3.5MHz 10W SSB transceiver with 14 transistors:3.5mssbph.gif
In every weekend, I go to the top of the mountain and make local expedition with 50MHz SSB. In week day , after job, I operate 7MHz CW on my shack. But in these days, on the 7MHz , my signal skips out from Japan and I can not contact any station after 10 o*clock. Therefore I decided to make 3.5MHz SSB and CW rigs. I will show you my SSB rig on this page and I will show you CW one on the next page. With each gears, I could contact about ten domestic stations.

Frequency planning
I have about five hundred*s of crystals on my junk box. On these crystals , I have some kind of groups that has the same named frequency. With the same named crystals, I can construct rudder filters and carrier oscillator. On this case I choose seven 9.50923MHz crystals. With six of them I made a filter. Band width of it is adjusted for 2.5kHz by changing the capacitors, by cut and try method. The frequency of the carrier oscillator is adjusted on the upper edge of the pass band of the filter, by changing the capacitor on the gate of the oscillator FET, with cut and try method. See the upper left side of the circuit diagram! Pass band of the filter is from 9.5073 to 9.5107MHz. the carrier frequency is 9.5093MHz. These experiment must be done before beginning to making the transceiver. On this time I could get the prospect to make a 9.5093MHz LSB generator. On the next step, I had to consider how I can convert this 9.5093MHz LSB signal to 3.5MHz LSB signal. Yes I need 6MHz local oscillator. 9.5MHz LSB-6MHzCW=3.5MHzLSB. But 6MHz VXO(variable crystal oscillator) can be changed it's frequency only 12kHz, because VXO can be changed it's frequency about 0.2% of it's oscillating frequency. 6MHz*0.002=12kHz. In Japan , 3.5MHz SSB band is from 3.5025 to 3.5075MHz. It*s band width is 50kHz. Therefore this VXO will be able to cover only a part of the SSB band. I feel it is not good. In order to make big width VXO, I made 16.165MHz VXO. And I made another 10.615MHz crystal oscillator. And I got 6MHz local signal by subtracting these two signals. And by changing oscillating frequency of the OX, I can make two channel of signals. I will put these frequency planning in order as follows.
"Fcar" is carrier frequency,9.5093MHz.
"Fxvo" is XVO frequency, from 16.6036 to 16.5862MHz.
"Fxo1" is first channel frequency, 10.61902.
"Fxo2" is second channel frequency, 10.64902.
Fout1=Fcer-(Fvxo-Fxo1)=3.5249 to 3.5723
Fout2=Fcer-(Fvxo-Fxo2)=3.5549 to 3.6023

Block diagram

transmitting time

receiving time

Construction and typical point
1. Audio amplifier is a normal transformer input and output type push pull amplifier. It is used as a microphone amplifier on it*s transmitting time. It is used as a head phone amplifier on it*s receiving time. On the first side of the output transformer, the six LED is connected. It limits the signal strength of the microphone amplifier under 300mVc-p. In order to avoid distortion, audio signal must be 10dB lower than the carrier signal.
2. On the receiving time , one stage of audio amplifier is pre located before the push pull amplifier. It can offer the enough total gain of the receiver. But when I put the capacitor on the emitter of the transistor this amplifier, the total gain became too much , and my headphone was full of noises.
3. 120 micro henry of micro inductor is used on the souse of the FET of the crystal oscillator. I got 1000 pieces of them on these days. Therefore I decided to use it actively.
4. About crystal filter, please see another page of my home page! The filter on this transceiver has 6dB ripple on it's pass band. But nobody talked about my sound on the 3.5MHz SSB because 3.5MHz SSB band is full of noises.
5. In this machine three DBM( double balanced mixer) are used. All are made with the same parts. 1S1588 switching diodes and FB801 tri-filer transformers are used. 1S1588 is better than 1N60 on these purpose, because the character of the silicon diodes are more uniform than germanium diodes. I measured the carrier suppression of this modulator is better than 40dB.
6. About coils, you can see the name of OZL series and FCZ series. FCZ series are the mane of the coils made and sold by JH1FCZ. OZL series are the name of the coils made by myself imitating the FCZ coils. They are not sold in anywhere in the world. But you can imitate by yourself and you can use in your original gears. Please see how to make them on the another page of my home page.
7. T8 is output transformer of the final radio frequency amplifier. T8 is made with four FB801 ferrite beads and 0.2mm diameter poli-uletanne (enamel) wire. First side of it is winded by one turn. Second side of it is winded with two turns.
8. Idle current of the final amplifier is 0.3A. In a moment of maximum power output, the currect of it becomes 2A. Then the power of it becomes 2A*20V=40W. The RF maximum power is 10W. Therefore the final efficiency is 20%. For our amateurs, that(=20%) is normal numbers. Because input power of the final amplifier is 40W, I needed very big heat sink. The size of it must be twice bigger than my perms.
9. Low pass filter after final amplifier is constructed with single pei filter. The coil of it is winded around the 8mm diameter core bobbin with 0.2mm enamel wire. Only with this simple filter, I did not watch any TVI on my TV. I felt 3.5MHz is far from TV frequency.
10. Push pull wide band amplifier is used as a driver of the converter. It has reason. The IF signal on the IF port of the converter DBM becomes 700mVc-p. Therefore the local oscillator signal must be bigger than 2 volts, to avoid any distortion on this stage. Therefore I used such a high power amplifier on this stage. Unless this office, some unwanted signal occurs on convertor DBM and it will happens some TVI or distortion of your voice signals.
11. I used 1.5D2V slim coxial cables to connect relays and circuits, to avoid unwanted self oscillation.
12. I like relays. I don't like diode switch. But to change the crystal of the oscillator in this machine , I used a diode switch. In this case it works good.
13. I used many 2SC1815 named transistors. It was got by 7 yens per piece. Yes it is very cheap. But I feel this transistor is almighty on lower HF small signals. But only on oscillator, I feel the FET has better activity.
14. You can see, the case is very big. It is second use of my uncompleted FM transceiver. In Japan we have the proverb that bigger is better than too small.
15. In this machine, it has three oscillators on it. Each load of them are not changed from transmitting time to receiving time. Therefore the oscillated frequencies are not changed on it's transmitting time and receiving time. It is very good point of this construction.
16. In this machine , all small circuits are working as common of transmitter and receiver. Therefore the useful 10W SSB transceiver is constructed with only 14 transistors. But this type of construction needs many relays. I used cheap 24 volt relays with 20 volt power voltage from my regulated power supply.
17. The Vcc of final is also driven with this 20 volt. Another circuits are supplied 12 volts by the three legs regulator(7812).
18. I could make contact with all site of Japan by this simple 14 transistor machine.
19. One time I completed this gear unless the final amplifier. In that timing, the output power of this transceiver was 100mW. But I could not make any contact with this machine. I feel the environmental noise will be bigger than my signal in Japan. In Japan the population is very big. And we use many electric instruments on the night. The many electric instruments make many noises. It may be different in your country. You may use this gear without of final amplifier.
20. I bought a pair of 19 meter long vinyl coated wires. I made a dipole antenna with them. I set up it around my house very closely on the wall of my wooden house with bent in some points. Yes it is called bent dipole. I can not buy the 40 meter long garden , because I am only an employee of machine company. Full size dipole can be used only farmer or president of the company in Japan. HIHI
21. From many hand builder living in abroad, untill now, I received many request to teach them the character of the transistors used on my home page. Therefore I will show you them below.

2SC1815 : Usage=AF,Type=Si Epi,maker Toshiba,Vcbo=60V,Ic max=150mA,Pc=400mW,ft>80MHz,hfe=100
2SC2043: Usage=RF PA,Type=Si Epi,maker Fujitu,Vcbo=60V,Ic max=8A,Pc=25W,ft=220MHz,hfe=500
2SK241 : Usage=FM VHF,Type=Mos,Maker Toshiba,Vdssmax=20,Idmax=30mA,Pd=200mW,Idss=5mA,gm=10mS
2SK192 : Usage=FM VHF RF,Type=J,Maker Toshiba,Idmax=10mA,Pd=200mW,Idss=10mA,gm=7mS

Operatin in my shack

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12Feb2000***My internet friend YB0AH prezented these re paint. Thanks!
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１４石式 ３．５ＭＨｚ １０Ｗ ＳＳＢトランシーバー:3.5mssbph.gif

私は、週末には、車で山に登って５０ＭＨｚＳＳＢ．平日の夜は、７ＭＨｚのＣＷを中心に運用しています。しかし、近頃は、７ＭＨｚのＣＷを、仕事を終わってから運用しようという頃には、７ＭＨｚで国内がスキップしてしまい、思うように交信相手がみつかりません。そこで。一つ下の３．５ＭＨｚに降りてみる事にしました。このために、３．５ＭＨｚのＳＳＢとＣＷのトランシーバーを作ってみました。このページでＳＳＢの物を、次のページでＣＷの物をご紹介します。どちらも数１０局交信できました。

周波数計画
私は水晶を５００個ぐらい持っています。そのなかで、９から１１メガの同じ周波数のものが何種類かあり、そのなかで、今回は９．５０９２３ＭＨｚの物を使う事にします。９メガから１１メガの水晶は、ラダーでＳＳＢ用のフィルターを組むのに適しています。これよりも低い水晶では、どうしても帯域が狭くなってしまいますし、これよりも高い水晶は、どうしても広くなりがちで、無理に狭いものを作ろうとすると、信号の減衰が大きくなってしまいます。さて、９．５０９３ＭＨＺでラダーを組んで、一方同じ水晶で発振器を作ると、どうしても発振周波数が、フィルターの通過帯域の上端になるので、ＬＳＢのＳＳＢジェネレーターになります。実際には、下の図の左上の様に、通過帯域が９．５０７３から９．５１０７ＭＨｚでキャリアポイントを９．５０９３としました。これだけは、あらかじめバラックでラダーフィルターとキャリア発振器を組んでみて調べます。
そこで、次に、９．５ＭＨｚのＬＳＢができましたで、これを３．５ＭＨｚのＳＳＢにするのにどうしたら良いかと考えます。３．５ＭＨｚはＬＳＢですから、ＬＳＢとＵＳＢを反転させないように、６ＭＨｚの局部発振器を組み合わせます。すなわち、「９．５ＭＨｚＬＳＢ−６ＭＨｚ＝３．５ＭＨｚＬＳＢ」です。３．５ＭｈｚのＳＳＢは３．５０２５ＭＨｚから３．５０７５ＭＨｚですので、５０ｋＨｚのはばがあります。６ＭＨｚの発振器をＶＸＯで組んで、これを５０ｋＨｚ動かすと、可変範囲は５０ｋ／６Ｍ＝０．００８３すなわち０．８％です。しかし、ＶＸＯは一般にいわれる可変範囲は最大で０．５％です。私の経験では、０．２％が安心して使える範囲です。よって、これでは、３．５ＭＨｚのＳＳＢバンドのなかの一部分にしか出られませんので、それでも、運用上の不便を割り切ってつかえば良いのですが、今回は「毎晩運用したい」という目的なので、我慢しない事にしました。さりとて、ＶＦＯで安定した物を作る自身はありません。そこで、１６ＭＨｚのＶＸＯと１０ＭＨｚの水晶発振器を組み合わせて、６ＭＨｚの発振器を作りました。あらかじめ２個の発振器から必要な局部 発振器を作っておく事をプリミックス方式といいます。１６ＭＨｚのＶＸＯは、実際作ってみると１６．６０３６から１６．５８６２ＭＨｚまでの１６．４ＫＨｚの可変範囲でしたので、さらに１０ＭHzの発振器の水晶を名盤周波数で１０．６１５と１０．６４５の二つを切り替えて、２チャンネル化して、合計３２．８ｋＨｚの可変範囲を得ています。実際の発振周波数は名盤周波数より高くなってそれぞれ、１０．６１９２ＭＨｚと１０．６４９２ＭＨｚでした。
これまでの話を整理すると、
Fcar=9.5093
Fvxo=from 16.6036 to 16.5862
Fxo1=10.6192
Fxo2=10.6492
Ｆｏｕｔ１＝Ｆｃａｒ−（Ｆｖｘｏ−Ｆxo１）＝3.5249 to 3.5723
Ｆｏｕｔ2＝Ｆｃａｒ−（Ｆｖｘｏ−Ｆxo2）＝3.5549 to 3.6023
となります。

ブロックダイアグラム
送信時

受信時

構成と特徴
１．低周波増幅器は、トランス入出力のプッシュプル増幅器で、出力トランスにＬＥＤを付けて、振幅制限をかけている。これによって、どんなに大きな声でしゃべっても、モジュレーターのＤＢＭには、最大０．３Ｖ尖塔値の信号しかはいらない。これで、ＤＢＭが飽和して信号が歪むのが避けられる。
２．受信時は低周波増幅器の前に、もう１段低周波増幅器を置いて、利得を稼いで、十分な受信時の総合利得を得ている。エミッターの所にパスコンが入っていないが、これを入れると、増幅率が大きすぎて、ノイズでばりばりいって使えない。
３．ＶＸＯのＦＥＴのソースの所のコイルは、１２０マイクロヘンリーのマイクロインダクター。１０００個程度入手したので、今回どんどん使う事にした。
４．水晶フィルターに関しては、他のページに詳しくかいてある。今回、作った物は帯域内に６ｄＢ程度のリップル（通過損失のあがりさがり）があるが、使ってみると、交信相手は、このバンドでは、どの局もノイズと戦いながらの交信であるので、音質うんぬん言ってくる局は無かった。
５．この器械には、自作のＤＢＭを３個使った。どれも同じ構成。回路図の右下に示した回路である。なんとなく、以前は、モジュレーターは、小さな信号を扱うのだから、ゲルマニウムダイオードを使っていたが、今回は、すべて１Ｓ１５８８というシリコンダイオードをつかった。ゲルマニウムダイオードよりもシルコンダイオードの方が、特性がそろっているせいか、キャリアバランスがよい。もともと、ＤＢＭのダイオードは、スイッチング動作をしているのだから、少信号スイッチングダイオードが一番いいのは当たり前である
６．ＦＣＺコイルは、ＪＨ１ＦＣＺさんが作って売っているアマチュア無線用コイル。ＯＺＬコイルはこれをまねて作ったもの。他のページをみよ。
７．Ｔ８は、ＦＢ８０１のフェライトビーズを４個つかって、これに、０．２ｍｍ径のポリウレタン線を１次側は１回、１次側は２回まいた物。
８．ファイナルのアイドル電流は０．３Ａ。最大出力時は、２Ａ＊２０Ｖ。よって、終段入力は４０Ｗ。これで１０Ｗ出力なので、効率２５％。まあ、こんなもんです。ＨＩ。４０Ｗも入力があるので、放熱器は手のひらの２倍の大きさでもかなり暑くなる。
９．ＬＰＦはπ型１段。そのコイルは８Φのコア入りボビンに０．２ｍｍのポリウレタン線を１４回巻いた物。こんな簡単なＬＰＦでも、ＴＶＩは皆無である。さすが、３．５Ｍはテレビの周波数から遠いと感じますな。
１０．プリミクスローカルオッシレーターの出力に、わざわざプッシュプルの緩衝増幅器を入れているのは伊達じゃありません。送信時のＩＦの信号が、７００ｍＶｃーｐすなわち５ｍＷにもなるので、周波数変換のＤＢＭが飽和しない様に、対向して十分な局発信号をＤＢＭに供給してやる必要がある。これを怠ると、周波数変換段でスプリアスが発生して、音が割れたり、ＴＶＩが発生したりする。
１１．送受信切り替えのリレーと回路の間の結線はすべて１．５Ｄ２Ｖの細い同軸電線を使って、不要なノイズや、迷結合（製作者の意図しない回路同士の結合）による発振が発生しないようにした。
１２．私はリレーが好きで、ダイオードスイッチによる切り替えはあまり好きでない。１０ＭＨｚの発振器の水晶の切り替えには、ダイオードスイッチを使ってみた。ここではうまくいった。
１３．トランジスターは、２ＳＣ１８１５という汎用品を多用している。ｆｔ＝８０ＭＨｚ，Ｐｃ＝４００ｍＷのこの石は、ＨＦではファイナル以外万能選手である。但し、発振器にはＦＥＴの方が、動作の確実安定という点で勝っているようである。偏見かもしれない。
１４．ケースは写真を見てお分かりの様に、でかすぎる。以前作った、失敗作の流用である。大は小を兼ねる。
１５．３つある発振器全てにとって、その負荷が、送信時と受信時で変わらない。すなわち同じ物がぶらさがっている。これによって、送信時と受信時の周波数がずれる心配が無い。この回路方式の最大の長所である。
１６．全段送受信共用の為、すなわちすべての回路が送信時も受信時も働いているので、少ない素子の数で実用的な１０ＷのＳＳＢトランシーバーができる。但し、リレーの切り替え回路が多い。ここでは、安く入手できる２４Ｖのリレーを使うため、電源電圧を２０Ｖで、安定化電源から供給している。
１７．電源は２０Ｖ，これをファイナルには、直接印加している。それで、最大出力は１０Ｗ。実際の所、我々素人が１０Ｗだそうとしたら、１２Ｖではなかなか出せない。それ以外の回路には３端子レギュレーターで１２Ｖを作って安定化して供給している。
１８．たった１４石のトランシーバーで日本全国と交信が可能。
１９．始め、終段増幅器無しの１００ｍＷ出力で交信を試みたが、１０ｍ高さのベントダーポールとの組み合わせでは、とてもノイズに対向できず、交信不可能であった。昭和３３年には２００ｍＷのＡＭでも東京ー会津若松間で交信できたそうですが、きっとノイズが今より少なかったのでしょう。
２０．アンテナは、ベントダイポール、すなわち家の周りにはちまきの様にはわせたダブレットです。我が家は３階立ての木造住宅です。その３階の窓に４ｍの長さの竹竿を固定して、この先にワイヤーダイポールの給電部を縛り付けます。一方のエレメントは屋根を超して西側の塀ずたいに降ろしますが、地面におりてもまだ４ｍほど余っているので、敷地の境界のフェンスに２ｍの竹竿を２本立てて、その間をはわせています。一方のエレメントは、家の東側の３階の物干しの東南の角に１ｍの竹ざおをたててここでまがって家の西側の２かいの物干しの手すりで終わっています。こんなふうに、エレメントは家のまらりをぐるぐる回っています。その他は、７ＭＨｚのアンテナと同様に、給電部に強制バランをいれた、ビニール電線で作ったダイポールアンテナです。エレメントの長さは、片側１９ｍです。
２１．海外から、トランジスターに関する問い合わせがおおいので、ここに使ったトランジスターの規格を記す。

2SC1815 : Usage=AF,Type=Si Epi,maker Toshiba,Vcbo=60V,Ic max=150mA,Pc=400mW,ft>80MHz,hfe=100
2SC2043: Usage=RF PA,Type=Si Epi,maker Fujitu,Vcbo=60V,Ic max=8A,Pc=25W,ft=220MHz,hfe=500
2SK241 : Usage=FM VHF,Type=Mos,Maker Toshiba,Vdssmax=20,Idmax=30mA,Pd=200mW,Idss=5mA,gm=10mS
2SK192 : Usage=FM VHF RF,Type=J,Maker Toshiba,Idmax=10mA,Pd=200mW,Idss=10mA,gm=7mS

運用実績

3.5mssb.gif

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