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):

ER1TA

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.


ZetaSDR 40m bangų ruožui

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):

9K2RA
IW0RZY
HG3A
HA1YI

-------------------------------------------------------------------

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

 

.