UglyDDS – VFO(LO) dan BFO

Pada radio superheterodyne (macam BITX), dibutuhkan signal LO (Local Oscillator)/vfo & bfo. Bagaimana hubungan antara keduanya?

Vfo sebagai pengali agar frekuensi naik/turun sesuai keinginan menjadi IF (Intermediate Frequency). Setelah melewati BPF, bfo diperlukan agar perkalian IF dengan bfo menghasilkan frekuensi audio untuk SSB. Ekstraksi signal audio dari carrier bawaan dilakukan bfo.

Suara manusia biasanya berkisar antara 0,3KHz- 3KHz. Agar dapat merambat jauh, perlu frekuensi carrier. Misal untuk 40M band, frekuensi carrier sekitar 7MHz.

Saat mix antara signal audio (fa) dengan carrier (fc), akan muncul 2 frekuensi utama. Sisi atas yang disebut USB (Upper Side Band) dan sisi bawah LSB (Lower Side Band). Hasil perkalian fc dan fa akan menghasilkan fc+fa dan fc-fa.

Untuk mudahnya anggap saja signal audio berupa tone 1KHz. Jika tone ini di-mix dengan frekuensi 7MHz, hasilnya 7001KHz dan 6999KHz. Jadi modal dasar sudah punya 3 sekarang. Frekuensi 6999KHz, 7001KHz dan carrier 7000KHz jika diperlukan. Mana yang mau dipakai?

Untuk SSB (Single Side Band), hanya satu sisi saja yang digunakan. Pada mode LSB, maka frekuensi fc-fa sampai fc yang dipakai. Dalam kasus tone ini, frekuensi 6999KHz yang dipancarkan. Pada frekuensi 6999KHz ini sudah terdapat data tone plus carrier bawaan. Isinya sama dengan frekuensi 7001KHz. Sedang carrier 7000KHz tidak terdapat data.

Sekarang berapa nilai vfo dan bfo? Terus prakteknya terkait si5351? Misal Rig homebrew jadul monitor 7000KHz. Tentukan clock0 untuk vfo dan clock2 untuk bfo.

Pertama tentukan nilai IF atau translasi ke frekuensi mana? Jika IF =10MHz, maka bfo = 10MHz dikurangi atau ditambah 500Hz dalam kasus tone di atas. Jadi nilai bfo= 9999,5KHz atau bfo=10000,5KHz. Mengapa 500Hz? Agar bfo bisa mengolah tone 1KHz.

Untuk bfo sudah jelas. Clock2=bfo= 9999,5KHz untuk LSB.

Sedang clock0=bfo+vfo atau clock0=bfo-vfo.

Hasilnya clock0 = 9999,5KHz-7000KHz=2999,5KHz. Atau boleh juga 9999,5KHz+7000KHz=16999,5KHz.

F target sering dikonotasikan vfo. Omong soal vfo sering dianggap sama dengan nilai frekuensi yang terpampang di display. Misal monitor frekuensi 7055KHz. Jadi hati-hati soal ini. Dalam hal ini clock0 jadi vfo yang baru hehe.

Perhitungan di atas akan zero beat terhadap fc 7000KHz. Zero beat berarti sepi sunyi dimana hasil perkalian frekuensi bfo dengan IF sama dengan 0Hz. Kalau di speaker ya hening tenang. Hal menarik kasus tone 1KHz yang diinjeksi dengan carrier 7000KHz pada contoh di atas.

Pada mixer pertama, vfo =2999,5KHz, dikali fc=7000KHz dihasilkan 9999,5KHz dan 4000,5KHz. Karena xtal yang dipakai 10MHz, maka hanya frekuensi 9999,5KHz yang lolos.

Pada mixer kedua, output mixer pertama 9999,5KHz dikali bfo=9999,5KHz. Hasilnya = 0Hz. ZERO BEAT! Tapi tapi mengapa justru tone 1KHz terdengar keras?

Nilai f target 7000KHz hanya sebagai patokan saja dalam perhitungan. Realita yang terjadi sebagai berikut : signal tone (baseband + carrier) masuk ke mixer dengan frekuensi 6999KHz (lihat gambar di atas). Dikali vfo = 2999,5KHz hasilnya 9998,5KHz. Masuk mixer kedua dikali bfo=9999,5KHz. Hasilnya 1000Hz atau 1KHz. Voila!

Bagaimana jika suara manusia bukan tone? Suara manusia bermacam-macam ada yang trebble, ada yang cenderung nge-bass. Tapi ada rentang umum kalau bandwidth suara manusia sekitar 0,3KHz-3KHz (boleh pakai angka lain). Ketika modulasi suara di-mix dengan carrier maka rentang frekuensi yang muncul (jika fc-=7000KHz dan fa =0,3KHz-3KHz) adalah 6997KHz – 6999,7KHz dan 7000,3KHz -7003KHz. Untuk LSB, frekuensi yang digunakan 6997KHz-6999,7KHz.

Angka 6997KHz berasal dari 7000KHz – 3KHz dan 6999,7KHz dari 7000KHz – 0,3KHz. Ingat soal tone di atas?

Lebar bandwidth suara manusia dipatok sekitar 3KHz. Boleh 2,4KHz, boleh 1,5KHz, tergantung selera dan komponen filter. Jika frekuensi target 7030KHz, IF= 10MHz, maka bfo=10MHz – 1,5KHz (untuk bandwidth 3KHz) . Jadi bfo=9998,5KHz. Vfo=bfo-7030KHz =9998,5KHz-7030KHz=2968,5KHz. Jadi sudah didapatkan 2 nilai. Vfo=2968,5KHz dan bfo=9998,5KHz.

Pada program UglyDDS, bagian penting terkait perhitungan Si5351 ada dibagian bawah. Mudah bukan :).