Yaesu FT-450D RF kraani muutmine SDR-i jaoks: 8 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:50

Tere kõigile, kes võivad olla huvitatud, Ma arvan, et mul oleks parem kõigepealt selgitada, mis see juhendatav üldse on. Selle projekti peamised komponendid on järgmised:

Yaesu FT-450D on kaasaegne kompaktne HF/50MHz transiiver, mis suudab katta 160–6-meetriseid amatöörribasid võimsusega 100 W. Loetlemiseks on liiga palju funktsioone, nii et lisateabe saamiseks lihtsalt googeldage raadiot.

SDRPlay on suurepärane lairiba tarkvara määratletud raadio, mis hõlmab sagedusvahemikku 1KHz kuni 2GHz ja võimaldab spektrit vaadata ribalaiusega kuni 10MHz.

SDRPlay:

(Mul pole ettevõttega muid sidemeid kui nende suurepärase toote ostmine)

Mõlemad seadmed on omaette suurepärased. Selle juhendi eesmärk on aga kaks seadet kokku viia ja kasutada mõlema maailma parimaid võimalusi. Selle all pean ma silmas võimalust kasutada raadio FT-450D ettenähtud viisil (kitsaribalise raadiosaatja-vastuvõtjana), kuid samal ajal kasutada SDRPlay vastuvõtjat lairiba kanali visualiseerimiseks.

See tekitab oma olemuselt probleemi, kuna nii FT-450D kui ka SDRPlay peavad nägema antenni. Üks lähenemisviis on lihtsalt kahe antenni kasutamine. Teine lähenemisviis võib olla ühe antenni kasutamine, kuid raadiosagedusraja jagamine ja edastamine/vastuvõtmine reaalajas lülitamise abil. Kolmas ja eelistatud lähenemisviis on FT-450D seest vastuvõtu RF-tee eemaldamine sobiva madala müratasemega vooluahela abil ja edastatud signaali edastamine SDRPlay-le. Viimase lähenemisviisi tulemusel näevad nii FT-450D kui ka SDRPlay sisuliselt sama antenni. Madala müratasemega vooluahel töötab ainult vastuvõtmise ajal ja seega tagab edastamise ajal olulise isolatsiooni, kaitstes SDRPlay vastuvõtja sisendit. Madala müratasemega vooluahelal on suure takistusega sisend, mis kujutab endast FT-450D kraanipunktile minimaalset koormust. See viimane punkt on oluline, kuna FT-450D sobivad kraanipunktid asuvad mõlemal pool passiivseid 50 oomi ribalaiuse filtreid. Iga täiendava vooluahelaga kaasnev koormus või takistuse muutmine muudab filtrite ülekandefunktsiooni ja vähendab ka soovitud signaalitee võimsust.

Enamik olemasolevaid madala müratasemega võimendeid (LNA) kasutab võimenduse loomiseks tagasisidet ja neil on ka 50 oomi sisendtakistus - kumbki neist funktsioonidest pole soovitav.

Dave G4HUP on välja töötanud lihtsa suure takistusega kraanahela ja selle sai osta. Kahjuks on minu arusaam, et Dave on surnud. Olen osa kujundusest võtnud ja koos muudatustega valmistanud oma trükkplaadi, testinud ja paigaldanud oma FT-450D. Just see protsess moodustab selle juhendatava teema.

1. etapp: LNA skeemi ja PCB paigutuse loomine

Ülevaade

Aastate jooksul olen loonud mõned trükkplaadid (PCB) toodetele ja koduseks kasutamiseks. Esimestel päevadel kasutati seda vasest plaaditud plaadi, siirete ja spetsiaalsete pliiatsite abil, et joonistada disain vasele. Seejärel söövitati plaat raudkloriidiga, et eemaldada avatud vask ja jätta soovitud jäljed. Samuti oli võimalik osta valgustundlikku vaskplaati ja kasutada maski, et toota enne söövitamist takistus. Ühekordse tahvli laskmine kaubanduslikult oli väga kallis ja nõudis tööriistu, mida harrastajad lihtsalt ei saanud.

Tänapäeval on arvutitööriistad tasuta ja tahvlite kujundamiseks laialdaselt kättesaadavad mõne tunni, mitte päeva jooksul. Samuti on tootmiskulud langenud ja paljud odavad tootjad on saadaval Hiinas ja mujal väljaspool Ühendkuningriiki. Sellegipoolest ei ole ühe laua valmistamine ikka veel nii odav, kui lisate kohaletoimetamise.

Teine lähenemisviis ja meetod, mida olen selles projektis kasutanud, on plaadi freesimine CNC freespingiga. Ilmselt ei ostaksite ühe plaadi valmistamiseks CNC -masinat, kuid mul oli juba masin, mida on kasutatud paljude muude puidu, metalli ja klaasi freesimisega seotud projektide jaoks.

Trükkplaadi freesimine CNC -masina abil hõlmab väga peene lõiketööriista kasutamist soovitud radade ümbruse isoleerimiseks, kuid mitte kogu vase jahvatamist. See lähenemisviis on eriti kasulik raadiosagedusahelate ehitamisel, kuna ülejäänud vasksaared on soovitavad toimida aluspinnana, parandades stabiilsust ja jõudlust. Olen selles projektis kasutanud kahepoolse vaskplaadiga plaati ja puurinud läbi ülemise ja alumise vaskpinna ühendamise.

PCB disain EasyEDA abil

Olen proovinud erinevaid trükkplaatide disainipakette ja olen tõesti otsustanud paketi nimega DipTrace. Siiski on üha populaarsem, et disainipaketid oleksid veebipõhised, mitte ei kasutaks eraldiseisvat rakendust. Kuna ma polnud mõnda aega DipTrace'i kasutanud, olin veidi roostes ja vaatasin veebis ringi ning leidsin veebipõhise disainitööriista nimega EasyEDA. Minu arvates oli see tööriist suurepärane, väga intuitiivne ja lihtne kasutada. Väga lihtne luua mõne minuti jooksul skemaatika ja seejärel PCB -ks teisendada, kogu protsess võttis aega vähem kui tund, sealhulgas mõned muudatused ja täiustused. Tööriistakujundajad loodavad ilmselgelt, et kasutate pakutavaid tootmisvõimalusi, kuid siiski on võimalik eksportida tööstusstandardis Gerberi vormingus disain, mida saab kasutada ka järgnev tööriistakett.

Samm: FlatCAM -i kasutamine geomeetria ja tööriistateede loomiseks

Pärast seda, kui EasyEDA -d on kasutatud skemaatilise ja trükkplaadi paigutuse loomiseks, on järgmine samm tööriistade radade ja lõpuks gcode'i loomine CNC freespinki juhtimiseks. Olen selle eesmärgi saavutamiseks proovinud mitmesuguseid tarkvarasid ja lõpuks otsustasin FlatCAM -i. See tarkvara on tasuta, stabiilne ja üsna intuitiivne kasutada. Kasutades plaadi jaoks FlatCAMi tööriistateid, saab väljalõike ja puurimise luua väga kiiresti. Samuti on olemas väga kasutajasõbralik geomeetriaredaktor, kui miski vajab muutmist. Selle sammu osaks olevas videos näitan, kuidas FlatCAM -i kasutatakse gerber -failide importimiseks ja mõne põhilise redigeerimise teostamiseks. Saadaval on palju üksikasjalikke videoid, mis näitavad, kuidas tööriista otsast lõpuni kasutada. Olen käsitlenud ainult neid muudatusi, mida mul oli vaja selle projekti jaoks teha.

3. samm: freesimisprotsess - CNC -masin töös

Ok, nii et viimase paari sammu jooksul on saavutatud järgmist:

- Lülitusskeem on jäädvustatud EasyEDA abil.

- Skemaatiliselt on trükkplaatide paigutus loodud ka EasyEDA abil.

- Tahvli jaoks on loodud Gerberi failid ja genereeritud ka puurifailid.

- FlatCAM -i on kasutatud tee geomeetria loomiseks/muutmiseks ning tahvli ja väljalõike jaoks gcode'i loomiseks.

- FlatCAM -i on kasutatud puurifaili importimiseks ja skaleerimiseks, mille tulemuseks on ka gcode.

Nüüd on meil tahvli, väljalõike ja puurimise jaoks kolm gcode -faili.

Järgmine etapp on tegelikult mõne plaadi freesimine. Plaat, mida olen kasutanud, on kahepoolne klaaskiust vaskplaat. Oleksin võinud selle veebist tellida, kuid tegelikult leidsin, et Maplin tegi hea hinna eest üsna kena suure lehe ja mul oli see tunni jooksul käes - tahtsin lihtsalt freesida!

Minu freespink on Sable 2015 ja selle juhtimiseks kasutan tarkvara Mach3. Plaatide rööbastee freesimiseks kasutasin 0,5 mm otsfreesit. Plaadi väljalõike ja aukude jaoks kasutasin 1,5 mm otsfreesit. Selleks, et otse plaadist läbi freesida, on ilmselgelt vaja midagi trükkplaadi alla freesida - minu veski on paks alumiinium ja te ei taha sellesse freesida! Leidsin PCB jaoks parima materjali, mida PCB all kasutada, 5 mm paksune vahtplaat. Selle vahtplaadi saate Internetist või käsitööpoodidest väga odavalt kätte. Seda on lihtne modelleerimisnuga lõigata ja selle paksus on väga ühtlane. Vasega kaetud plaat paigaldatakse vahtplaadile õhukese kahepoolse teibiga. Vahtplaat paigaldatakse sama teibi abil ka CNC -voodile - mul pole kunagi olnud plaati lahti ega freesimise ajal liikumas.

0,5 mm otsiveski on ilmselgelt üsna habras ja seega hoian oma etteandekiirust 60 mm/min. Ma kasutan väljalõike jaoks sama etteandekiirust, et mitte eemaldada trükkplaadi/vahtplaadi võileib kinnituslindilt.

Lisatud on video, mis näitab freesimisprotsessi:)

Lisatud on ka kolm finaallaudade pilti. Üks pilt näitab tahvli esimest katset ja transistoripatjade vahel on kõige ilmsemalt näha soovimatu vase väikesed alad. Teine katse nende soovimatute vaskpiirkondade eemaldamiseks on FlatCAM -i geomeetria lisamisega eemaldatud. Kolmas pilt näitab viimast tahvlit, mis on täidetud komponentidega.

Pärast plaadi täitmist pihustati väga kergelt lakiga, et peatada vase määrdumine ja värvimuutus.

4. samm. Valmis plaadi sagedusreaktsioon

Valmis asustatud plaati iseloomustati võimendusega, kasutades spektraalanalüsaatorit. Analüsaator oli seadistatud sageduse 10KHz -lt 30MHz -le pühkimiseks ja võimenduse mõõtmiseks. Võimsust mõõdeti ka väljalülitatud toitega, et simuleerida, mis toimub raadios, kui me edastame, ning see nõuab head eraldust FT-450D transiiveri ja SDRPlay vastuvõtja vahel.

LNA sisenditase oli -40dBm

Pilt 1 - marker on seatud 7,1 MHz -le, LNA võimendus on +2,5 dB

Pilt 2 - LNA väljalülitamine näitab> 34 dB isolatsiooni

Pilt 3 - madalsagedus lülitub välja -3 dB alla sagedusel 1,6 MHz

Põhiliselt HF amatöörribade kohal on LNA tasane 3MHz - 30MHz (oli tasane kuni ~ 500MHz)

Samm: analüüsige Yaesu FT-450D sobiva RF-kraani ja toitepunkti jaoks

Enne LNA-plaadi paigaldamist FT-450D-le tuleb kindlaks teha sobiv RF-ühenduspunkt ja toitepunkt. See saavutati, kasutades raadio hooldusjuhendit ja vaadates esmalt vastuvõtja plokkskeemi enne raadiosagedusliku raadiosageduspunkti valiku täpsustamist, kasutades skeemi.

Kõigepealt tahtsin, et SDR näeks antenni FT-450D-ga ühendatud enne IF-teisendamise etappe, nii et see kitsendas uurimist märkimisväärselt. Enne esimest IF -mikserit oli kaks silmatorkavat punkti. Kui Rx-signaal PA-plaadilt RF-IF-plaadile siseneb, läbib see järgmised etapid:

- Sisendpingekaitse

- Lülitatav (relee) 20dB sisendi summutamine

- Kaheksa üksteist välistava lülitatud ribalaiusega filtri seeria

- Lülitav (relee) IPO eelvõimendi

- Esimese etapi IF mikser (1. LO ajamiga segisti)

Nii et kaks huvipunkti taandusid sisuliselt enne või pärast ribalaiuse filtreerimist. Ma tahtsin, et SDR näeks võimalikult palju signaali, nii et otsustasin vahetult enne ribalaiuse filtrivõrku välja lülitada. Pidage meeles, et signaali väljalülitamiseks kasutatud LNA -l on kõrge impedantsi sisend ja seega on mõju raadiosignaali teele minimaalne.

Teine valdkond, mida tuleb kaaluda, on see, kus LNA plaat saab oma jõu. Õnneks on FT-450D skeem üsna selge ja hästi kommenteeritud ning seega on võimalik leida sobiv toitepunkt. Valitud toitepunkt toidab LNA -d vastuvõtmisel, kuid lülitab LNA välja saatmise ajal. See eraldab edastamise ajal SDR sisendi> 30 dB võrra. Toiteallikaga LNA voolutarve on ~ 9mA.

Lisatud pildid näitavad järgmist:

- plokkskeemil näidatud raadiosageduslik raputamispunkt

- RF skemaatiline punkt, mis on näidatud skeemil

- RF -puudutuspunkt on näidatud tahvli paigutuses

- LNA toitepingepunkt on näidatud skeemil

- LNA vooluvõrgu punkt, mis on näidatud tahvli paigutusel

6. etapp: LNA plaadi paigaldamine Yaesu FT-450D külge

Nüüd on LNA-plaat valmistatud, iseloomustatud ja sobiv puudutuspunkt kindlaks tehtud, on aeg plaat FT-450D-ga tegelikult sobitada.

Siinkohal on tavaks märkida, et teete seda muudatust omal vastutusel. See ei ole keeruline, kuid alati on kahjustuste oht ja ma isiklikult ei teeks seda muudatust raadioga, millel oli veel garantii - olen kindel, et garantii kaotab pärast muudatust kehtivuse. Ostsin kasutatud FT-450D ebayst, nii et minu puhul pole garantiid, mille pärast muretseda.

Kui otsustate sellise muudatuse teha, siis minge ettevaatlikult ja metoodiliselt - kasutage vana tarka ütlust, mis kehtib kõige delikaatsemates olukordades … … mõõtke kaks korda ja lõigake üks kord:)

Otsustasin FT-450D korpusesse auke mitte puurida, selle asemel paigaldada SDR FT-450D küljele ja lasta välja SMA-otsaga kärbsejuhe, et kruvida otse SDR-antenni sisendisse. Kärbsejuhe on raadio väljumiskohas kinnitatud, et pakkuda pingeid.

Vaata lisatud pilte….

Samm 7: SDR tegevuses hangitakse raadiosaatjast Puudutage LNA tahvli kaudu

Selles etapis on lühike video, mis näitab töötavat SDR-raadiot, mille antenniallikas on FT-450D antennikraan LNA-tahvli kaudu. See test viidi läbi hilja (ish) öösel ja bänd on veidi surnud, kuid SDR -i reaktsioon on ootuspärane. Kui FT-450D edastab sisendi SDR-ile, on LNA-plaadi eraldamise tõttu tegelikult vaigistatud, kui see pole toiteallikas.

8. samm: järeldus

Eelkõige on see õpetatav olnud väga lõbus ja olen tulemusega väga rahul. Nagu kõigil headel projektidel, on ka kolm peamist eesmärki. õppida uusi oskusi, muuta projekt edukaks ja jagada teadmisi kõigiga, kes soovivad nii kaugele lugeda.

Sel hetkel panen oma mütsi Dave G4HUPile. Kui see poleks Dave'i töö, ei pruugi see projekt realiseeruda. Ma ei saa väita, et LNA originaalkujundus on minu oma, vaid et olen võtnud kavandi ja püüdnud seda teha omal moel. Ma võin vaid loota, et Dave kiidab heaks tema töö arendamise ja teistega jagamise.

Kokkuvõtteks võib öelda, et projekt on olnud edukas.

Palun vabastage kõik küsimused ja annan endast parima, et neile vastata.

Parimate soovidega, Dave (G7IYK)