|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Універсальна панорамна SDR-приставка для КВ трансівера. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Антени. Вимірювання, налаштування, узгодження Сьогодні, напевно, вже немає радіоаматора, який не знає, хоча б загалом, що таке SDR (Software-Defined Radio). На цю тему написано вже багато, і в рамках цієї статті не потрібно докладно розповідати, що це таке і як це працює. Вважатимемо, що деяке уявлення та деякий досвід у цій галузі у читача є. Така порівняно нова технологія обробки сигналу дедалі більше проникає в наше радіоаматорське життя, і в ефірі вже працює багато радіостанцій з використанням SDR-тран-сіверів. Деякі радіоаматори слухають ефір і візуально спостерігають обстановку на SDR-приймачах, але свій сигнал передають в ефір, як і раніше, за допомогою звичайного "класичного" трансівера. Адже, крім відмінної якості прийому сигналу радіоаматорів у техніці SDR, приваблює наявність красивої та інформативної панорами ефіру на екрані комп'ютера. А ось робота на передачу зі звичайного трансівера передбачає свої переваги. Наприклад, більшість імпортних трансіверів зазвичай мають на виході "стандартні" 100 Вт, а багато моделей ще й вбудований автоматичний тюнер. Більшість пропонованих для покупки або повторення SDR-трансіверів забезпечують невелику вихідну потужність передавача (не більше 20 Вт) і не мають вбудованого антенного тюнера. Отже, надалі доведеться подбати ще й про додатковий лінійний підсилювач потужності, і про вихідні ФНЧ. Загалом SDR-трансівер може обійтися зовсім не дешево. Для багатьох любителів існує ще й певний психологічний бар'єр – віртуальний. Трансівер на екрані комп'ютера не всіх влаштовує, і людина вважає за краще мати на столі не непоказну коробку з парою світлодіодів та роз'ємів, а реальний трансівер з красивими кнопками та ручками, які можна доторкнутися і покрутити. Мати те й інше також можуть далеко не всі охочі, і при виборі більшість воліють все-таки "класику". Так що ж робити у випадку, якщо є непоганий звичайний трансівер, грошей на придбання окремого SDR-трансівера немає, а користуватися "благами" SDR і модно, і хочеться? Існують два основні шляхи зі своїми перевагами та недоліками. Розглянемо їх окремо. Шлях перший - придбати або виготовити окремий повноцінний SDR-приймач, а на передачу працювати по-старому, зі звичайного трансівера. У цьому випадку необхідно подбати як мінімум про дві речі - комутацію антени, яка повинна підключатися до SDR-приймача в режимі прийому і до виходу трансівера при передачі, і синхронізації частоти налаштування і режимів роботи трансівера і окремого SDR-приймача. Якщо втручання в трансівер не планується і не прийнятно для його власника, це дуже зручний варіант реалізації SDR-прийому. Щоправда, не найдешевший і найпростіший. Як вдалий приклад можна навести приймач "Hanter" (ціна близько 200 дол. США), що має вбудований блок комутації антени. Схема цього приймача доступна на сайті виробника [1]. Там можна почерпнути для себе багато цікавих схемотехнічних рішень (блок комутації зокрема) у разі, якщо ви маєте бажання зробити подібну систему SDR-приймання самостійно. Що стосується синхронізації налаштування SDR-приймача та трансівера, то не все так просто при самостійному виготовленні. Приймач повинен вміти обмінюватися інформацією про частоту та режими роботи з SDR-програмою, яка, у свою чергу, також повинна вміти спілкуватися з іншими програмами. І вибір тут, у принципі, невеликий. В основному для управління приймачем всі використовують USB-інтерфейс комп'ютера і користуються синтезатором частоти на основі мікросхеми Si570 (через доступність програмного забезпечення для мікроконтролера управління синтезатором та приймачем). Цей синтезатор застосовується у багатьох SDR-приймачах та трансіверах серії "SoftRock", а також його можна придбати як окремий від приймача пристрій [2]. Інформації з виготовлення, а також про можливості придбання різних SDR-наборів в Інтернеті дуже багато, і при бажанні не важко знайти її в будь-якій пошуковій системі. Достатньо ввести ключові слова "sdr softrock" або подібні. Наприклад, можна почати огляд з дуже інформативного та цікавого сайту RV3APM [3]. Саме на одній зі сторінок цього сайту [4] коротко розповідається про синхронізацію окремого приймача та трансівера. Другий шлях реалізації SDR-приймання - підключення найпростішого SDR-приймача (панорамної приставки) на фіксовану частоту до тракту ПЧ трансівера. Цей спосіб докладно описаний на сайті WU2X – автора спеціальної програми POWERSDR/IF STAGE [5]. Як приклад, там же наводиться опис підключення такого SDR-приймача до виходу ПЧ трансівера TS-940S. Єдиний недолік такої схеми підключення в тому, що не кожен трансівер має буферизований вихід ПЧ, та ще й широкосмуговий, тобто відведений від прийому тракту до фільтра основної селекції. І якщо такого виходу ПЧ немає, його доведеться робити самому або відмовитися від цього способу і повернутися до першого - окремого приймача. Якщо ж ви досить кваліфікований радіоаматор, то легко зможете знайти на схемі свого трансівера перший змішувач приймача і підключити до нього буферний каскад, з виходу якого можна вивести сигнал ПЧ приймача на задню панель трансівера. Наприклад, на рис. 1 наведено фрагмент схеми трансівера IC-735 з вбудованим буферним підсилювачем.
Отже, припустимо, що вихід ПЧ ми маємо. Тепер потрібно вибрати приймач. На цьому етапі відбудеться деякий поділ варіантів, залежно від частоти ПЧ трансівера. Якщо частота ПЧ "низька" - менше 40 МГц, та ще й "кругла", наприклад, 9 МГц, то вам пощастило. Найпростіший варіант - купити, наприклад, тут [6] недорогий (21 дол. США) набір одно-діапазонного SDR-приймача "Softrock 6.2" або подібний, розрахований на прийом діапазону 40 або 30 метрів, і кварцовий резонатор на 12 МГц. Схема гетеродина приймача дозволяє порушити цей резонатор третьої гармоніці, т. е. на частоті 36 МГц. Оскільки сигнал гетеродина в приймачі ділиться чотирма перед подачею на змішувач, отримаємо частоту SDR-приема близько 9 МГц. Це найдешевший і, можна сказати, ідеальний варіант. Але можна зібрати подібний приймач із фіксованою ПЧ та самостійно. У мережі Інтернет запропоновано чимало варіантів простих приймачів різних комплектуючих. І тут не можна не згадати відомого та шанованого радіоаматора Таsа (YU1LM), який розробив та опублікував безліч різновидів SDR-приймачів та трансіверів. Дуже корисно відвідати його сайт [7], де можна знайти схеми та докладні описи роботи його конструкцій, малюнки друкованих плат (щоправда, все це англійською мовою). Все добре і зрозуміло, якщо є кварцовий резонатор на необхідну частоту. А якщо його нема? Що робити? Вибір невеликий. Або відмовитися від цієї витівки, або зробити синтезатор частоти, про який йтиметься трохи нижче. Тепер розглянемо найскладніший (і, на жаль, найпоширеніший) варіант - трансівер з "високою" ПЧ та, відповідно, перетворенням "вгору". За цією структурою виконано переважну більшість фірмових трансіверів, але далеко не всі цифрові мікросхеми, які зазвичай застосовуються в SDR-приймачах, здатні працювати на частотах близько 80 МГц. Також потрібно мати кварцовий резонатор на потрібну частоту. Є й інші проблеми. У цьому випадку автори деяких конструкцій використовують подвійне перетворення частоти. Сигнал першої ПЧ трансівера (45...80 МГц в більшості випадків) переноситься на другу ПЧ, частоту, на якій здатний працювати SDR-приймач. Не найкращий шлях, оскільки подвійне перетворення знижує досяжні динамічні параметри приймача і може створити додаткові внутрішні перешкоди прийому при невдалому виборі частот перетворення. До динамічного діапазону панорамної приставки потрібно ставитись серйозно, навіть якщо ви продовжуєте вести прийом на трансівері, а на панораму просто дивіться. Будь-які перевантаження, як першого змішувача трансівера, так і змішувача SDR-приймача, а також входу звукової карти комп'ютера, призведуть до появи на картині панорами хибних сигналів, що не існують реально. Будь-які продукти обмеження амплітуди та інтермодуляційні складові будуть чудово видно на панорамі. Тому потрібно добре узгоджувати весь тракт SDR-приймання за рівнями сигналів. Не допускати навантажень. Простий критерій - на "тихому" діапазоні шумова доріжка панорами повинна лише трохи підніматися вгору при підключенні антени до трансівера, тобто необхідний невеликий запас чутливості, але не більше. Не слід допускати ситуацій, коли шум ефіру при підключенні антени піднімає шумову доріжку панорами на поекрану, тобто на десятки децибелів. Ви просто втратите сигнал у шумах, обмеживши при цьому динамічний діапазон усієї системи. Користуйтесь атенюаторами трансівера або окремим атенюатором на вході панорамної приставки. Також не нехтуйте хорошим смуговим фільтром на частоту приймається ПЧ на вході вашого SDR-приймача. На виході першого змішувача трансівера є широкий спектр різноманітних комбінаційних частот, а SDR-приймач має і побічні канали прийому (на гармоніках гетеродина, наприклад), і можлива ситуація появи перешкод прийому з цієї причини. І якщо в звичайному трансівери ми чуємо перешкоди, тільки коли вони потрапляють у смугу пропускання фільтра основної селекції, то при SDR-прийомі ми бачимо на панорамі все. Це загальні поради. Далі перейдемо до розгляду пропонованої повторення панорамної приставки, схема якої показано на рис. 2.
Пристрій являє собою приймач прямого перетворення на фіксовану частоту і дуже близький до схемотехнічних рішень "SoftRock 6.2". Цей варіант має відмінні динамічні параметри та дуже хороше співвідношення простота/ціна/якість. Основна відмінність від оригінального "SoftRock" - застосування замість кварцового генератора синтезатора частоти на мікросхемі Si570 CAC000141G (DD2). Таке рішення дозволяє налаштувати панорамну приставку на частоту прийому сигналу першої ПЧ будь-якого трансівера, і необхідність пошуку потрібного кварцового резонатора відпадає. Це не дешеве рішення (мікросхема Si570 коштує приблизно 30...40 дол. США), але найбільш якісне та просте схемотехнічно. З таким синтезатором можна приймати сигнали від 1 до 80 МГц і навіть вище. Мікросхема Si570 (КМОП версії) здатна генерувати сигнал із максимальною частотою до 160 МГц, але максимальна частота прийому буде обмежена швидкодією застосованих у змішувачі аналогових ключів – мікросхеми FST3253 (DD4). Реально перевірено роботу приставки на частоті ПЧ трансівера ICOM - 70,4515 МГц. Схему приймача можна вибрати одному з двох варіантів. Приймальна частина та синтезатор однакові для обох версій панорамної приставки, відмінність лише у фазообертачах. Який варіант вибрати – вирішувати вам. Друкована плата розроблена для двох варіантів. Перший варіант - із застосуванням фазообертача на дільнику на чотири, тобто найпоширеніший, що забезпечує в нашому випадку максимальну частоту прийому 40 МГц (160 МГц/4) і не потребує налаштування фазообертача. Цей варіант зручний для трансіверів із низькою ПЧ.
Другий варіант - застосування як фазообертача інтегруючої RC-ланцюга, що затримує сигнал одного з каналів фазообертача щодо іншого каналу на 90о по фазі (рис. 3). Цей варіант вимагає підбору ємності конденсаторів фазообертача та точного налаштування підстроювальним резистором. Такий фазообертач замість дільника частоти на чотири дозволяє сформувати два сигнали безпосередньо на робочій частоті синтезатора, без її поділу. У випадку із синтезатором на Si570 можливе отримання вихідної частоти фазообертача аж до 160 МГц. Ця максимальна частота визначатиметься швидкодією застосованих інверторів та впливом на високих частотах ємності монтажу. Аналогічний варіант застосований у приймачі YU1LM "Monoband SDR HF receiver DR2C". На його сайті можна знайти повну схему приймача з детальним описом роботи цього фазообертача. Також на схемі YU1LM наведені орієнтовні значення ємності конденсатора фазообертача, залежно від частоти, що приймається (частоти першої ПЧ вашого трансівера). Вхідний смуговий фільтр 2-го порядку – C17L1C18 – досить широкосмуговий. На схемі вказано номінали для частоти ПЧ у смузі 8.10,7 МГц. Для іншого значення ПЧ необхідно перерахувати номінали елементів фільтра. Це дуже просто та зручно робити за допомогою програми RFSim99 [8]. Для управління синтезатором частоти Si570 застосований популярний і дешевий мікроконтролер Atmega8 (DD1) із записаними в його EEPROM-пам'ять кодами програми із файлу SOFT_UNIPAN.hex. Котушка L1 містить 24 витки, намотаних проводом ПЕВ-2 0,35 на кільцевому магнітопроводі Т30-6 фірми Amidon. Трансформатор T1 змішувача намотаний на аналогічному магнітопроводі і таким же дротом. Число витків первинної обмотки – 9, вторинної – 2x3. Мікросхему 0PA2350 (DA4) можна замінити іншим малошумним здвоєним ОУ. Посилення коригують підбором резисторів R8 та R10.
Весь пристрій зібрано на друкованій платі розмірами 60x65 мм (мал. 4) із двостороннього фольгованого склотекстоліту, а на рис. 5 показано розташування на ній деталей (все для варіанта приймача з дільником на чотири). Практично всі резистори та конденсатори типорозміру 0805.
Для програмування контролера зручно використовувати програму USBasp. Він відносно недорогий і зручний тим, що використовується підключення USB до комп'ютера. Інформації щодо цих програматорів та програм для нього в Інтернеті безліч. До панорамної приставки програматор підключають стандартним (що йде в комплекті з більшістю програматорів, що продаються) ISP-кабелем для програмування.
Конфігурацію мікроконтролера задають відповідно до рис. 6 у вікні програми, що обслуговує програматор, тобто програмують тільки розряди конфігурації, необхідні для роботи з внутрішнім генератором 8 МГц (CKSEL=0100 та SUT=10). Також потрібно встановити розряди EESAVE = 0, BODEN = 0, BODLEVEL = 1 (2,7 В). Управління синтезатором дуже просте. Після запису програми, за умовчанням, встановлюється частота генерації 35,32 МГц, що у разі застосування дільника на чотири дає частоту 8,83 МГц, що відповідає частоті ПЧ трансівера TS-940S. Частоту генерації можна змінювати в широких межах кнопками "FR-" (SB3) та "FR+" (SB4). Швидкість перебудови збільшують, натиснувши та утримуючи кнопку "FAST" (SB2). Встановивши потрібну частоту, слід натиснути кнопку "SAVE" (SB1), і нове значення запишеться в енергонезалежну пам'ять мікроконтролера - EEPROM. Ця частота встановлюватиметься при кожному включенні панорамної приставки. Частоту генерації синтезатора можна контролювати вимірювальними приладами або прослуховувати на трансівери або іншому приймачі. Роз'єм Х3 "MUTЕ" може бути корисним для блокування SDR-приймання в момент передачі, для чого слід замкнути контакти цього роз'єму. Мікросхема DA1 – детектор зниження напруги (супервізор). За його відсутності траплялися випадки втрати даних в незалежній пам'яті в інших конструкціях. Приймач практично не потребує налаштування і при правильному монтажі починає працювати одразу.
На фото рис. 7 представлений вид готової панорамної приставки. Вона дещо відрізняється від пропонованих варіантів, так як на ній відпрацьовувалися і випробовувалися обидва варіанти - з дільником на чотири та RC-фазообертачем. Малі габарити у багатьох випадках дозволяють розмістити цю приставку безпосередньо всередині трансівера, а вже з трансівера виводити готовий I/Q сигнал для підключення до лінійного входу звукової карти комп'ютера. Ну а далі на комп'ютері потрібно встановити програму POWERSDR IF STAGE та уважно вивчити всю інформацію на сайті WU2X [5]. Насамкінець хотілося б відзначити деякі переваги використання панорамної приставки перед застосуванням окремого SDR-приймача. Це і відносна простота, і дешевизна приставки, і простота підключення до трансівера. Якщо немає необхідності керування трансівером з боку SDR-програми, тобто вас влаштовує керування та перебудова частоти трансівером, то можна застосовувати для перегляду панорами та SDR-приймання практично будь-яку SDR-програму (немає необхідності в синхронізації частот окремого приймача та трансівера). Недолік – потрібен вихід ПЧ у трансівері. Зараз панорамна приставка експлуатується з трансівером Kenwood TS-940S. Програму мікроконтролера та креслення другого варіанта друкованої плати приймача можна завантажити з ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/07/SDR4z5ky.zip. література
Автор: Сергій Столяров
Шум транспорту затримує зростання пташенят
06.05.2024 Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024
▪ Ультракомпактні джерела живлення Mornsun LD/R2 ▪ Відеокарта GeForce GTX 760 iChill HerculeZ 3000 від Inno3D ▪ Оптичні хвилі зі зверненням часу
▪ розділ сайту Побутова електроніка. Добірка статей ▪ стаття Залишитись при своїй думці. Крилатий вислів ▪ статья Який птах несе найменші в порівнянні з власними розмірами яйця? Детальна відповідь ▪ стаття Безсмертник. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття УКХ конвертер із режекторним фільтром. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page