tranzistori 2N3055 (serijski stabilazatori napona) za napone 9 V montirani su na zadnju vanjsku stranu šasije. Na istu pločicu se dovodi i DC napon napajanja koji onda može biti u opsgu 12-17 V.

RFM-10D (Radio Frequency Module)

RF modul sadrži kalibrirani atenuator i izlaznu priključnicu za signal iz generatora RF signala, te sklopove za mjerenje frekvencije ulaznih signala po principu usporedbe frekvencije ulaznog signala sa frekvencijom generatora RF signala (zero-beat metoda).

Filtar i ograničavač amplitude za ulazni signal.

Širokopojasno pojačalo za ulazni signal.

Pojačalo signala internog RF generatora i prvi mješač mjerača frekvencije za dobivanje MF na 11 MHz. 

Filtri i pojačala za MF na 11 MHz i drugi mješač za dobivanje MF na 2 MHz.

Kao što vidimo i mjerač frekvencije je relativno složeni sklop. Koristi se metoda usporedbe nepoznate ulazne frekvencije sa frekvencijom koju generira signal generator. Kada se frekvencije poklope u slušalicama se dobije zero-beat, odnosno izostanak audio signala koji se inače čuje kao posljedica razlike spomenute dvije frekvencije. Ovakav način mjerenja usporedbom frekvencija više je karakterističan za rane cijevne uređaje. Danas su mjerači frekvencije samostalni sklopovi koji se baziraju na digitalnim brojačima. Oni izravno broje periode ulaznog signala u nekom vremenskom okviru (1 sekunda) te daju izravan prikaz rezultata na digitalnom displeju.

FIM-3 (Frequency Indicating Module)

Ovaj modul nadograđuje mjerač frekvencije iz RFM-10D modula tako da se lakše pronađe zero-beat područje, odnodno da se lakše i brže pronađe frekvencija RF generatora koja odgovara nepoznatoj ulaznoj frekvenciji. Na taj način se zero-beat indikacija ne mora tražiti isključivo preko tona u slušalicama, nego se može koristiti svjetlosna indikacija i nul-instrument sa više mjernih opsega (raspona razlike između frekvencija), čime je širina detekcije veća od raspona koji se dobije samo pomoću audio tonova.

Ovakvo mjerenje frekvencije je prvenstveno namijenjeno za precizno ugađanje izlazne frekvencije predajnika i drugih oscilatorskih krugova.

OMM-1 (Oscilloscope Modulation Monitor)

Ovaj modul je kombinacija osciloskopa i analizatora spektra za promatranje RF signala u vremenskoj i frekvencijskoj domeni. Tako se mogu pratiti i mjeriti širine i dubine modulacija, harmonične i druge neželjene frekvencije, audio distorzije i drugo.

Za ovaj konkretni modul nemamo nikakve podatke, no svakako nećemo ići u detaljno rastavljanje istog. Jasno da je na strani CRT cijevi u perforiranom oklopu smješten sklop DC/DC pretvarača (invertera) za dobivanje visokog napona potrebnog ta rad osciloskopske cijevi, vjerojatno reda 1000 V. Vertikalna i horizontalna otklonska pojačala vjerojatno su smještena na dvije manje pločice, a na velikoj pločici su onda svi ostali sklopovi: sweep generator, filtri, pojačala i detektori za procesuiranje ulaznih signala, audio pojačala i slično.

Na internetu se može pronaći neka univerzalna servisna dokumentacija za setove Singer FM10C. Iako ista sadrži 560 stranica, to je dokumentacija primarno usmjerena na podešavanje i kalibraciju uređaja te sheme nekih modula nedostaju. Također, nema korisničkih uputa za samu upotrebu uređaja pa se potrebno malo poigrati istim kako bi se otkrilo čemu služi svaka pojedina kontrola ili priključnica.

Što se tiče našeg uređaja utvrdili smo da generator signala ne radi, a osciloskopski modul je vjerojatno ispravan. Svakako će biti zabavno tražiti grešku na gomili sklopova od kojih je sastavljen generator signala, no s obzirom da signal ne dobivamo ni na jednoj frekvenciji onda je vjerojatno greška u osnovnom oscilatoru ili u zajedničkim pojačalima. Sada pak nemamo što drugo dalje komentirati o ovom uređaju nego… nastavit će se 🙂

Prije sklapanja uređaja odlučio sam barem provjeriti napone napajanja. Našao dam da jedna linija napajanja od 9 V ne radi. Ta linija uključuje tranzistorski serijski regulator napona sa senzorskim tranzistorom 2N3904, pobudnim tranzistorima 2N3906 i MJE520, te izlaznim tranzistorom 2N3055. Već vizualnim pregledom tog dijela pločice vidi se da je došlo do pregrijavanja pobudnog tranzistora MJE520.

Uzrok pregrijavanju pobudnog tranzistora najčešće je kvar (proboj) izlaznog tranzistora. Tranzistor 2N3055 prolazi brzi diodni test, no kad se stavi u radne uvijete isti ne funkcionira na ispravan način. Osim 2N3055 i MJE520, neispravan je i pobudni tranzistor 2N3906.

Tranzistor MJE520 (30V/3A) nisam imao na zalihama, no pronašao sam jedan BD439 (60V/4A) koji će ovdje bez problema funkcionirati. 2N3906 je tranzistor opće namjene pa smo ga imali u zalihama. 2N3055 pak je danas već zastario tranzistor i možemo ga zamijeniti sa nekim sličnih karakteristika (60V/15A), no mi smo u starim zalihama pronašli jedan 2N3055 domaće proizvodnje (Ei).

Nakon zamjene ova tri tranzistora linija 9 V je proradila. Osciloskopom smo utvrdili da su obje linije od 9 V kao i linija od 12 V dobro filtrirane i stabilizirane te su naponske fluktuacije (ripple) pod opterećenjem minimalne. To znači da sada još ne trebamo mijenjati elektrolitske kondenzatore.

Nakon popravka napajanja generator signala je proradio, međutim ne kako bi to trebalo. Signal doseže maksimalno -37 dBm (3 mV RMS) kada nije prigušen atenuatorom, dakle kada bi trebao biti razine 0 dBm (223 mV RMS). Također na spektralnoj slici se ovisno o odabranoj frekvenciji uočava niz harmonika koji su veće amplitude od osnovnog signala. Signali se pojavljuju samo u opsegu iznad 500 MHz i promjene se uočavaju samo kod odabira posljednjom sklopkom za korak 100 MHz. TCXO i VCO rade ispravno.

Problem ćemo tražiti slijeđenjem signala unatrag, odnosno od izlazne priključnice prema unutrašnjim sklopovima. RFM-10D modul za sada možemo eliminirati kao problem jer je signal nije dobar ni na ulazu u njega.

Mali segment blok sheme uređaja FM10C sa posljednjim mješačima i filtrima u lancu sintetizatora frekvencije. Neispravan filtar označili smo crveno.

Na gornjoj ploči vidimo dva koaksijalna filtra: FL1 (750-760 MHz) i FL2 (600-700 MHz), a desno od njih je mješač Z2. Na donjoj ploči je izlazni LP filtar FL3 (DC-600 MHz), mješač Z1 i modul diodnih dekadskih sklopki A9. 

Ovi posljednji elementi u lancu su uglavnom povezani BNC priključnicama pa je lako mjeriti signale, odnosno spajati mjerne točke na analizator spektra. U protivnom, bilo bi potrebno koristiti kvalitetnu VF sondu za frekvencije do barem 1 GHz što nije jeftina oprema.

Prvo što sam ovdje primijetio to je da elementi nisu povezani prema tvorničkoj blok shemi, odnosno zamijenjeni su ulazi/izlazi na mješače Z1 i Z2. Vjerojatno je netko već pokušavao popravljati ovaj uređaj, te je kod sklapanja pomiješao koaksijalne priključnice. No, to nije sve. Na blok shemi vidimo da su pogrešno označene priključnice mješača Z2. Naime, ulazni signali se vode na priključnice R i L dok je izlazna priključnica X. Stoga oznake L i X filtra Z2 na shemi moraju biti zamijenjene. Ovdje su koaksijalni vodovi dovoljno dugački da se lako može napraviti pogrešno spajanje, a s obzirom da nema nikakvih oznaka na kablovima treba biti posebno pažljiv kod spajanja mješača i filtara.

Spektralnim analizatorom smo utvrdili da dobivamo čiste signale 750-760 MHz i 60-150 MHz na ulazu u mješač Z2, no sa istog ne dobivamo nikakav izlaz. Također je čist i signal 700-1200 MHz na ulazu u mješač Z1, no s obzirom da nemamo ulaz sa Z2 onda smo očekivano na izlazu dobili samo neke signale iz ulaza 700-1200 MHz koji su prošli mješač i izlazni filtar FL3.

Pasivni mješač (Z1 i Z2).

S obzirom da su mješači Z1 i Z2 potpuno jednaki, za početak smo napravili njihovu zamjenu. Međutim, pokazalo se da oba ova mješača neispravna.

Očekivano, riječ je o pasivnim mješačima tipa DBM – dvostruko balansirani mješač. Ovo su vrlo česti tipovi pasivnih mješača u različitim RF uređajima. Sastoje se od četiri diode spojene u obliku prstena ili zvijezde, pa se takvi mješači ponekad nazivaju i prstenasti (ring) odnosno zvjezdasti (star) mješači. S obzirom da diode imaju relativno nisku impedanciju, moraju se koristiti prilagodni transformatori, tzv. “baluni” (skraćeno od balanced/unbalanced transformator). Same diode ovdje rade kao prekidači pa se za visoke frekvencije moraju koristiti brze diode, a najčešće su to Schottky diode. Za niske frekvencije mogu se koristiti i obične kristalne diode kao što smo to primjerice vidjeli kod uređaja Telettra VS-C2.

U našem slučaju vjerojatno je došlo do neispravnosti jedne ili više dioda. S obzirom da se radi o relativno visokim frekvencijama (1 GHz) ovakvi filtri su malih dimenzija i teško ih je popravljati u samogradnji (zamjena dioda). Svakako je bolje kupiti neki gotov moderan DBM mješač i ugraditi ga u postojeće kućište. Z-Match mješači tvrtke Vari-L poput ovih naših (za frekvencije 50-1500 MHz) prodaju se po cijenama 30-100 eura što je posve neisplativo za ovaj uređaj. Vjerojatno bi najbolje rješenje bilo ugraditi primjerice DBM mješač ADE-25MH koji se može koristiti za frekvencije 5-2500 MHz, a cijena mu je ovisno o trgovini od 2-15 eura. Druga mogućnost je potražiti adekvatne mješače na pločicama starih mobitela, Wi-fi uređaja, satelitskih prijemnika i sličnih uređaja koji rade na frekvencijama iznad 1 GHz.

ADE-25MH je zapravo dvostruki DBM mješač koji se sastoji od dva diodna prstena sa po četiri diode i pet transformatora. Takvi mješači se nazivaju DDBM (double double-balanced mixer). Za razliku od običnih DBM mješača, DDBM mješači imaju puno niže izobličenje signala, širi dinamički frekvencijski opseg rada i veću izolaciju između priključaka.

Stigli su DDBM mješači ADE-25MH i sada ćemo ih ugraditi u kućišta starih mješača. Inače za originalne mješače Vari-L (Z-match) oznake PNI-403264-001 nismo našli nikakve podatke. Osim frekvencijskog opsega za mješače je važan podatak o gubicima konverzije, odnosno za koliko se priguši izlazni signal kao produkt miješanja u odnosu na ulazne signale. Naš ciljani frekvencijski opseg je 60-1200 MHz i tu ADE-25MH ima gušenje (Conversion Loss) od 6,6-7,5 dB što je karakteristična vrijednost za DBM mješače. Originalni mješači vjerojatno imaju slično ili 1-2 dB veće gušenje.

Dimenzije DDBM mješača ADE-25MH su 7,9 x 5,6 x 2,8 mm.

Ovdje vidimo usporedbu veličine elemenata mješača ADE-25MH i originalnog mješača Vari-L PNI-403264-001. Treba imati u vidu da je ADE-25MH zapravo dvostruki DBM mješač sa osam dioda i osam zavojnica naspram četiri diode i četiri zavojnice od kojih se sastoji Vari-L mješač. Mreža je 5×5 mm. 

Montaža DDBM mješača ADE-25MH na mjesto elemenata Vari-L mješača. Mješač smo orijentirali tako da povezne žice budu što kraće, a i uklonili smo nepotrebne tiskane veze kako bi se smanjio utjecaj parazitskih kapaciteta.

Nakon zamjene mješača uređaj i dalje ne radi. Problem je u tome što su ulazni signali u mješač jednostavno preslabi i na izlazu dobivamo jedva mjerljiv signal razine cca -95 dB. Niske amplitude ulaznih signala primijetio sam već i kod prvog testiranja uređaja, no isto sam pripisao gubicima u poveznim kablovima sa spektralnim analizatorom, posebice jer su razine oba ulazna signala bile slične.

Naravno, sad je lako biti pametan, no što je tu je. Bilo je odmah čudno kako to da su baš oba mješača neispravna, no vidi se da je netko već pokušavao popravljati taj uređaj, a onda je sve moguće. S druge strane bilo je čudno i što su razine oba ulazna signala slične jer nije vjerojatno da su otkazala pojačala paralelno u dva različita bloka. Uglavnom, testirao sam diode na originalnim mješačima i sve su ispravne tako da zamjena mješača ovdje čini se nije bila potrebna. Sada moramo precizno izmjeriti signale prisutne na mješačima.

Zelenom bojom ispisane su nominalne vrijednosti jačina signala na pojedinim ulazima, a crvenom bojom su ispisane izmjerene vrijednosti. Vidi se da su izmjerene vrijednosti višestruko niže od nominalnih. Najgora situacija je na ulazu 750-760 MHz. Ovaj signal se dobiva iz modula A8 koji sadrži mješač frekvencija za dekadu 10 MHz sa pripadajućim pojačalima.

Modul A8 koji sadrži mješač frekvencija iz dekade 10 MHz.

Dvostruko tranzistorsko pojačalo za izlazni signal  iz mješača 750-760 MHz.  

Umnoživači frekvencije (x5 i x2) te pojačala za dobivanje signala LO frekvencije 700 MHz iz signala 70 MHz.

Izmjerili smo da je ulazni signal od 70 MHz razine -11 dBm, a nakon umnožavanja i pojačanja na ulaz mješača dolazi signal frekvencije 700 MHz i razine -19 dBm. To što je signal slabiji nakon umnožavanja nije čudno jer umnoživači rade na principu selekcije i pojačanja harmonika (u ovom slučaju 5. i 2. harmonika), a ti signali su puno slabiji od osnovnog signala. Pojačalo sa jednim tranzistorom tako u najboljem slučaju pojača amplitudu harmonika približno na vrijednost koju ima osnovni signal.

Na shemi je napisano da je ulazni signal amplitude 2,0 Vpp što odgovara razini od 10 dBm na 50 Ω. Time bi signal od izmjerenih -11 dBm (oko 0,18 Vpp) bio prilično mali. Čini se da ovdje umnoživači i pojačala rade, tako da jedino poboljšanje može dati jači ulazni signal. Također je i ulazni signal s druge strane (50-60 MHz) relativno mali, oko -19 dBm. Sa dva signala jačine -19 dBm na izlazu iz mješača dobivamo signal jačine -45 dBm što je gušenje od 26 dBm. DBM mješači ne bi trebali imati gušenje veće od 10 dBm (tipično 2-9 dBm). Očito su ulazne razine signala u mješač previše male. Jasno da i mjerna sonda unosi neko gušenje, no ono opet ne može biti toliko veliko.

Napon napajanja od +9V je stabilan i filtriran te samo napajanje ne može biti uzrok problema. Međutim, na početku smo morali popraviti liniju napajanja +9V, a vidjeli smo da su tranzistori i tiskane veze na toj liniji prilično stradali. Moguće je da je jednom došlo do proboja ove grane napajanja što je uništilo ili oštetilo više tranzistora u više modula uređaja.

Druga mogućnost je da sam osnovni kristalni oscilator daje premalu razinu signala, zbog čega su onda i sve druge razine signala premale i nedovoljne da prođu kroz mješače. Zato ćemo prvo provjeriti osnovni TCXO i njegova pojačala.

Što se tiče signala za prvi mješač (600-700 MHz) provjerili smo sve module kroz koje prolaze signali za taj mješač:

• pojačalo signala (bufer pojačala) osnovnog oscilatora 10 MHz (modul A11)
• umnoživač frekvencije 10 MHz na 70 MHz i FM modulator (modul A1A6)
• mješač i pojačala dekade 10 MHz (modul A8)

Iako su izmjerene razine svih signala niže od nominalnih, svi stupnjevi unutar ovih modula rade ispravno. Napravili smo fina ugađanja svih VF pojačala te uspjeli podići razinu signala za preko 40 dBm. Ovo je ogromno poboljšanje i očito je da se ovdje netko već “igrao” podešavanjima jer se sklopovi nisu mogli toliko razdesiti sami od sebe.

Pojačalo signala (bufer pojačala) osnovnog oscilatora 10 MHz (modul A11). Dva pojačala se nalaze na lijevoj strani pločice, od kojih je jedno pojačalo za odvajanje (bufer pojačalo) sa Q3, a drugo je naponsko pojačalo sa Q5. U donjem lijevom kutu odmah do izlaznog tranzistora Q3 uočava se transformator impedancije za izlazni signal. U pregradama su bufer pojačala za dekade 70 do 110 MHz.  

Tako sada na ulaz u mješač 750-760 MHz umjesto prethodnih -42 dBm imamo 0 dBm. Iako za mjerenja koristimo relativno dobar i kalibriran RF spektralni analizator (Siglent SSA3021X) naša sonda posve sigurno unosi neka gušenja signala tako da je lako moguće da je izlazni signal razine nominalnih +5 dBm. S obzirom da koristimo pasivnu sondu vjerojatno se dio VF energije utroši na samoj ulaznoj impedanciji mjernog sistema, no aktivne sonde za visoke frekvencije nisu nimalo jeftine pa radimo s onim što imamo. Za mjerenje vrlo slabih VF signala gdje moramo maksimalno eliminirati šum zajedničke mase ili za mjerenje plutajućih napona koji nisu na potencijalu mase trebali bi diferencijalnu sondu, a one su još nekoliko puta skuplje od aktivnih. Kako god bilo, mi sa našom sondom još uvijek možemo mjeriti signale ispod -100 dBm što je posve dovoljno za ovakva mjerenja. Također, za podešavanje najveće amplitude signala kod podešavanja LC krugova pojačala nije toliko bitno gušenje u ispitnom kablu.

Uglavnom, dobiveni signal od 0 dBm ili nešto jači dovoljne je razine da prođe kroz prvi mješač i na izlazu napokon imamo produkt miješanja 600-700 MHz razine -32 dB. Gušenje DBM mješača je još uvijek veliko, no barem imamo neki izlazni signal.

Međutim, sada ovaj signal 600-700 MHz razine -32 dB ne prolazi dalje kroz modul A7 što je kontrola automatskog pojačanja (AGC) i AM modulator. Naš modul se donekle razlikuje od onog sa dostupne sheme i ne sadrži AM modulator već samo AGC kontrolu. Našli smo da ne postoji pozitivan napon AGC kontrole koji se dobiva iz modula A1A2 i šalje na modul A7. Stoga smo na modulu A1A2 podesili AGC napon na nominalnih 2,8 V čime je se na izlazu iz modula A7 pojavio slab signal razine -57 dB (nakon finog ugađanja AGC pojačala). AGC modul A7 inače normalno guši signal za oko -16 dB kad je ispravne ulazne razine tako da možemo pretpostaviti da sada AGC stupanj radi.

AGC modul A7 sadrži dva pojačala za automatsku kontrolu pojačanja signala 600-700 MHz.

Svi signali koji su sada još uvijek premalenih amplituda za miješanje dolaze iz generatora frekvencija (moduli A12 do A21). Malo je izgledno da su baš svi moduli razdešeni ili neispravni te se sada pojavljuje novi mogući krivac: višepolne sklopke za odabir radne frekvencije. Već smo ranije primijetili da se na nekim položajima sklopki signali potpuno gube, dok su na nekima nestabilni. Ukoliko su sklopke istrošene, zaprljane, oksidirane ili na neki drugi način dotrajale tako da unose velike gubitke kod preklapanja VF signala, onda imamo problem koji će se teško moći riješiti. Ako pogledamo osnovnu blok shemu vidimo da sklopke višestruko preklapaju frekvencije u rasponu 3,6 – 1200 MHz kroz deset generatorskih modula na dekadske mješače. Sklopke su praktično centralna upravljačka jedinica za sintezu frekvencije i bilo kakvi nedostaci na njima odraziti će se i na izlazni signal. Za generiranje bilo koje izlazne frekvencije signali prolaze kroz svih sedam frekvencijskih sklopki. Loš kontakt na samo jednoj sklopki može potpuno degradirati ili prekinuti bilo koji izlazni signal.

Sklopke za odabir radne frekvencije montirane su u uski prostor šasije i povezane djelom preko posebne tiskane pločice, a dijelom izravno vodovima gdje su oni za više frekvencije koaksijalni. Za demontažu ovih sklopki potrebno je rastaviti dobar dio šasije i razlemiti stotinjak žica koje je pri tome potrebno dobro označiti kako bi se zalemile natrag na ispravna mjesta. Ako se to i napravi, daljnje rastavljanje i kasnije sastavljanje samih sklopki je upitno i pitanje je koliko će se sami kontakti na kraju moći očistiti. Ako se malo bolje pogledaju vanjska tijela sklopki, gotovo na svima se uočavaju zelene mrlje koje ukazuju na razvijenu kemijsku reakciju bakarnih kontakata. Ako su kontakti nagriženi, istrošeni ili na neki drugi način korodirali onda ove sklopke više ne mogu biti pouzdane ni nakon čišćenja.

Na žalost, ovdje moramo odustati od daljnjeg pokušaja popravka našeg Singer Gertscha FM10CS. Jednostavno je veća mogućnost da se napravi nekakva dodatna šteta nego da se uspješno restaurira ovih osam složenih sklopki koje se sastoje od  2-5 sekcija i 4-10 polova. Miješače nismo morali mijenjati, no na sreću nismo narušili vanjski izgled istih, a izlazni signal iz DDBM mjeršača će biti nešto jači i bolje izoliran od ulaznih signala. Testom smo potvrdili da DDBM mješač miješa signale dovedene na bilo koje dvije priključnice (RF, LO, IF), a na trećoj priključnici se u svim kombinacijama dobivaju izlazni signali približno istih amplituda. To je barem riješilo misteriju oko “pomiješanih” ulaza i izlaza na priključnicama mješača, gdje su oni odabrani tako da se dobije najbolje miješanje i najbolja međusobna izolacija signala s obzirom na različite amplitude ulaznih signala.