Rozstrojona synteza PLL w radioodbiorniku AM/FM lub detune w syntezatorze FM/AM – objawy i diagnostyka

Pytanie

ROZSTROJONA SYNTEZA DLA AM I FM BLAD

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Najpierw doprecyzuj: czy „rozstrojona synteza dla AM i FM” dotyczy radia/odbiornika (PLL/VCO) czy syntezatora muzycznego (FM/AM audio)? Od tego zależy zupełnie inna diagnoza.
• Dla radia: najczęstsze przyczyny to rozjechany VCO/PLL, referencja kwarcowa i filtr pętli, a dla FM dodatkowo rozstrojenie detektora kwadraturowego.
• Dla syntezatora muzycznego: najczęściej źródłem „detune” są złe relacje carrier:modulator, włączony fine detune i zbyt wysoki indeks modulacji.

Szczegółowa analiza problemu
A) Radio/odbiornik AM/FM z syntezą PLL (CB, tuner, skaner)

• Typowe objawy:
  • AM i FM „mijają” stację, konieczność strojenia „między” kanałami.
  • Niestabilność po nagrzaniu, okresowe „pływanie” częstotliwości.
  • Brak „lock” PLL lub blokada przy skrajnych kanałach.
• Najczęstsze przyczyny:
  • Referencja częstotliwości (kwarc/TCXO, kondensatory przy kwarcu) – starzenie, wilgoć, zimne luty.
  • VCO poza zakresem: rdzeń cewki po „próbach” lub kondensatory w VCO utraciły pojemność.
  • Filtr pętli PLL (RC) – wyschnięty elektrolit powoduje wolne/niestabilne strojenie.
  • Zasilanie 5 V/8 V: tętnienia i szum przenikają do napięcia warikapów.
  • FM: rozstrojenie cewki kwadraturowej/dyskryminatora, niecentrowany tor p.cz. (10,7 MHz lub 455 kHz).
• Procedura diagnostyczna (kolejność minimalizująca ryzyko):
  1. Zasilanie:
     • Sprawdź stabilizatory i tętnienia: na liniach PLL/VCO powinno być czysto (<10–20 mVpp). Wymień podejrzane elektrolity.
  2. Referencja:
     • Zmierz częstotliwość oscylatora odniesienia (typowo 10,240/10,245/10,2419 MHz w CB/tunerach). Odchyłka >±2 ppm w praktyce zaczyna być słyszalna (kilka Hz w audio, kilkaset Hz na 27 MHz).
     • Sprawdź i ewentualnie wymień kondensatory C przy kwarcu (22–33 pF), popraw luty.
  3. PLL/Lock:
     • Zweryfikuj sygnały sterujące (DATA/CLOCK/ENABLE) i pin „lock detect”.
     • Zmierz napięcie warikapów (Vtune) na kanałach skrajnych i środkowym: typowo 1–8 V. Jeżeli przy skrajach dochodzi do 0,2 V lub 9–10 V – VCO jest poza zakresem.
  4. VCO:
     • Skoryguj cewkę VCO tak, aby na kanale środkowym Vtune był w okolicy środka zakresu (np. 3–5 V), a na skrajach nie „dobijał”.
     • Jeśli regulacja nie pomaga, wymień starzejące się kondensatory SMD/elektrolity w obwodzie VCO i filtrze pętli.
  5. Tor FM:
     • Zestrojenie cewki kwadraturowej/dyskryminatora na minimalne zniekształcenia i centrowanie detekcji (zgodnie z instrukcją serwisową, generator 1 kHz/75 kHz dev dla VHF lub odpowiednio dla CB).
  6. Tor AM:
     • Po korekcie referencji/VCO AM zwykle „wraca” sama. Jeśli nie – sprawdź filtr p.cz. i detektor AM, ale najpierw wyeliminuj błąd częstotliwości nośnej.
• Narzędzia/warunki:
  • Częstościomierz z referencją 10 MHz (GPSDO/TCXO), miernik True RMS, oscyloskop, sonda w.cz. lub analizator widma, generator RF.
  • Śrubokręt niemagnetyczny do rdzeni. Nie kręć bez pomiaru; najpierw napięcia, potem referencja, na końcu cewki.
• Wskazówki praktyczne:
  • Zawsze sprawdź stabilność częstotliwości po 15–20 min nagrzewania.
  • Wymień profilaktycznie małe elektrolity w filtrze pętli PLL i przy VCO (to najczęstsza, tania przyczyna).
  • Po zestrojeniu sprawdź „lock” na całym paśmie i zapis/wybór kanałów.

B) Syntezator muzyczny (FM/AM w audio)

• Typowe objawy:
  • Dźwięk „pływa” lub jest nietonalny przy FM/AM mimo poprawnej nuty wejściowej.
  • Akordy brzmią dysonansowo, szczególnie przy wysokich nutach.
• Przyczyny:
  • Niestandardowe relacje carrier:modulator (np. 1,73:1 zamiast 2:1), włączony fine detune, różne mikrostroje/skalowanie MTS/MPE.
  • Zbyt wysoki indeks modulacji FM – dominują pasma boczne, trudniej rozpoznać wysokość podstawową.
  • „FM” w wielu instrumentach to w istocie modulacja fazy (PM) – czułość na poziomy modulacji i wyniki tonalne są inne niż przy czystym FM.
• Rozwiązania:
  1. Ustaw operatorów w trybie ratio (1:1, 2:1, 3:2…); wyłącz fine detune (0 centów) do czasu zestrojenia.
  2. Ogranicz indeks modulacji (FM amount) do zakresu, w którym dźwięk zachowuje czytelny ton; dodawaj modulację progresywnie, słuchając granicy „rozjeżdżania”.
  3. Jeśli chcesz efekt chorus – dodaj minimalny detune (1–3 centy) dopiero na końcu.
  4. Sprawdź: globalny tuning (A4=440/442), ewentualne skale mikrotonalne, latency/oversampling, drift LFO.

Aktualne informacje i trendy

• W wielu radiotelekomunikacyjnych konstrukcjach przechodzi się z klasycznych kwarców na TCXO/OCXO dla lepszej stabilności; prosty upgrade referencji często rozwiązuje „pływanie”.
• W syntezatorach soft/hardware tzw. FM to najczęściej modulacja fazy; producenci oferują tryby „ratio” ułatwiające trzymanie stroju. Drobne detune stosuje się świadomie dla pogrubienia barwy, ale bazowo operatorzy są w stosunkach harmonicznych.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Dlaczego „dobijanie” Vtune jest złe: gdy napięcie sterujące warikapem zbliża się do krańców, czułość częstotliwościowa maleje, a PLL pracuje „na krawędzi”, co daje zerwania locku i pływanie.
• FM audio a „nietonowość”: im większy indeks modulacji β, tym silniejsze pasma boczne Jn(β) wokół nośnej; ucho przestaje jasno identyfikować f0, zwłaszcza przy złożonych strukturach operatorów.

Aspekty etyczne i prawne

• Radio: strojenie nadajnika i odchyłka częstotliwości podlegają przepisom. Przed testami na emisji używaj sztucznego obciążenia i tłumików; nadawanie „poza” może zakłócać służby.
• Muzyka: brak istotnych kwestii prawnych; pamiętaj o rozsądnych poziomach SPL.

Praktyczne wskazówki

• Jeśli to radio:
  • Zacznij od pomiaru referencji i zasilania, dopiero potem dotykaj cewek.
  • Jeżeli nie masz częstościomierza z dobrą referencją – nie koryguj VCO „na ucho”, poproś serwis lub kolegę z GPSDO.
• Jeśli to syntezator muzyczny:
  • Test kontrolny: jedna nuta, sinus na carrier, ratio 2:1, FM amount od 0 do momentu utraty czytelności tonu – zanotuj próg dla Twojego instrumentu/preseta.
  • Wyłącz wszystkie „humanize”, drift i MPE na czas diagnozy.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Oznaczenia elementów (np. „L301”) różnią się między modelami – bez schematu łatwo pomylić cewki.
• Stare kondensatory SMD potrafią mieć pojemność „na zimno” poprawną, a po nagrzaniu spadającą – obserwuj zachowanie w czasie.

Sugestie dalszych badań

• Podaj dokładny model urządzenia (np. „Midland/Alan 87”, „tuner FM XYZ”, „syntezator DX7/VST …”) i objawy: o ile Hz/kHz „mija” stację, czy problem rośnie po nagrzaniu, czy dotyczy tylko AM czy także FM.
• Dla radia: zdobądź instrukcję serwisową konkretnego modelu; sprawdź typową częstotliwość referencyjną i punkty testowe.
• Dla syntezatora: sprawdź w instrukcji, czy FM to FM czy PM, i jakie są zalecane zakresy ratio/mod amount dla barw tonalnych.

Krótkie podsumowanie

• „Rozstrojona synteza AM/FM” w radiu to najczęściej: referencja + VCO + filtr pętli PLL; w FM dodatkowo zestrojenie detektora. Zacznij od zasilania i kwarcu, potem VCO i dopiero cewki/IF.
• W syntezatorze muzycznym „detune” bierze się zwykle z nieharmonicznych ustawień operatorów i zbyt dużej głębokości modulacji; użyj trybu ratio, wyzeruj fine detune i kontroluj indeks modulacji.
• Podaj proszę, o które z tych dwóch środowisk chodzi, a przygotuję konkretną, modelową procedurę krok po kroku z wartościami pomiarowymi.

Pytanie

MIDLAND-ALAN87 BLEDNE CZESTOTLIWOSCI W SYNTEZIE w AM i FM

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Jeśli w Midland Alan 87 częstotliwości w AM i FM są „obok kanału”, przyczyna niemal zawsze leży w układzie syntezy: referencja 10,240 MHz, zakres pracy VCO albo filtr pętli PLL. AM i FM korzystają z tej samej syntezy (różne są tylko tory modulacji/demodulacji), więc wspólny błąd wskazuje na PLL/VCO, a nie na sam tor AM czy FM.
• Kluczowe punkty:
  • Sprawdź i wycentruj napięcie strojenia VCO (Vtune) na skrajnych kanałach.
  • Zweryfikuj częstotliwość oscylatora odniesienia 10,240 MHz i kondensatory przy kwarcu (NP0/C0G).
  • Oceń stan filtru pętli PLL i zasilania (5 V/8 V, tętnienia).
  • Jeśli przesunięcie jest dokładnie 5 kHz lub 10 kHz – to kwestia „zera/piątki” lub aktywnego SHIFT.

Szczegółowa analiza problemu

• Architektura (zależnie od wersji płyty, typowo rodzina EPT3600):

  • PLL + VCO z odniesieniem 10,240 MHz i krokiem 5 kHz.
  • 1. p.cz. dla AM/FM: 10,695 MHz (SSB ma dodatkowe oscylatory nośnej).
  • AM i FM biorą częstotliwości z tej samej syntezy – błąd wspólny = błąd PLL/VCO/referencji.

• Zależności teoretyczne (upraszczając):
  [
  f{OUT} = N \cdot f{STEP}, \quad f{STEP} = \frac{f{REF}}{R}
  ]
  Zmiana fREF powoduje taki sam względny błąd fOUT. Np. błąd 10 ppm na 10,240 MHz da ok. 10 ppm na 27 MHz (~270 Hz). Błędy rzędu kilkunastu setek Hz–kilku kHz zwykle wynikają z: (a) złego centrowania VCO, (b) wyschniętych kondensatorów w filtrze pętli, (c) „piątek/zer”.

• Procedura diagnostyczna (krok po kroku):

  1. Warunki i bezpieczeństwo

     • Zasilanie 13,8 V (stabilne), obciążenie sztuczne 50 Ω zamiast anteny, dobry punkt masy.
     • Przyrządy: częstościomierz (najlepiej z TCXO/GPSDO), multimetr, oscyloskop, plastikowy trymer do cewek.
     • Nie nadawaj bez obciążenia 50 Ω.

  2. Zasilanie

     • Sprawdź 5 V (logika/PLL) i ~8 V (VCO/oscylatory). Tętnienia: pojedyncze–kilkanaście mVpp. Duże tętnienia rozstrajają pętlę (pływanie w czasie nagrzewania).

  3. Referencja PLL 10,240 MHz – punkt krytyczny

     • Zmierz częstotliwość na wejściu/wyjściu rezonatora układu PLL (XIN/XTAL).
     • Oczekiwane 10,240000 MHz z odchyłką maks. kilkadziesiąt Hz. Jeśli więcej:
       • wymień oba kondensatory obciążające (NP0/C0G, zwykle 22–33 pF),
       • popraw luty; w razie potrzeby wymień kwarc 10,240 MHz (AT-cut).
     • Stałe przesunięcie AM i FM o podobną wartość na wszystkich kanałach = typowy objaw złej referencji.

  4. VCO – zakres i centrowanie

     • Zmierz Vtune (napięcie na warikapie) na kanałach skrajnych w paśmie podstawowym (np. Band D, CH1 oraz CH40):
       • Na CH1 Vtune zwykle ok. 1,5–2,5 V, w środku pasma 4–5 V, na CH40 7–8,5 V (wartości orientacyjne – istotny jest „środek”).
     • Jeśli Vtune „dobija” do 0 V lub do maksimum na krańcach – VCO jest poza zakresem. Skoryguj cewkę VCO tak, by dla najwyższego kanału Vtune było w okolicach połowy zakresu pętli (ok. 5 V); sprawdź, czy na najniższym kanale nie spada nadmiernie.
     • Jeżeli po wycentrowaniu VCO błąd nadal jest stały – wróć do referencji 10,240 MHz.

  5. Filtr pętli PLL

     • Stare elektrolity w filtrze pętli powodują wolne „dobieganie”, pływanie i niestabilność. Wymień na nowe o niskim upływie; jeśli są małe pojemności (np. 100 nF–1 µF), zastosuj dobre foliowe/MLCC X7R; jeśli są RC z dużą pojemnością – świeże elektrolity 105°C, niskie ESR.

  6. Tor IF/nośne (gdy AM/FM „mija kanał” mimo poprawnej PLL)

     • Dla AM/FM krytyczne jest poprawne zestrojenie częstotliwości 10,695 MHz i pochodnych oscylatorów pośrednich. Rozjechane oscylatory pośrednie (cewki w okolicy generatorów BFO/produkt-detektora) powodują, że odbiornik „centruje się” obok kanału.
     • FM: zestrojenie cewki dyskryminatora FM (często L5) na minimalne zniekształcenia i prawidłowe „zero” dewiacji. Gdy FM jest bardziej „obok” niż AM – to typowy trop.

  7. „Zera” vs „piątki” i SHIFT

     • Przesunięcie dokładnie o 5 kHz/10 kHz na wszystkich kanałach (TX i RX) oznacza złą konfigurację kroku kanałowego (tzw. „piątki”) albo aktywny 10 kHz SHIFT. Sprawdź przełączniki, matrycę diodową/jumpery pasm, ewent. mody dokonane przez poprzednich właścicieli.

  8. Typowe usterki w Alan 87 (wiek urządzenia)

     • Zimne luty przy PLL/VCO/kwarcu 10,240 MHz.
     • Kondensatory w obwodach VCO i filtrze pętli (starzenie, upływ).
     • Rozjechane trymerki/cewki po wcześniejszych „regulacjach”.

• Interpretacja objawów (szybkie rozpoznanie):

  • Stały błąd (np. +1,5 kHz) jednakowy w całym paśmie i w AM/FM → referencja 10,240 MHz.
  • Mały w środku pasma, duży na krańcach (np. CH1 i CH40) → VCO poza zakresem → centrowanie cewką VCO.
  • FM „nie trafia w środek”, szumi lub blokada działa źle, a AM jest blisko – dopełnij: dyskryminator FM i łańcuch p.cz.
  • Dokładnie +5 kHz/+10 kHz → „zera/piątki” lub SHIFT.

Aktualne informacje i trendy

• Z racji wieku sprzętu najczęściej zawodzą kondensatory i kwarce – obecnie standardem jest wymiana na C0G/NP0 (małe pojemności) oraz dobre 105°C elektrolity w filtrze pętli i zasilaniu.
• Popularnym usprawnieniem jest wymiana referencji 10,240 MHz na TCXO 10,240 MHz – znacznie redukuje pływanie po nagrzaniu.
• Wiele egzemplarzy bywa po amatorskich modyfikacjach (rozszerzenia pasma, „zera/piątki”, SHIFT) – w 2020+ to częsty powód „dziwnych” błędów częstotliwości.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Dlaczego VCO trzeba „centrować”: pętla PLL ma ograniczony zakres napięcia na warikapie. Jeśli pracuje blisko krańców, na jednych kanałach jeszcze trzyma częstotliwość, na innych już nie – błąd narasta ku skrajom.
• Dlaczego błąd referencji jest „stały”: pętla stroi na taki N, by spełnić Fout = N·Fstep. Jeśli Fstep jest zły (bo fREF odjechało), wszystko skaluje się liniowo – stąd stałe odchylenie w całym paśmie i w AM/FM.

Aspekty etyczne i prawne

• Regulacje (PL/EU/USA) ograniczają dozwolone częstotliwości, moce i dewiacje. Zanim nadasz po naprawie, sprawdź:
  • zgodność z planem kanałowym (40 kanałów, zera/piątki zgodnie z krajem),
  • moc nadajnika i modulację (AM/FM),
  • emisje niepożądane (harmoniczne).
• Nie testuj w eterze bez obciążenia sztucznego i przyrządów – to ryzyko zakłóceń.

Praktyczne wskazówki

• Zacznij od pomiaru 10,240 MHz i Vtune – to dwie najszybsze weryfikacje.
• Wymień „w ciemno” małe C przy kwarcu 10,240 MHz na NP0/C0G oraz elektrolity filtru pętli – koszt znikomy, skuteczność wysoka.
• Cewki kręć wyłącznie plastikowym trymerem i wykonuj małe ruchy; zapisuj pozycje wyjściowe.
• Użyj częstościomierza z próbkującą sondą pojemnościową 1–2 pF – minimalizuje rozstrajanie.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Istnieją różne rewizje Alan 87; numeracja cewek (Lx), punkty TP i nawet układ PLL (np. MC145106/MB8719/LC71xx w pokrewnych konstrukcjach) mogą się różnić. Kieruj się serwisówką swojej wersji płyty (oznaczenie PCB).
• Jeśli radio było „przestrojone” w pasma freeband, najpierw przywróć oryginalną matrycę pasm/„zera–piątki”, a dopiero potem reguluj PLL/VCO.

Sugestie dalszych badań

• Zdobycie i wykorzystanie schematu oraz instrukcji serwisowej Twojej rewizji płyty (oznaczenie PCB, np. EPT3600-xx).
• Jeżeli chcesz poprawić stabilność – rozważ TCXO 10,240 MHz i kontrolę temperaturową VCO (ekran + termiczne odsprzężenie).
• Dla FM: po zakończeniu strojenia syntezy wykonaj pełną procedurę centrowania dyskryminatora i dewiacji.

Krótkie podsumowanie

• Błędne częstotliwości w AM i FM w Alan 87 to niemal zawsze: referencja 10,240 MHz, wycentrowanie VCO, kondycja filtru pętli PLL i zasilanie. Zacznij od pomiaru fREF i Vtune, wymień kondensatory krytyczne, wycentruj VCO, a następnie dopiero koryguj oscylatory p.cz. i dyskryminator FM. Jeśli błąd jest dokładnie 5/10 kHz – to konfiguracja „zera/piątki” lub SHIFT.

Jeśli podasz:

• o ile kHz radio mija kanał (i czy identycznie w TX/RX),
• czy błąd rośnie ku CH1/CH40,
• numer PCB/rewizję,

rozpiszę dokładnie, gdzie się wpiąć (TP/piny), które cewki kręcić i jakie wartości napięć/częstotliwości uznać za prawidłowe dla Twojej wersji.