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sabato 15 agosto 2020 ..::  Recensioni » JRC NRD-525 ::..   Login
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Upgrade di un mitico ricevitore anni '80

 

NRD-525

 

 

 

 

 

Miglioriamo le prestazioni di un ottimo ricevitore HF anni '80

 


 

Questo ricevitore vide la luce nel 1986 e da subito riscosse un notevole successo tra i BCL e SWL di quell'epoca. Costava molto ed era uno dei miei sogni proibiti. Con una scheda aggiuntiva (la CMK-165) si espandeva la copertura alle VHF e UHF, una sciccheria per l'epoca.

Le sue prestazioni (dichiarate) lo ponevano allora nell'olimpo dei ricevitori amatoriali e semiprofessionali, quelle radio cioè nate per i radioamatori ma con un "occhiolino" verso la produzione professionale, prerogativa che per la JRC era normale in quegli anni.

Ancora oggi il 525, se vogliamo, è uno dei ricevitori più quotati e moltissimi esemplari fanno bella mostra in numerose stazioni SWL e BCL. Da anni questi ricevitori regalano ore di piacevole ascolto. Ma è veramente piacevole?

A volte l'occhiolino è solo fittizio e anche le radio blasonate di professionale hanno ben poco, specie nelle parti dove invece sarebbe opportuno averlo. Anche questo ricevitore JRC ha infatti i suoi limiti e vedremo più avanti come si può migliorare.


Ecco le caratteristiche dichiarate dalla JRC per il NRD-525:

 

Frequency Range ...... 90 - 34.000 kHz
Power ................ 100/120/220/240 VAC 50/60 Hz 35VA max.
12 VDC 25W max.
Antenna Impedance .... 50 or 600 ohm
Selectivity (-6dB) ... AUX (12 kHz with no filter)
WIDE > 4 kHz
INTER > 2 kHz
NARR (option)
[FM] > 12 kHz
Sensitivity ......... .5 µV 1.6-34 MHz SSB/CW S+N/N=10dB
Image Rejection ...... > 70 dB (1.6 - 30 MHz)
IF Rejection ......... > 70 dB (1.6 - 30 MHz)
Frequency Accuracy ... ± 10 x 10-6 or better.
Frequency Stability .. ± 3 PPM
Intermediate Freqs. .. 1st IF = 70.45399-70.453 MHz
2nd IF = 455 kHz
BFO Variation Range .. 455 kHz = ± 2 kHz
PBS Variation Range .. ± 1 kHz or more
Notch Attenuation .... -30 dB or more
Audio Output ......... 0.5 W at 4 Ohms
Line-Record Output ... > 1mW at 600 Ohms
Dimensions ........... 13 x 5.2 x 11.25 inches. 330 x 130 x 280 mm
Weight ............... 20 Lbs. (8.5 kg)

 

Anche questo ricevitore NRD-525 rispecchia la struttura modulare, l'impeccabile costruzione derivata dagli strumenti di misura e dalle apparecchiature professionali che caratterizzava allora la produzione JRC.

 

 Il NRD-525 visto dall'alto, a "cofano alzato"....

 

La costruzione modulare del 525 se da una parte facilita l'accesso ai vari stadi, dall'altra limita molto lo spazio (altezza) a disposizione per le modifiche, le quali vanno fatte con particolare attenzione agli ingombri verticali sulle schede. Inoltre è molto importante, se non fondamentale, essere in possesso della introvabile scheda di prolunga CMH-365. Senza questo accessorio diventa praticamente impossibile effettuare verifiche strumentali e misure sulle varie schede verticali. Io ne ho autocostruita una impiegando connettori recuperati da una scheda HF-TUNE che avevo di riserva e da una Main board presa su Ebay.

 

Scheda CMH-365 homemade


Che dire, il 525 è un bell'attrezzo elettronico con il quale divertirsi a ricevere di tutto. Un costoso sogno all'epoca, un acquisto ragionevole oggi a distanza di 25 anni.... Ma, nonstante le buone intenzioni, questo ricevitore ha dei punti deboli da sistemare per potersi definire high-level. Procediamo.....

 

 

PRESTAZIONI

 

Dopo averlo reperito nel campo dell'usato, non sono rimasto soddisfatto delle sue prestazioni originali.

Certo il ricevitore NRD-525 un buon apparato, ma al cospetto del JST-135 e del JST-125, questa radio "soffre" un poco di rumorosità e fornisce una sensazione di ascolto faticosa. In particolare nei modi SSB/CW il NB sembra proprio non esserci e in AM l'audio rende una sensazione di "pompaggio". Inoltre il rumore di fondo nelle gamme affollate (40m serali) è piuttosto consistente e si nota una certa "maschera" di rumore che impedisce la ricezione dei segnali deboli. In AM si comporta bene, ma in SSB/CW mostra dei limiti significativi. Tutti problemi dovuti a una progettazione non seria del front-end e una non equilibrata distribuzione del guadagno. Aggiungerei anche un AGC ancora troppo veloce nel rilascio, anche nella posizione SLOW.

Le prestazioni così mediocri, non rare negli apparati radioamatoriali moderni (up conversion), derivano da scelte progettuali discutibili e probabilmente legate alla destinazione amatoriale del ricevitore e a una politica di contenimento dei costi di produzione. A livello commerciale i costruttori giapponesi non stanno tanto a sottilizzare: la componentistica seria e la progettazione/costruzione migliore le case costruttrici se le lasciano per i clienti buoni (militari, government ecc.) che prima di comprare richiedono che le radio abbiano prestazioni ben precise, da specifica. La comunità radiantistica invece non richiede specifiche tecniche: il radioamatore compra tutto e se non gli piace, lo rivende senza troppi problemi. Per cui se vuoi avere un ricevitore amatoriale dalle prestazioni ottimali devi metterci dentro quello che il fabbricante ha risparmiato in fase di progettazione/costruzione.... Basta leggere le misure di certi ricevitori blasonati per renderci conto di quello che ci vendono....e a che prezzi!

Per fortuna il radioamatore "impegnato" (se vuole) può approfondire, studiare e adottare le soluzioni ottimali per migliorare le proprie apparecchiature, magari spendendoci sopra quei 100 Euro che il produttore non ci ha voluto spendere allora per ragioni di commercializzazione e di costo finale ma che per un privato possessore in fondo sono ben spesi. Non bisogna poi mica sconvolgere il mondo: i componenti chiave in un ricevitore sono pochi ma essenziali, basta leggersi gli articoli dei vari U. Rhode, G. Moda, Wes Hayward e altri OM tecnici per documentarsi alla bisogna. Segue un'analisi delle problematiche e lo studio/sperimentazione delle soluzioni che non sono quasi mai drastiche ma riguardano quasi sempre solo gli stadi RF di prima guardia (front-end).

Dopo vari tentennamenti, un week end di Agosto ho deciso di mettere le mani su questo bel ricevitore: mi dava fastidio averlo davanti così bello ma non al pieno delle sue possibilità, essendo cosciente dei suoi (per me) pesanti limiti funzionali. Non sembrava neppure un JRC.....

 

MODIFICHE: AL LAVORO !

 

Manuale di servizio alla mano, per prima cosa vi ho aggiunto un paio di filtri I.F. nelle posizioni ausiliarie NARROW e AUX, rispettivamente da 1 kHz e da 240 Hz. Io amo il CW per cui non potevo certo esimermi dal dotare il ricevitore di filtri per la telegrafia stretta.

Proseguendo nelle migliorie, ho messo le mani in modo pesante sui circuiti essenziali che presentavano dei limiti:

 

1) Modifica tempo di rilascio AGC nella posizione SLOW: migliorata la risposta audio in AM.

 

  - Sulla scheda CAE-182 rimuovere R104, sostituire R103 con una resistenza da 100 OHm, inserire una resistenza da 100 kohm tra i piedini 3 & 4 di IC7 e ponticellare sullo stesso IC7 i piedini 8 & 9.

 

2) Modifica NB: migliorata l'efficenza sui disturbi impulsivi, prima quasi assente.

 

 - Sulla scheda CHF-36 sostituire C46 con un ceramico da 2.2 pF e regolare RV1 e RV2 per la massima efficacia del NB sui disturbi impulsivi.

 

3) Sostituzione dei diodi al silicio di commutazione filtri passa banda con HP 5082-3081 (PIN): riduzione IMD e migliorata la IP2.

 

- Sulla scheda CFL-205 sostituire i diodi da CD5 a CD 16 e i diodi CD52 - CD53 per un totale di 14 diodi. Sostituire R7 con 470 Ohm.

 

4) Sostituzione del filtro roofing a 455 kHz originale da 15 kHz con altro Murata a 8 kHz: restringimento del canale IF a 455 kHz (pensato per la FM).

 

 - Sulla scheda CHF-36 sostituire il filtro FL-2 con un Murata CFW455HT

 

5) Sostituzione dei vecchi mosfet dual gate 3SK77 con moderni BF988 (oppure BF998): migliorata la NF della IF a 455 kHz (ora impiega dispositivi con NF = 1 dB).

 

- Sulla scheda CHF-36 sostituire i mosfet TR1 e TR5  - sulla scheda CAE-182 sostituire i mosfet TR1 - TR2 - TR3

 

6) Sostituita la vecchia EPROM originale con quella fornita da Christophe - F4EZC, V 1.5: possibilità di selezionare così 5 filtri IF e di avere ben 11 steps di sintonia.

 

FILTRI: ExtraWide: 8 kHz - Wide 4 kHz - INTER 2.4 kHz - NARROW 1 kHz - AUX 240 Hz

STEPs : 10 Hz 100 Hz 1 KHz 5 KHz 6,25 KHz 9 KHz 10 KHz 12,5 KHz 15 KHz 25 KHz 50 KHz

 

7) Sostituzione del pre antenna a 2 FET con pre a singolo BJT alta dinamica tipo 2N5109: ridistribuzione del guadagno e miglioramento della dinamica.

 

8) Sostituzione del 1st Mixer a 70.455 kHz (due FET) con un Diode DBM (Double Balanced Mixer) Mini-circuits SRA-1MH e aggiunta di un opportuno Diplexer in uscita: aumento della IP3 e del Blocking a livelli opportuni.

 
 

Il 1st MIXER IN PRATICA

 

Le modifiche che ho fatto al primo mixer non sono certo l'ultimo grido; oggi vanno di moda (giustamente) i mixer H-mode dalle prestazioni molto elevate. Ma io mi accontento dei vecchi semplici rimedi di Wes Hayward - W7ZOI, vero Guru della RF che ha pubblicato numerosi articoli sui vari ARRL Handbook. Senza troppo stare a menare con numeri, teorie e componenti particolari si riesce lo stesso a migliorare le prestazioni dei ricevitori semplicemente adottando dispositivi passivi ad alta dinamica e alcuni componenti attivi dalle (ancora) superbe caratteristiche.

Il primo mixer nel NRD-525 converte a 70.455 kHz tutti i segnali in arrivo dai filtri preselettori. Per fare questo impiega due FET per tirare su il livello di questi segnali e altri due FET come mixer di conversione, il quale miscela la RF con il VFO DDS da 70 MHz a 104 MHz. L'uscita del mixer a 70.455 kHz viene poi filtrata dal "roofing filter" prima di essere inviata al secondo mixer che convertirà tutto a 455 kHz.

Il limite di questo sistema sta nelle prestazioni del primo mixer che ha l'arduo compito di lavorare bene in ogni condizione, cosa che non è possibile. Le prestazioni in termini di distorsione da intermodulazione (IMD) e quindi di third-order intercept (IP3) sono quasi sempre al di sotto delle aspettative. I prodotti da IP3 sono dovuti alla non linearità dei dispositivi di front end (primo mixer), ed essendo spettralmente vicini ai segnali desiderati questi prodotti sono i più temuti.

I problemi si verificano quando le armoniche dei segnali in banda si mescolano. Un vero e proprio "pettine" di segnali può essere prodotto come mostrato nella figura e questi segnali indesiderati possono cadere sulla stessa frequenza di una stazione debole e interessante; in tal modo si origina una mascheratura del segnale utile. È semplice calcolare le frequenze dei segnali spuri. Se le frequenze di ingresso sono F1 e F2, le nuove frequenze prodotta saranno 2F1 - f2, 3F1 - 2F2, 4f1 - 3f2 e così via. Dall'altra parte dei due principali prodotti originali (o segnali) saranno prodotti 2F2 - f1, 3f2 - 2F2, 4f2 - 3F1 e così via, come mostrato in figura. Questi sono conosciuti come prodotti di intermodulazione dispari. Due volte un segnale più uno fa un altro prodotto di terzo ordine, tre volte uno più due volte un altro è un prodotto di quinto ordine e così via. Si può vedere dal diagramma che i segnali più vicini, da entrambi i lati, ai segnali principali sono il prodotto di terzo ordine, poi di quinto, di settimo e così via. Per fare un esempio con alcune figure reali, se i segnali di grandi dimensioni F1 e F2 appaiono a frequenze di 7.000 MHz e 7001 MHz, i prodotti di terzo ordine saranno su 7.002 e 6.999 MHz.

 

 

 

Pertanto un ricevitore deve avere una alta "resistenza" alla produzione di questi segnali che è rappresentata dalla IP3, la quale deve avere un valore più alto possibile. Un mixer a due FET non offre prestazioni eccezionali in questo ma diciamo che si attesta su un mediocre livello di IP3 compreso tra 0 e + 5 dBm. Il test della ARRL fatto a suo tempo sul NRD-525 conferma i valori indicati. Questo significa che siamo davanti a un ricevitore dalle discrete caratteristiche generali e che permette un buon ascolto ma lontano da quello che potrebbe offrire un ricevitore di classe, il quale dovrebbe avere almeno + 15 dBm di IP3. Questo livello di IP3 si ottiene operando nel primo mixer mediante l'adozione di componenti RF particolarmente prestanti e che, nel corso degli anni, sono stati individuati prima nei mixer passivi a doppio bilanciamento (DBM) a diodi e, più recentemente, in componenti particolari sia analogici che digitali, come i Siliconix SD8901 oppure i mixers H-Mode. Rimando alla letteratura presente in rete per ulteriori approfondimenti, anzi consiglio di leggersi molto sull'argomento perchè c'è molto da imparare. Scoprirete che le radio moderne, al di là dell'estetica, dentro hanno poco di moderno.....anzi.

Quindi la modifica radicale del primo mixer è il lavoro principale da farsi. Sono stati eliminati i due stadi a FET e sono stati sostituiti da altrettanti stadi, studiati appositamente per ottenere un risultato superiore in quanto a intermodulazione e rumore.

Lo stadio preamplificatore è stato realizzato con un broad band amplifier impiegante il ben noto 2N5109, un transistor VHF/UHF ad alto guadagno e alta IP3 sovente impiegato come eccellente pre-mixer amplifier.

Il mixer originale, sempre a FET, è stato sostituito da un Double Balanced Mixer della Mini-Circuits tipo SRA-1MH. La scelta di questo mixer è stata dettata dalla sua facile reperibilità, dal basso costo e dalle superbe prestazioni che, se confermate strumentalmente, portano le caratteristiche del ricevitore a un livello professionale. Stando infatti ai datasheets della Mini-Circuits, che sono affidabili più delle misure che girano in rete, questo mixer sembra essere una versione migliorata (credo militare) del ben più noto SRA-1H usato dal Collins KWM-380. Con un oscillatore locale di soli + 13 dBm (20 mW) esso presenta infatti un C.P. a 1 dB di ben +9 dBm e una IP3 media di + 24dBm nel range di frequenze 500 kHz - 500 MHz. La perdita di inserzione è inferiore a 6 dB. Sono caratteristiche di rilievo che possono davvero cambiare in meglio prestazioni del ricevitore modificato con questo ottimo dispositivo. Non a caso il mitico Elecraft K2 è stato costruito seguendo queste indicazioni e impiegando componenti simili, ovvero i classici 2N5109 e un mixer di classe inferiore TUF-1 (L.O. + 7dBm): le sue prestazioni sono eccellenti. La cosa che sorprende è che il mercato radiantistico e la stessa ARRL nel 2000, all'uscita dell'Elecraft K2 rimasero sbalorditi dalle prestazioni di questo piccolo RTX. La ricezione era molto buona e la IP3 dava valori prossimi ai + 7 dBm, roba da far sfigurare la maggior parte dei RTX più in voga. Per curiosità andate a vedere il front end del K2 e vedrete un bellissimo front-end di W7ZOI dei primi ani '80!!! Preampli con 2N5109 e mixer a diodi di normali prestazioni HF. Addirittura il rilevatore a prodotto del K2 è un modesto NE602, ma con un front end del genere e una normale IF il suo lavoro è veramente agevolato.

Strano meravigliarsi nel 2000 delle prestazioni di un ricevitore del 1980.....


INTERMEZZO ETICO

 

Questo episodio rappresenta la vergogna dei nostri tempi..... Un piccolo RTX (K2) costruito in kit da una piccola fabbrica (Elecraft) che, con soluzioni circuitali vecchie di 30 anni, mette in secondo piano le prestazioni di apparati milionari costruiti da fabbriche modernissime e quotatissime...

Non parliamo poi del K3.....

La colpa è solo nostra, che a forza di comprare-comprare-comprare senza capirci più un tubo ci siamo trasformati da radiotecnici dilettanti in CB "evoluti" (in peggio): senza quasi più nessuna cognizione di cosa stiamo usando, siamo diventati sempre più "utenti dei prodotti giapponesi" piuttosto che protagonisti del nostro splendido hobby radiantistico. In questo regime di cose, le note case ci rifilano quello che vogliono, ma tanto chi ci capisce più niente?

Come dargli torto? Quando hai una clientela "morbida" come i radioamatori oggi, che sborsano migliaia di Euro per tante lucine e display a colori, perchè sforzarsi per dargli il meglio della radio tecnologia? A che scopo trasferire le vecchie ma importanti soluzioni circuitali professionali sugli apparati amatoriali quando quasi nessuno è in grado di apprezzarne la differenza? Chi se ne accorge se dentro l'apparato uscito ieri c'è un "bellissimo" mixer a FET anni '70? Diamogli quello che vogliono (centinaia di comandi, menù, sottomenù, sottosottomenù, display affascinanti) facciamoli giocare con decine di inutili regolazioni e via ! Guadagno assicurato...

Gli OM sono già troppo impegnati a regolare i toni dell'ultimo microfono in 40/80m, chi ha tempo per leggersi uno schema e capire cosa compra...

 

Quanto costa l'ultimo RTX della ........? 10.000 Euro? Pochi ! Alzate il prezzo, ce lo meritiamo !!

 

 

Proverbio 1: i polli sono nati per essere spennati..

Proverbio 2: la cattiva galera se la crea il condannato..

 


Ritornando alla radiotecnica, altri dispositivi possono assolvere a questo gravoso compito compito: uno fra tutti il SAY-1 con un C.P. a 1 dB di ben +20 dBm e una IP3 di +35 dBm, ma il suo costo lievita a oltre 60 dollari e necessita di ben +23 dBm (200 mW) di L.O.. Già un sensibile miglioramento lo si potrà ottenere con un mixer intermedio come il TAK-3H, che offre un C.P. a 1dB di ben +14 dBm e una IP3 di +30 dBm con "soli" +17 dBm (50 mW) di L.O..

L'impiego di questo mixer è consigliato ai felici possessori del Collins KWM-380 che non debbono fare altro che togliere il mixer SRA-1H e metterci un TAK-3H.

In futuro quindi sarà possibile pensare a upgrades di questo tipo oppure passare a un H-Mode. La sperimentazione è libera e mai porsi dei confini....

 

Ecco il dettaglio della mia attuale modifica al primo Mixer del NRD-525:

 

Mixer originale JRC

 

Mixer modificato IK0IXI

 

Dato che la resa in termini di IP3 è molto legata alla corretta terminazione del mixer lato I.F., esso è stato dotato di un diplexer. Il livello del VFO DDS (L.O.) è stato amplificato da T2 per raggiungere il valore necessario alla corretta conversione (+ 13 dBm).

 

 Primo Mixer dopo la modifica, effettuata in gran parte nella stessa scatole schermata originale

 

Dopo la modifica del mixer è necessario ritoccare la regolazione del filtro roofing a 70.455 MHz sulla scheda IF ed eventualmente aggiustare il livello di ingresso del preampli per ottenere la migliore risposta possibile in termini di amplificazione e rumore. Il livello di segnale del L.O. va verificato con sondina RF a diodo. Su 50 Ohm resistivi si devono misurare circa 1,5 Vpp (20-25 mW) che vanno a pilotare il Mixer a diodi. Il livello non è molto critico ma non si deve scendere sotto i +13 dBm per assicurare la conversione ad alta dinamica e la minima perdita di inserzione del Mixer (circa -6 dB).

 

CONCLUSIONI

Non sono dotato di strumentazione in grado di effettuare le necessarie misure delle attuali prestazioni del mio NRD-525. L'unica misura che ho potuto effettuare è stato il livello del VFO DDS (+13 dBm) che pilota il mixer a diodi. I componenti impiegati sono di prim'ordine e i circuiti sono "navigati" abbastanza per essere affidabili, per cui i presupposti sono buoni. Ma al di là delle misure quello che conta è la vera "prova su strada" e questa non lascia adito a dubbi.

Io provo i ricevitori in 40m di sera con la Windom lunga 41 metri, quando i segnali in gamma amatoriale e nella adiacente BC sono tanti e fortissimi. Al ricevitore giunge così una "montagna" di RF dall'antenna ed è in queste condizioni che il ricevitore mostra, se ci sono, i suoi difetti. L'impressione all'ascolto è molto positiva. A mio avviso e in base alla mia esperienza operativa, il ricevitore è migliorato notevolmente. Ora è un piacere usare il ricevitore così aggiornato. La ricezione non stanca mai, sinonimo di ottimo connubio tra dinamica, guadagno e rumore generale. I segnali deboli, prima mascherati dal rumore, escono fuori dal fondo chiari e senza interferenze particolari. Lo S-METER, al contrario di prima, si arresta su un valore minimo e sale solo in corrispondenza dei segnali in gamma. Impressionante! I 40m che erano impossibili da ricevere di giorno a causa delle statiche e del QRN elettrico a S9, ora sono un vero piacere da ascoltare. L'audio AM delle BC esce chiaro e limpido come non mai. La funzionalità degli STEPs aggiunti dalla nuova EPROM permette un uso più agevole di questo ricevitore, con un passo di sintonia adatto a ogni modo operativo.

Certo ben altre modifiche si possono fare, anche al passo con i tempi (leggi H-Mode e roofing filter da 4 kHz) ma credo di avere comunque reso questo ricevitore migliore, con prestazioni più serie di prima e probabilmente vicine a qualcosa di professionale. E tutto con circa 100 Euro di spesa e molta soddisfazione.

 

73 e Buon divermento !

 

Fabio Bonucci, IK0IXI - KF1B

 

 

www.soldersmoke.com

 

 

P.S. L'autore non si assume nessuna responsabilità su eventuali danni arrecati alle apparecchiature dalle modifiche sopra indicate, che sono a rischio e pericolo di chi le effettua fisicamente.

 

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