Visu joslu tiešās konversijas uztvērējs: 6 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Šajā pamācībā aprakstīts eksperimentāls "tiešās pārveidošanas" visu joslu uztvērējs vienas sānu joslas, morzes koda un teletipa radio signālu uztveršanai līdz 80 MHz. Noskaņotās shēmas nav nepieciešamas!

Šis uzlabotais projekts balstās uz manu pirmo Instructable

Šī uztvērēja koncepcija pirmo reizi tika publicēta 2001. gadā: “Produkta detektors un tā metode”, patents US6230000 B1, 2001. gada 8. maijs, Daniel Richard Tayloe,

1. solis: teorija

Iepriekšējā shēma parāda slēdzi, rezistoru un kondensatoru, kas savienoti virknē.

Maiņstrāvas (maiņstrāvas) viedoklis

Ja mēs aizveram slēdzi un ievadam maiņstrāvas signālu, kondensatorā parādīsies maiņstrāvas spriegums, kura amplitūda samazināsies, palielinoties frekvencei sprieguma dalītāja darbības dēļ.

Īpaši mūs interesē frekvence, kādā kondensatora maiņstrāvas spriegums nokrīt līdz 70% no ieejas. Šī frekvence, kas pazīstama kā "robežfrekvence", rodas, ja kondensatora reaktivitāte Xc ir vienāda ar pretestību R. Frekvences virs robežfrekvences tiek vājinātas ar ātrumu 6dB/oktāva.

Manas ķēdes izslēgšanas frekvence ir iestatīta uz 3000 Hz, kas nozīmē, ka apraides frekvencēm un augstāk nav maiņstrāvas izejas.

DC (līdzstrāvas) viedoklis

Ja mēs aizveram slēdzi un ieejai pielietojam līdzstrāvas spriegumu, kondensators sāks uzlādēt līdz šai vērtībai. Ja mēs atveram slēdzi, pirms kondensators ir pilnībā uzlādēts, tad spriegums visā C paliks nemainīgs, līdz slēdzis atkal tiks aizvērts.

Augstas frekvences signāla uztveršana

Tagad izlaidīsim augstfrekvences signālu caur slēdzi, kas atveras un aizveras tā, ka tā pati ienākošā signāla daļa tiek parādīta iepriekš aprakstītajam RC tīklam. Lai gan ienākošais signāls ir krietni virs 3000 Hz robežfrekvences, kondensatoram vienmēr tiek parādīta viena un tā pati vienpolārā līdzstrāvas viļņu forma, un tas uzlādēs līdz šīs viļņu formas vidējai vērtībai.

Ja ienākošais signāls nedaudz atšķiras no pārslēgšanās frekvences, kondensators sāks uzlādēties un izlādēties, jo tas saskaras ar dažādu formu ienākošā signāla segmentiem. Ja atšķirības frekvence ir, piemēram, 1000 Hz, tad kondensatorā mēs dzirdēsim 1000 Hz signālu. Šī signāla amplitūda strauji samazināsies, tiklīdz starpības frekvence pārsniegs RC tīkla robežfrekvenci (3000 Hz).

Kopsavilkums

• Pārslēgšanās frekvence nosaka uztveršanas frekvenci.
• RC kombinācija nosaka augstāko dzirdamo frekvenci.
• Nepieciešama pastiprināšana, jo ieejas signāli ir ļoti vāji (mikrovolti)

2. darbība: shematiskā diagramma

Iepriekš minētajai shēmai ir divi komutējami RC (rezistoru - kondensatoru) tīkli. Divu tīklu iemesls ir tas, ka visām viļņu formām ir pozitīva un negatīva sprieguma viļņu forma.

Pirmais tīkls sastāv no R5, slēdža 2B2 un C8… otrajā tīklā ietilpst R5, slēdzis 2B3 un C9.

Diferenciālais pastiprinātājs IC5 summē abu tīklu pozitīvo un negatīvo izvadi un pārraida audio signālu caur C15 uz J2 "audio izejas" spaili.

Dizaina vienādojumi R5, C8 un R5, C9:

XC8 = 2R5, kur XC8 ir kapacitatīvā reaktivitāte 1/(2*pi*robežfrekvence*C8)

Vērtības 50 omi un 0,47uF rada izslēgšanas frekvenci 3000Hz

2*reizinātāja iemesls ir tas, ka ieejas signāls tiek parādīts katram tīklam tikai pusi laika, kas faktiski divkāršo laika konstanti.

Projektēšanas vienādojumi R7, C13

XC13 = R7, kur XC13 ir kapacitatīvā reaktivitāte 1/(2*pi*robežfrekvence*C13). Šī tīkla mērķis ir vēl vairāk vājināt augstfrekvences signālus un troksni.

Audio pastiprinātājs:

Op-amp IC5 audio pastiprinājumu nosaka ar attiecību R7/R5, kas atbilst sprieguma pieaugumam 10000/50 = 200 (46dB). Lai iegūtu šo pastiprinājumu, R5 ir pievienots RF (radiofrekvences) pastiprinātāja IC1 zemas pretestības izejai.

RF pastiprinātājs:

IC1 sprieguma pieaugumu nosaka R4/R3 attiecība, kas ir vienāda ar 1000/50 = 20 (26dB), nodrošinot kopējo pieaugumu, kas tuvojas 72dB, kas ir piemērots klausīšanai ar austiņām.

Loģiskās shēmas:

IC4 darbojas kā bufera pastiprinātājs starp 3 voltu maksimālo signālu no sintēzes un 5 voltu loģiku IC2. Bufera pastiprinātāja pastiprinājums ir 2, ko nosaka rezistoru R6/R8 attiecība.

IC2B ir savienots ar dalījumu ar diviem. Tas nodrošina, ka kondensatori C8 un C9 ir savienoti ar R5 vienādu laiku.

3. darbība: iespiedshēmas plate

Shēmas plates augšējais un apakšējais skats pirms un pēc montāžas.

Pilns Gerber failu komplekts ir iekļauts pievienotajā zip failā. Lai izveidotu savu PCB, vienkārši nosūtiet šo failu shēmas plates ražotājam … vispirms saņemiet citātu, jo cenas atšķiras.

4. solis: vietējais oscilators

Šis uztvērējs izmanto frekvenču sintezatoru, kas aprakstīts vietnē

Pievienotajā failā "direct-conversion-receiver.txt" ir šī uztvērēja kods *.ino.

Šis kods ir gandrīz identisks iepriekšminētā frekvences sintezatora kodam, izņemot to, ka izejas frekvence ir divreiz lielāka par displeja frekvenci, lai uztvērēja plates varētu sadalīt ar divām shēmām.

2018-04-30

Pievienots oriģinālais kods.ino formātā.

5. solis: montāža

Galvenajā fotoattēlā redzams, kā viss ir savstarpēji saistīts.

SMD (virsmas montāžas ierīces) tika izvēlētas, jo jūs nevēlaties garus vadus, pārslēdzoties pie 80 MHz. Lai atvieglotu lodēšanu ar rokām, tika izvēlēti 0805 SMD komponenti.

Runājot par lodēšanu ar rokām, ir svarīgi iegādāties gludekli ar temperatūru, jo pārāk daudz siltuma izraisīs PCB celiņu pacelšanos. Es izmantoju 30W lodāmuru ar temperatūras kontroli. Noslēpums ir izmantot daudz gēla plūsmas. Palieliniet lodēšanas temperatūru, līdz lodējums vienkārši izkūst. Tagad uzlieciet lodmetālu uz viena spilventiņa un, kad lodāmurs joprojām atrodas uz paliktņa, pabīdiet 0805 komponentu pret lodāmuru, izmantojot pinceti. Kad detaļa ir pareizi novietota, noņemiet lodāmuru. Tagad lodējiet atlikušo galu, pēc tam notīriet darbu ar izopropilalkoholu, ko varat iegādāties no vietējā ķīmiķa.

6. darbība: veiktspēja

Ko es varu teikt … tas darbojas !!

Labāko sniegumu iegūst, izmantojot interesējošajai joslai zemas pretestības rezonanses antenu.

Austiņu vietā es pievienoju 12 voltu audio pastiprinātāju un skaļruni. Audio priekšpastiprinātājam bija savs iebūvēts sprieguma regulators, lai samazinātu iespēju iegūt kopīgu režīmu atgriezenisko saiti caur 12 voltu akumulatora barošanu.

Pievienotie audio klipi tika iegūti, izmantojot iekštelpu noregulētu stieples cilpu, kuras diametrs bija aptuveni 2 metri. Cilpas centrs tika izvadīts caur vienu divu caurumu ferīta serdes caurumu ar 10 pagriezienu sekundāro savienojumu starp zemi un uztvērēja ieeju.

Noklikšķiniet šeit, lai skatītu citus manus norādījumus.