Odbiornik SDR na układzie 74HC4053

 
 

Streszczenie:


Bardzo prosty a jednocześnie o dużych możliwościach odbiornik na pasmo 80m (inne pasma do 30MHz można uzyskać po wymianie generatora i filtrów pasmowych). Koszt elementów poniżej 10zł. Czas zmontowania około 1 -1,5 godziny. Układ działa od pierwszego włączenia -brak strojenia. Układ jest idealny zarówno dla początkujących jak i bardziej zaawansowanych konstruktorów -może odbierać wszystkie emisje -zależy to od zastosowanego oprogramowania dekodującego. Komputer minimum 1GHz, karta dźwiękowa zalecana Sound Blaster Audigy 24bity (koszt na Allegro nowej to 60 -70zł) ale do pierwszych prób wystarczy karta zintegrowana z płytą główną (na niej też spokojnie można robić nasłuchy). Niezwykłe możliwości odbioru, podgląd naraz całego wycinka pasma o szerokości 100kHz (analizator widma, ustawianie filtrów o pasmach od kilkudziesięciu Hz, zawężanie od góry i od dołu pasma, sprawne ARW). Możliwość adaptacji do urządzeń mikrofalowych.


OPIS


Wielu z nas zaczynało swoje konstrukcje od najprostszych odbiorników zwykle z bezpośrednią przemianą częstotliwości (moim pierwszym odbiornikiem była homodyna według SP2HLS). Zaletą tego rozwiązania była bardzo prosta konstrukcja całego odbiornika, wadą brak tłumienia sygnału lustrzanego. Rozwiązaniem problemu tłumienia kanału lustrzanego było zastosowanie fazowej metody odbioru sygnału SSB. Było to jednak rozwiązanie skomplikowane gdyż wymagało dokładnych przesuwników fazy o 90 stopni. Były one szczególnie trudne do wykonania w przypadku układów m.cz.. Rozwiązanie tego problemu nastąpiło niedawno dzięki użyciu układów DSP stosowanych w kartach dźwiękowych komputera. W układach SDR funkcję przesuwników fazy dla m.cz. pełni właśnie odpowiedni algorytm matematyczny zaimplementowany na karcie dźwiękowej komputera. Jako mieszacz w.cz. wykorzystuje się najczęściej detektor Taloy'a (mieszacz próbkująco -pamiętający w naszym układzie będzie to scalak 74HC4053). Sterowany jest on przesuniętym w fazie sygnałem w.cz.. Sygnały w.cz. przesunięte w fazie generuje układ scalony 74AC74, na wejściach sterujących pracą układu 74HC4053 znajdują się sygnały o częstotliwości środkowej odbiornika ale przesunięte względem siebie o 90 stopni. Wymaga to sygnału heterodyny o częstotliwości 4 krotnie wyższej niż częstotliwość pracy odbiornika, ponieważ zastosowaliśmy generator o częstotliwości 14,85 MHz to na wyjściu sterującymi pracą odbiornika będziemy mieli częstotliwość 14,85MHz / 4 czyli 3,7125MHz. Zakres pracy odbiornika będzie równy częstotliwości 3,7125 +- (0,5 częstotliwości próbkowania karty dźwiękowej), co w przypadku mojej karty o próbkowaniu 96 kHz da nam pasmo 3,7125 +-48kHz. Możemy również jako generator zastosować układ przestrajany LC lub DDS i wtedy uzyskamy pokrycie całego pasma (układ ma własny wzmacniacz w.cz. tak że nie potrzeba jest zbyt dużego sygnału w.cz. heterodyny). Pewne kontrowersje może budzić zastosowanie podwyższonego napięcia zasilania układów 74HC4053 nie wpływa ono jednak negatywnie na pracę układu (wystarczy sprawdzić karty katalogowe elementu) a wraz z polaryzacją wejście układu 74HC4053 minimalizuje rezystancję szeregową kluczy. Wbrew wielu opisom istotne jest by podłączyć wejście Vee układu 74HC4053 do masy, szczególnie krytyczne jest to dla układu 74HC4052. Na wejściu układu znajduje się klasyczny filtr pasmowo przepustowy. Funkcję przedwzmacniacza m.cz. pełni popularny i tani niskoszumny wzmacniacz m.cz. NE5532 (można użyć innych układów np. LM833, OP270 ale nie LM358). Jako oprogramowanie dekodujące polecam program Rocky. Zaletą jego jest niezwykła prostota i dobre parametry. W przypadku odwrotnego podłączenia kanałów m.cz., uzyskamy odbiór złego produktu przemiany (nie musimy jednak przelutowywać kabli a możemy zamienić w opcjach prawy kanał z lewym -Left/Right = I/Q).

Przykładowe ustawienia programu Rocky:

 

 

Bardzo ważne jest ustawienie parametru Shift Right Chanel Data by:, wartość tę ustawia się na minimalny poziom kanału lustrzanego co dokładnie widać na analizatorze widma odbiornika. Pomiar ten należy wykonać podając na wejście odbiornika sygnał oddalony o parę kHz względem częstotliwości środkowej i obserwując poziom sygnału lustrzanego. Jest to jedyna czynność jaką musimy wykonać podczas strojenia odbiornika. Warto ustawić jest automatyczną korekcję zrównoważenia odbiornika. Po paru minutach pracy będziemy mieli już pełną informację o działaniu układu -jak na zrzucie poniżej. Prawidłowe wartości wzmocnienia to około 1 a błędu fazy poniżej 5%.

 

 

  

Przykładowe widmo podczas pracy na 80m.

 



Wygląd płytek odbiornika




Schemat odbiornika (schematic)

Schemat montażowy 1

Schemat montażowy 2


Uwaga są drobne (naprawdę bardzo drobne) różnice między PCB na zdjęciu a tą w schemacie montażowym. Diodę 1N4148 montujemy na rezystorze 3k3.

 

Literatura:

 

yu1lm.qrpradio.com

www.dxatlas.com/Rocky