„Yaesu FT-450D“RF bakstelėjimo modifikavimas SDR: 8 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

Sveiki, kam gali būti įdomu, Manau, kad pirmiausia turėčiau paaiškinti, kas yra šis pamokomas dalykas. Pagrindiniai šio projekto komponentai yra šie:

„Yaesu FT-450D“yra modernus kompaktiškas HF/50MHz siųstuvas-imtuvas, galintis aprėpti 160–6 metrų mėgėjų juostas, kurių galia yra 100 W. Per daug funkcijų, kurias reikia išvardyti, todėl tiesiog ieškokite „Google“radijo, jei norite sužinoti daugiau.

„SDRPlay“yra puikus plačiajuosčio ryšio programinės įrangos radijas, apimantis 1KHz – 2GHz dažnių diapazoną ir leidžiantis žiūrėti spektrą iki 10MHz pralaidumo.

„SDRPlay“:

(Aš neturiu jokio ryšio su įmone, išskyrus tai, kad nusipirkau jų puikų produktą)

Abu šie įrenginiai yra puikūs. Tačiau šios instrukcijos tikslas yra sujungti du įrenginius ir išnaudoti geriausias abiejų pasaulių galimybes. Turiu omenyje galimybę naudoti FT-450D radiją taip, kaip buvo numatyta (kaip siaurajuostį radijo siųstuvą-imtuvą), bet tuo pat metu sugebėti naudoti SDRPlay imtuvą plačiajuosčio ryšio kanalui vizualizuoti.

Tai iš esmės kelia problemų, nes tiek FT-450D, tiek SDRPlay turi matyti anteną. Vienas iš būdų yra tiesiog naudoti dvi antenas. Antrasis būdas gali būti naudoti vieną anteną, bet padalyti RF kelią ir perduoti/priimti naudojant in-line perjungimą. Trečias ir pageidautinas būdas yra išjungti priėmimo RF kelią iš FT-450D, naudojant tinkamą mažo triukšmo grandinę, ir perduoti palietus signalą SDRPlay. Dėl šio metodo FT-450D ir SDRPlay iš esmės mato tą pačią anteną. Mažo triukšmo grandinė maitinama tik priimant, todėl perdavimo metu užtikrinama esminė izoliacija, apsauganti SDRPlay imtuvo įvestį. Mažo triukšmo grandinė turi didelės varžos įvestį, todėl FT-450D čiaupo taškui tenka minimali apkrova. Šis paskutinis taškas yra svarbus, nes tinkami FT-450D bakstelėjimo taškai yra abiejose pasyvių 50 omų juostos pralaidumo filtrų pusėse. Bet koks papildomos grandinės įkrautas ar pakeistas varža pakeis filtrų perdavimo funkciją ir sumažins norimo signalo kelio galią.

Dauguma prieinamų mažo triukšmo stiprintuvų (LNA) naudoja grįžtamąjį ryšį, kad sukurtų padidėjimą, taip pat turi 50 omų įėjimo varžą - nė viena iš šių savybių nėra pageidautina.

Paprastą didelės varžos čiaupo grandinę sukūrė „Dave G4HUP“ir ją buvo galima nusipirkti. Deja, suprantu, kad Dave'as mirė. Aš paėmiau dalį dizaino ir su pakeitimais sukūriau savo spausdintinę plokštę, išbandžiau ir pritaikiau savo FT-450D. Būtent šis procesas yra šios instrukcijos dalykas.

1 žingsnis: LNA schemos ir PCB išdėstymo sukūrimas

Apžvalga

Bėgant metams sukūriau keletą spausdintinių plokščių (PCB), skirtų produktams ir naudoti namuose. Ankstyvosiomis dienomis tai reikėjo naudoti variu dengtą lentą, perkėlimus ir specialius rašiklius, kad būtų galima piešti dizainą ant vario. Tada plokštė būtų išgraviruota geležies chloridu, kad būtų pašalintas atviras varis ir paliktas norimas takelis. Taip pat buvo galima nusipirkti šviesai jautrią variu dengtą plokštę ir panaudoti kaukę, kad prieš ėsdinimą būtų pagamintas atsparumas. Turėti vienkartinę lentą, pagamintą komerciškai, buvo labai brangu ir reikėjo įrankių, kurių mėgėjams tiesiog nebuvo.

Šiais laikais kompiuteriniai įrankiai yra nemokami ir plačiai prieinami dizaino plokštėms per kelias valandas, o ne dienas. Taip pat sumažėjo gamybos sąnaudos, nes Kinijoje ir kitur už JK ribų yra daug pigių gamintojų. Tačiau sakant, kad vienos lentos pagaminimas vis dar nėra toks pigus, kai įtraukiate siuntimą.

Kitas būdas ir metodas, kurį naudoju šiame projekte, yra lentos frezavimas naudojant CNC frezavimo staklę. Akivaizdu, kad jūs nepirktumėte CNC staklių vienai plokštei pagaminti, bet aš jau turėjau mašiną, kuri buvo naudojama daugeliui kitų projektų, susijusių su medžio, metalo ir stiklo frezavimu.

Norint frezuoti PCB naudojant CNC staklę, reikia naudoti labai smulkų pjovimo įrankį, kad būtų galima ištirti izoliaciją aplink norimus takelius, bet ne malti visą varį. Šis metodas yra ypač naudingas kuriant RF grandines, nes pageidautina, kad likusios vario salos veiktų kaip įžeminimo plokštuma, pagerinanti stabilumą ir našumą. Šiame projekte naudojau dvipusio vario plakiruotą plokštę ir gręžiau sujungdamas viršutinį ir apatinį varinius paviršius.

PCB dizainas naudojant „EasyEDA“

Aš išbandžiau įvairius PCB dizaino paketus ir tikrai apsisprendžiau prie paketo, pavadinto „DipTrace“. Tačiau vis labiau populiarėja tai, kad dizaino paketai yra internetiniai, o ne atskiros programos. Kurį laiką nenaudojęs „DipTrace“, buvau šiek tiek aprūdijęs, todėl internete apsižvalgiau ir radau žiniatinklio dizaino įrankį „EasyEDA“. Man pasirodė, kad šis įrankis yra puikus, labai intuityvus ir paprastas naudoti. Labai lengva sukurti schemą per kelias minutes ir tada konvertuoti į PCB, visas procesas užtruko mažiau nei valandą, įskaitant keletą pakeitimų ir patobulinimų. Įrankių projektuotojai akivaizdžiai tikisi, kad naudositės numatytomis gamybos priemonėmis, tačiau vis tiek galima eksportuoti pramoniniu standartu sukurtą dizainą gerbero formatu, kad būtų galima naudoti vėlesnę įrankių grandinę.

2 žingsnis: „FlatCAM“naudojimas kuriant geometriją ir įrankių kelius

Po to, kai buvo sukurta schema ir PCB išdėstymas, buvo naudojamas EasyEDA, kitas žingsnis - sukurti įrankių kelius ir galiausiai gcode valdyti CNC frezavimo staklę. Aš išbandžiau įvairią programinę įrangą, kad pasiekčiau šį tikslą, ir galiausiai apsisprendžiau prie „FlatCAM“. Ši programinė įranga yra nemokama, stabili ir gana intuityvi naudoti. Naudojant „FlatCAM“įrankių kelius plokštėms, išpjovą ir gręžimą galima sukurti labai greitai. Taip pat yra labai patogus geometrijos redaktorius, jei reikia ko nors keisti. Vaizdo įraše, sudarančiame šio žingsnio dalį, parodau, kaip „FlatCAM“naudojama importuojant „Gerber“failus ir atliekant pagrindinį redagavimą. Yra daug išsamių vaizdo įrašų, kuriuose parodyta, kaip naudoti įrankį nuo galo iki galo. Apžvelgiau tik tuos pakeitimus, kuriuos man reikėjo atlikti specialiai šiam projektui.

3 žingsnis: frezavimo procesas - veikianti CNC mašina

Gerai, todėl per pastaruosius kelis veiksmus buvo pasiekta:

- Grandinės schema užfiksuota naudojant „EasyEDA“.

- Iš schemos PCB išdėstymas taip pat sukurtas naudojant „EasyEDA“.

- Lentai buvo sukurti „Gerber“failai, taip pat sugeneruoti gręžimo failai.

- „FlatCAM“buvo naudojama kuriant/redaguojant kelio geometriją ir generuojant lentos ir išpjovos gcode.

- „FlatCAM“buvo naudojamas importuojant ir keičiant gręžimo failą, taip pat gaunamas gcode.

Taigi dabar mes turime tris gcode failus lentai, išpjovai ir gręžimui.

Kitas etapas - iš tikrųjų pradėti frezuoti kokią nors lentą. Lenta, kurią naudojau, yra dvipusė stiklo pluošto vario plokštė. Aš galėjau užsisakyti šį internetą, bet iš tikrųjų radau, kad „Maplin“padarė gerą gražų lapą už gerą kainą ir per valandą turėjau jį rankoje - tiesiog norėjau malti!

Mano frezavimo staklės yra „Sable 2015“ir joms valdyti naudoju „Mach3“programinę įrangą. Lentos bėgių reljefo frezavimui naudojau 0,5 mm galinį frezą. Lentos išpjovai ir skylėms naudojau 1,5 mm galinį malūną. Norint frezuoti tiesiai per plokštę, akivaizdu, kad reikia ką nors sumalti po PCB - mano malūno guolis yra storas aliuminis, ir jūs nenorite į jį frezuoti! Radau, kad geriausia PCB medžiaga, naudojama po PCB, yra 5 mm storio putų plokštė. Šią putų plokštę galite įsigyti labai pigiai internetu arba amatų parduotuvėse. Jį lengva pjaustyti modeliavimo peiliu ir jis yra labai vienodo storio. Varinė plakiruota plokštė montuojama ant putų plokštės, naudojant ploną dvipusę juostą. Putplasčio plokštė taip pat pritvirtinama prie CNC lovos naudojant tą pačią juostą - aš niekada neturėjau, kad lenta atsilaisvintų ir nejudėtų frezavimo metu.

Akivaizdu, kad 0,5 mm galinis malūnas yra gana trapus, todėl aš palaikau iki 60 mm/min. Išpjovai naudoju tą patį padavimo greitį, kad neišstumčiau PCB/putų plokštės sumuštinio iš tvirtinimo juostos.

Pridedamas vaizdo įrašas, rodantis frezavimo procesą:)

Taip pat pridedami trys finalo lentų vaizdai. Viename paveikslėlyje parodytas pirmasis bandymas prie plokštės, o mažos nepageidaujamo vario sritys akivaizdžiausiai matomos tarp tranzistorių trinkelių. Antrasis bandymas sujungti šias nepageidaujamas vario sritis buvo pašalintas pridedant geometriją į „FlatCAM“. Trečiame paveikslėlyje parodyta paskutinė plokštė, užpildyta komponentais.

Užpildžius lentą, labai lengva purkšti laku, kad varis nesusilietų ir nesikeistų.

4 žingsnis: Baigtos plokštės dažnis

Užbaigta užpildyta plokštė buvo padidinta, naudojant spektro analizatorių. Analizatorius buvo nustatytas taip, kad nuskaitytų dažnį nuo 10KHz iki 30MHz ir įvertintų padidėjimą. Stiprinimas taip pat buvo matuojamas išjungus maitinimą, kad būtų galima imituoti, kas vyksta radijuje, kai mes siunčiame, ir reikia gerai atskirti FT-450D imtuvą ir SDRPlay imtuvą.

Įvesties lygis į LNA buvo -40dBm

1 vaizdas - žymeklis nustatytas 7,1 MHz dažniu, LNA stiprinimas yra +2,5 dB

2 paveikslas. LNA išjungimas, rodantis> 34 dB izoliaciją

3 vaizdas - žemo dažnio išjungimas -3 dB žemyn, esant 1,6 MHz dažniui

Iš esmės per HF mėgėjų juostas LNA yra plokščia 3MHz - 30MHz (buvo plokščia iki ~ 500MHz)

5 veiksmas: „Yaesu FT-450D“analizė tinkamam RF čiaupui ir maitinimo taškui

Prieš prijungiant LNA plokštę prie FT-450D, reikia nustatyti tinkamą radijo dažnio tašką ir maitinimo tašką. Tai buvo pasiekta naudojant radijo paslaugų vadovą ir pirmiausia pažvelgus į imtuvo blokinę schemą, prieš patikslinant RF paspaudimo taško pasirinkimą naudojant schemą.

Pirmiausia norėjau, kad SDR matytų anteną, prijungtą prie FT-450D prieš bet kokius IF konversijos etapus, todėl tai labai susiaurino tyrimą. Prieš pirmąjį IF maišytuvą buvo du akivaizdūs dalykai. Kai Rx signalas patenka į RF-IF plokštę iš PA plokštės, jis pereina šiuos etapus:

- Įėjimo apsauga nuo viršįtampių

- Perjungiamas (relė) 20 dB įvesties slopinimas

- Aštuoni tarpusavyje nesuderinami perjungiami dažnių filtrai

- Perjungiamas (relinis) IPO išankstinis stiprintuvas

- Pirmojo etapo IF maišytuvas (pirmasis LO varomas maišytuvas)

Taigi du lankytini objektai iš esmės susiliejo prieš arba po juostos pralaidų filtravimo. Norėjau, kad SDR matytų kuo daugiau signalo, todėl nusprendžiau išjungti prieš pat pralaidumo filtrų tinklą. Atminkite, kad signalo išjungimui naudojama LNA turi didelės varžos įvestį, todėl poveikis radijo signalo keliui bus minimalus.

Kita sritis, į kurią reikia atsižvelgti, yra ta, kur LNA plokštė gaus savo galią. Laimei, FT-450D schema yra gana aiški ir gerai pažymėta, todėl galima rasti tinkamą maitinimo tašką. Pasirinktas maitinimo taškas maitina LNA gaudamas, bet išjungia LNA perdavimo metu. Tai išskiria SDR įvestį> 30dB perdavimo metu. Maitinama LNA srovė yra ~ 9mA.

Pridedamuose paveikslėliuose parodyta:

- RF paspaudimo taškas, parodytas blokinėje schemoje

- RF palietimo taškas parodytas schemoje

- RF bakstelėjimo taškas, rodomas lentos išdėstyme

- LNA maitinimo taškas, parodytas schemoje

- LNA maitinimo taškas, pateiktas lentos išdėstyme

6 žingsnis: LNA plokštės tvirtinimas prie „Yaesu FT-450D“

Dabar LNA plokštė buvo pagaminta, apibūdinta ir nustatytas tinkamas palietimo taškas, atėjo laikas iš tikrųjų pritvirtinti plokštę prie FT-450D.

Šiuo metu įprasta pažymėti, kad šį pakeitimą atliekate savo rizika. Tai nėra sudėtinga, tačiau visada yra pavojus sugadinti, ir aš asmeniškai neatlikčiau šio pakeitimo radijuje, kuriam vis dar buvo suteikta garantija - esu tikras, kad po pakeitimo garantija nebegalioja. Aš nusipirkau savo FT-450D dėvėtą iš ebay, todėl mano atveju nėra jokių rūpesčių.

Jei nuspręsite atlikti tokį pakeitimą, tiesiog eikite atsargiai ir metodiškai - naudokite seną išmintingą posakį, kuris tinka labiausiai subtilioms situacijoms … … išmatuokite du kartus ir supjaustykite vieną kartą:)

Aš nusprendžiau negręžti jokių skylių FT-450D korpuse, o vietoj to, kad pritvirtinčiau SDR prie FT-450D šono ir išleistumėte SMA nutrauktą laidą, kad įsuktumėte tiesiai į SDR antenos įvestį. Skraidymo laidas yra pritvirtintas prie radijo išėjimo taško, kad būtų sumažintas įtempimas.

Žiūrėkite pridedamus vaizdus….

7 veiksmas: SDR veikimas gaunamas iš RF Bakstelėkite per LNA plokštę

Šiame etape yra trumpas vaizdo įrašas, kuriame parodyta, kaip veikia SDR radijas, o jo antenos šaltinis yra FT-450D antenos bakstelėjimas per LNA plokštę. Šis bandymas buvo atliktas vėlai naktį, o juosta yra šiek tiek mirusi, tačiau SDR atsakas yra toks, kokio tikėtasi. Kai FT-450D perduoda įvestį į SDR, ji veiksmingai nutildoma dėl LNA plokštės izoliacijos, kai ji nėra maitinama.

8 žingsnis: Išvada

Visų pirma, šis pamokymas buvo labai smagus ir aš labai patenkintas rezultatu. Kaip ir visi geri projektai, yra trys pagrindiniai tikslai … išmokti naujų įgūdžių, kad projektas būtų sėkmingas ir dalintis žiniomis su visais, kuriems rūpi taip toli skaityti.

Šiuo metu aš nusimaunu dangtelį velioniui Dave G4HUP. Jei ne Dave'o darbas, šis projektas gali būti neįgyvendintas. Negaliu tvirtinti, kad pradinis LNA dizainas yra mano paties, bet tik tai, kad aš sukūriau dizainą ir bandžiau jį sukurti savaip. Galiu tik tikėtis, kad Dave'as pritars jo kūriniui ir bus dalijamasi su kitais.

Apibendrinant, projektas buvo sėkmingas.

Nedvejodami išjunkite visus klausimus ir aš padarysiu viską, kad į juos atsakyčiau.

Geriausi linkėjimai, Dave (G7IYK)