my TS440S - Last Update 18/4/2014

In questa pagina sono illustrati alcuni interventi/misure sul mio TS440S.
Il primo intervento riguarda la IF-UNIT per un problema di calo di potenza sulle bande alte / funzionamento intermittente
Il secondo intervento riguarda la pulizia del VCO1 dalla colla prima di avere i famigerati problemi di PLL UNLOCK
Il terzo intervento riguarda l'installazione di un Crystal Heater sul quarzo di riferimento del PLL
Il quarto intervento e' in realta' una misura dell'azione dei filtri che sono installati sul mio TS440S : CW FILTER YK-88C (500Hz) e SSB FILTER YK-88SN (1800Hz)
Il quinto intervento e' il miglioramento della sezione AUDIO in modo CW ( AUDIO CW IMPROVEMENT )
Il sesto intervento riguarda la modifica del filtro preselettore della banda dei 40metri

1 - IF-UNIT

Il mio TS440S ha iniziato a darmi qualche problema di erogazione della potenza. Ho fatto le misure su carico fittizzio utilizzando in serie power meter e in ingresso all'rtx un amperometro.
I risultati sono
160m, 80m, 40m = 100W 15A : OK
20m = 80W 12A : ??? strano ???
17m = 50W 7,5A : male
15-10m = 40W 6A : molto male

Il fatto che la corrente assorbita cali in relazione alla minore potenza assicura che non ci sono problemi di stazionarie sui circuiti di uscita dell'apparato, inoltre avevo notato che dando dei colpetti al coperchio superiore le cose andavano a posto per brevi momenti.
La lettura di forum nazionali (arifidenza ) e internazionali ( yahoo group TS440 ) mi ha guidato ad individuare il colpevole : una cattiva saldatura nella zona intorno al connettore C26 della IF-UNIT.
La foto mostra come si presenta la IF-UNIT rimuovendo il coperchio superiore dell'apparato.

Guardando attentamente si vede un cavetto coassiale grigio nella zona cerchiata di rosso. La cattiva saldatura era proprio di questo cavetto. Comunque sono intervenuto anche sostituendo un componente visibilmente corroso ( zona in alto a sinistra )

Per rimuovere la IF-UNIT e' sufficiente scollegare tutti i connettori, svitare le viti e far scivolare la scheda da sotto il cablaggio. Per questa operazioni non ci sono indicazioni particolari, se non le solite :
- tutte le viti vanno separate per tipologia
- occorre fare quante piu' foto possibili, specialmente una ogni nuova operazione intrapresa. Io ho fatto una foto per ogni vite e connettore sfilato. E' stato provvidenziale...
- occorre scrivere su ogni connettore il relativo ref-des riportato sulla scheda

2 - RF-UNIT

Il problema avuto sulla IF-UNIT mi ha portato a documentarmi su tutti i problemi del TS440S. In particolare il problema della colla EBG ( Evil Brown Glue = colla marrone del diavolo ). La casa costruttrice aveva dichiarato l'apparato idoneo ad essere installato sui veicoli per cui, per ridurre il problema della stabilità dei vari VCO, e' stata usata della colla. Con il passare del tempo ( il mio TS440S ha seriale 7051866 ), la colla diventa igroscopica, assorbe acqua, cambia colore, diventa conduttiva e iniziano a corrodersi i componenti da essa coperti. Se si interviene in tempo si prolunga la vita dell'apparato. Il tipico problema che provoca la colla e' lo sgancio del PLL ( DISPLAY DOTS -- puntini sul display )

I VCO si trovano su due schede, la PLL-UNIT e la RF-UNIT. La PLL-UNIT e' sotto la IF-UNIT. La mia era a posto. La RF-UNIT e' visibile smontando il coperchio inferiore dell'apparato.
Questo e' il mio VCO1.....ORRIBILE....

Il lavoro da fare e' relativamente semplice ma lento e da farsi con molte attenzioni. La prima cosa da fare e' smontare la RF-UNIT seguendo le stesse indicazioni per la IF-UNIT. Io ho dovuto aprire anche la parte di fondo che copre i filtri di uscita perche' i cablaggi della RF-UNIT sono veramente "tirati". Si procede quindi con la rimozione dello schermo metallico dissaldandolo. Puo' essere complicato ...attenzione a forzare l'estrazione. Io ho usato una buona pompa aspirastagno, la trecciola e molto fattore "C". Tenendo la scheda in posizione obliqua, si inizia a pulire la zona coperta di colla con del diluente nitro facendo molta attenzione a non bagnare i trasformatori. Poi un poco alla volta si rimuove la colla con delle pinzettine e infine si procede a dissaldare tutti i componenti tranne i trasformatori e quelli visibilmente puliti. Io non ho smontato i diodi varicap perche' i loro reofori sono ripiegati e c'e' il rischio di romperli....la brutta esperienza e' toccata a C177 che ho poi sostituito, ma ero certo di trovarlo in negozio. Ogni componente rimosso va accuratamente catalogato e messo al sicuro. Io ho utilizzato una infinità di scatoline dove ho messo, uno alla volta, i vari componenti.

Le foto seguenti mostrano la situazione "in corso"



Da qui in poi parte la ricostruzione. Tutte le resistenze le ho sostituite con delle nuove. Lo stesso dicasi per i condensatori elettrolitici. Tutti gli altri componenti li ho puliti e rimontati nella loro esatta posizione iniziale anche se alcuni erano equivalenti.
La foto seguente mostra lo stato di sporcizia di un transistor


I componenti che non ho smontato sono stati puliti con molta attenzione direttamente sulla scheda, ma e' stato facile perchè intorno non c'erano gli altri ad ostacolare.

Durante le pause di lavoro con lo spazzolino, ho ridisegnato al cad lo schema elettrico del VCO perche' il service manual che ho recuperato era poco nitido. Inoltre mi sono fatto una stampa in grande e a colori del piano di montaggio.
Il tavolo di lavoro. Si vede la RF-UNIT montata su un'utilissima morsa speciale per schede elettroniche. Nella valigia sulla destra ho messo il resto del 440 ben protetto. Sul tavolo in formato A4 il piano di montaggio. Si vede inoltre lo spazzolino e il contenitore metallico per il diluente.


Ed ecco finalmente il risultato finale. Uno spettacolo...e per di piu' funziona anche ...hi..


In termini di tempo il lavoro si fa in 20 ore che alla fine sono state spalmate per tutto il mese di settembre. Peccato aver perso il SAC CW.

3 - Crystal Heater

Il prodotto da usare e' il QA-40 della KUHNE dal costo molto contenuto.

E' un riscaldatore delle dimensioni adatte per essere attaccato ad un quarzo in case HC49. La temperatura viene mantenuta a 40,8° con elevata precisione. L'alimentazione da 8 a 12V lo rende estremamente versatile.
Sul TS440 va installato sul quarzo a 36MHz della scheda PLL UNIT

Questa modifica e' stata sviluppata da SV9DRU cui va tutto il merito.

4 - Audio measurement

Sul mio TS440 sono installati due filtri : YK-88C ( CW 500Hz ) e YK-88SN ( SSB 1800Hz ). Questi filtri hanno ovviamente un impatto sul canale audio. Per studiarne il comportamento ho utilizzato un generatore RF di buona stabilità sia in frequenza che in ampiezza e un software gratuito di analisi spettrale audio che si chiama SPECTRUM LAB.
Lo schema di principio e' il seguente

A seconda dei casi e' stato attaccato al ricevitore l'antenna o il generatore di segnale RF. Nel seguito verrà indicato con SETUP-SG il setup che prevede l'uso del generatore di segnale o SETUP-ANT quello in antenna.
L'uscita audio in alcuni casi e' presa dalla uscita cuffie mentre in altri casi dalla uscita AFSK OUT posta sul retro che normalmente uso per la demodulazione dei modi digitali (PSK31). Nella pratica ho poi inserito tra TS440 e PC la solita interfaccia che uso per il PSK31 previo controllo della sua risposta in frequenza.
Penso che si possa usare al posto del generatore SG anche un generatore di rumore...e' una idea che verifichero' in seguito.
Immagine 1

In modo CW la frequenza del VCO usato in ricezione e' spostata 800Hz piu' in basso della frequenza visualizzata sul display del TS440S. Questo permette di ottenere un battimento che in bassa frequenza e' appunto una riga a 800Hz. L'immagine 1 e' interessante in quanto a -135dBm l'analizzaore di spettro mostra chiaramente tale riga. Sul canale audio la nota e' udibile ma con molta attenzione, e in cuffia. Traiamo alcune conclusioni :
- la sensibilità del ricevitore e' buona, cosa che non pensavo
- il vco sembra ben allineato
- il rumore a forma di panettone da 200Hz a 2800Hz e' intrinseco al 440 e probabilmente e' legato ad uno degli ultimi stadi di conversione in quanto come vedremo in seguito il filtro CW inserito avrebbe stretto di piu' il rumore.
Immagine 2

Questa immagine e' ottenuta su un secondo TS440s con gli stessi filtri del mio. Come si vede la risposta e' decisamente diversa. In pratica e' 20dB maggiore inoltre, in assenza di segnale, si vede bene la curva di risposta del filtro CW dovuta al rumore. La nota era chiaramente udibile ad orecchio.
Questo mi fa pensare che il mio TS440 ha qualcosa che non va bene. La stessa differenza in dB la vedo anche sull'intervento dell' AGC che in pratica si traduce sulla indicazione della lancetta dello S-METER.
Occorre indagare a fondo.

Ho fatto l'ipotesi che la RF-UNIT sia relativamente a posto e sono andato a ritoccare le prime cinque bobine sul percorso di ricezione della IF-UNIT.
Immagine 3

Finalmente qualcosa di piu' simile all'altro TS440.
Pero' l'azione del filtro stretto non e' marcata. Occorre indagare a fondo.

ZERO BEAT
In attesa di indagare sui filtri, metto in evidenza un fatto che e' molto importante. Un ricetrans come il mio opera in conversione di frequenza. In estrema sintesi e molto grossolanamente, la stazione DX che ascolto in CW trasmette una sinusoide a radiofrequenza per tutto il tempo in cui il suo tasto e' abbassato. Questa sinusoide a radiofrequenza entra nel mio ricevitore che la "converte" su una frequenza audio in modo che sia udibile. Come si vede bene dalle figure precedenti, il TS440 quando e' sintonizzato perfettamente sulla frequenza del segnale trasmesso dalla stazione DX ( nelle figure idealmente rappresentata dal generatore di segnali ), la frequenza audio che risulta e' di 800Hz. Questa condizioni si chiama "ZERO BEAT".
Le probabilità di effettuare il collegamento con la stazione DX saranno maggiori se e' verificata la condizione ZERO BEAT in quanto il mio segnale trasmesso entrerà perfettamente nel filtro del ricevitore della stazione DX.
Le figure seguenti mostrano l'effetto della regolazione IF-SHIFT presente sul TS440.
Immagine 4

Immagine 5

IF SHIFT = -1 significa ruotare in senso antiorario di una "tacca" la manopola IF-SHIFT.
Come si vede bene dalle figure se IF-SHIFT viene lasciato in posizione "0", il filtro CW e' di fatto spostato troppo piu' in alto di dove dovrebbe essere. Con questa regolazione si e' fortemente portati a sintonizzare la stazione DX molto piu' in basso di dove invece si trova perche' per il nostro orecchio la sentiamo meglio in quella posizione ma quando e' ora di chiamare succede che non passiamo...per forza...siamo spostati e magari la stazione DX sta utilizzando filtri molto stretti.
La corretta impostazione del filtro aiuta a centrare meglio la stazione DX e quindi aumenta la probabilità di collegarla. E' ovvio che le corrette impostazioni aiutano e non poco nei contest.

MDS
Sul numero 6-2011 di RKE c'e' un interesante articolo di I4SBX che spiega come usare SPECTRUM LAB per fare la misura dell' MDS e dell' IMD3. Avevo il sospetto che SPECTRUM LAB potesse sostituirsi ad un millivoltmetro AF ed infatti e' cosi'.
Non ho ancora messo a punto il mio generatore dual tone per cui ho fatto solo la misura dell' MDS.
Sul mio TS440s ho rilevato MDS = -145dBm in modo CW usando il filtro da 500Hz
Chi e' curioso di sentire "-145dBm" cosa produce in cuffia puo' scaricare questo file ( click qui per scaricare )

RX ANTENNA BYPASS ESTERNO
Sul 440 la commutazione tra RX e TX e' affidata ad un rele' posto a ridosso del connettore PL di uscita. Vorrei sperimentare antenne in ricezione diverse da quelle usate in trasmissione e inoltre vorrei sperimentare dei filtri preselettori in antenna. L'idea e' illustrata nella immagine che segue:

Aprendo il connettore coassiale esterno si ha accesso direttamente al ricevitore. Si puo' collegare una antenna diversa, farla precedere da un preselettore con poche pretese riguardo alla potenza da sopportare, e tante altre applicazioni.
La modifica e' relativamente semplice e ritengo che le foto siano esaustive. Come unica nota, siccome non ho trovato i connettori KENWOOD, di fatto mi sono arrangiato con quello che avevo (vedi seconda foto). I cavetti coax con connettore SMB sono stati recuperati in una qualche fiera.







5 - MODIFICATION for AUDIO IMPROVEMENT IN CW MODE


INTRODUCTION

This paper shows how to add a bandpass filter in audio chain when CW MODE is selected. In the TS440 the SSB or CW audio signal comes out of the same product detector. The following stage, common for AM or FM MODE, has a too wide band for CW MODE. If the optional filter YK88CN is installed, this modification could be not so useful because this filter is already narrow, but, and it is my case, if the filter is YK88C then this modification results in a sensible effect.

DESCRIPTION of MODIFICATION

The following pictures should give an idea of the mod.



FILTER

The filter is a Multiple Feedback Band Pass ( MFBP ) made by NE5534 op-amp. Two stages has been implemented and one cell or two cells are selectable by jumpers. Design tools and simulation in LTSPICE of MFBP filter can be found in my web page ( click to LTSPICE-MFBP ).





BUILDING THE MOD

STEP 1 :
Remove D62 in the IF UNIT. Get one diode 1SS133. This will be "D62B". Connect anode to point A and cathode to point B. This is used to enable the original audio path when SSB MODE is selected.


STEP 2 :
Get another diode 1SS133. This will be "D62A". Connect anode to point C. Connect a wire to the cathode. This is "J8A" and it is used to enable the new audio path when CW MODE is selected.


STEP 3 :
Install the filter by connecting the point A,B,C,D,E to the IFUNIT board as indicated in the following pictures.



A point is node R71, C51, R72 and C53
B point is node R87, C63 ( filterd +8V )
C point is GND
D must be connected to "J8A" described in previous step
E point is cathode of D24

MEASUREMENTs

The following pictures show the effect of the filter when mode "1 cell" or "2 cells" is selected by proper insertion of the jumpers. The measurements have been carried out by connecting the soundblaster input of the PC to the "AFSK OUT" of the TS440 through a 1:1 transformer and running the software "SPECTRUM LAB".

The white curve is the original response ( MODE CW, FILTER YK88C selected ).
The red curve is after modification when 1 cell is selected.
( note : the spurious are 50Hz harmonics produced by my poor sound blaster )


The same response when 2 cells are selected.

HOW REALLY IT WORKS

The following pictures and the audio file ( click to download MP3 ) should give better an idea of how the filter works. The scenario is typical : a station is perfectly tuned ( see emission at 800Hz ) and another station is interfering ( see emission at 1000Hz ) by holding the carrier fixed.
The first picture is the response of the original TS440 ( MODE CW, FILTER YK88C selected ), the second is the 2-cell response




This picture shows the same in time-domain representation



CONCLUSIONs

The filter acts in the AUDIO path . You do not have to expect improvements on sensibility or IP3. Even so the result is extraordinary. I suggest you to select 2-cells if you are "contest" oriented.
For any information, availability of the kits, please contact me at my email.

6 - MODIFICA BANDPASS FILTER 40Metri


INTRODUZIONE

Il segnale proveniente dall'antenna prima di giungere al primo mixer passa attraverso un filtro preselettore costituito da 10 filtri passa banda in parallelo. Ogni filtro è inserito a seconda della frequenza sintonizzata. La seguente tabella illustra la partizione effettuata :

122-30 MHz
214.5-22 MHz
310.5-14.5 MHz
47.5-10.5 MHz
56-7.5MHz
64-6 MHz
72.5-4 MHz
81.6-2.5 MHz
90.5-1.6 MHz*
100-0.5 MHz*

* Nel mio 440 ho eliminato il filtro 9 e il filtro 10 rimuovendo rispettivamente D6/D7 e D4/D5.



Quando il TS440 è sintonizzato sui 40M, il segnale BPF_SEL_5 attraverso L40, L43 e L49 polarizza i diodi D14 e D15 che "inseriscono" il filtro. C58 e C60 di fatto creano un punto di massa virtuale per la RF per cui il filtro passa banda è di fatto questo:



Nella simulazione con LTSPICE ho considerato 1 ohm di resistenza serie per L40,L41 e L49 e 2 ohm per L38 e L39. Per i condensatori non ho specificato nulla. Di seguito il risultato della simulazione e la misura reale.







Come si vede la simulazione è molto fedele.

MODIFICA

Dopo aver letto la teoria degli ALL POLE FILTER, sono giunto alla conclusione che il filtro in questione è un filtro di Butterworth di ordine 5 di circa 2MHz di banda. Con il sw AADE ho provato a ridisegnarlo impostando una banda più stretta.





A questo punto un po' con il simulatore e un po' con la misura diretta, ho realizzato il filtro.
Le foto seguenti mostrano alcuni particolari








Notare che C58, C60 e R22 sono stati sostituiti con componeti SMD per fare spazio alle nuove induttanze
Il risulato finale è il seguente:


Rispetto alla previsione si nota una maggiore perdita di inserzione, di cui non riconosco la causa.
Ma come va all'atto pratico ? Non ho fatto il confronto con un altro 440. L'impressione è che il miglioramento sia percepibile.


continua

Link utili :
KENWOOD TS-440 YAHOO GROUP; inglese
Russ Reeds; inglese
OZ1BZM Kenwood TS-440 repair; inglese
ARI FIDENZA FORUM Riparazione Kenwood TS 400S (IK6BLG); italiano
link a SPECTRUM LAB; inglese

Progetti in cantiere :
IF tap per uscire verso un ricevitore SDR
Ridisegno in circad degli schemi del ts440 (sono a buon punto con la RF UNIT)