2010.08 TRX SDR na fale krótkie, Projekty AVT
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Projekty AVT
2954
część 1
TRX SDR na fale krótkie
Opisane w artykule urządzenie jest układem
nadawczo-odbiorczym i pracuje w całym
zakresie fal krótkich z wykorzystaniem tech-
niki SDR. Technika SDR bazuje na układach
z bezpośrednią przemianą częstotliwości,
w których wytłumienie kanału lustrzanego
odbywa się z wykorzystaniem zależności
amplitudowo fazowych. Funkcję przesuwni-
ków fazowych małej częstotliwości, zarówno
po stronie nadawczej, jak i odbiorczej, w
układach SDR pełni komputer z kartą dźwię-
kową, sterowaną odpowiednim programem.
Opisany układ zbudowany jest w sposób
typowy i podczas jego uruchamiania nie
występują żadne niespodzianki. Do urucho-
mienia tego układu wystarczy woltomierz
napięcia stałego. Bardzo pożądany jest też
wobuloskop (np. serii NWT – potrzebny do
zestrojenia obwodów wejściowych), czasami
przydatny może okazać się oscyloskop, ale
jego posiadanie nie jest niezbędne. Obwody
wejściowo-wyjściowe można zestroić rów-
nież na „słuch”, kierując się siłą odbierane-
go sygnału, jest to jednak metoda bardziej
pracochłonna i nieprzynosząca tak dobrych
rezultatów jak użycie wobuloskopu.
Opisany układ umożliwia zbudowanie wie-
lopasmowego TRX-a na cały zakres fal krót-
kich. W wersji najprostszej (i najtańszej) może
, a
konkretnie do odbioru promieniowania radio-
wego Jowisza. Do głównych zalet omawiane-
go układu należy zaliczyć niski koszt zasto-
sowanych elementów, dużą prostotę i dobre
parametry dynamiczne urządzenia, zależne
jednak od karty dźwiękowej w komputerze.
W układzie tym wykorzystano szereg roz-
wiązań opisywanych wcześniej przez autora.
Zaletą urządzenia jest również konstrukcja
modułowa, która upraszcza eksperymenty. W
różnych wariantach różniących się szczegó-
łami konstrukcyjnymi układ ten odtworzono
parokrotnie z bardzo dobrym skutkiem.
Elementy wspólne TRX-a
Schemat blokowy urządzenia pokazano na
rysunku 1
, a ideowy na
rysun-
ku 2
. Duża część podukła-
dów jest wspólna zarówno dla
nadajnika, jak i odbiornika, co
pozwoliło zredukować liczbę
zastosowanych elementów do
minimum. Filtr wejściowy zbu-
dowany jest na popularnych dła-
wikach osiowych i strojony jest
za pomocą trymerów ceramicz-
radioastronomii
nych. Charakterystykę amplitudowo-często-
tliwościową zaprojektowanego filtru pokaza-
no na
rysunku 3
. Nie jest to wprawdzie filtr
o zbyt dobrych parametrach, układ jednak
będzie współpracował z filtrem dolnoprzepu-
stowym nadajnika, pracującym również pod-
czas odbioru, co bardzo poprawi parametry
odbiornika w przypadku budowania układu
w wersji jednopasmowej. Odpowiedni moduł
filtrów pasmowych na cały zakres KF zosta-
nie opisany później.
Generator w.cz. zbudowany jest na ukła-
dzie SI570 i wykorzystuje płytkę dostępną w
AVT, jako kit AVT-2912, opisaną w artykule
„Power SDR”. Opisany tam układ został
wielokrotnie sprawdzony i nie stwarza prak-
tycznie żadnych problemów podczas urucho-
miania. Początkujący powinni docenić fakt,
że nie wymaga on mozolnego wlutowywania
układu o dużej liczbie nóżek o gęstym rastrze,
jak w przypadku układów DDS. Układ SI570
ma obudowę, której montaż nie powinien
stwarzać problemów nawet początkujące-
mu. Zaletą układu SI570 jest duża czystość
widmowa sygnału oscylatora. Wadą jest nie
najlepsza stabilność częstotliwości w funkcji
temperatury otoczenia; wada ta może być
jednak usunięta przez stabilizację tempera-
tury układu, co zostanie opisane w dalszych
odcinkach tego artykułu wraz z odpowied-
nim układem elektronicznym. Początkujący
mogą użyć generatora o stałej częstotliwo-
ści pracy, co ograniczy zakres przestrajania
Rys. 1
Rys. 3
Elektronika dla Wszystkich Sierpieñ 2010
Sierpieñ 2010
23
pracować tylko na jednym paśmie. W stosun-
ku do wcześniejszej wersji tego urządzenia
różni się głównie zastąpieniem dość trudno
dostępnych i kosztownych wzmacniaczy typu
OPA1632 przez wzmacniacze NE5532 lub
podobne o identycznym rozkładzie wypro-
wadzeń. Stosując wzmacniacze operacyjne
innego typu, należy wybierać typy moliwie
niskoszumne, o małych zniekształceniach.
Znaczący wpływ na jakość opisanego urządze-
nia radiowego będzie miała też karta dźwięko-
wa obecna w komputerze. Do pierwszych
prób wystarczy karta zintegrowana, jednak do
w miarę komfortowej pracy należy użyć karty
typu Audigy lub równoważnej. W oddzielnym
artykule zostanie również niedługo opisane
użycie tego układu w...
R28
U2
+9V
C1
1
+9V
IN OUT
GND
Do wyjœcia liniowego karty dŸwiêkowej
R60 Rx
R24
R18
10u
C68
1n
C67
1n
C69
100n
C56
100n
C55
100n
C51
100n
C50
10u
C49
10u
C39
10u
C30
10u
C54
51
C24
22n
8
8
8
Audio
7805
9-12V
trx
prawy
C22
U7p
U5p
U8p
100u
R31
R23 10k
10k
R17
10k
4
4
4
9
13
C12
R33
8
14
U3
150
10k
R40
10k
C31
1n
10u
L13
10uH
-9V
10
+
12
+
+6V
+9V
IN OUT
ADJ
+2,5V
U4C
U4D
51
C81
100n
C82
100n
C79
10u
C80
10u
C83
1n
10u
C25
22n
TS914
TS914
LM317L
R1
51
C58
100n
C66
10u
C33
100n
C52
10u
C57
1n
C53
14
L3
10uH
Do wejœcia liniowego karty dŸwiêkowej
5
3
U6p
U4B
U4A
C13
R39
10k
Audio
trx
lewy
100u
C40
C42
R29
+
+
7
7
1
C23
R32
R22 10k
R19
C
7
R2
51
6
2
100n
10u
51
C26
22n
+5V
R16 4,7k
R43 3,3k
10u
100u
150
10k
R21
R20
C32
1n
C
59
10
u
10u
RX/TRX
C14
C48
C47
100n
R42
47k
Sterowanie nadawanie-odbiór z portu RS232
Rezystor 3k3 zewnêtrzny -
10k
10k
R30
R41
4,7k
D1
C4V3
C6
10
0n
Rezystor 3k3 zewnêtrzny -
- (przy si570 na tej p³ytce co si570)
1n
- (przy si570 na tej p³ytce co si570)
51
R27
Rx
C27
22n
10u
C5
1n
C41
15p
C45
100p
BU1
antena
Q1
U1
15
C
35
100p
3
4
5
6
10
11
12
13
1
15
7
9
2
14
C
21
10
0
p
1B4
OE1
OE2
1A
2A
S1
S2
1B3
MMBT3904
C
34
33
n
C43
L1
10uH
1B2
R37 10k
R10
L8
180uH
L5
4,7uH
1B1
2B1
2B2
2B3
C37
10-40p
56p
C36
10-40p
R25 180
C38
56p
L2
10uH
7
U7A
6
180
R12 10k
R49
R61
470
R62
330
R13
R35
180
TR1
2B4
5
C28
C17
C15
+2,5V
+5V
8
Audio
ou
t
U5A
2
FST3253
10k
100
U7B
R7
1k
R5
150
R3
1k
R36
C2
4,7n
C
61
C92
C94
C98
C84
1
NE5532N
100n
1n
10u
C19
1n
3
U6B
74ACT74
10u
100
3
R14
R34
1
100n
1n
10u
10u
C9
C10
8
13
11
12
10
osc
*
4
NE5532N
10k
100
2
Q/
CLR
CLK
D
PR
Q3
BFT92
Q2
R15
10k
C20
1n
R38 10k
R11
L6
180uH
L9
4,7uH
Z generatora
kwarcowego
lub Si570
C8
C4
R8
1k
47n
47n
9
Q
R4
1k
R6
470
R9
51
lub Si570
180
100n
1n
C
29
10
0
p
R50
180
6
Q/
CLR
CLK
D
PR
1
3
2
4
L4
100nH
R44
Rx
C1
4,7n
5
Q
+5V
C
60
10
0
p
U6A
R56 10k
R45
L7
L12
7
U8A
6
180
180uH
4,7uH
14,85MHz
R26
Q4
Patrztekst-opcja
R47 10k
R57
1
14
7
D2
nc +5V
+5V
R48
R54
180
470
C99
10u
C3
10u
C100
100n
C18
100n
5
8
out GND
LED R
Audio
out
U5B
6
10k
100
U8B
C
63
R55
C72
4,7n
14,85MHz
7
NE5532N
C44 1n
3
100
5
R51
R53
1
10u
-9V
NE5532N
2
10k
100
C97
R52
10k
C71
10u
C70
10u
C76
100n
C75
100n
C74
100n
C78
1n
C77
1n
C46 1n
R59 10k
R46
L11
L10
100u
180
180uH
4,7uH
C
62
10
0
p
R58
+9V
+6V
+fx
180
L14
10uH
U9
+2,5V
IN OUT
GND
C86
10u
C85
10u
C87
100n
C88
100n
C89
100n
C91
1n
C96
1n
C90
100n
C73
4,7n
C16
100n
C95
10u
C93
100n
C64
100n
C65
10u
U4p
7806
Sterowanie nadawanie-odbiór z portu RS232
Z generatora
Patrz tekst - opcja
Projekty AVT
ratora o poziomach sygnału w standardzie
TTL lub CMOS, konieczne jest zastosowanie
dzielnika oporowego ograniczającego poziom
sygnału wejściowego do około 0,25V lub
niemontowanie toru wzmacniacza na tran-
zystorach BFT92 i podłączenie sygnału z
generatora bezpośrednio do układu AC(T)74.
W przypadku stosowania generatora mono-
litycznego zasilanego z 3,3V, montujemy
szeregową diodę LED obniżającą napięcie
zasilania generatora z 5V do około 3,5V. W
przypadku stosowania generatora zasilanego
z 5V, w miejsce diody LED montujemy zworę
(opornik 0 omów). Większość generatorów
TCXO (termokompensowanych) ma sygnał
wyjściowy o amplitudzie około 1V i wymaga
zastosowania wzmacniacza sygnałów w.cz. W
egzemplarzu modelowym sygnał z generatora
TCXO o częstotliwości 14,85MHz (3,3V)
podłączony został przez opornik szeregowy
o wartości 470Ω do wejścia wzmacniacza.
Pojedynczy generator TCXO o częstotliwo-
ści 14,85MHz umożliwia pokrycie odcinka
SSB (fonia) w centrum polskiej aktywności
na paśmie 80m. Otrzymana częstotliwość
po podziale przez układ AC(T)74 jest czę-
stotliwością środkową zarówno nadajnika,
jak i odbiornika i występuje na wyprowa-
dzeniach 2 i 14 układu FST3253. Sygnał
w.cz. sterujący pracą mieszacza idzie przez
rezystory o wartości 0Ω z odpowiednich
wyjść układu AC(T)74 (rezystory te mogą
być zastąpione innymi z zakresu od 22Ω do
100Ω o rozmiarze 0603). Zastosowanie rezy-
storów o wartości różnej od 0Ω poprawia w
niektórych wypadkach wytłumienie kanału
lustrzanego, ich montaż nie jest jednak nie-
zbędny. Jako mieszacze zastosowano układ
FST3253. Układ ten zawiera dwa niezależnie
wybierane multipleksery typu 1 z 4. Jeden z
multiplekserów pracuje w torze nadajnika,
drugi w torze odbiornika. Stanem aktywują-
cym multiplekser (mieszacz) jest stan niski
(piny 1,15 układu FST3253). W danej chwili
może być aktywny tylko jeden mieszacz,
co osiągnięto przez zastosowanie inwertera
na tranzystorze MMBT3904. Użycie w tym
miejscu tranzystora MMBT3904 jest dość
przypadkowe, funkcję tę może pełnić prak-
tycznie dowolny tranzystor npn. Zastosowana
w układzie dioda Zenera ogranicza poziom
stanu wysokiego do około 4V. Bez zastosowa-
nia tej diody i z podaniem na wejście wyboru
mieszacza napięcia większego niż około 6V
układ FST3253 ulega uszkodzeniu. Przyjęte
rozwiązanie pozwala na bezpośrednie stero-
wanie układu z portu RS232 komputera.
IQ, ale przesuniętych w fazie o
180°). Odwracanie fazy o 180°
zrealizowane jest z użyciem
wzmacniaczy operacyjnych,
pracujących w konfiguracji
wzmacniacza odwracającego.
Układ zawiera cztery identycz-
ne wzmacniacze odwracające,
przy czym dwa pracują dodat-
kowo jako wzmacniacze bufo-
rujące sygnał z karty dźwię-
kowej komputera. Na wejściu
wzmacniaczy buforujących znajdują się filtry
dolnoprzepustowe usuwające składowe w.cz.,
jakie mogłoby nanieść się na sygnał m.cz. z
toru nadajnika. Na wyjściach wzmacniaczy
operacyjnych znajdują się rezystory ograni-
czające o wartości od 33 do 51Ω (wszystkie
oporniki muszą mieć jednakową wartość,
lepsza jest mniejsza wartość oporności – nie
każdy jednak ze wzmacniaczy równie dobrze
ją „znosi”). Przy doborze wzmacniaczy ope-
racyjnych pracujących w torze nadajnika
kluczową rolę odgrywa typ zastosowanego
wzmacniacza operacyjnego. W tym miejscu
powinny być zastosowane wzmacniacze o
dużej wydolności prądowej wyjścia i potra-
fiące sterować obciążeniem o charakterze
pojemnościowym. Duża część z powszech-
nie dostępnych wzmacniaczy ma zbyt małą
wydajność prądową lub wzbudza się pod-
czas sterowania obciążenia o charakterze
pojemnościowym. Po kilku eksperymentach
w układzie zastosowano wzmacniacz typu
TS914, lepszym wyborem jest wzmacniacz
typu TLE2064, jest on jed-
nak trudniej dostępny. Dwa
wymienione tutaj wzmacnia-
cze operacyjne mają najlep-
szy stosunek jakości do ceny.
Istnieją wzmacniacze opera-
cyjne lepsze do tego zastoso-
wania, jednak cena ich wynosi
nawet 50 zł za sztukę. Użycie
w tym miejscu wzmacniacza
o niższej wydajności prądowej
wyjścia (np. TL084) powoduje
wzrost zniekształceń sygnału
nadawanego (rosnący wyraź-
nie ze wzrostem mocy nadajni-
ka), spadek mocy ze wzrostem
odchylenia od częstotliwości
środkowej pracy urządzenia
(f
generatora
/4) i pogorszenie
wytłumienia wstęgi bocz-
nej. Wszystkie wymienione
wzmacniacze mają identycz-
ny rozkład wyprowadzeń, co
otwiera szerokie pole do eks-
perymentów. Wzmacniacze te
mogą być zasilane na stałe lub,
co jest lepszym rozwiązaniem,
tylko na czas nadawania (taka
opcja jest przewidziana rów-
nież na proponowanej płytce).
Rezystor o wartości 180Ω na wyjściu multi-
pleksera zapewnia impedancję wyjścia nadaj-
nika od strony w.cz. na poziomie około 200Ω.
Transformator o przekładni 1 do 4 obniża tę
impedancję do znormalizowanej impedancji
filtru, równej 50Ω. Transformator nawinięty
jest na rdzeniu F1001 (2 razy po 8 zwojów)
dwoma przewodami jednocześnie, przy czym
najlepiej użyć przewodów różniących się
kolorem. Koniec jednego z uzwojeń łączy-
my z początkiem drugiego uzwojenia. Moc
nadajnika wynosi około 1mW. Układ wymaga
zastosowania odpowiedniego wzmacniacza
mocy, który zostanie opisany później. Element
oznaczony na schemacie
R E K L A M A
Nadajnik
Układ SDR, zarówno w torze nadajnika, jak i
odbiornika, wymaga dwóch sygnałów przesu-
niętych między sobą o 90° (kwadraturowych
I i Q) oraz w niektórych układach dodatkowo
sygnałów komplementarnych do kwadraturo-
wych (sygnałów analogicznych z sygnałami
Elektronika dla Wszystkich Sierpieñ 2010
Sierpieñ 2010
225
jest potencjome-
trem wieloobrotowym SMD, umożliwiającym
dokładną regulację wzmocnienia jednego z
kanałów nadajnika (równoważenie modula-
tora). Wypadkowa wartość rezystancji poten-
cjometru z rezystancją równoległą, włączoną
na stałe, powinna dać wartość bardzo zbliżoną
do analogicznego opornika o stałej warto-
ści rezystancji w drugim kanale. Układ ma
rx
Projekty AVT
niwelować różnice wzmocnienia na poziomie
maksymalnie 2 procent. Analogiczne poten-
cjometry znajdują się w torze odbiornika i
pełnią taką samą funkcję. W opcji podsta-
wowej potencjometrów tych nie ma potrzeby
montować, do czego mogą być one przydatne
zostanie wyjaśnione w podsumowaniu, na
końcu opisu urządzenia.
4,7nF). Opisany układ dipleksera zapropo-
nował Marco IK1ODO. Uzyskane właści-
wości dipleksera pozwalają wykorzystać go
w układzie z pasmem karty dźwiękowej na
poziomie 192kHz. Sygnał m.cz. wzmacniany
jest przez dwa podwójne wzmacniacze ope-
racyjne, pracujące w konfiguracji wzmac-
niacza odwracającego, co łatwo pozwala
uzyskać dopasowanie każdego z torów mul-
tipleksera do wymaganej impedancji 200Ω.
Wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego
zależy od ilorazu rezystancji w sprzężeniu
zwrotnym wzmacniacza i rezystancji na
jego wejściu. Kondensatory 100pF w torze
sprzężenia zwrotnego wzmacniacza NE5532
zmniejszają wzmocnienie wzmacniacza dla
sygnałów wysokoczęstotliwościowych i
działają jako filtr dolnoprzepustowy. Sygnał
ze wzmacniaczy NE5532, dopasowujących
impedancję, podawany jest na wzmacniacz
odejmujący na układzie NE5532. Parametry
szumowe tego wzmacniacza nie są już tak
istotne, bo o całkowitych szumach w ukła-
dzie decyduje w sumie pierwszy stopień.
Na wyjściach wzmacniaczy operacyjnych,
z których sygnał idzie na wejście audio
karty dźwiękowej, umieszczone są oporni-
ki o wartościach 100Ω. Oporniki te zapo-
biegają wzbudzeniom układu wywołanym
obciążeniem pojemnościowym wzmac-
niacza (kable audio prowadzące do karty
dźwiękowej komputera). Napięcie refe-
rencyjne dla wzmacniaczy operacyjnych
wytwarza stabilizator LM317L. Warto w
tym układzie zwrócić uwagę
na małe wartości rezystancji
ustalającej napięcie wyjścio-
we stabilizatora. Stabilizator
LM317L, w przeciwieństwie
do stabilizatorów serii 7800,
musi być wstępnie obciążony
przez układ zewnętrzny, by
stabilizował napięcie. Funkcję
obciążenia pełnią oporniki
51Ω, wartość ich nie jest kry-
tyczna i można je zwiększyć,
pamiętając, że układy różnych
producentów wymagają różnej
wartości minimalnego prądu
obciążenia. Napięcie odniesie-
nia wynosi w tym układzie
2,5V. Zastosowany w układzie
polaryzacji wzmacniacza U5
opornik pokazany na płytce o
wartości 0Ω i rozmiarze 1206
pełni funkcję zwory.
Montaż układu
Układ zbudowany jest prawie w całości z
wykorzystaniem elementów SMD o rozmia-
rze 0805, wyjątek stanowią kondensatory
ceramiczne o wartości 10μF, które mają obu-
dowę o rozmiarze 1206, dwa oporniki z
typoszeregu 0603 montowane opcjonalnie
oraz elementy indukcyjne. Opisany układ
zmontowano na dwustronnej płytce z lami-
natu szklanego z metalizacjami otworów i
soldermaskami (
rysunki 4
i
5
). W układzie
użyto szereg elementów odsprzęgających o
wartości 1nF, 100nF i 10μF. Wszystkie zasto-
sowane w układzie kondensatory są konden-
satorami ceramicznymi. Kondensatory 10μF
można zastąpić kondensatorami tantalowymi.
W przypadku zastosowania (elektrolitycz-
nych) kondensatorów tantalowych szczególną
uwagę należy zwrócić na ich biegunowość.
Jak pokazała praktyka, najczęstszym błę-
dem jest odwrotne wlutowanie kondensatora
elektrolitycznego, czego konsekwencją jest
zniszczenie odwrotnie włączonego konden-
satora i zwarcie. Bardzo duża liczba zastoso-
wanych elementów odsprzęgających wynika
z konieczności zapewnienia dobrego odsprzę-
żenia układu w szerokim zakresie częstotliwo-
ści. Kondensatory 1nF powinny być typu NP0
(COG), w razie problemu kupienia konden-
satorów o takiej pojemności można je zastą-
pić kondensatorami np. 820pF. Powszechnie
stosowane kondensatory X7R (produkowane
zwykle od pojemności 1nF wzwyż) mają
znacznie gorsze właściwości odsprzęgają-
ce. Kondensatory ceramiczne 22nF i 4,7nF
zastosowane w układzie powinny odznaczać
się możliwie niskim rozrzutem pojemności.
Ideałem byłoby tu również użycie kondensa-
torów typu NP0 (COG), wadą ich jest jednak
bardzo wysoka cena wynosząca około paru
złotych za sztukę przy tej wartości pojem-
ności, czasami można je jednak kupić na
serwisach aukcyjnych za ułamek tej kwoty.
Kondensatory X7R również będą pracować,
jednak osiągnięte wyniki będą nieco gorsze.
Wszystkie rezystory, zastosowane w otocze-
niu wzmacniaczy operacyjnych, powinny
mieć tolerancję 1% – zapewniają one najlep-
szy stosunek ceny do otrzymanych parame-
trów. Cewki 180μH są typowymi dławikami
osiowymi. Układ FST3253 może być bez żad-
nych zmian zastąpiony układem 74CBT3253.
Kondensatory 100pF w układzie sprzężenia
zwrotnego wzmacniaczy NE5532 montujemy
na rezystorach 10kΩ. Cały układ jest zasi-
lany napięciem symetrycznym ±9V, co jest
Odbiornik
Sygnał w.cz. z wejścia antenowego trans-
formowany jest w górę w stosunku 1 do 4
(transformacja z 50 na 200Ω). Rozwiązanie
takie poprawia stosunek sygnału do szumu.
Różnicowy sygnał mieszania (sygnał odbie-
rany minus sygnał sterujący pracą mieszacza)
pojawia się na wyjściach układu FST3253,
w praktyce są to 4 sygnały m.cz. przesunięte
względem siebie o 90°. Napięcie zasilające
układy cyfrowe wytwarzają dwa stabiliza-
tory scalone oddzielnie dla układu multi-
pleksera i oddzielnie dla układu 74ACT74
(przerzutników D). Układ FST3253 zasilany
jest z napięcia 6V, co zwiększa szybkość
przełączania układu i jest bardzo korzystne
w prezentowanym układzie. Przyjęte roz-
wiązanie redukuje przenoszenie zakłóceń
w układzie, bo stabilizatory scalone dzia-
łają jak filtry. Każde z wyjść multipleksera
obciążone jest impedancją zbliżoną do 200Ω
w szerokim zakresie częstotliwości, a stałą
impedancję, niezależnie od częstotliwości,
zapewnia układ zwany diplekserem (rezy-
story 180Ω, dławiki 180μH i kondensatory
R E K L A M A
Rys. 4. Skala 50%
Rys. 5. Skala 50%
26
Sierpieñ 2010
Elektronika dla Wszystkich
Projekty AVT
niewielką niedogodnością układu. W ukła-
dzie można wykorzystać również zasilanie
napięciem niesymetrycznym. W tym wypad-
ku wskazane byłoby użycie wzmacniaczy z
wyjściem typu
rail to rail
lub przynajmniej
wzmacniaczy NE5532 w wersji z rozszerzo-
nym zakresem napięć zasilania (wzmacnia-
cze NE5532 występują w wersjach z napię-
ciem zasilania ±5 do ±15V i ±3 do ±20V).
Aby wykonać układ zasilany z pojedynczego
napięcia zasilania, konieczne jest zastąpienie
przynajmniej paru kondensatorów odsprzęga-
jących ujemne napięcie zasilania opornikami
o wartości 0Ω (najlepiej wszystkich). Praca
układów NE5532 przy pojedynczym napię-
ciu zasilania psuje nieco dynamikę układu i
wymaga zmniejszenia wartości rezystancji
w obwodzie ujemnego sprzężenia zwrotne-
go wzmacniaczy z 10kΩ na 4,7kΩ przy
jednoczesnym proporcjonalnym wzroście
pojemności w obwodzie ujemnego sprzężenia
zwrotnego wzmacniaczy operacyjnych. W
dalszej części artykułu zostanie opisana odpo-
wiednia przetwornica (opcja), która umożliwi
rozwiązanie tego problemu. Cały układ naj-
lepiej umieścić w obudowie ekranującej z
cienkiej blachy. Zamiast układu 74AC(T)74
można zastosować również układ serii LVC.
Układy serii LVC pracują poprawnie przy 5V
zasilania, co wynika z ich danych katalogo-
wych (oryginalnie są to układy stworzone do
pracy przy 3,3V w układach pośredniczących
pomiędzy logiką 3,3 i 5V). Użycie układu
serii LVC daje możliwość odbioru pasma 6m.
Wykorzystane przerzutniki powinny mieć jak
najwyższą częstotliwość pracy. Należy rów-
nież pamiętać, że występują znaczne różnice
szybkości pracy układów, w zależności od
producenta, nawet w obrębie tej samej rodzi-
ny układów (np. ACT).
Uruchomienie układu
Pierwszą czynnością jaką musimy wyko-
nać, jest podłączenie zewnętrznego filtru
pasmowego lub zestrojenie filtru obecnego
na płytce. W przypadku prawidłowej pracy
odbiornika, na wejściach 2 i 14 układu
FST3253 powinniśmy uzyskać sygnał o czę-
stotliwości będącej częstotliwością cztero-
krotnie mniejszą od częstotliwości genera-
tora. Napięcie stałe mierzone w tym miejscu
za pomocą multimetru cyfrowego powinno
wynosić około 2,5V. Napięcia na wszystkich
wyprowadzeniach wzmacniaczy operacyj-
nych powinny być równe napięciu odnie-
sienia wytwarzanemu przez źródło napię-
cia odniesienia (2,5V). Przebiegi obecne w
praktycznie wszystkich kluczowych punk-
tach tego układu można znaleźć na stronie
– opisany układ jest dość podobny do wyżej
opisywanego. Odbiornik najlepiej wstępnie
sprawdzić, wykorzystując program Rocky.
Szczegółowa instrukcja korzystania z tego
programu znajduje się
.
W przy-
padku używania systemów now-
szych niż Windows XP najlepiej
użyć programu SDRadio (opis
w EdW 2/2010). W prawidłowo
działającym układzie widoczny
jest jeden sygnał, sygnał lustrza-
ny powinien być wytłumiony. W
celu sprawdzenia toru nadaw-
czego instalujemy programy
IQout (
i
drivery ASIO4ALL (
pach.
. Wyjście karty m.cz. pod-
łączamy do wejść TRX, pod-
łączamy napięcie zasilające
poczwórny wzmacniacz opera-
cyjny (TS914) i wprowadzamy
TRX-a w stan nadawania przez podanie
napięcia z zakresu od 6 do 12V na wypro-
wadzenie
Rys. 6
. Uruchamiamy program IQ
output tester (
rysunek 6
) i generujemy ton
10kHz (jego dokładna częstotliwość nie ma
większego znaczenia). Wartość I/Q Balance
powinna podczas testów wynosić 1, a I/Q
Phase 0. Każda większa zmiana tych war-
tości będzie powodowała złe wytłumienie
kanału lustrzanego. W przypadku prawidło-
wej pracy nadajnika powinniśmy uzyskać po
filtrze pasmowym (obciążonym impedancją
znamionową 50Ω) sygnał o częstotliwości
pracy generatora w.cz. podzielonej przez 4
powiększonej (lub pomniejszonej) o czę-
stotliwość sygnału audio generowaną przez
komputer. Zamiana między sobą kanałów
audio powinno spowodować, że otrzymamy
drugi z produktów mieszania, to znaczy
jeśli za pierwszym razem otrzymaliśmy pro-
dukt będący sumą częstotliwości, za drugim
razem powinniśmy otrzymać produkt będący
różnicą częstotliwości. Szczegółowy opis
podłączenie urządzenia do komputera opisa-
ny będzie w kolejnym artykule.
Rafał Orodziński SQ4AVS
Wykaz elementów
Rezystory
R1-R2,R9,R28-30,R33. . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Ω
0805
R3-R4,R7-R8,R61 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1k
Ω
0805
R5,R31-R32. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Ω
0805
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
Ω
0805
R10-R11,R25,R45-R46,R49-R50,R57-R58 . . . . . 180
Ω
0805 1%
R12-R15, R17-R24,R37-R40,R47,R48,R51,R52,R56,
R59 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10k
Ω
0805 1%
R16,R41 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,7k
Ω
0805
R26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
Ω
(przewlekany, opcja)
R27,R44,R60 . . . . . . .Rx wieloobrotowy smd (patrz tekst)
R34-R36,R53-R55 . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Ω
0805 1%
R42 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47k 0805
R43 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,3k
Ω
0805
R62 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
Ω
0805
R63 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .0
Ω
1206 (patrz tekst)
Kondensatory
C1,C2,C72,C73 . . . . . . . . . 4,7nF 0805 NP0 (patrz tekst)
C3,C11-C14,C22,C23,C28,C30,C39,C42,C49,C50,
C52,C59,C61,C63,C65,C66,C70,C71,C79,C80,
C84-C86,C95,C98,C99 . . . . . . . . . .10μF 1206
C4,C5,C15,C19,C20,C31,C32,C44,C46,C48,C57,C67,
C68,C77,C78,C83,C91,C 94,C96 1nF 0805 NP0
C6,C8,C16-C18,C33,C40,C47,C55,C56,C58,C64,C69,C
74-C76,C81,C82,C87-C90,C92,C93,C100,C101
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100nF 0805
C7,C53,C54,C97 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100μF/16V
C9,C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47nF 0805
C21,C29,C35,C45,C60,C62. . . . . . . . . 100pF 0805 NP0
C24-C27 . . . . . . . . . . . . . . .22nF 0805 NP0 (patrz tekst)
C34 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33nF 0805 NP0 (patrz tekst)
C36,C37 . . . . . . . . . . . 10-40pF trymer ceramiczny 5mm
C38,C43 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56pF 0805 NP0
C41 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15pF 0805 NP0
Półprzewodniki
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C4V3
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LED 0805 Czerwona
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FST3253 SMD
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7805
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LM317L (TO92)
U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . TS914 SMD
U5,U7,U8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . NE5532 SMD
U6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74AC(T)74 SMD
U9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7806
Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MMBT3904
Q2,Q3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . BFT92
Q4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14,85MHz (opcja)
Indukcyjne
L5,L9,L10,L12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,7
μ
H 1008
L1,L2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
μ
H osiowy
L4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nH 1008
L3,L13,L14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
μ
H 1206
L6-L8,L11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
μ
H osiowy
Tr1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2*8 zwojów 10*6*4 F1001
można również użyć FT37-43
Płytka drukowana jest dostępna
w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT-2954.
Elektronika dla Wszystkich Sierpieñ 2010
Sierpieñ 2010
27
tr/rx
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
zanotowane.pl doc.pisz.pl pdf.pisz.pl charloteee.keep.pl
Projekty AVT
2954
część 1
TRX SDR na fale krótkie
Opisane w artykule urządzenie jest układem
nadawczo-odbiorczym i pracuje w całym
zakresie fal krótkich z wykorzystaniem tech-
niki SDR. Technika SDR bazuje na układach
z bezpośrednią przemianą częstotliwości,
w których wytłumienie kanału lustrzanego
odbywa się z wykorzystaniem zależności
amplitudowo fazowych. Funkcję przesuwni-
ków fazowych małej częstotliwości, zarówno
po stronie nadawczej, jak i odbiorczej, w
układach SDR pełni komputer z kartą dźwię-
kową, sterowaną odpowiednim programem.
Opisany układ zbudowany jest w sposób
typowy i podczas jego uruchamiania nie
występują żadne niespodzianki. Do urucho-
mienia tego układu wystarczy woltomierz
napięcia stałego. Bardzo pożądany jest też
wobuloskop (np. serii NWT – potrzebny do
zestrojenia obwodów wejściowych), czasami
przydatny może okazać się oscyloskop, ale
jego posiadanie nie jest niezbędne. Obwody
wejściowo-wyjściowe można zestroić rów-
nież na „słuch”, kierując się siłą odbierane-
go sygnału, jest to jednak metoda bardziej
pracochłonna i nieprzynosząca tak dobrych
rezultatów jak użycie wobuloskopu.
Opisany układ umożliwia zbudowanie wie-
lopasmowego TRX-a na cały zakres fal krót-
kich. W wersji najprostszej (i najtańszej) może
, a
konkretnie do odbioru promieniowania radio-
wego Jowisza. Do głównych zalet omawiane-
go układu należy zaliczyć niski koszt zasto-
sowanych elementów, dużą prostotę i dobre
parametry dynamiczne urządzenia, zależne
jednak od karty dźwiękowej w komputerze.
W układzie tym wykorzystano szereg roz-
wiązań opisywanych wcześniej przez autora.
Zaletą urządzenia jest również konstrukcja
modułowa, która upraszcza eksperymenty. W
różnych wariantach różniących się szczegó-
łami konstrukcyjnymi układ ten odtworzono
parokrotnie z bardzo dobrym skutkiem.
Elementy wspólne TRX-a
Schemat blokowy urządzenia pokazano na
rysunku 1
, a ideowy na
rysun-
ku 2
. Duża część podukła-
dów jest wspólna zarówno dla
nadajnika, jak i odbiornika, co
pozwoliło zredukować liczbę
zastosowanych elementów do
minimum. Filtr wejściowy zbu-
dowany jest na popularnych dła-
wikach osiowych i strojony jest
za pomocą trymerów ceramicz-
radioastronomii
nych. Charakterystykę amplitudowo-często-
tliwościową zaprojektowanego filtru pokaza-
no na
rysunku 3
. Nie jest to wprawdzie filtr
o zbyt dobrych parametrach, układ jednak
będzie współpracował z filtrem dolnoprzepu-
stowym nadajnika, pracującym również pod-
czas odbioru, co bardzo poprawi parametry
odbiornika w przypadku budowania układu
w wersji jednopasmowej. Odpowiedni moduł
filtrów pasmowych na cały zakres KF zosta-
nie opisany później.
Generator w.cz. zbudowany jest na ukła-
dzie SI570 i wykorzystuje płytkę dostępną w
AVT, jako kit AVT-2912, opisaną w artykule
„Power SDR”. Opisany tam układ został
wielokrotnie sprawdzony i nie stwarza prak-
tycznie żadnych problemów podczas urucho-
miania. Początkujący powinni docenić fakt,
że nie wymaga on mozolnego wlutowywania
układu o dużej liczbie nóżek o gęstym rastrze,
jak w przypadku układów DDS. Układ SI570
ma obudowę, której montaż nie powinien
stwarzać problemów nawet początkujące-
mu. Zaletą układu SI570 jest duża czystość
widmowa sygnału oscylatora. Wadą jest nie
najlepsza stabilność częstotliwości w funkcji
temperatury otoczenia; wada ta może być
jednak usunięta przez stabilizację tempera-
tury układu, co zostanie opisane w dalszych
odcinkach tego artykułu wraz z odpowied-
nim układem elektronicznym. Początkujący
mogą użyć generatora o stałej częstotliwo-
ści pracy, co ograniczy zakres przestrajania
Rys. 1
Rys. 3
Elektronika dla Wszystkich Sierpieñ 2010
Sierpieñ 2010
23
pracować tylko na jednym paśmie. W stosun-
ku do wcześniejszej wersji tego urządzenia
różni się głównie zastąpieniem dość trudno
dostępnych i kosztownych wzmacniaczy typu
OPA1632 przez wzmacniacze NE5532 lub
podobne o identycznym rozkładzie wypro-
wadzeń. Stosując wzmacniacze operacyjne
innego typu, należy wybierać typy moliwie
niskoszumne, o małych zniekształceniach.
Znaczący wpływ na jakość opisanego urządze-
nia radiowego będzie miała też karta dźwięko-
wa obecna w komputerze. Do pierwszych
prób wystarczy karta zintegrowana, jednak do
w miarę komfortowej pracy należy użyć karty
typu Audigy lub równoważnej. W oddzielnym
artykule zostanie również niedługo opisane
użycie tego układu w...
R28
U2
+9V
C1
1
+9V
IN OUT
GND
Do wyjœcia liniowego karty dŸwiêkowej
R60 Rx
R24
R18
10u
C68
1n
C67
1n
C69
100n
C56
100n
C55
100n
C51
100n
C50
10u
C49
10u
C39
10u
C30
10u
C54
51
C24
22n
8
8
8
Audio
7805
9-12V
trx
prawy
C22
U7p
U5p
U8p
100u
R31
R23 10k
10k
R17
10k
4
4
4
9
13
C12
R33
8
14
U3
150
10k
R40
10k
C31
1n
10u
L13
10uH
-9V
10
+
12
+
+6V
+9V
IN OUT
ADJ
+2,5V
U4C
U4D
51
C81
100n
C82
100n
C79
10u
C80
10u
C83
1n
10u
C25
22n
TS914
TS914
LM317L
R1
51
C58
100n
C66
10u
C33
100n
C52
10u
C57
1n
C53
14
L3
10uH
Do wejœcia liniowego karty dŸwiêkowej
5
3
U6p
U4B
U4A
C13
R39
10k
Audio
trx
lewy
100u
C40
C42
R29
+
+
7
7
1
C23
R32
R22 10k
R19
C
7
R2
51
6
2
100n
10u
51
C26
22n
+5V
R16 4,7k
R43 3,3k
10u
100u
150
10k
R21
R20
C32
1n
C
59
10
u
10u
RX/TRX
C14
C48
C47
100n
R42
47k
Sterowanie nadawanie-odbiór z portu RS232
Rezystor 3k3 zewnêtrzny -
10k
10k
R30
R41
4,7k
D1
C4V3
C6
10
0n
Rezystor 3k3 zewnêtrzny -
- (przy si570 na tej p³ytce co si570)
1n
- (przy si570 na tej p³ytce co si570)
51
R27
Rx
C27
22n
10u
C5
1n
C41
15p
C45
100p
BU1
antena
Q1
U1
15
C
35
100p
3
4
5
6
10
11
12
13
1
15
7
9
2
14
C
21
10
0
p
1B4
OE1
OE2
1A
2A
S1
S2
1B3
MMBT3904
C
34
33
n
C43
L1
10uH
1B2
R37 10k
R10
L8
180uH
L5
4,7uH
1B1
2B1
2B2
2B3
C37
10-40p
56p
C36
10-40p
R25 180
C38
56p
L2
10uH
7
U7A
6
180
R12 10k
R49
R61
470
R62
330
R13
R35
180
TR1
2B4
5
C28
C17
C15
+2,5V
+5V
8
Audio
ou
t
U5A
2
FST3253
10k
100
U7B
R7
1k
R5
150
R3
1k
R36
C2
4,7n
C
61
C92
C94
C98
C84
1
NE5532N
100n
1n
10u
C19
1n
3
U6B
74ACT74
10u
100
3
R14
R34
1
100n
1n
10u
10u
C9
C10
8
13
11
12
10
osc
*
4
NE5532N
10k
100
2
Q/
CLR
CLK
D
PR
Q3
BFT92
Q2
R15
10k
C20
1n
R38 10k
R11
L6
180uH
L9
4,7uH
Z generatora
kwarcowego
lub Si570
C8
C4
R8
1k
47n
47n
9
Q
R4
1k
R6
470
R9
51
lub Si570
180
100n
1n
C
29
10
0
p
R50
180
6
Q/
CLR
CLK
D
PR
1
3
2
4
L4
100nH
R44
Rx
C1
4,7n
5
Q
+5V
C
60
10
0
p
U6A
R56 10k
R45
L7
L12
7
U8A
6
180
180uH
4,7uH
14,85MHz
R26
Q4
Patrztekst-opcja
R47 10k
R57
1
14
7
D2
nc +5V
+5V
R48
R54
180
470
C99
10u
C3
10u
C100
100n
C18
100n
5
8
out GND
LED R
Audio
out
U5B
6
10k
100
U8B
C
63
R55
C72
4,7n
14,85MHz
7
NE5532N
C44 1n
3
100
5
R51
R53
1
10u
-9V
NE5532N
2
10k
100
C97
R52
10k
C71
10u
C70
10u
C76
100n
C75
100n
C74
100n
C78
1n
C77
1n
C46 1n
R59 10k
R46
L11
L10
100u
180
180uH
4,7uH
C
62
10
0
p
R58
+9V
+6V
+fx
180
L14
10uH
U9
+2,5V
IN OUT
GND
C86
10u
C85
10u
C87
100n
C88
100n
C89
100n
C91
1n
C96
1n
C90
100n
C73
4,7n
C16
100n
C95
10u
C93
100n
C64
100n
C65
10u
U4p
7806
Sterowanie nadawanie-odbiór z portu RS232
Z generatora
Patrz tekst - opcja
Projekty AVT
ratora o poziomach sygnału w standardzie
TTL lub CMOS, konieczne jest zastosowanie
dzielnika oporowego ograniczającego poziom
sygnału wejściowego do około 0,25V lub
niemontowanie toru wzmacniacza na tran-
zystorach BFT92 i podłączenie sygnału z
generatora bezpośrednio do układu AC(T)74.
W przypadku stosowania generatora mono-
litycznego zasilanego z 3,3V, montujemy
szeregową diodę LED obniżającą napięcie
zasilania generatora z 5V do około 3,5V. W
przypadku stosowania generatora zasilanego
z 5V, w miejsce diody LED montujemy zworę
(opornik 0 omów). Większość generatorów
TCXO (termokompensowanych) ma sygnał
wyjściowy o amplitudzie około 1V i wymaga
zastosowania wzmacniacza sygnałów w.cz. W
egzemplarzu modelowym sygnał z generatora
TCXO o częstotliwości 14,85MHz (3,3V)
podłączony został przez opornik szeregowy
o wartości 470Ω do wejścia wzmacniacza.
Pojedynczy generator TCXO o częstotliwo-
ści 14,85MHz umożliwia pokrycie odcinka
SSB (fonia) w centrum polskiej aktywności
na paśmie 80m. Otrzymana częstotliwość
po podziale przez układ AC(T)74 jest czę-
stotliwością środkową zarówno nadajnika,
jak i odbiornika i występuje na wyprowa-
dzeniach 2 i 14 układu FST3253. Sygnał
w.cz. sterujący pracą mieszacza idzie przez
rezystory o wartości 0Ω z odpowiednich
wyjść układu AC(T)74 (rezystory te mogą
być zastąpione innymi z zakresu od 22Ω do
100Ω o rozmiarze 0603). Zastosowanie rezy-
storów o wartości różnej od 0Ω poprawia w
niektórych wypadkach wytłumienie kanału
lustrzanego, ich montaż nie jest jednak nie-
zbędny. Jako mieszacze zastosowano układ
FST3253. Układ ten zawiera dwa niezależnie
wybierane multipleksery typu 1 z 4. Jeden z
multiplekserów pracuje w torze nadajnika,
drugi w torze odbiornika. Stanem aktywują-
cym multiplekser (mieszacz) jest stan niski
(piny 1,15 układu FST3253). W danej chwili
może być aktywny tylko jeden mieszacz,
co osiągnięto przez zastosowanie inwertera
na tranzystorze MMBT3904. Użycie w tym
miejscu tranzystora MMBT3904 jest dość
przypadkowe, funkcję tę może pełnić prak-
tycznie dowolny tranzystor npn. Zastosowana
w układzie dioda Zenera ogranicza poziom
stanu wysokiego do około 4V. Bez zastosowa-
nia tej diody i z podaniem na wejście wyboru
mieszacza napięcia większego niż około 6V
układ FST3253 ulega uszkodzeniu. Przyjęte
rozwiązanie pozwala na bezpośrednie stero-
wanie układu z portu RS232 komputera.
IQ, ale przesuniętych w fazie o
180°). Odwracanie fazy o 180°
zrealizowane jest z użyciem
wzmacniaczy operacyjnych,
pracujących w konfiguracji
wzmacniacza odwracającego.
Układ zawiera cztery identycz-
ne wzmacniacze odwracające,
przy czym dwa pracują dodat-
kowo jako wzmacniacze bufo-
rujące sygnał z karty dźwię-
kowej komputera. Na wejściu
wzmacniaczy buforujących znajdują się filtry
dolnoprzepustowe usuwające składowe w.cz.,
jakie mogłoby nanieść się na sygnał m.cz. z
toru nadajnika. Na wyjściach wzmacniaczy
operacyjnych znajdują się rezystory ograni-
czające o wartości od 33 do 51Ω (wszystkie
oporniki muszą mieć jednakową wartość,
lepsza jest mniejsza wartość oporności – nie
każdy jednak ze wzmacniaczy równie dobrze
ją „znosi”). Przy doborze wzmacniaczy ope-
racyjnych pracujących w torze nadajnika
kluczową rolę odgrywa typ zastosowanego
wzmacniacza operacyjnego. W tym miejscu
powinny być zastosowane wzmacniacze o
dużej wydolności prądowej wyjścia i potra-
fiące sterować obciążeniem o charakterze
pojemnościowym. Duża część z powszech-
nie dostępnych wzmacniaczy ma zbyt małą
wydajność prądową lub wzbudza się pod-
czas sterowania obciążenia o charakterze
pojemnościowym. Po kilku eksperymentach
w układzie zastosowano wzmacniacz typu
TS914, lepszym wyborem jest wzmacniacz
typu TLE2064, jest on jed-
nak trudniej dostępny. Dwa
wymienione tutaj wzmacnia-
cze operacyjne mają najlep-
szy stosunek jakości do ceny.
Istnieją wzmacniacze opera-
cyjne lepsze do tego zastoso-
wania, jednak cena ich wynosi
nawet 50 zł za sztukę. Użycie
w tym miejscu wzmacniacza
o niższej wydajności prądowej
wyjścia (np. TL084) powoduje
wzrost zniekształceń sygnału
nadawanego (rosnący wyraź-
nie ze wzrostem mocy nadajni-
ka), spadek mocy ze wzrostem
odchylenia od częstotliwości
środkowej pracy urządzenia
(f
generatora
/4) i pogorszenie
wytłumienia wstęgi bocz-
nej. Wszystkie wymienione
wzmacniacze mają identycz-
ny rozkład wyprowadzeń, co
otwiera szerokie pole do eks-
perymentów. Wzmacniacze te
mogą być zasilane na stałe lub,
co jest lepszym rozwiązaniem,
tylko na czas nadawania (taka
opcja jest przewidziana rów-
nież na proponowanej płytce).
Rezystor o wartości 180Ω na wyjściu multi-
pleksera zapewnia impedancję wyjścia nadaj-
nika od strony w.cz. na poziomie około 200Ω.
Transformator o przekładni 1 do 4 obniża tę
impedancję do znormalizowanej impedancji
filtru, równej 50Ω. Transformator nawinięty
jest na rdzeniu F1001 (2 razy po 8 zwojów)
dwoma przewodami jednocześnie, przy czym
najlepiej użyć przewodów różniących się
kolorem. Koniec jednego z uzwojeń łączy-
my z początkiem drugiego uzwojenia. Moc
nadajnika wynosi około 1mW. Układ wymaga
zastosowania odpowiedniego wzmacniacza
mocy, który zostanie opisany później. Element
oznaczony na schemacie
R E K L A M A
Nadajnik
Układ SDR, zarówno w torze nadajnika, jak i
odbiornika, wymaga dwóch sygnałów przesu-
niętych między sobą o 90° (kwadraturowych
I i Q) oraz w niektórych układach dodatkowo
sygnałów komplementarnych do kwadraturo-
wych (sygnałów analogicznych z sygnałami
Elektronika dla Wszystkich Sierpieñ 2010
Sierpieñ 2010
225
jest potencjome-
trem wieloobrotowym SMD, umożliwiającym
dokładną regulację wzmocnienia jednego z
kanałów nadajnika (równoważenie modula-
tora). Wypadkowa wartość rezystancji poten-
cjometru z rezystancją równoległą, włączoną
na stałe, powinna dać wartość bardzo zbliżoną
do analogicznego opornika o stałej warto-
ści rezystancji w drugim kanale. Układ ma
rx
Projekty AVT
niwelować różnice wzmocnienia na poziomie
maksymalnie 2 procent. Analogiczne poten-
cjometry znajdują się w torze odbiornika i
pełnią taką samą funkcję. W opcji podsta-
wowej potencjometrów tych nie ma potrzeby
montować, do czego mogą być one przydatne
zostanie wyjaśnione w podsumowaniu, na
końcu opisu urządzenia.
4,7nF). Opisany układ dipleksera zapropo-
nował Marco IK1ODO. Uzyskane właści-
wości dipleksera pozwalają wykorzystać go
w układzie z pasmem karty dźwiękowej na
poziomie 192kHz. Sygnał m.cz. wzmacniany
jest przez dwa podwójne wzmacniacze ope-
racyjne, pracujące w konfiguracji wzmac-
niacza odwracającego, co łatwo pozwala
uzyskać dopasowanie każdego z torów mul-
tipleksera do wymaganej impedancji 200Ω.
Wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego
zależy od ilorazu rezystancji w sprzężeniu
zwrotnym wzmacniacza i rezystancji na
jego wejściu. Kondensatory 100pF w torze
sprzężenia zwrotnego wzmacniacza NE5532
zmniejszają wzmocnienie wzmacniacza dla
sygnałów wysokoczęstotliwościowych i
działają jako filtr dolnoprzepustowy. Sygnał
ze wzmacniaczy NE5532, dopasowujących
impedancję, podawany jest na wzmacniacz
odejmujący na układzie NE5532. Parametry
szumowe tego wzmacniacza nie są już tak
istotne, bo o całkowitych szumach w ukła-
dzie decyduje w sumie pierwszy stopień.
Na wyjściach wzmacniaczy operacyjnych,
z których sygnał idzie na wejście audio
karty dźwiękowej, umieszczone są oporni-
ki o wartościach 100Ω. Oporniki te zapo-
biegają wzbudzeniom układu wywołanym
obciążeniem pojemnościowym wzmac-
niacza (kable audio prowadzące do karty
dźwiękowej komputera). Napięcie refe-
rencyjne dla wzmacniaczy operacyjnych
wytwarza stabilizator LM317L. Warto w
tym układzie zwrócić uwagę
na małe wartości rezystancji
ustalającej napięcie wyjścio-
we stabilizatora. Stabilizator
LM317L, w przeciwieństwie
do stabilizatorów serii 7800,
musi być wstępnie obciążony
przez układ zewnętrzny, by
stabilizował napięcie. Funkcję
obciążenia pełnią oporniki
51Ω, wartość ich nie jest kry-
tyczna i można je zwiększyć,
pamiętając, że układy różnych
producentów wymagają różnej
wartości minimalnego prądu
obciążenia. Napięcie odniesie-
nia wynosi w tym układzie
2,5V. Zastosowany w układzie
polaryzacji wzmacniacza U5
opornik pokazany na płytce o
wartości 0Ω i rozmiarze 1206
pełni funkcję zwory.
Montaż układu
Układ zbudowany jest prawie w całości z
wykorzystaniem elementów SMD o rozmia-
rze 0805, wyjątek stanowią kondensatory
ceramiczne o wartości 10μF, które mają obu-
dowę o rozmiarze 1206, dwa oporniki z
typoszeregu 0603 montowane opcjonalnie
oraz elementy indukcyjne. Opisany układ
zmontowano na dwustronnej płytce z lami-
natu szklanego z metalizacjami otworów i
soldermaskami (
rysunki 4
i
5
). W układzie
użyto szereg elementów odsprzęgających o
wartości 1nF, 100nF i 10μF. Wszystkie zasto-
sowane w układzie kondensatory są konden-
satorami ceramicznymi. Kondensatory 10μF
można zastąpić kondensatorami tantalowymi.
W przypadku zastosowania (elektrolitycz-
nych) kondensatorów tantalowych szczególną
uwagę należy zwrócić na ich biegunowość.
Jak pokazała praktyka, najczęstszym błę-
dem jest odwrotne wlutowanie kondensatora
elektrolitycznego, czego konsekwencją jest
zniszczenie odwrotnie włączonego konden-
satora i zwarcie. Bardzo duża liczba zastoso-
wanych elementów odsprzęgających wynika
z konieczności zapewnienia dobrego odsprzę-
żenia układu w szerokim zakresie częstotliwo-
ści. Kondensatory 1nF powinny być typu NP0
(COG), w razie problemu kupienia konden-
satorów o takiej pojemności można je zastą-
pić kondensatorami np. 820pF. Powszechnie
stosowane kondensatory X7R (produkowane
zwykle od pojemności 1nF wzwyż) mają
znacznie gorsze właściwości odsprzęgają-
ce. Kondensatory ceramiczne 22nF i 4,7nF
zastosowane w układzie powinny odznaczać
się możliwie niskim rozrzutem pojemności.
Ideałem byłoby tu również użycie kondensa-
torów typu NP0 (COG), wadą ich jest jednak
bardzo wysoka cena wynosząca około paru
złotych za sztukę przy tej wartości pojem-
ności, czasami można je jednak kupić na
serwisach aukcyjnych za ułamek tej kwoty.
Kondensatory X7R również będą pracować,
jednak osiągnięte wyniki będą nieco gorsze.
Wszystkie rezystory, zastosowane w otocze-
niu wzmacniaczy operacyjnych, powinny
mieć tolerancję 1% – zapewniają one najlep-
szy stosunek ceny do otrzymanych parame-
trów. Cewki 180μH są typowymi dławikami
osiowymi. Układ FST3253 może być bez żad-
nych zmian zastąpiony układem 74CBT3253.
Kondensatory 100pF w układzie sprzężenia
zwrotnego wzmacniaczy NE5532 montujemy
na rezystorach 10kΩ. Cały układ jest zasi-
lany napięciem symetrycznym ±9V, co jest
Odbiornik
Sygnał w.cz. z wejścia antenowego trans-
formowany jest w górę w stosunku 1 do 4
(transformacja z 50 na 200Ω). Rozwiązanie
takie poprawia stosunek sygnału do szumu.
Różnicowy sygnał mieszania (sygnał odbie-
rany minus sygnał sterujący pracą mieszacza)
pojawia się na wyjściach układu FST3253,
w praktyce są to 4 sygnały m.cz. przesunięte
względem siebie o 90°. Napięcie zasilające
układy cyfrowe wytwarzają dwa stabiliza-
tory scalone oddzielnie dla układu multi-
pleksera i oddzielnie dla układu 74ACT74
(przerzutników D). Układ FST3253 zasilany
jest z napięcia 6V, co zwiększa szybkość
przełączania układu i jest bardzo korzystne
w prezentowanym układzie. Przyjęte roz-
wiązanie redukuje przenoszenie zakłóceń
w układzie, bo stabilizatory scalone dzia-
łają jak filtry. Każde z wyjść multipleksera
obciążone jest impedancją zbliżoną do 200Ω
w szerokim zakresie częstotliwości, a stałą
impedancję, niezależnie od częstotliwości,
zapewnia układ zwany diplekserem (rezy-
story 180Ω, dławiki 180μH i kondensatory
R E K L A M A
Rys. 4. Skala 50%
Rys. 5. Skala 50%
26
Sierpieñ 2010
Elektronika dla Wszystkich
Projekty AVT
niewielką niedogodnością układu. W ukła-
dzie można wykorzystać również zasilanie
napięciem niesymetrycznym. W tym wypad-
ku wskazane byłoby użycie wzmacniaczy z
wyjściem typu
rail to rail
lub przynajmniej
wzmacniaczy NE5532 w wersji z rozszerzo-
nym zakresem napięć zasilania (wzmacnia-
cze NE5532 występują w wersjach z napię-
ciem zasilania ±5 do ±15V i ±3 do ±20V).
Aby wykonać układ zasilany z pojedynczego
napięcia zasilania, konieczne jest zastąpienie
przynajmniej paru kondensatorów odsprzęga-
jących ujemne napięcie zasilania opornikami
o wartości 0Ω (najlepiej wszystkich). Praca
układów NE5532 przy pojedynczym napię-
ciu zasilania psuje nieco dynamikę układu i
wymaga zmniejszenia wartości rezystancji
w obwodzie ujemnego sprzężenia zwrotne-
go wzmacniaczy z 10kΩ na 4,7kΩ przy
jednoczesnym proporcjonalnym wzroście
pojemności w obwodzie ujemnego sprzężenia
zwrotnego wzmacniaczy operacyjnych. W
dalszej części artykułu zostanie opisana odpo-
wiednia przetwornica (opcja), która umożliwi
rozwiązanie tego problemu. Cały układ naj-
lepiej umieścić w obudowie ekranującej z
cienkiej blachy. Zamiast układu 74AC(T)74
można zastosować również układ serii LVC.
Układy serii LVC pracują poprawnie przy 5V
zasilania, co wynika z ich danych katalogo-
wych (oryginalnie są to układy stworzone do
pracy przy 3,3V w układach pośredniczących
pomiędzy logiką 3,3 i 5V). Użycie układu
serii LVC daje możliwość odbioru pasma 6m.
Wykorzystane przerzutniki powinny mieć jak
najwyższą częstotliwość pracy. Należy rów-
nież pamiętać, że występują znaczne różnice
szybkości pracy układów, w zależności od
producenta, nawet w obrębie tej samej rodzi-
ny układów (np. ACT).
Uruchomienie układu
Pierwszą czynnością jaką musimy wyko-
nać, jest podłączenie zewnętrznego filtru
pasmowego lub zestrojenie filtru obecnego
na płytce. W przypadku prawidłowej pracy
odbiornika, na wejściach 2 i 14 układu
FST3253 powinniśmy uzyskać sygnał o czę-
stotliwości będącej częstotliwością cztero-
krotnie mniejszą od częstotliwości genera-
tora. Napięcie stałe mierzone w tym miejscu
za pomocą multimetru cyfrowego powinno
wynosić około 2,5V. Napięcia na wszystkich
wyprowadzeniach wzmacniaczy operacyj-
nych powinny być równe napięciu odnie-
sienia wytwarzanemu przez źródło napię-
cia odniesienia (2,5V). Przebiegi obecne w
praktycznie wszystkich kluczowych punk-
tach tego układu można znaleźć na stronie
– opisany układ jest dość podobny do wyżej
opisywanego. Odbiornik najlepiej wstępnie
sprawdzić, wykorzystując program Rocky.
Szczegółowa instrukcja korzystania z tego
programu znajduje się
.
W przy-
padku używania systemów now-
szych niż Windows XP najlepiej
użyć programu SDRadio (opis
w EdW 2/2010). W prawidłowo
działającym układzie widoczny
jest jeden sygnał, sygnał lustrza-
ny powinien być wytłumiony. W
celu sprawdzenia toru nadaw-
czego instalujemy programy
IQout (
i
drivery ASIO4ALL (
pach.
. Wyjście karty m.cz. pod-
łączamy do wejść TRX, pod-
łączamy napięcie zasilające
poczwórny wzmacniacz opera-
cyjny (TS914) i wprowadzamy
TRX-a w stan nadawania przez podanie
napięcia z zakresu od 6 do 12V na wypro-
wadzenie
Rys. 6
. Uruchamiamy program IQ
output tester (
rysunek 6
) i generujemy ton
10kHz (jego dokładna częstotliwość nie ma
większego znaczenia). Wartość I/Q Balance
powinna podczas testów wynosić 1, a I/Q
Phase 0. Każda większa zmiana tych war-
tości będzie powodowała złe wytłumienie
kanału lustrzanego. W przypadku prawidło-
wej pracy nadajnika powinniśmy uzyskać po
filtrze pasmowym (obciążonym impedancją
znamionową 50Ω) sygnał o częstotliwości
pracy generatora w.cz. podzielonej przez 4
powiększonej (lub pomniejszonej) o czę-
stotliwość sygnału audio generowaną przez
komputer. Zamiana między sobą kanałów
audio powinno spowodować, że otrzymamy
drugi z produktów mieszania, to znaczy
jeśli za pierwszym razem otrzymaliśmy pro-
dukt będący sumą częstotliwości, za drugim
razem powinniśmy otrzymać produkt będący
różnicą częstotliwości. Szczegółowy opis
podłączenie urządzenia do komputera opisa-
ny będzie w kolejnym artykule.
Rafał Orodziński SQ4AVS
Wykaz elementów
Rezystory
R1-R2,R9,R28-30,R33. . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Ω
0805
R3-R4,R7-R8,R61 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1k
Ω
0805
R5,R31-R32. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Ω
0805
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
Ω
0805
R10-R11,R25,R45-R46,R49-R50,R57-R58 . . . . . 180
Ω
0805 1%
R12-R15, R17-R24,R37-R40,R47,R48,R51,R52,R56,
R59 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10k
Ω
0805 1%
R16,R41 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,7k
Ω
0805
R26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
Ω
(przewlekany, opcja)
R27,R44,R60 . . . . . . .Rx wieloobrotowy smd (patrz tekst)
R34-R36,R53-R55 . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Ω
0805 1%
R42 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47k 0805
R43 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,3k
Ω
0805
R62 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
Ω
0805
R63 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .0
Ω
1206 (patrz tekst)
Kondensatory
C1,C2,C72,C73 . . . . . . . . . 4,7nF 0805 NP0 (patrz tekst)
C3,C11-C14,C22,C23,C28,C30,C39,C42,C49,C50,
C52,C59,C61,C63,C65,C66,C70,C71,C79,C80,
C84-C86,C95,C98,C99 . . . . . . . . . .10μF 1206
C4,C5,C15,C19,C20,C31,C32,C44,C46,C48,C57,C67,
C68,C77,C78,C83,C91,C 94,C96 1nF 0805 NP0
C6,C8,C16-C18,C33,C40,C47,C55,C56,C58,C64,C69,C
74-C76,C81,C82,C87-C90,C92,C93,C100,C101
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100nF 0805
C7,C53,C54,C97 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100μF/16V
C9,C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47nF 0805
C21,C29,C35,C45,C60,C62. . . . . . . . . 100pF 0805 NP0
C24-C27 . . . . . . . . . . . . . . .22nF 0805 NP0 (patrz tekst)
C34 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33nF 0805 NP0 (patrz tekst)
C36,C37 . . . . . . . . . . . 10-40pF trymer ceramiczny 5mm
C38,C43 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56pF 0805 NP0
C41 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15pF 0805 NP0
Półprzewodniki
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C4V3
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LED 0805 Czerwona
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FST3253 SMD
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7805
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LM317L (TO92)
U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . TS914 SMD
U5,U7,U8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . NE5532 SMD
U6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74AC(T)74 SMD
U9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7806
Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MMBT3904
Q2,Q3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . BFT92
Q4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14,85MHz (opcja)
Indukcyjne
L5,L9,L10,L12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,7
μ
H 1008
L1,L2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
μ
H osiowy
L4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nH 1008
L3,L13,L14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
μ
H 1206
L6-L8,L11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
μ
H osiowy
Tr1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2*8 zwojów 10*6*4 F1001
można również użyć FT37-43
Płytka drukowana jest dostępna
w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT-2954.
Elektronika dla Wszystkich Sierpieñ 2010
Sierpieñ 2010
27
tr/rx
[ Pobierz całość w formacie PDF ]