|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Uniwersalny panoramiczny prefiks SDR dla nadajnika-odbiornika HF. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Anteny. Pomiary, regulacja, koordynacja Dziś chyba nie ma radioamatora, który nie wie, przynajmniej ogólnie, czym jest SDR (Software-Defined Radio). Na ten temat napisano już wiele i w ramach tego artykułu nie ma potrzeby zagłębiania się w szczegóły, czym jest i jak działa. Zakładamy, że czytelnik ma jakieś pojęcie i pewne doświadczenie w tej dziedzinie. Ta stosunkowo nowa technologia przetwarzania sygnału w coraz większym stopniu przenika nasze amatorskie życie radiowe, a wiele stacji radiowych używa już nadajników-odbiorników SDR. Niektórzy radioamatorzy nasłuchują na antenie i wizualnie obserwują sytuację na odbiornikach SDR, ale nadal transmitują swój sygnał na antenie za pomocą zwykłego „klasycznego” nadajnika-odbiornika. Rzeczywiście, oprócz doskonałej jakości odbioru sygnału radiowego przez amatorów w technologii SDR, przyciąga obecność pięknej i pouczającej panoramy powietrza na ekranie komputera. Ale praca nad transmisją z konwencjonalnego transceivera ma też swoje zalety. Na przykład większość importowanych nadajników-odbiorników ma z reguły „standardową” moc wyjściową 100 W, a wiele modeli ma również wbudowany automatyczny tuner. Większość transceiverów SDR oferowanych do kupienia lub powtórzenia zapewnia małą moc wyjściową nadajnika (nie więcej niż 20 W) i nie posiada wbudowanego tunera antenowego. Dlatego też w przyszłości trzeba będzie zadbać również o dodatkowy liniowy wzmacniacz mocy oraz wyjściowe filtry dolnoprzepustowe. Ogólnie rzecz biorąc, transceiver SDR może być dość drogi. Dla wielu amatorów jest też pewna bariera psychologiczna - wirtualna. Transceiver na ekranie komputera nie pasuje każdemu, a osoba woli mieć na stole nie nijakie pudełko z parą diod LED i złączami, ale prawdziwy transceiver z pięknymi przyciskami i pokrętłami, które można dotykać i przekręcać. Nie każdy może też mieć jedno i drugie, a przy wyborze większość nadal preferuje „klasykę”. Co więc zrobić, jeśli masz dobry zwykły transceiver, nie ma pieniędzy na zakup oddzielnego transceivera SDR, ale jednocześnie modne i pożądane jest korzystanie z „korzyści” SDR? Istnieją dwa główne sposoby z własnymi zaletami i wadami. Rozważmy je osobno. Pierwszym sposobem jest zakup lub wykonanie osobnego, pełnowartościowego odbiornika SDR i praca nad transmisją po staremu, z konwencjonalnego transceivera. W takim przypadku należy zadbać o co najmniej dwie rzeczy - przełączanie anten, które muszą być podłączone do odbiornika SDR w trybie odbioru i do wyjścia transceivera podczas nadawania oraz synchronizację częstotliwości strojenia i trybów pracy transceivera i oddzielny odbiornik SDR. Jeśli ingerencja w transceiver nie jest planowana i jest nie do przyjęcia dla jego właściciela, to jest to bardzo wygodna opcja realizacji odbioru SDR. To prawda, że \uXNUMXb\uXNUMXbnie najtańsze i najłatwiejsze. Dobrym przykładem jest odbiornik „Hanter” (około 200 USD), który ma wbudowaną jednostkę przełączającą antenę. Schemat tego odbiornika jest dostępny na stronie producenta [1]. Można tam samemu zapoznać się z wieloma ciekawymi rozwiązaniami obwodów (zwłaszcza rozdzielnicy) na wypadek chęci samodzielnego wykonania takiego układu odbiorczego SDR. Jeśli chodzi o synchronizację ustawień odbiornika SDR i transceivera, nie wszystko jest takie proste przy samodzielnej produkcji. Odbiornik musi mieć możliwość wymiany informacji o częstotliwości i trybach pracy z programem SDR, który z kolei musi mieć również możliwość komunikowania się z innymi programami. A wybór tutaj w zasadzie jest niewielki. Zasadniczo do sterowania odbiornikiem każdy wykorzystuje interfejs USB komputera oraz syntezator częstotliwości oparty na chipie Si570 (ze względu na dostępność oprogramowania dla mikrokontrolera do sterowania syntezatorem i odbiornikiem). Syntezator ten jest stosowany w wielu odbiornikach i transceiverach SDR z serii „SoftRock”, można go również zakupić jako oddzielne urządzenie od odbiornika [2]. Informacji na temat produkcji, jak również możliwości zakupu różnych zestawów SDR jest bardzo dużo w Internecie, a jeśli zechcesz, nie będzie trudno je znaleźć w dowolnej wyszukiwarce. Wystarczy wpisać słowa kluczowe „sdr softrock” lub podobne. Na przykład możesz rozpocząć recenzję od bardzo pouczającej i interesującej strony RV3APM [3]. Tylko jedna ze stron tej witryny [4] krótko mówi o synchronizacji oddzielnego odbiornika i nadajnika-odbiornika. Drugim sposobem realizacji odbioru SDR jest podłączenie najprostszego odbiornika SDR (dekodera panoramicznego) na jednej stałej częstotliwości do toru IF transceivera. Metoda ta jest szczegółowo opisana na stronie WU2X, autora specjalnego programu POWERSDR/IF STAGE [5]. Jako przykład opisano również sposób podłączenia takiego odbiornika SDR do wyjścia IF transceivera TS-940S. Jedyną wadą takiego schematu połączeń jest to, że nie każdy transceiver ma buforowane wyjście IF, a nawet szerokopasmowe, czyli zabierane ze ścieżki odbiorczej do głównego filtra selekcyjnego. A jeśli nie ma takiego wyjścia IF, będziesz musiał zrobić to sam lub zrezygnować z tej metody i wrócić do pierwszego - osobnego odbiornika. Jeśli jesteś dość wykwalifikowanym radioamatorem, możesz łatwo znaleźć pierwszy mikser odbiornika w swoim obwodzie nadawczo-odbiorczym i podłączyć do niego stopień buforowy, z którego wyjścia można wyprowadzić sygnał IF odbiornika na tylny panel transceivera. Na przykład na ryc. 1 przedstawia fragment układu nadawczo-odbiorczego IC-735 z wbudowanym wzmacniaczem buforowym.
Załóżmy więc, że mamy wyjście JEŻELI. Teraz musisz wybrać odbiornik. Na tym etapie nastąpi również pewne rozdzielenie opcji, w zależności od częstotliwości IF transceivera. Jeśli częstotliwość IF jest „niska” - mniej niż 40 MHz, a nawet „okrągła”, na przykład 9 MHz, masz szczęście. Najprostszą opcją jest zakup np. tutaj [6] niedrogiego (21 USD) zestawu jednopasmowego odbiornika SDR „Softrock 6.2” lub podobnego, przeznaczonego do odbioru o zasięgu 40 lub 30 metrów i kwarcowego 12 MHz rezonator. Obwód lokalnego oscylatora odbiornika umożliwia wzbudzenie tego rezonatora trzecią harmoniczną, czyli częstotliwością 36 MHz. Ponieważ sygnał lokalnego oscylatora w odbiorniku jest dzielony przez cztery przed podaniem do miksera, otrzymujemy częstotliwość odbioru SDR około 9 MHz. To najtańsza i można powiedzieć idealna opcja. Ale możesz sam złożyć podobny odbiornik ze stałym IF. W Internecie zaproponowano wiele wariantów prostych odbiorników opartych na różnych komponentach. I tutaj nie sposób nie wspomnieć o znanym i szanowanym radioamatorze Tasie (YU1LM), który opracował i opublikował wiele odmian odbiorników i nadajników SDR. Bardzo przydatne jest odwiedzenie jego strony internetowej [7], gdzie można znaleźć schematy i szczegółowe opisy działania jego projektów, rysunki płytek drukowanych (jednak wszystko to jest w języku angielskim). Wszystko jest dobre i zrozumiałe, jeśli rezonator kwarcowy jest dostępny dla wymaganej częstotliwości. A jeśli nim nie jest? Co robić? Wybór jest mały. Albo porzuć ten pomysł, albo stwórz syntezator częstotliwości, który zostanie omówiony poniżej. Rozważmy teraz najbardziej złożoną (i niestety najczęstszą) opcję - transceiver z „wysokim” IF i odpowiednio konwersją „w górę”. Zdecydowana większość własnych nadajników-odbiorników jest wykonana według tej struktury, ale nie wszystkie mikroukłady cyfrowe powszechnie stosowane w odbiornikach SDR są w stanie pracować na częstotliwościach rzędu 80 MHz. Konieczne jest również posiadanie rezonatora kwarcowego na żądaną częstotliwość. Są też inne trudności. W tym przypadku autorzy niektórych projektów stosują podwójną konwersję częstotliwości. Sygnał pierwszego IF nadajnika-odbiornika (w większości przypadków 45...80 MHz) jest przekazywany do drugiego IF na częstotliwości, na której odbiornik SDR może pracować. Nie jest to najlepszy sposób, ponieważ podwójna konwersja zmniejsza osiągalne parametry dynamiczne odbiornika i może powodować dodatkowe zakłócenia wewnętrzne w odbiorze, jeśli częstotliwości konwersji nie zostaną odpowiednio dobrane. Dynamiczny zakres dekodera panoramicznego należy traktować poważnie, nawet jeśli nadal odbierasz na transceiverze i tylko patrzysz na panoramę. Każde przeciążenie zarówno pierwszego miksera transceivera, jak i miksera odbiornika SDR, a także wejścia karty dźwiękowej komputera doprowadzi do pojawienia się panoramy fałszywych sygnałów, których tak naprawdę nie ma na obrazie. Wszelkie produkty przesterowania i produkty intermodulacji będą doskonale widoczne na panoramie. Dlatego konieczne jest dobre dopasowanie poziomów sygnału całego toru odbioru SDR. Unikaj przeciążenia. Proste kryterium - na "najcichszym" zakresie tor szumu panoramy powinien tylko nieznacznie wzrosnąć, gdy antena jest podłączona do transceivera, czyli potrzebny jest mały margines czułości, ale nie więcej. Nie należy dopuszczać do sytuacji, gdy szum powietrza przy podłączonej antenie podnosi szum toru panoramy o pół ekranu, czyli o kilkadziesiąt decybeli. Po prostu stracisz sygnał w szumie, ograniczając dynamikę całego systemu. Użyj tłumików transceivera lub oddzielnego tłumika na wejściu dekodera panoramicznego. Nie zaniedbuj również dobrego filtra środkowoprzepustowego dla częstotliwości odbieranego IF na wejściu odbiornika SDR. Na wyjściu pierwszego miksera transceivera występuje szeroki zakres różnych częstotliwości kombinacyjnych, a odbiornik SDR posiada również boczne kanały odbiorcze (na przykład na harmonicznych lokalnego oscylatora) oraz sytuację zakłóceń odbiorczych dla ten powód jest możliwy. A jeśli w konwencjonalnym transceiverze słyszymy zakłócenia tylko wtedy, gdy wpadają one w pasmo przepustowe głównego filtra selekcyjnego, to przy odbiorze SDR widzimy wszystko w panoramie. To są zalecenia ogólne. Następnie przejdziemy do rozważenia panoramicznego załącznika proponowanego do powtórzenia, którego schemat pokazano na ryc. 2.
Urządzenie jest odbiornikiem z bezpośrednią konwersją na stałą częstotliwość i jest bardzo zbliżone pod względem obwodów do „SoftRock 6.2”. Opcja ta charakteryzuje się doskonałymi parametrami dynamicznymi oraz bardzo dobrym stosunkiem prostoty do ceny do jakości. Główną różnicą w stosunku do oryginalnego „SoftRock” jest użycie syntezatora częstotliwości na chipie Si570 CAC000141G (DD2) zamiast oscylatora kwarcowego. Takie rozwiązanie pozwala na dostosowanie dekodera panoramicznego do częstotliwości odbioru pierwszego sygnału IF dowolnego transceivera i nie ma potrzeby szukania odpowiedniego rezonatora kwarcowego. Nie jest to tanie rozwiązanie (układ Si570 kosztuje ok. 30...40 dolarów), ale najwyższa jakość i najprostsza konstrukcja układu. Za pomocą takiego syntezatora można odbierać sygnały od 1 do 80 MHz, a nawet wyższe. Układ Si570 (wersja CMOS) jest w stanie wygenerować sygnał o maksymalnej częstotliwości do 160 MHz, jednak maksymalna częstotliwość odbioru będzie ograniczona szybkością zastosowanych w mikserze przełączników analogowych - układu FST3253 (DD4). Naprawdę sprawdzono działanie dekodera na częstotliwości transceivera ICOM IF - 70,4515 MHz. Schemat odbiornika można wybrać w jednej z dwóch opcji. Część odbiorcza i syntezator są takie same dla obu wersji dekodera panoramicznego, jedyną różnicą są przesuwniki fazowe. Którą opcję wybrać, zależy od Ciebie. Płytka drukowana jest również zaprojektowana dla dwóch opcji. Pierwsza opcja to zastosowanie przesuwnika fazowego na dzielniku przez cztery, czyli najczęściej spotykanego, zapewniającego w naszym przypadku maksymalną częstotliwość odbioru 40 MHz (160 MHz/4) i nie wymagającego ustawienia przesuwnika fazowego. Ta opcja jest użyteczna dla transceiverów o niskim IF.
Drugą opcją jest zastosowanie całkującego obwodu RC jako przesuwnika fazowego, który opóźnia sygnał jednego z kanałów przesuwnika fazowego względem drugiego kanału o 90° w fazie (rys. 3). Ta opcja wymaga doboru pojemności kondensatorów przesuwnika fazowego i dokładnego dostrojenia za pomocą rezystora strojenia. Taki przesuwnik fazowy, zamiast dzielnika częstotliwości przez cztery, pozwala wygenerować dwa sygnały bezpośrednio na częstotliwości roboczej syntezatora, bez jej dzielenia. W przypadku syntezatora opartego na Si570 możliwe jest uzyskanie częstotliwości wyjściowej przesuwnika fazowego do 160 MHz. Ta maksymalna częstotliwość będzie określona przez prędkość zastosowanych falowników i wpływ pojemności montażowej przy wysokich częstotliwościach. Podobną opcję zastosowano w odbiorniku YU1LM „Monoband SDR HF receiver DR2C”. Na jego stronie można znaleźć kompletny układ odbiornika z dokładnym opisem działania tego przesuwnika fazowego. Wykres YU1LM pokazuje również przybliżone wartości pojemności kondensatora przesuwnika fazowego w zależności od odbieranej częstotliwości (częstotliwości pierwszego IF twojego transceivera). Wejściowy filtr środkowoprzepustowy drugiego rzędu - C2L17C1 - jest dość szerokopasmowy. Diagram przedstawia oceny dla częstotliwości IF w paśmie 18 MHz. Dla innej wartości IF konieczne jest ponowne obliczenie wartości elementów filtrujących. Jest to bardzo proste i wygodne do wykonania za pomocą programu RFSim8.10,7 [99]. Do sterowania syntezerem częstotliwości Si570 służy popularny i tani mikrokontroler Atmega8 (DD1) z zapisanymi w jego pamięci EEPROM kodami programu z pliku SOFT_UNIPAN.hex. Cewka L1 zawiera 24 zwoje nawinięte drutem PEV-2 0,35 na pierścieniowym rdzeniu magnetycznym Amidon T30-6. Transformator mieszacza T1 jest uzwojony na podobnym obwodzie magnetycznym i tym samym drutem. Liczba zwojów uzwojenia pierwotnego - 9, wtórnego - 2x3. Układ 0PA2350 (DA4) można zastąpić innym podwójnym wzmacniaczem operacyjnym o niskim poziomie szumów. Wzmocnienie reguluje się wybierając rezystory R8 i R10.
Całość zmontowana jest na płytce drukowanej o wymiarach 60x65 mm (ryc. 4) z dwustronnej folii z włókna szklanego, a na ryc. 5 pokazuje położenie części na nim (wszystko dla opcji odbiornika z dzielnikiem przez cztery). Prawie wszystkie rezystory i kondensatory mają rozmiar 0805.
Do programowania sterownika wygodnie jest użyć programatora USBasp. Jest stosunkowo niedrogi i wygodny, ponieważ wykorzystuje połączenie USB z komputerem. W Internecie jest dużo informacji o tych programatorach i programach do tego. Programator podłączany jest do dekodera panoramicznego standardowym (dostarczanym z większością sprzedawanych programatorów) kablem ISP do programowania.
Konfigurację mikrokontrolera ustawia się zgodnie z rys. 6 w oknie programu obsługującego programator, czyli programowane są tylko bity konfiguracyjne niezbędne do pracy z wewnętrznym oscylatorem 8 MHz (CKSEL=0100 i SUT=10). Należy również ustawić bity EESAVE=0, BODEN=0, BODLEVEL=1 (2,7 V). Sterowanie syntezatorem jest niezwykle proste. Po napisaniu programu domyślna częstotliwość generowania jest ustawiona na 35,32 MHz, co w przypadku dzielenia przez cztery daje częstotliwość 8,83 MHz, odpowiadającą częstotliwości IF transceivera TS-940S. Częstotliwość generowania można zmieniać w szerokim zakresie za pomocą przycisków „FR-” (SB3) i „FR +” (SB4). Prędkość strojenia zwiększa się, naciskając i przytrzymując przycisk „FAST” (SB2). Po ustawieniu żądanej częstotliwości należy nacisnąć przycisk „SAVE” (SB1), a nowa wartość zostanie wpisana do pamięci nieulotnej mikrokontrolera - EEPROM. Częstotliwość ta będzie ustawiana przy każdym włączeniu dekodera panoramicznego. Częstotliwość generowania syntezatora może być kontrolowana za pomocą przyrządów pomiarowych lub odsłuchiwana na transceiverze lub innym odbiorniku. Złącze X3 „MUTE” może być przydatne do blokowania odbioru SDR na czas nadawania, dla którego należy zewrzeć styki tego złącza. Chip DA1 - detektor spadku napięcia (przełożony). W przypadku jego braku zdarzały się przypadki utraty danych w pamięci nieulotnej w innych konstrukcjach. Odbiornik praktycznie nie wymaga konfiguracji, a przy prawidłowej instalacji zaczyna działać od razu.
Na fotografii Ryc. 7 przedstawia widok gotowej panoramicznej nasadki. Różni się nieco od proponowanych opcji, ponieważ obie opcje zostały na nim opracowane i przetestowane - z dzielnikiem przez cztery i przesuwnikiem fazowym RC. Niewielkie wymiary w wielu przypadkach umożliwiają umieszczenie tego dekodera bezpośrednio w transceiverze, a już z wyjścia transceivera gotowy sygnał I/Q do podłączenia do wejścia liniowego karty dźwiękowej komputera. Cóż, w takim razie musisz zainstalować program POWERSDR IF STAGE na swoim komputerze i dokładnie przestudiować wszystkie informacje na stronie WU2X [5]. Podsumowując, chciałbym zwrócić uwagę na pewne zalety korzystania z dekodera panoramicznego w porównaniu z osobnym odbiornikiem SDR. To względna prostota i taniość samego dekodera oraz łatwość podłączenia do transceivera. Jeżeli nie ma potrzeby sterowania transiwerem od strony programu SDR, czyli zadowala Cię sterowanie i dostrajanie częstotliwości transceivera, to do oglądania panoramy i odbioru SDR można użyć prawie każdego programu SDR (nie ma konieczność synchronizacji częstotliwości oddzielnego odbiornika i nadajnika-odbiornika). Wadą jest to, że potrzebujesz wyjścia IF w transceiverze. Obecnie dekoder panoramiczny jest obsługiwany przez transceiver Kenwood TS-940S. Program mikrokontrolera i rysunki drugiej wersji płytki drukowanej odbiornika można pobrać z ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/07/SDR4z5ky.zip. literatura
Autor: Sergey Stolyarov
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Czas biologiczny można określić za pomocą badania krwi ▪ Oddziaływanie promieniowania z wodą ▪ Azja jako pierwsza ucierpi z powodu globalnego ocieplenia ▪ Nowy biomateriał zastępujący kości ludzkie ▪ Silne elementy budulcowe z alg
▪ sekcja serwisu Obliczenia radia amatorskiego. Wybór artykułu ▪ artykuł Wymagania dotyczące oświetlenia pomieszczeń i stanowisk pracy. Podstawy bezpiecznego życia ▪ artykuł administratora bazy danych. Opis pracy ▪ artykuł Depilatory. Proste przepisy i porady ▪ artykuł numer 15. Sekret sztuczki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony