Kenwood TS-140S

Il Kenwood TS-140S è un ricetrasmettitore che opera:

• in trasmissione, sulle bande radioamatoriali dai 160 ai 10 metri;
• in ricezione, sull’intero spettro delle HF.

In entrambe le modalità operative, il TS-140S impiega un circuito PLL basato su un singolo oscillatore a quarzo gestito da microprocessore, che consente la stabilità e precisione (10 PPM) necessarie ad operare sulle suddette frequenze a passi di 10 Hz.

Il circuito della Control Unit che governa il TS-140S fa capo ad una CPU (IC18, BU18400A), che riceve:

• il segnale di clock da IC16 (TC4069UBP),
• il segnale di reset da IC15 (PST520D);
• il segnale di interrupt da IC17 (NE555C).

Un address bus a 16 bits, ed un data bus ad 8 bits, collegano la CPU alle altre componenti periferiche, come:

• una ROM a 16K, IC21 (MBM27C128-25JAJ2), che contiene il firmware eseguito dalla CPU;
• una RAM statica (capacità: 2 kB), IC20 (TC5518CPL);
• tre interfacce di I/O (da IC22 a IC24, TMP8255AP-5);
• una interfaccia (il kit opzionale IF-10C, basato su un USART uPD8251AFC) che permette di connettere il TS-140S ad un PC.

Ciascuno di tali componenti viene abilitato da IC19 (SN74LS138N), che interpreta i segnali presenti nell’address bus della CPU ed attiva il chip corrispondente. La maggior parte dei suddetti componenti si trova nella Control Unit.

Il TS-140S utilizza un circuito PLL basato su un oscillatore a singolo quarzo e composto da 3 loops che coprono il range di frequenze compreso tra 500 kHz e 30 MHz, con un intervallo (tra una frequenza e la successiva/la precedente) pari a 10 Hz. A partire da Q9 (Control Unit, 2SC2787L) e da X1 (Control Unit, 36 MHz), viene generato il segnale di riferimento Fstd a 36 MHz che attraversa i buffers Q10 e Q11 (Control Unit, 2SC2668Y) e giunge a IC8 (Control Unit, M74LS93P), che divide il valore di Fstd per 8 e genera il segnale Fr a 4.5 MHz, utilizzato da ciascuno dei loops del circuito PLL.

• Loop 3 (PLL 3): PLL 3 è composto da IC1 (M54927P) e da Q1 (VCO3, 2SC2688Y), e produce un segnale la cui frequenza si aggira su 91 MHz, variando a seconda della modulazione selezionata. L’output di questo loop arriva a IC2 (M54459L), viene diviso per 20 e prosegue in due direzioni:
  1. la prima destinazione è IC3 (SN74LS90N), a partire dal quale avvengono una serie di elaborazioni che generano il segnale portante Fcar, inviato alla Signal Unit;
  2. il secondo percorso porta a IC6 (SN16913P), a valle del quale si ottiene un segnale utilizzato per ottenere alcune caratteristiche, come l’IF shift.
• Loop 2 (PLL 2): PLL 2 consiste in IC4 (M54927P) e Q5 (VCO2, 2SC2688Y). Specificamente, due sono i segnali che arrivano a IC4:
  1. il segnale Fr a 4.5 MHz, che viene diviso per 4500 all’interno di IC4 per generare un segnale pari ad 1 kHz, usato come frequenza di riferimento;
  2. il segnale generato da VCO2, che passa per il buffer Q6 (2SC2688Y) e viene diviso da IC4 per un fattore M la cui entità viene stabilita dalla CPU della radio.
  
  IC4 compara il risultato della divisione per M e la frequenza di riferimento ad 1 kHz: ne consegue un segnale compreso tra 54.5 e 59.999 MHz, a seconda della modulazione selezionata e dell’uso, o meno, del RIT. Tale segnale arriva ad IC5 (M54460L), dove viene diviso per 10, e prosegue verso IC6 (SN16913P) attraverso il filtro passa basso facente capo a L15 e L16. Presso MIX5, il segnale prodotto da PLL 2 incontra il segnale proveniente da PLL 3, e viene miscelato con esso.
• Loop 1 (PLL 1): PLL 1 è rappresentato, sostanzialmente, da IC13 (MB87006). Sul pin 1 dell’integrato viene applicato il segnale Fr a 4.5 MHz, che viene diviso per 90 per generare un segnale di riferimento a 50 KHz. Tale segnale viene comparato con il segnale proveniente da IC12 (SN76514N), anch’esso applicato ad IC13 e diviso per un fattore N determinato dalla CPU del TS-140S. Il segnale risultante attraversa il filtro passa basso attivo composto da Q16, Q17 e Q18 (2SC2459BL) e viene inviato al VCO1 presente sulla Signal Unit.
  
  VCO1, in realtà, si compone di 3 VCO, da VCO1A a VCO1C, che vengono attivati dalla CPU a seconda della frequenza operativa selezionata. L’uscita di VCO1 passa per il buffer Q13 (2SC2688Y) e segue due direzioni:
  1. rimane nella Signal Unit come segnale VCO;
  2. ritorna alla Control Unit come segnale Fvco, attraversa il buffer Q14 (2SC2688Y) ed arriva ad IC12 (SN76514N), dove viene mixato con il segnale generato da PLL 2 e PLL 3.

Il circuito di trasmissione prevede una doppia conversione in SSB, AM e CW, ed una singola conversione in FM:

• in SSB e AM, il segnale AF proveniente dal microfono, dopo essere stato amplificato da IC1 (uPC1158H2) e da Q74 (2SC2712Y), entra nel modulatore bilanciato IC3 (AN612) per produrre il segnale DSB centrato a 455 kHz, che – dopo aver attraversato il filtro CF1 ed essere stato amplificato da Q86 (3SK73GR) - arriva al mixer di trasmissione IC5 (SN16913P) ed incontra il segnale a 39.6 MHz, generato dall’oscillatore VCO4, con il quale produce il primo segnale IF a 40.055 MHz che prosegue verso Q79 e Q80 (una coppia di 3SK122L) passando per il filtro XF1;
• in CW, viene inibita l’amplificazione del segnale microfonico a carico di Q74, in modo che il segnale a 455 kHz prodotto da IC3 non venga modulato;
• in FM, il segnale del microfono modula l’oscillatore VCO4, che genera il segnale a 39.6 MHz, ed arriva a Q79/80.

Pertanto, la coppia Q79/Q80 costituisce il primo mixer di trasmissione in FM ed il secondo in SSB ed AM. Inoltre, il segnale a 39.6 MHz rappresenta:

• la prima IF in FM,
• il segnale di eterodina in SSB ed AM.

Questi due transistors producono il segnale che arriva allo stadio di potenza RF (la Final Unit), viene amplificato fino a 100W, e prosegue verso l’antenna.

Il segnale RF applicato al connettore ANT attraversa la Filter Unit (incluso il filtro passa basso correntemente selezionato, il relè TX/RX K16, e l’attenuatore da 20dB facente capo a Q3, 2SC2459BL) ed arriva alla Signal Unit (connettore CN4, pin 1). Qui attraversa una trappola risonante a 40.055 MHz, che elimina qualunque segnale a tale frequenza (la stessa della prima IF), attraversa un altro stadio di filtraggio (passa banda da 1.6 a 2.5 MHz, passa alto per le altre frequenze) ed una seconda trappola a 40.055 MHz, prima di arrivare allo stadio mixer composto dai due transistors Q18 e Q19 (2SK125-5), cui è collegato un VCO (transistors da Q9 a Q11, 2SC266BY) che copre le frequenze da 40.555 a 70.055 MHz. Il battimento con il segnale proveniente da quest’ultimo produce la prima IF (come detto prima, a 40.055 MHz).

Essa attraversa il filtro a quarzo XF1, viene amplificata da Q21 (3SK122L), ed arriva al secondo mixer (transistors Q22 e Q23, 2SK125-5) assieme al segnale a 39.6 MHz proveniente dalla Control Unit. Ne risulta la seconda IF a 455 kHz, amplificata da Q27 (3SK73GR), che passa all’interno di uno dei filtri da CF1 a CF3 (a seconda della modulazione selezionata).

Dopodichè:

• in AM, SSB e CW, la seconda IF viene amplificata da Q30 e Q31 (3SK73GR), per essere demodulata
  • da IC3(AN612) in SSB e CW,
  • da D75 (1N60PSPA) in AM;
• in FM, il segnale a 39.6 MHz viene demodulato da IC6 (MC3357P).

Infine, il segnale AF viene prelevato da IC7 (TC4066BP) in base alla modulazione selezionata, amplificato da Q59 (2SC2712Y), ed arriva all’amplificatore finale audio IC4 (uPC2002V) tramite il potenziometro del volume AF.