FT 1000D 2,4kHz roofing filter ( Slovenian language- English abstract )

Abstract: The Yaesu FT1000D analog transceiver all of the way is a great radio even today. This radio still beats even the most generation of the new top rigs.Unfortunately the Inrad roofing filter for FT1000D was not narrow and efficient enough for serious contester, so I build 2,4 kHz roofing filter for our Club S50L  transceiver FT1000D.

More in Slovenian language (use Google translate)

The photo's are self explanatory

FT1000D je vkljub starosti še vedno odlična analogna Up-conversion postaja. Inrad je pred leti dobavljal okrog 6 kHz/-6dB širok roofing filter ,ki pa je danes za resen CW contest  neučinkovit,saj ni opaznega izboljšanja IMD3 na razmaku 2kHz.. Ti filtri so bili tudi precej dragi (178 $). Za klubsko postajo FT1000D sem zato izdelal 2,4kHz/-6dB roofing filter z overtonskimi kristali podobno kot za postaje FT 1000MP in FT 2000. V primerjavi s »Sherwood Receiver test data« sem s tem filtrom dosegel izboljšanje IMD3 iz 69dB na 81dB.( 80dB or so IMD3 is probably more than enough- Tom W8JI)  Priključitev filtra je identična,kot je to za Inradov roofing filter. Shema je enaka kot pri izvedbah pri FT 1000MP, FT 950… s to razliko, da so elementi filtra zaradi medfrekvence  73621 kHz drugačni kot pri drugih postajah.Elementi in specifikacije overtonskih kristalov so podane v sliki 5.Cena tako i zdelanega filtra ne presega 75$. Vse ostale informacije so razvidne iz priloženih slik.Filter sem konstruiral s pomočjo programa Dishal avtorja DJ6EV. 

Slika 1 : Vgradnja 2,4kHz roofing filtra

Slika 2: Prenosna karakteristika filtra -50dB

Slika 3: Prenosna karakteristika filtra -6dB

Slika 4: Konstrukcija Chebyshev 2,4kHz roofing filtra

Slika 5: Shema filtra brez nizkošumnega 0,5dB ojačevalnika PGA 103. Kristali 3. overton.

Opomba:  Vgradnja v postajo na lastno odgovornost. Priporočam le izkušenim s tehniškim znanjem. Za eventuelne napake ne odgovarjam. Za vse  ki nimajo tehniškega znanja in bi radi filter vgradili v postajo priporočam, da se obrnete na  Jožeta S53PJ.

Some tips how to make good roofing filter for Up conversion receiver ( Slovenian language -English abstract)

Abstract 

Despite the great trend to switch to a down- conversion receiver or hybrid receiver design we have with up-conversion receiver design much better suppression of image interference.( Dr. Ulrich L.Rohde N1UL,DJ2LR-  QEX), that the importance of good second -order IMD performance can be in Europe more important than the third-order IMD product.!!! (  A typical 49m broadcast signals mix with signals near 8MHz generating ghost broadcast signals)

The down-conversion receiver may not perform on 14,10 and 7MHz as well as on other bands because of images.

The up-conversion receiver moves the image range into the VHF which a 30MHz low pass front end filter easily removes ! 

In the past in up-conversion receiver design VHF crystal filters weren,t available in the narrow widths and with the steep skirts that enabled the high dynamic range up-converting transceivers. The big change is the use of narrower roofing filter to bring the up-conversion rig to current standars for top IMD3 performing transceiver. Such narrow filter are now possible in the 50 to 75MHz range to fit the up-converting architecture

Most mid range radios have roofing filters that are to wide for serious contest. My  narrow 1,4kHz CW  and 2,4kHz SSB Roofing  50 Ohm  Filter design  can be  with minor changes used for up conversion receivers  with first  intermediate frequency (IF)  between 50 in 75 MHz  like :

          ICOM IC : 756, 765, 775,7200,7400, 7410, 7600,7700, 7850, 7851, 9100

          Kenwood  TS: 450, 480, 850, 870, 950, 2000

          Yaesu  FT :  450,847, 897, 920,950,991, 1000D, 1000MP,  2000, 9000

Some tips,how to make your own Roofing filter ( Use Google translate )

I am not responsible for any hardware failure. You made this mods on your own risk.! 

Nekaj nasvetov , kako narediti dober  roofing filter za Up conversion sprejemnike.

Down conversion sprejemniki so imeli pri produktih 3. reda IMD3 in recipročnem mešanju RMDR prednost pred up conversion sprejemniki , ker se nedavno na VHF frekvencah še ni dalo narediti ožjih filtrov od 3kHz.  Inradovi roofing filtri širine 5-6kHz  so bili za CW teknovanja preširoki , ožji NS 2,4kHz filtri, ki jih je za FT 2000 in FT 950 prodajal  Jeff AC0C pa so bili dražji od 300€.. 

Up conversion sprejemniki pa imajo zlasti v Evropi prednost , ker so bolj odporni na produkte 2. reda IMD2 ( f1+f2 , 2x f1- f2,..... na primer 7,1MHz +7,2MHz =14,3MHz  ali pa  2 x 11,95MHz - 9,7MHz = 14,2MHz ) -  črički ( birdies and spurs) zaradi broadcasting postaj , ki jih pa Rob Sherwood ne testira.

V spodnjem diagramu je jasno vidno, da so broadcasting signali,ki so vzrok motenj  bistveno močnejši od amaterskih postaj. Zato so down conversion in SDR sprejemniki na frekvencah med 7 in 15 Mhz lahko bolj občutljivi na motnje  od sprejemnikov s prvo medfrekvenco nekje med 60 in 70Mhz.

Slika 1: Jakost broadcasting postaj v dBm med 7 in 15MHz merjena na mojih antenah 

 Zato sem se odločil, da poiščem kvalitetnega  proizvajalca kristalov ,da izboljšam IMD3 ter RMDR in  sam naredim poceni  CW roofing filter 1,4 kHz,ki je primerljiv z filtrom proizvajalca  ICOM za IC 7851.  https://www.strictlyham.com.au/icom-ic-7851. 

Za izdelavo kvalitetnega roofing filtra za VHF področje  podajam nekaj nasvetov.

Poiščite kvalitetnega proizvajalca kristalov ter pri njem  naročite kristale z pribljižno sledečimi karakteristikami.;

Kristal za 3. overtonsko frekvenco npr 70 455 kHz ( primer FT 1000MP)

Kristal naj ima za SSB širino filtra 2,4kHz serijsko resonanco okrog 1000 Hz višjo Fs = 70 456 kHz

Kristal naj ima za CW širino filtra 1,4kHz serijsko resonanco okrog  1400 Hz višjo  Fs = 70 456,4kHz

kapacitvnost C0 manjša od 4pF

Upornost Rs manjša od 16 Ohm

kapacitivnost Cm= manjše od 1,5 If

toleranca manjša od +/-5 ppm

Priporočam ohišje HC 49/u

Za izdelavo roofing filtra ne potrebujete več kot 4  kose  kristalov.

Nekaj EU dobaviteljev kristalov :

www.omig.com

www.andyquarz.de

www.pupin.rs

www.krystaly.cz

Slika 2:  Primer izbire kristala za  CW filter FT 1000MP  frekvence  70.455  ( 70456,4) kHz proizvajalca Krystaly 

Program za izračun : Crystal Ladder Filter Calculator " DISHAL" by Horst  DJ6EV http://warc.org.uk/wp-content/uploads/2014/01/eDishalHelp-1.pdf

Za izračun CW filtra uporabite  tip  filtra  Butterworth za izračun SSB filtra pa  tip Chebyshev.

S spreminjajem B3dB parametra in PB ripple parametra  v programu Dishal se poskušajte čimbolj približati impedanci filtra 50 Ohm. V primeru,da konstruirate filter za drugačno impedanco ga morate

impedančno prilagoditi!

Na vhodu filtra obvezno predvidite  diplexer,ki prilagodi impedanco filtra v širokem območju na  izhod mešalnika. Uporabite diplexer calculator ( Bridged Tee) 

Kvaliteta Q na frekvencah 50 -70 MHz naj bo  1-3

https://www.changpuak.ch/electronics/calc_16a.php

V postaje vgrajeni originalni filtri so običajno prilagojeni na impedanco 50 Ohmov zato je primerno izdelati 50 Ohmski roofing filter in ga z obstoječim filtrom vezati v kaskado. Tako pridobimo tudi večje končno dušenje celotne verige filtrov.Prvemu kristalu je paralelno vezana induktivnost s katero kompenziramo Cp in s tem izboljšamo simetrijo filtra.

Zaradi dušenja filtra okrog 8dB v prepustnem pasu sem na izhodu dodal nizkošumni ojačevalnik z veliko dinamiko PGA103+, ki se mu z attenuatorjem prilagodi ojačenje tako, da celotna veriga nima večjega ojačenja od 1, sicer lahko pokvarimo IMD3 !!!

Slika 3: Primer - Shema roofing filtra za frekvenco 68,330 kHz (  FT 897D, FT 857.. )

  Slika 4: Primer PCB tiskanine

Po vgradnji boste v primeru, da lahko preklopite med različnimi roofing  filtri,kot je to npr . primer v postaji FT 2000( 15 kHz, 6 kHz, 3 kHz)  pri vključenem novem roofing filtru zaznali bistveno manjši šum,

kar je normalno !!!!

Karakteristiko filtra najlaže izmerite z VNA mostičem. Na spodnjih slikah   podajam primer izmerjenega  2,1 kHz SSB filtra. za FT 2000   izmerjeno z NanoVNA .

  Slika 5: Karakteristika 2,1kHz roofing filtra ( Logmax, SWR, Smith )

  span 15kHz 

 Slika 6:  2,1KHz  SSB filter  prenosna karakteristika na - 6 dB / 2,1kHz 

(   NanoVNA WebUSB Client - v1,4 android  10  )

Slika 7 : 2, 1kHz SSB filter prenosna karakteristika na - 65 dB / 10,5 kHz 

(  NanoVNA WebUSB Client - v1.4 android  10 ) 

Nekaj nasvetov,kako z NanoVNA merimo kristalni filter : 

https://www.youtube.com/watch?v=3uRA1p6OotA

Kako lahko sami izmerimo parametre kristalov :

https://www.youtube.com/watch?v=G9zZRNzhsEE

https://www.youtube.com/watch?v=rVIHVi-7brs

Kako simuliramo filter :

https://www.youtube.com/watch?v=Y0_H8e4QTy8

Načrt celotnega vezja je objavljen na mojem blogu :  YAESU FT 950 SSB 2,4kHz roofing filter.

Opomba:  Vgradnja v postajo na lastno odgovornost. Priporočam le izkušenim z tehniškim znanjem. Za eventuelne napake ne odgovarjam. 

YAESU FT 2000 CW 1,4kHz roofing filter ( Slovenian language - English abstract )

ABSTRACT

After  1,4kHz roofing has been successfully built_in FT950  I have decided to build the same filter in our Club S53 AJK  transceiver FT2000.  Comparing to NS ( AC0C) 2,4kHz  filter build in my FT 2000 no diference has been found. This  1,4kHz wide filter  overcomes the lack of a narrow roofing filter in an up-conversion receiver . Filter Characteristic Diagram is comparable to the IC-7851 -  1.2kHz Optimum Roofing Filter. The same Roofing  Filter can be  with minor changes used for up conversion receivers  with first  intermediate frequency (IF)  between 60 in 75 Mhz  like : 

ICOM IC : 756, 765, 775,7400, 7410, 7700,7850,7851,9100

Kenwood  TS: 450, 850, 870, 950

Yaesu  FT :  450, 847, 897, 920, 950,991, 1000D, 1000 MP, 1000MP MarkV, 9000

More in Slovenian language (use Google translate)

The photo's are self explanatory

Po  uspešni vgradnji cw roofinga v postajo FT 950 sem za klub  S53AJK vgradil CW roofing še v FT 2000.

Za razliko od Jeffa AC0C sem podobno kot že v postaji FT 950 uporabil originalni 4.polni Yaesu 3kHz filter vezan v kaskado, da sem pridobil na končnem dušenju ,kajti za filter uporabljam 3. overtonske kristale,ki nihajo  tudi na osnovni ter 5. harmonski frekvenci. Pasovno širino 1,4kHz sem izbral tako,da je moj filter še v impedančnam območju 50 Ohmov( slika).

 Filter tipa Butterworth  sem konstruiral s pomočjo odličnega programa Dishal avtorja DJ6EV. Horst DJ6EV mi je tudi dal nasvet,kako optimalno kompenzirati nesimetrijo filtra.

 Na vhodu filtra je vgrajen tudi diplexer, da optimalno prilagodim filter na prvi mešalnik. Ker ima filter v propustnem obsegu dušenje okrog 9dB sem mu na izhodu dodal nizkošumni( NF 0,55dB, Output IP3 + 37 dBm) ojačevalnik PGA-103+LNA. Ker ima ojačevalnik ojačenje na tej frekvenci okrog 26dB pa je potrebno na izhodu dodati attenuator z dušenjem okrog 14 dB. Celotna veriga ne sme imeti ojačenje večje od 1 sicer si pokvarimo IMD3 ! Shema filtra je objavljena na mojem blogu Yaesu FT 950 SSB 2,4Khz roofing filter( picture 4)  s tem, da so spremenjene vrednosti kondenzatorjev kot so označene v izračunu filtra s programom Dishal, za kompenzacijo nesimetrije pa je po nasvetu Horsta DJ6EV potrebna samo induktivnost 330 nH paralelna prvemu kristalu. Za kvaliteten filter morate dobiti čimbolj enake kristale z čimmanjšo kapacitivnostjo Co in čimmanjšo serijsko upornostjo Rs.V mojem primeru je bila kapacitivnost Co okrog 3,5pF in upornost Rs okrog 15 Ohmov.Izmerjen filter je nekoliko ožji od računalniške simulacije tako, da je širina propustnega pasu pri -3db okrog 1200Hz.

 

Vgradnja filtra je bistveno bolj preprosta ,kot je to potrebno za NS  AC0C roofing filter. Ni potrebno prav nobenega rezanja,odstranimo edino upor R 1498,ki ima vrednost 0 Ohmov. 

Enako bom vgradil še 2,4kHz filter za SSB tako, da bom  odstranil SMD upor R 1497 in povezal drugi filter v serijo z originalnim Yaesu 6 kHz filtrom.

Postopek vgradnje :

 

1.       Lociramo originalni Yaesu 3kHz filter in poleg njega  SMD upor R1498

2.       Previdno odstranimo upor R1498

3.       Filter vgradimo tako, da ga pricinimo na bližnje ohišje

4.       Vhod in izhod filtra previdno z dobrim spajkalnikom  priljučimo na mesto kjer je bil prej upor R1498

5.       Priključimo napajanje +8V na izhod regulatorja Q4046 ,ki se nahaja na modulu Local unit ( glej sliko)

6. TEST PRIKLJUČITVE

Vključi postajo FT 2000 na anteno - najbolje na 7 ali 3,5MHz, Amplifier On, CW ali SSB, DSP 3kHz.

Pri preklopih med 15, 6 in 3 Khz  filtri na S metru ne sme biti prevelike razlike.

Pri preklopih med 6 in 3kHz ( 1,4kHZ) roofing  filtrom boste zaznali pri sprejemu opazno zmanjšanje šuma.

KONČANO

7. MERITEV PROPUSTNE  KARAKTERISTIKE FILTRA 

Priključi osciloskop ali frekvenčni analizator na testno točko TP 1045,ki leži za 450kHz filtrom in eventuelno uglasi signal z rdečim trimerjem TC 1002,ki leži poleg odstranjenega SMD upora R1498 na maksimum ( običajno to ni potrebno)

 

7.       Če imaš možnost s frekvenčnim analizatorjem na testni točki TP 1045 še izmeri propustno krivuljo,ki mora biti podobna ,kot je na slikah.

 

Po vgradnji sem z dvotonskim generatorjem z razmakom 2 kHz (7050 kHz in 7052kHz)  z nivojem -28 dBm ( S 9+ 45dB) izmeril karakteristiko filtra ( spodnja slika )

Izmerjena karakteristika filtra je pri -6dB okrog 1490Hz ter pri -60dB pa 9300Hz. Končno dušenje je nekje pri -70dB. Če pogledamo karakteristiko 1,2kHz roofing filtra IC 7851 vidimo, da je moj filter celo bolj strm.

Ker imam v svoji postaji vgrajen NS roofing filter AC0C  me je zanimala še primerjava moje postaje FT2000 in postaje S53AJK z vgrajenim 1,4kHz roofingom. Pri nivoju -28dBm( S9+45dB)vhodnih frekvenc 7050kHzIn 7052kHz z razmakom 2kHz med postajami , na IMD3 produktih 7048kHz in 7054kHz ni bilo razlike večje  od +/- 1dB,  in tudi  pri merjenju  RMDR ni bilo razlike.Z Nano VNA vektorskim analizatorjem  sem posnel tudi prenosne karakteristike obeh filtrov vključno s impedanco filtra,kar je prikazano na spodnjih posnetkih.

Po rezultatih primerjalnih  meritev sem se odločil, da prodam svoj NS filter in ga zamenjam s svojim  ožjim 1,4kHz roofing filtrom.

Opozorilo: Vsi posegi v postajo so na lastno odgovornost. Če nimate izkušenj v elektroniki poiščite strokovnjaka z ustreznim znanjem. V Sloveniji priporočam ,da se za vgradnjo obrnete na Jožeta S53PJ.

CW/SSB roofing filter FT1000MP( Slovenian language-English abstract)

ABSTRACT

 

After INRAD FT1000MP roofing filter is no longer in a production I have decided to make my own roofing filter. Roofing filter attenuates and reduce IMD3 products and DSP has less bandwith to process. Unfortunately especially on CW, the INRAD 6 kHz wide roofing filter was not narrow and efficient enough for serious contest, so I decided to make my own  2 kHz SSB and  also CW 1,4kHz  wide roofing filter.

The same Roofing  Filter can be  with minor changes used for up conversion receivers  with first  intermediate frequency (IF)  between 60 in 75 Mhz  like :

 ICOM  IC : 756, 765, 775, 7400, 7410, 7700, 7850, 7851,9100

 Kenwood  TS : 450, 850,  870,  950

 Yaesu  FT :  450, 847, 897, 920, 950,1000MP, 1000D, 2000,9000

More informations in Slovenian language ( use Google translate) The photo's are self explanatory

INRAD je pred leti dobavljal roofing filtre za FT1000MP. Žal so bili ti filtri

zaradi svoje širine okrog 6 kHz za  resen CW contest  neučinkoviti. (slika 1). Inradov filter  je imel tudi sistemsko napako- ojačevalnik za filtrom je imel namreč za 3,5dB preveliko ojačenje ( VA3CR),kar je pomenilo za 10,5dB povečanja IMD3,  zato praktično ni bilo opaznega izboljšanja IMD3 na razmaku 2kHz.

Slika 1 :  Inrad roofing filter   FT 920( FT 1000MP)   6,1kHz /-6dB

S54X me je zaprosil,če mu na podlagi rezultatov roofinga FT 950 izdelam roofing za njegov FT 1000MP.

Ker je Rajko S54X pretežno aktiven na CW  sem kot kompromis, da je filter uporaben tudi na SSB izbral  pasovno širino 2kHz na -6dB (slika 2, 3 )

Slika 2,3 :  Roofing filter širine 2kHz /- 6dB

Izmerjene  karakteristike : Band 7 Mhz, 500HZ CW filter, spacing 2kHz,  AGC off, IPO

MDS -134dBM

RMDR(2 kHz) 91 dB

IMD3(2kHz) 86dB

IMD2 ( 14102kHz) 87dB

Bloking(100kHz) >140dB

 za primerjavo z "Sherwood Receiver test data"  se vidi, da je  IMD 3 izboljšanje za 17 dB  iz 69dB na 86dB  izboljšava napram Inrad roofingu pa za 15 dB, to je  iz 71dB na 86dB. S temi podatki se sprejemnik FT1000MP lahko uvršča med boljše tekmovalne postaje. Zanimivo bi bilo tudi zamenjati roofing v drugem sprejemniku FT 1000MP.

Sherwood Receiver test data  FT1000MP

Sherwood Receiver test data  FT1000MP + INRAD roofing filter

 

Slika 5: Priključitev roofing filtra v FT 1000MP

Slika 6:  Celotna slika vgradnje

Rajko S54X je vgrajen roofing filter  preizkusil v tekmovanju EUHFC 2020 ,kjer je v kategoriji LP solo FT 1000MP  napravil lep rezultat  838 zvez in je s spremenbo zelo zadovoljen.

Še boljši rezultat je Rajko S54X  s solo  FT1000MP dosegel v EU- DX 2021 Contestu

Shema filtra je enaka,kot sem jo objavil v reviji CQ ZRS 2018/1-2   Roofing filter za FT897D   ozr. je na mojem blogu  Roofing filter za FT 897D.

Filter sem konstruiral s pomočjo programa Dishal avtorja DJ6EV , impedančno pa sem filter prilagajal na 50 Ohmov s pomočjo programa AADE.Po nasvetu Horsta DJ6EV sem dodatno prvemu kristalu

dodal paralelno induktivnost 190nH in s tem popravil nesimetrijo filtra.

1.    Quarze und Quarzfilter von Horst DJ6EV Filter- Programm Dishal 2051. https://www.bartelsos.de/dk7jb.php/quarzfilter-horst.

2.    AADE Filter design: http://www.ke5fx.com/aadeflt.htm

Slika 7: Izračun parametrov filtra 

Opomba:  Vgradnja v postajo na lastno odgovornost. Priporočam le izkušenim z tehniškim znanjem. Za eventuelne napake ne odgovarjam. Za vse  ki nimajo tehniškega znanja in bi radi filter vgradili v postajo priporočam, da se obrnete na Jožeta S53PJ.