Software Defined Radios
TinySDR
Maždaug prieš metus pirmą kartą pamačiau SDR SoftRock imtuvą. Iki tol matytas
Flex-Radio SDR-1000 transiveris nebuvo kažkaip ypatingai sužavėjęs dėl savo
sudėtingumo. Tačiau SoftRock buvo kas kita. Paprasta schema, aiškus veikimo
principas sužavėjo, sprendimas buvo aiškus - reik bandyti pasigaminti pačiam.
Tačiau kartoti viską 1:1 nesinorėjo. Esu pagamines ir išbandęs daug tiesioginio
keitimo imtuvų ir transiverių, tarp jų daugiausia V. Poliakovo RA3AAE, bet ir
kitų "vakarietiškų" konstrukcijų. Todėl nusprendžiau pagaminti ką nors savito,
pagrįsto jau išbandytomis schemomis. Rezultate gavosi pats paprasčiausias SDR
imtuvas, apie kokį tik teko girdėti.
Tiesioginio keitimo technologija yra plačiai taikoma pasaulyje, kad mūsų
įprastuose mobiliuosiuose telefonuose, ji yra ir SDR technologijos pagrindas.
Visas aukšto dažnio apdorijimas vykdomas hardware, o žemo dažnio apdorojimas jau
atliekamas kompiuterio.
SCHEMA
L1C2 - tai paprasčiausias įėjimo kontūras, skirtas išskirti mums reikalingo
diapazono ruožą. Norint pagerinti imtuvo selektyvumą, ir ypatingai tam, kad
sumažinti pagrindinę tiesioginio keitimo imtuvų bėdą - veidrodinius priėmimo
kanalus, reikėtų naudoti sudėtingesnius įėjimo filtrus (2-3 kontūrų), tačiau
paprastumo dėlei buvo pasirinktas šis variantas. Įdomu tai, kad įmanoma padaryti
imtuvą visai be įėjimo kontūro, tačiau bent minimaliam selektyvumui jis būtinas.
Signalas iš antenos paduodamas į dvigubą maišiklį (diodai D1-D4), taip pat į
maišiklį patenka heterodino signalas su fazėmis 0 ir 90 laipsnių. Iškart po
maišiklio signalas paduodamas į kompiuterio garso plokštę. Schemos ypatybė yra
ta, kad nėra jokio žemo dažnio stiprinimo, tą darbą paliekant kompiuterio garso
plokštei, todėl įmtuvo išėjimą geriau jungti į mikrofoninį įėjimą, tai padidins
triukšmų skaičių, tačiau užtikrins ir geresnį signalo stiprinimą. Heterodinas
padarytas pagal pačią paprasčiausią schemą, kokią tik žinojau. Tranzistorių T1
galima naudoti bet kokį p-n-p tipo. 80m imtuve buvo panadotas KT361 rusiškas
tranzistorius, bandymuose 160 metrų buvo naudotas ir senovinis MP42
tranzistorius.
DETALĖS
Diodai D1-D4 - sovietiniai KD503A, tačiau tiks ir KD522, KD521, bei vakarietiški
1N4147, 1N4148, 1N4154.
Paderinami rezistoriai geriau ne laidiniai, kondensatoriai keramikiniai.
Ritės suvyniotos ant 6mm cilindrinių karkasų, paderinamos feritinėmis
šerdelėmis. L1 - 14 apvijų 0.15 mm laido (mano panaudotas su šilkine izoliacija
PELŠO), atvadas nuo 4 vijos, skaičiuojant nuo apačios. L2 - 16 apvijų tokio
paties laido, L3 - 3 apvijos 0.25 PELŠO laido ant L2 viršaus.
C1 - arba paderinamas, arba reikia parinkti pagal naudojamą anteną. Galima ir
visiškai jo nenaudoti.
Fazių keitiklio kondensatorius apskaičiuojamas pagal formule: C6=1/(2*pi*f*R),
kur f - heterodino dažnis, R - paderinamo rezistoriaus talpa/2. Mano atveju buvo
panaudotas 1Kom rezistorius ir 100pF kondesatorius.
Imtuvo charakteristikos labai priklauso nuo garso plokštės. Deja geriems
rezultatams išgauti įprastos garso plokštės nelabai tinka. Geriausiai naudoti
prie SDR-100 siūlomas garso plokštes Delta 44 ir Delta 66, firma M-Audio, arba
geriausius firmos Creative produktus. Tačiau šis imtuvas buvo išbandytas su
keletų imontuotų garso plokščių (daugiausia AC'97 pagrindu) ir jos neblogai
atliko savo pareigas. Viena svarbesnių ypatybių yra dažnių juosta - jei plokštė
dirba 16-bitų režime ir jos juosta yra 48 khz, tai jūsų ir bus toks diapazono
perdengimas, nekeičiant heterodino dažnio, 24-bitų plokštė duos 96 khz (veik
visą senajį 40m diapazoną!) perdengimą.
DERINIMAS
Imtuvas reikalauja derinimo. Pradžioje oscilografo pagalba suderinamas įėjimo
kontūras numatomam diapazonui, paskui dažnomačio pagalba norimas heterodimo
dažnis - tai bus jūsų diapazono centras. Jei nėra prietaisų įėjimo kontūrą
galima apytiksliai suderinti pagal stočių garsumą, o heterodiną kol nustatomas
mėgėjiškų stočių priėmimas.
Vienintelis dalykas, kuris yra kritiškas imtuve yra fazių keitiklis C6R2. Jo
teisingai suderinti be prietaisų nepavyks. Man teko perskaityti daug medžiagos,
kur sakoma, kad SDR imtuvų neįmanoma sukonstruoti naudojant analoginius fazės
keitiklius, nes geram signalo priėmimui reikalingas mažesnis nei 1 laipsnio
nuokrypis nuo numatytų fazių. Tas gal ir teisybė tikrai aukšto lygio imtuvams,
tačiau mūsų toks nebus :) o iš kitos pusės dabar atsirado programinė įranga,
kuri gali ištaisyti nedidelius fazių nuokrypius (pvz. Rocky). Faziu keitiklio
suderinimui mums reikės dviejų įėjimų oscilografo. Įėjimus pajungiame į taškus A
ir B, ir nustatę oscilografą į dvieju įėjimų matavimą paderinamą rezistorių
reguliuojame tol, kol gauname kiek įmanoma tobulą apskritimą. Tobulas
apskritimas reikš, kad mūsų fazės skiriasi 90 laipsnių.
Pimasis veikiantis prototipas:
----------------------------------------------
Žemiau pateikiu keletą įrašų iš eterio (15 m diapazono dipolis ir pramoninė
aplinka):
UT5MD
Iš programinės įrangos geriausiai naudoti programą Rocky dėl kompensacinio
mechanizmo ir PowerSDR, kuri eina kartu su SDR-1000, bet tiks ir bet kuri kita.
Rocky - mano manymu geriausiai subalansuota, tačiau neturi DSP funkcijų.
PowerSDR - SDR-1000 kūrėjų valdymo programa.
-----------------------------------------------
PAPILDYMAI
SVARBU! Normaliam darbui su šiuo SDR imtuvu reikalingas stereo mikrofoninis įėjimas. Deja toks yra pakankamai retame kompiuteryje, dažniausia pasitako su SoundMAX integruotu garsu, IBM ThinkPad nešiojamuose kompiuteriuose, kai kuriose Intel pagrindinėse plokštėse, o štai tarp populiarių AC'97 garso sistemų, tai pakankamai retas reiškinys. Jei jūs visgi neturėsite tokio įėjimo, imtuvas veis ir su jūsų esama plokšte, tik tas pačias stotis girdėsite abiejose pusėse LSB ir USB. Pabandymui tai gerai, tačiau normaliam klausymui netiks. Kitas variantas primontuoti kanalų stiprintuvėlius ir naudoti standartinį Line-in įėjimą.
Artimiausiu metu pabandysiu pateikti tokią schemą.
2007.01.23 - Tam, kad išgautumėte geriausią antros šoninės juostos slopinimą - nustatykite Rocky ant kokios nors stiprios stoties toliau nuo heterodino ir palikite, kuriam laikui. Ji pati susireguliuos.
2007.01.25 - Kad dar labiau supaprastinti imtuvą išbadžiau kitą VFO schemą. Jei turite kokių senų kompiuterių pagrindinių plokščių, jose galima rasti laikrodžio generatorių. Su tokiu generatoriu galima pagaminti heterodiną 20 metrų imtuvui. Aišku teks pakeisti įėjimo kontūrą, ar naudoti prieš tai pasiūlytas įėjimo schemas. Generatoriaus firma ar tipas nesvarbus, tik dažnis turi būti 14.318 Mhz.
Šis imtuvas šiek tiek "gudresnis", nes sukurtas loginių mikroschemų pagrindu, tačiau taip pat paprastas.
Pagrindinis maišytuvas yra padarytas ant 74HC4052. YU1LM yra labai nepatenkintas jos veikimo aukštuose dažniuose, aš to nebandžiau, bet mums ir nereiks jos 28 Mhz, be to tai gali priklausyti ir nuo jos gamintojo. Ant 7 Mhz ji veikia puikiai. VFO padarytas laikrodžio generatoriaus pagrindu ir dirba 4x didesniame dažnyje nei reikia, daliklis ant 74HC74 jau tampa paprastų SDR imtuvų klasika. Apie LM358 komentuot nereikia, tik tai, kad šį imtuvą jau galima jungti į normalų Line-in įėjimą kompiuteryje. Ir čia nereikia nieko vynioti! ;)
Pilnas vaizdas
Schema (paspaudus gausite pilną vaizdą):
Spausdintinė plokštė ir sąrašas čia.
Vienpusis spausdintinis montažas. Plokštė 50 x 66 mm, nepamirškite vieno papildomo sujungimo.
Keletas įrašų pavyzdžių (įrašyta per daug nesirenkant, atsitiktiniai, antena - W3DZZ, eilinis integruotas AC'97 garsas):
-------------------------------------------------------------------
PAPILDYMAI
2007.02.02 - Tasić YU1LM pakomentavo, kad 74HC4052 gerai veikia iki 10 Mhz. Aukštesniuose dažniuose prastėja veidrodinio kanalo slopinimas.
2007.03.15 - atsakysiu į keletą dažnų klaimų dėl šios konstrukcijos:
Gintaras LY1GP, ly1gp{@}qrz.lt
2006-2007