Yaesu FT-450D RF pieskāriena modifikācija SDR: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Labdien visiem, kam tas varētu interesēt, Es domāju, ka man vispirms bija labāk jāpaskaidro, kas ir šī pamācība. Šajā projektā ir iesaistītas šādas galvenās sastāvdaļas:

Yaesu FT-450D ir moderns kompakts HF/50MHz raiduztvērējs, kas spēj aptvert 160-6 metru amatieru joslas ar 100W jaudu. Pārāk daudz uzskaitāmo funkciju, tāpēc, ja vēlaties uzzināt vairāk, vienkārši izmantojiet Google radio.

SDRPlay ir lielisks platjoslas programmatūras definēts radio, kas aptver frekvenču diapazonu no 1KHz līdz 2GHz un ļauj skatīties spektru ar joslas platumu līdz 10MHz.

SDRPlay:

(Man nav nekādu saistību ar uzņēmumu, izņemot to, ka esmu iegādājies viņu lielisko produktu)

Abas šīs iekārtas pašas par sevi ir lieliskas. Tomēr šīs pamācības mērķis ir apvienot abas iekārtas un spēt izmantot labāko no abām pasaulēm. Ar to es domāju spēju izmantot FT-450D radio, kā tas bija paredzēts (kā šaurjoslas radio uztvērējs), bet tajā pašā laikā spēju izmantot SDRPlay uztvērēju platjoslas kanāla vizualizēšanai.

Tas pēc būtības rada problēmas, jo gan FT-450D, gan SDRPlay ir jāredz antena. Viena pieeja ir vienkārši izmantot divas antenas. Otra pieeja varētu būt vienas antenas izmantošana, bet RF ceļa sadalīšana un pārraide/saņemšana, izmantojot in-line komutāciju. Trešā un vēlamā pieeja ir izslēgt uztveršanas RF ceļu no FT-450D, izmantojot piemērotu zema trokšņa ķēdi, un parādīt noklausīto signālu SDRPlay. Šīs pēdējās pieejas rezultātā FT-450D un SDRPlay būtībā redz vienu un to pašu antenu. Zema trokšņa ķēde tiek darbināta tikai saņemšanas laikā, tāpēc pārraides laikā nodrošina būtisku izolāciju, aizsargājot SDRPlay uztvērēja ievadi. Zema trokšņa ķēdei ir augsta pretestības ieeja, tādējādi radot minimālu slodzi uz krāna punktu FT-450D. Šis pēdējais punkts ir svarīgs, jo piemēroti pieskāriena punkti FT-450D atrodas abās pasīvo 50 omu joslas caurlaidības filtru pusēs. Jebkura slodze vai pretestības maiņa, ko rada papildu ķēde, mainīs filtru pārsūtīšanas funkciju un arī samazinās jaudu vēlamajā signāla ceļā.

Lielākā daļa pieejamo zema trokšņa līmeņa pastiprinātāju (LNA) izmanto atgriezenisko saiti, lai radītu pastiprinājumu, un tiem ir arī 50 omu ieejas pretestība - neviena no šīm funkcijām nav vēlama.

Vienkāršu augstas pretestības krāna ķēdi ir izstrādājis Dave G4HUP, un to varēja iegādāties. Diemžēl es saprotu, ka Deivs ir aizgājis mūžībā. Esmu ņēmis daļu no dizaina un ar izmaiņām izveidojis savu iespiedshēmas plati, pārbaudījis un uzstādījis savam FT-450D. Tieši šis process ir šīs pamācības priekšmets.

1. darbība: LNA shēmas un PCB izkārtojuma izveide

Pārskats

Gadu gaitā esmu radījis dažas iespiedshēmas plates (PCB) izstrādājumiem un lietošanai mājās. Pirmajās dienās tas bija saistīts ar vara pārklājuma plātnes, pārnesumu un speciālu pildspalvu izmantošanu, lai zīmētu uz vara. Pēc tam dēlis būtu iegravēts dzelzs hlorīdā, lai noņemtu atklāto varu un atstātu vēlamās pēdas. Bija iespējams iegādāties arī gaiši jutīgu vara pārklājumu plātni un izmantot masku, lai pirms kodināšanas iegūtu pretestību. Vienreizēja dēļa izgatavošana komerciāli bija ļoti dārga un prasīja instrumentus, kas vienkārši nebija pieejami hobijiem.

Mūsdienās datoru rīki ir bezmaksas un plaši pieejami dēļu projektēšanai dažu stundu, nevis dienu laikā. Arī ražošanas izmaksas ir samazinājušās, un Ķīnā un citur ārpus Apvienotās Karalistes ir pieejami daudzi lēti ražotāji. Tomēr tas nozīmē, ka vienas dēļa izgatavošana joprojām nav tik lēta, ja ieskaitāt piegādi.

Vēl viena pieeja un metode, ko esmu izmantojis šajā projektā, ir plāksnes frēzēšana, izmantojot CNC frēzmašīnu. Acīmredzot jūs nepirktu CNC mašīnu, lai izgatavotu vienu dēli, bet man jau bija mašīna, kas tika izmantota daudziem citiem projektiem, kas saistīti ar koka, metāla un stikla frēzēšanu.

Lai frēzētu PCB, izmantojot CNC mašīnu, ir jāizmanto ļoti smalks griezējinstruments, lai izkaltu izolāciju ap vēlamajām sliedēm, bet ne maltu visu varu. Šī pieeja ir īpaši noderīga, veidojot RF shēmas, jo ir vēlamas atlikušās vara salas, kas darbojas kā iezemējuma plakne, uzlabojot stabilitāti un veiktspēju. Šajā projektā esmu izmantojis divpusēju vara pārklājumu plāksni un urbis, savienojot vara augšējās un apakšējās virsmas.

PCB dizains, izmantojot EasyEDA

Esmu izmēģinājis dažādas PCB dizaina paketes un patiešām esmu apmeties uz iepakojuma ar nosaukumu DipTrace. Tomēr arvien populārāk ir tas, ka dizaina paketes ir balstītas uz tīmekli, nevis izmanto atsevišķu lietojumprogrammu. Kādu laiku neesmu izmantojis DipTrace, es biju nedaudz sarūsējis, tāpēc tiešsaistē paskatījos apkārt un atradu tīmekļa dizaina rīku ar nosaukumu EasyEDA. Es atklāju, ka šis rīks ir lielisks, ļoti intuitīvs un vienkārši lietojams. Ļoti viegli izveidot shēmu dažu minūšu laikā un pēc tam pārvērst par PCB, viss process aizņēma mazāk nekā stundu, ieskaitot dažas izmaiņas un uzlabojumus. Instrumentu dizaineri acīmredzot cer, ka izmantosit piedāvātās ražošanas iekārtas, taču joprojām ir iespējams eksportēt dizainu nozares standarta Gerber formātā, lai to izmantotu nākamajā instrumentu ķēdē.

2. darbība. FlatCAM izmantošana ģeometrijas un rīku ceļu izveidei

Kad EasyEDA ir izmantots shematiska un PCB izkārtojuma izveidošanai, nākamais solis ir izveidot instrumentu ceļus un galu galā gcode, lai kontrolētu CNC frēzmašīnu. Esmu izmēģinājis dažādas programmatūras, lai sasniegtu šo mērķi, un beidzot apmetos uz FlatCAM. Šī programmatūra ir bezmaksas, stabila un diezgan intuitīva lietošanai. Izmantojot FlatCAM instrumentu ceļus plāksnei, izgriezumus un urbumus var izveidot ļoti ātri. Ir arī ļoti lietotājam draudzīgs ģeometrijas redaktors, ja kaut kas prasa pielāgošanu. Video, kas veido šī posma daļu, es parādīju, kā FlatCAM tiek izmantots, lai importētu Gerber failus un veiktu dažas pamata rediģēšanas darbības. Ir pieejami daudzi detalizēti videoklipi, kuros parādīts, kā izmantot rīku līdz galam. Es esmu aptvēris tikai tās izmaiņas, kas man bija nepieciešamas tieši šim projektam.

3. solis: frēzēšanas process - CNC mašīna darbībā

Labi, tāpēc dažu pēdējo darbību laikā ir sasniegts sekojošais:

- Shēmas shēma ir uzņemta, izmantojot EasyEDA.

- No shēmas PCB izkārtojums ir izveidots, izmantojot arī EasyEDA.

- Valdei ir izveidoti Gerber faili, kā arī ģenerēti urbšanas faili.

- FlatCAM ir izmantots, lai izveidotu/rediģētu ceļa ģeometriju un ģenerētu valdes un izgriezuma gcode.

- FlatCAM ir izmantots urbšanas faila importēšanai un mērogošanai, kā rezultātā tiek iegūts arī gcode.

Tātad tagad mums ir trīs gcode faili tāfelei, izgriezumam un urbšanai.

Nākamais posms ir faktiski sākt frēzēt kādu dēli. Tāfele, kuru esmu izmantojis, ir abpusēja stikla šķiedras vara plāksne. Es būtu varējis pasūtīt šo tiešsaistē, bet patiesībā atradu, ka Maplin izdarīja diezgan jauku lielu lapu par labu cenu, un man stundas laikā bija rokā - es tikai gribēju iegūt frēzēšanu!

Mana frēzmašīna ir Sable 2015, un tās vadīšanai izmantoju programmatūru Mach3. Lai frēzētu dēļu sliežu ceļa reljefu, es izmantoju 0,5 mm gala frēzi. Dēļa izgriezumam un caurumiem es izmantoju 1,5 mm gala dzirnavas. Lai frēzētu tieši caur dēli, jums acīmredzot ir nepieciešams kaut kas, ko iefrēzēt zem PCB - mana dzirnavu gulta ir no bieza alumīnija, un jūs nevēlaties tajā frēzēt! Esmu atradis PCB labāko materiālu, ko izmantot zem PCB, ir 5 mm bieza putuplasta plāksne. Jūs varat iegādāties šo putuplastu ļoti lēti tiešsaistē vai amatniecības veikalos. To ir viegli sagriezt ar modelēšanas nazi, un tam ir ļoti vienmērīgs biezums. Vara pārklājuma dēlis ir uzstādīts uz putuplasta plāksnes, izmantojot plānu divpusēju lenti. Putu plāksne ir uzstādīta arī pie CNC gultas, izmantojot to pašu lenti - man nekad nav gadījies, ka dēlis būtu atbrīvojies vai kustējies frēzēšanas laikā.

0,5 mm gala dzirnavas acīmredzami ir diezgan trauslas, un tāpēc es saglabāju savu padevi līdz 60 mm/min. Izgriezumam es izmantoju to pašu padeves ātrumu, lai neatstumtu PCB/putuplasta plātnes sviestmaizi no stiprinājuma lentes.

Pievienots video, kurā redzama frēzēšanas procesa darbība:)

Pievienoti arī trīs fināla dēļu attēli. Viens attēls parāda pirmo mēģinājumu pie tāfeles, un starp tranzistora spilventiņiem acīmredzami var redzēt nelielas nevēlamā vara vietas. Otrais mēģinājums novietot šīs nevēlamās vara zonas ir noņemtas, pievienojot FlatCAM ģeometriju. Trešais attēls parāda galīgo dēli, kas apdzīvots ar komponentiem.

Pēc plāksnes aizpildīšanas uzklājiet ļoti vieglu aerosolu ar laku, lai apturētu vara sabiezēšanu un krāsas maiņu.

4. solis. Gatavās tāfeles biežuma reakcija

Gatavo apdzīvoto dēli raksturoja, izmantojot spektra analizatoru. Analizators tika iestatīts, lai slaucītu frekvenci no 10KHz līdz 30MHz un izmērītu pastiprinājumu. Ieguvums tika mērīts arī ar izslēgtu strāvu, lai simulētu, kas notiek radio, kad mēs raidām, un ir nepieciešama laba izolācija starp FT-450D raiduztvērēju un SDRPlay uztvērēju.

Ievades līmenis LNA bija -40dBm

1. attēls - marķieris ir iestatīts uz 7.1MHz, LNA pastiprinājums ir +2.5dB

2. attēls - LNA izslēgšana, parādot> 34 dB izolāciju

3. attēls - zemfrekvences atslēgšanās par -3dB pie 1,6 MHz

Būtībā virs HF amatieru joslām LNA ir plakana 3MHz - 30MHz (bija līdzena līdz ~ 500MHz)

5. darbība. Yaesu FT-450D analīze par piemērotu RF pieskārienu un barošanas punktu

Pirms LNA plates var uzstādīt FT-450D, ir jānosaka piemērots RF pieskāriena punkts un barošanas punkts. Tas tika panākts, izmantojot radio servisa rokasgrāmatu un vispirms aplūkojot uztvērēja blokshēmu, pirms precizējot RF pieskāriena punkta izvēli, izmantojot shematisko shēmu.

Pirmkārt, es vēlējos, lai SDR redzētu antenu, kas savienota ar FT-450D pirms jebkādiem IF pārveidošanas posmiem, tāpēc tas ievērojami sašaurināja izmeklēšanu. Pirms pirmā IF maisītāja bija divi acīmredzami punkti. Kad Rx signāls no PA plates nonāk RF-IF plāksnē, tas iziet šādus posmus:

- Ieejas pārsprieguma aizsardzība

- Pārslēdzams (relejs) 20dB ieejas vājinājums

- Astoņu savstarpēji izslēdzošu pārslēgtu joslas caurlaides filtru sērija

- Pārslēdzams (relejs) IPO priekšpastiprinātājs

- Pirmā posma IF maisītājs (pirmais LO piedziņas maisītājs)

Tātad abi interesējošie punkti būtībā bija pirms vai pēc joslas caurlaides filtrēšanas. Es gribēju, lai SDR redzētu pēc iespējas vairāk signāla, tāpēc nolēmu atslēgties tieši pirms joslas caurlaides filtru tīkla. Atcerieties, ka LNA, ko izmanto, lai izslēgtu signālu, ir ar lielu pretestības ieeju, un tāpēc ietekme uz radio signāla ceļu būs minimāla.

Otra joma, kas jāņem vērā, ir vieta, kur LNA padome gūs savu spēku. Par laimi FT-450D shēma ir diezgan skaidra un labi anotēta, tāpēc var atrast piemērotu barošanas punktu. Izvēlētais jaudas punkts nodrošina LNA, saņemot, bet izslēdz LNA pārraides laikā. Tas pārraida SDR ievadi par> 30dB. LNA strāvas patēriņš ir ~ 9mA.

Pievienotajos attēlos redzams šāds:

- RF pieskāriena punkts, kas parādīts blokshēmā

- RF pieskāriena punkts, kas parādīts shēmā

- RF pieskāriena punkts, kas parādīts tāfeles izkārtojumā

- LNA strāvas padeves punkts, kas parādīts shēmā

- LNA barošanas krāna punkts, kas parādīts tāfeles izkārtojumā

6. solis: LNA plates uzstādīšana Yaesu FT-450D

Tagad LNA plāksne ir izgatavota, raksturota un identificēts piemērots pieskāriena punkts, kad ir pienācis laiks plāksni faktiski pielāgot FT-450D.

Šajā brīdī ir ierasts norādīt, ka jūs veicat šīs izmaiņas uz savu risku. Tas nav sarežģīti, taču vienmēr pastāv bojājumu risks, un es personīgi neveicu šīs izmaiņas radio, kuram vēl bija garantija - esmu pārliecināts, ka pēc izmaiņām garantija vairs nebūs spēkā. Es nopirku savu lietoto FT-450D no ebay, tāpēc manā gadījumā nav jāuztraucas par garantiju.

Ja jūs nolemjat veikt šādu modifikāciju, vienkārši rīkojieties uzmanīgi un metodiski - izmantojiet veco gudro teicienu, kas attiecas uz vissarežģītākajām situācijām … … mēriet divreiz un nogrieziet vienu reizi:)

Es nolēmu neizurbt nevienu caurumu FT-450D korpusā, bet gan uzstādīt SDR uz FT-450D sāniem un iztukšot SMA izbeigto mušu vadu, lai ieskrūvētu tieši SDR antenas ieejā. Mušas vads ir nostiprināts radio izejas punktā, lai nodrošinātu spriedzes mazināšanu.

Skatīt pievienotos attēlus….

7. darbība: SDR darbībā tiek iegūts no RF Pieskarieties, izmantojot LNA paneli

Šajā solī ir īss video, kurā redzams SDR radio, kas darbojas, un tā antenas avots ir FT-450D antenas pieskāriens, izmantojot LNA plati. Šis tests tika veikts vēlu naktī, un josla ir nedaudz mirusi, bet SDR reakcija ir tāda, kā gaidīts. Kad FT-450D pārraida ievadi SDR, tiek efektīvi izslēgta LNA plates izolācija, kad tā netiek darbināta.

8. solis. Secinājums

Galvenokārt šī pamācība ir bijusi ļoti jautra, un esmu ļoti apmierināts ar rezultātu. Tāpat kā visiem labiem projektiem, ir trīs galvenie mērķi…. apgūt jaunas prasmes, gūt panākumus projektā un dalīties zināšanās ar ikvienu, kam rūp, lai izlasītu tik tālu.

Es šajā brīdī doff savu vāciņu uz vēlu Dave G4HUP. Ja nebūtu Deiva darba, šis projekts, iespējams, nebūtu īstenojies. Es nevaru apgalvot sākotnējo LNA dizainu kā savu, bet tikai to, ka esmu pieņēmis dizainu un mēģinājis to izveidot savā veidā. Es varu tikai cerēt, ka Deivs apstiprinās viņa darba izstrādi un dalīšanos ar citiem.

Noslēgumā projekts ir izdevies.

Lūdzu, nekautrējieties uzdot visus jautājumus, un es darīšu visu iespējamo, lai uz tiem atbildētu.

Ar laba vēlējumiem, Deivs (G7IYK)