Foundation Course: Transmitters and Receivers

Slide11Foundation  Course Transmitters  &  Receivers Foundation  Course Transmitters  &  Receivers EKRS Karl Davies

Slide2Tuned Circuits2  Radios depend on the concept of tuned circuits.  Tuned circuits are built from combinations of Inductors and Capacitors which have a self-resonant frequency.  Tuned circuits are thus able to selectively pass or block frequencies in transmitters and receivers.  They are the basis of tuners, filters, oscillators, ATUs etc.

Slide3Transmitters3  Transmitter concept is in the block diagram below:-  Foundation Licence only permits use of commercial equipment to minimise the risk of interference and/or out-of-band operation.  Avoid over-deviating, and operating PAs into poor matches !! 1 - Audio Stage 2 - Modulator e.g.  AM, FM, SSB 3 - RF Frequency Generator 4 - RF Power Amplifier 1 3 2 4 Mic

Slide4Receivers4  Receiver concept is in the block diagram below:-  RF Front-end is critical to performance. Inductors and capacitors create selectively tuned circuits.  RF Amplifier stage dominates the Noise performance  Detection circuits for decoding AM, FM etc are different 1 - Tuning and RF Amplifier 3 - Audio Amplifier 2 - Detection  4 - Loudspeaker 1 3 2 4

Slide5Modulation5  Modulation (or Mode) refers to how audio or data information is superimposed onto an RF ‘Carrier’ frequency  Remember - the RF Carrier is a sine wave:- v   m/s f   Hertz    metres v  f

Slide6AM Modulation6  Note if Audio is too strong, clipping and distortion occurs  Simple AM gives carrier with lower and upper sidebands • AMPLITUDE MODULATION (AM)  - The audio signal varies the amplitude of the RF Carrier RF Carrier Audio Input AM Signal

Slide7FM Modulation7  Actual amount of variation is small & called Deviation  Signal Amplitude is constant and doesn't carry info. It’s therefore less prone to interference • FREQUENCY MODULATION (FM)  - The audio signal varies the Frequency of the RF Carrier - its Amplitude stays constant FM Signal RF Carrier Audio Input

Slide8CW & FSK Modulation8  Poor Edges can give ringing or key clicks  Don't overdrive if TNCs used for Packet Data  Data rates are limited by available Bandwidth • Morse, also called CW,  is the simplest form of digital mode. • FSK, Frequency Shift Keying,  is used for higher speed ‘Packet’ data FSK Signal CW Signal Keyer /Data

Slide9Earthing/EMC9  Good reception especially on HF, as well as EMC performance, depends on good earthing.  Ensure shack equipment is run from a common mains earth to prevent earth loops - use filtered mains boards and ferrite rings correctly.  RF Earths for antennas are often separate - consider earth stakes etc.  Modern Gas & Water Pipes can give high resistance earth.  AM/SSB can be rectified/detected easily, so is most prone to cause interference  - Operate in a responsible manner!

Slide10Operating Precautions10  Ensure Transmitter frequencies/modes are setup correctly so emissions are always in band, and conform to band plans.  RF power amplifier outputs must be connected to a correctly matched antenna to work properly. Use of the wrong antenna can result in damage to the transmitter.  Excessive AM modulation or FM deviation will cause distorted outputs, and interference on adjacent channels  Ensure that Microphone Gain (where fitted) is correctly adjusted

Slide11Extras11  Coils/Inductors pass DC but block AC  Capacitors block DC but pass AC Units     mH =   milli Henry’s                          f   micro-Farads Tuned Circuits are circuits with mixtures of coils and capacitors

Slide12Extras – Tuned Circuits12 Parallel RLC Circuit notations: V  - the voltage of the power source (measured in  volts  V) I  - the current in the circuit (measured in  amperes  A) R  - the  resistance  of the resistor (measured in  ohms  = V/A); L  - the  inductance  of the inductor (measured in  henrys  = H = V· s /A) C  - the  capacitance  of the capacitor (measured in  farads  = F =  C /V = A·s/V) Series RLC Circuit notations: V  - the voltage of the power source (measured in  volts  V) I  - the current in the circuit (measured in  amperes  A) R  - the  resistance  of the resistor (measured in  ohms  = V/A); L  - the  inductance  of the inductor (measured in  henrys  = H = V· s /A) C  - the  capacitance  of the capacitor (measured in  farads  = F =  C /V = A·s/V) q  - the charge across the capacitor (measured in  coulombs  C)