Простой синтезатор частоты для sdr приемника

Синтезатор частоты EasySDR_USB

Синтезатор частоты EasySDR_USB как и старшая его версия “Синтезатор частоты EasySDR” построен на основе PLL синтезатора от Silicon Labs Si5351. Последний (Si5351) зарекомендовал себя как дешевый вариант для гетеродина простых SDR-трансиверов(приемников).

“Синтезатор частоты EasySDR” работающий от устаревшего порта принтера LPT создает некоторые неудобства, так как поддерживает работу с ОС(операционная система) х32. Под х64 есть проблемы с подписью драйверов и т.д.

, да и материнскую плату или ноутбук с LPT-портом в наше время найти не так просто. Иначе говоря LPT “умирает”. Новая версия синтезатора частоты EasySDR_USB работает от USB компьютера/ноутбука под любой ОС х32 или х64.

Благодаря Александру RN3QMP и его “dll-ке” которая “доставляет” данные программы PowerSDR в порт USB появилась возможность сделать подобный синтезатор.

Схема электрическая принципиальная синтезатора. 

Управляющий микроконтроллер 32-х разрядный STM32F103C8T6 работает на тактовой частоте 12 МГц. По схеме особо описывать нечего так как основную работу выполняет программа  “зашитая” в микроконтроллер.  Описание разъемов платы: J1 – RF OUT – ВЧ-выход синтезатора J2 – PTT – гнездо под “джек” 3.

5 мм “педаль” для перехода в режим передачи. J3 – SWD_ST-LINK – подключение ST-LINK для программирования микроконтроллера. J4 – USART – подключение USB-TTL адаптера для программирования микроконтроллера. J5 – BOOT0 – перемычка для программирования по USART, в нормальном состоянии не устанавливается.

J6 – USBCONN – гнездо для подключения синтезатора к USB компьютера/ноутбука, тип USB-B, так называемый “принтерный”. J7 – PA BOARD – сигнал ТХ(+3,3В) для платы усилителя мощности. J8 – DPF BOARD – сигналы управления платой диапазонных полосовых фильтров.

Питание платы от стабилизированного источника 8-15В. Выходы +3,3В для управления ключами ДПФ. ATT(аттеннюатор) включается в Preamp->Off(Med). AMP(УВЧ) включается в Ext.Ctrl X2 Pins-1, можно включить УВЧ на нужном нам диапазоне. J9 – MAIN BOARD – сигнал ТХ(+3,3В) для основной платы трансивера.

*Все сигналы разъемов на схеме электрической принципиальной подписаны.

На плате не предусмотрено подключение CW-ключа или манипулятора. Подключение ключа, если необходимо, через COM-порт компьютера или USB-COM адаптер. Подключение описано в мануале к трансиверу SDR-1000(есть в разделе файлы) страница 11. В таблице 5 (Table 5: PC Serial Port Pinout) описание разъема СОМ-порта для подключения манипулятора.

Для работы данного синтезатора нужно “dll-ку” Sdr1kUsb.dll скопировать в папку с программой PowerSDR. Для работы синтезатора по USB не нужны драйвера, синтезатор определяется в системе как HID-устройство и Windows сама их установит.

Для “правильного” включения синтезатора сначала подаем питание на плату(трансивер), устройство появится в системе(Windows) и только потом запускаем программу PowerSDR.

В программе PowerSDR в Setup->Hardware Config->DDS->PLL Multiplier можно установить множитель с которым будем получать частоту на выходе синтезатора.  Например для формирователя фазы смесителя ADTRX нужен множитель 4, но существуют формирователи умеющие работать с множителем х2 и х4.

Можно установить множитель х1, “обнулить” IF и использовать программу PowerSDR совместно с данным синтезатором в качестве генератора. В этом же окне настроек выбирается режим работы SDR-1000, а напротив “USB Adapter” устанавливаем “галочку”.

Фото платы сделанной ЛУТом, качество плат не очень хорошее… принтеру моему уже 6 или 7 лет и печатает он уже плохо, но тем не менее удалось сделать плату с дорожками 0.3 мм. Плата односторонняя размером чуть более спичного коробка.

Микроконтроллер можно прошить через SWD с помощью программатора ST-LINK или через USART с помощью TTL USB-COM преобразователя. Разъемы для программирования присутствуют на плате, J3 и J4 соответственно. Методика прошивки подробно описана в просторах интернета.

Прошивка под кварц 27 МГц. СКАЧАТЬ.

Схема электрическая принципиальная в PDF. СКАЧАТЬ.

Перечень элементов с типами корпусов в PDF. СКАЧАТЬ.

Успехов и 73! С ув.Александр UR4QBP

Не для коммерческого использования!

Копирование статьи без ссылки на оригинал ЗАПРЕЩЕНО!

Источник: http://ur4qbp.ucoz.ua/publ/sintezator_chastoty_easysdr_usb/1-1-0-35

Простой SDR приемник

Простой SDR приемник, это приемник, который работает с персональным компьютером, и в котором персональный компьютер практически служит частью приемника, его программное обеспечение осуществляет настройку, демодуляцию радиосигналов.

В идеальном случае схема простой SDR приемник представляет собой широкополосную антенну, сигнал с которой поступает на широкопосной АЦП, способный работать на радиочастотах.

Далее сигнал в виде цифрового кода поступает на компьютер, программное обеспечение которого обеспечивает обработку этих данных, преобразование их в необходимую форму. Таким образом, в идеальном случае система антенна -АЦП — супермощный компьютер может одновременно принимать сигналы практически всего эфира.

Передавать это в интернет, где каждый пользователь сможет «настроить» свой «виртуальный радиоприемник» на любой интересующий его радиосигнал.

На деле все не так идеально. Доступный рядовому пользователю персональный компьютер имеет только встроенный низкочастотный АЦП, — звуковую карту.

Этим все удовольствие и ограничивается, прием SDR становится возможным только на низкой частоте.

Поэтому для работы на радиочастоте необходим преобразователь частоты, который перенесет сигнал радиочастоты на низкую промежуточную частоту, пригодную для обработки звуковой картой персонального компьютера.

Сейчас схемотехника SDR строится примерно следующим образом.

Принимаемый сигнал от антенной системы (это может быть широкополосная антенна или антенна и контур, настроенный на определенную частоту любительского диапазона, так же может присутствовать и УРЧ) поступает на два смесителя, управляемые от опорного генератора. Опорный генератор построен так, что у него имеется два выхода, сигналы на которых равны по частоте и амплитуде, но сдвинуты относительно друг друга по фазе на 90°.

На выходах этих смесителей имеются сигналы I и Q сдвинутые по фазе на 90°, частотой от 0 до 20 кГц. Эти сигналы подаются на стереовход звуковой карты персонального компьютера (I — L, Q — R).

На ПК должно быть установленное программное обеспечение, осуществляющее функции НЧ фазовращателя, с помощью которого можно будет выделить боковую рабочую полосу и подавить боковую нерабочую.

Кроме того, программными методами могут быть решены проблемы, связанные с разбалансировкой фаз выходных сигналов опорного генератора, и прочими дестабилизирующими факторами.

Более сложный SDR приемник имеет опорный генератор с синтезатором частоты, так же управляемым программно с помощью персонального компьютера. В таком случае вполне возможно организовать сканирование всего КВ-диапазона. Простые же приемники SDR строятся с опорными генераторами на фиксированные частоты заданные кварцевыми резонаторами, либо перестраиваемые аналоговым способом.

Описываемый здесь простой SDR-приемник не имеет синтезатора частоты, он выполнен в виде приставки к персональному компьютеру и лабораторному ГВЧ, а так же высокочастотному частотомеру, который используется как шкала для определения средней частоты приема. Но при желании его легко дополнить синтезатором частоты, заменив им лабораторный ГВЧ. При этом необходимо знать что опорная частота, поступающая на цифровой фазовращатель приемника должна быть в четыре раза выше частоты принимаемого сигнала.

Принципиальная схема простой SDR приемник показана на рисунке в тексте статьи.

Сигнал от антенны поступает непосредственно на вход двух смесителей на полевых транзисторах VT1 и VT2, построенных по ключевой схеме простой SDR приемник. Это простейший вариант, но с целью улучшения характеристики можно на входе вместо дросселя L1 установить контур, перестраиваемый в пределах диапазона принимаемых частот, либо сделать набор переключаемых контуров.

Сигнал от внешнего генератора ВЧ поступает на разъем Х1. Желательно чтобы на выходе ГВЧ были импульсы прямоугольного вида (в моем есть выход «ТТЛ»), но можно подавать и синусоидальный сигнал. На микросхеме D1 выполнен цифровой фазовращатель, который создает на своих выходах равные по амплитуде, но сдвинутые по фазе на 90° сигналы.

Резисторы R7 и R8 создают среднее напряжение смещения на входах микросхемы D1, поэтому она может работать и с синусоидальным сигналом размахом значительно ниже логического уровня. Но, при этом возможно неравномерное срабатывание входов «С» триггеров микросхемы, что может приводить к некоторой погрешности установки фаз выходных сигналов.

Поэтому желательно все же подавать на вход ТТЛ прямоугольные импульсы.

Частота входных импульсов должна быть в четверо больше частоты принимаемого сигнала. Этим ограничивается максимальная частота входного сигнала. Так как даже если учесть, что ИМС серии 74АСТ могут нормально работать на частотах до 60 МГц, — максимальная частота входного сигнала получается всего 15 МГц.

Поэтому удается работать максимум на частоте диапазона 14 МГц. Практически получается работать в КВ диапазонах 160, 80, 40 и 20 метров, либо перекрывать плавный диапазон от нуля до 15 МГц. Если использовать более высокочастотные триггеры на месте D1, то возможно работать и на более высоких частотах.

Как сказано выше, вместо лабораторного ГВЧ можно использовать кварцевый генератор с набором сменных резонаторов для работы на разных частотных участках. Либо синтезатор частоты. Для работы с данным приемником была использована программа SDR Console.

Программа работает с «плавающей ПЧ», то есть, внешним опорным генератором мы выбираем некий участок диапазона, а потом уже программным способом возможна перестройка в некоторых пределах, ограниченных полосой пропускания звуковой карты ПК. Существуют и другие программы для SDR, — которые можно легко найти в интернете.

С выходов ключевых смесителей сигналы поступают на усилители на ОУ А1 и А2. Конденсаторы С2 и СЗ служат для подавления высокочастотного продукта преобразования. Конденсаторы С7 и С8 так же служат для подавления высокой частоты. С выходов ОУ сигналы поступают на звуковую карту персонального компьютера.

Питание приемника двуполярное, поступает через разъем Х2. Питание на цифровую микросхему подается через интегральный стабилизатор А4.

На рисунке 2 представлена аналогичная схема, но с преобразователем частоты на основе мультиплексора 74СВТ3253.

Одним из достоинств данной простой SDR приемник является то, что она малочувствительная к низкочастотным наводкам, например, от электросети или других источников НЧ помех.

Входной сигнал поступает на первичную обмотку трансформатора Т1. Трансформатор нужен для создания симетричного входа. Преобразователь частоты выполнен на коммутаторе двух цепей на четыре положения.

Для нормальной работы с аналоговыми сигналами малой величины на входы (на каналы ключей) микросхемы D2 подается напряжение смещения, равное половине напряжения питания через делитель на резисторах R9 и R10.

Импульсы с выходов цифрового фазовращателя подаются на управляющие входы мультиплексора D2 (выводы 14 и 2).

Система работает так, что на входы операционных усилителей поступают противофазные сигналы, это способствует высокому усилению ОУ в отношении этих сигналов, и низкому усилению по синфазным сигналам, которые являются результатом воздействия наводок или помех.

Таким образом низкочастотная часть схемы очень мало чувствительна к помехам и наводкам, проникающим на вход УНЧ. И высоко чувствительна к полезным противофазным сигналам.

Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце диаметром 7 мм. Намотка сложенным втрое проводом ПЭВ 0,23. Всего 30 витков. После намотки выводы получившихся трех катушек определяются прозвонкой и соединяются согласно схеме (жирной точкой отмечено начало намотки).

Источник: http://vse-v-seti.ru/prostoj-sdr-priemnik/

Простой SDR приёмник на ПЛИС

В этой статье я расскажу о том, как на базе отладочной платы DE0-nano сделать достаточно простой КВ SDR приёмник. Пример принимаемых сигналов:

Про технологию SDR можно почитать здесь. Вкратце — это методика приёма радиосигнала, в которой большой объем обработки информации производится в цифровом виде.

Благодаря использованию ПЛИС и высокоскоростного АЦП, можно сделать приёмник, в котором даже перенос частоты «вниз» производится цифровым способом. Такой метод называется DDC (Digital Down Conversion), подробнее про него можно прочитать здесь и здесь (больше теории).

Используя эту методику, можно сильно упростить приёмник, в котором единственной аналоговой частью становится АЦП.

А теперь поподробнее о моем приёмнике. Его основой является ПЛИС производства компании Altera, установленная на отладочной плате DE0-Nano. Плата относительно дешевая (60$ для студентов), правда, с достаточно дорогой доставкой (50$).

Сейчас она становится все более популярной у радиолюбителей, начинающих знакомство с ПЛИС. Главная задача ПЛИС — «захватить» цифровой сигнал с АЦП, перенести его в область низких частот, отфильтровать и отправить результат на компьютер.

Структурная схема приёмника, реализованного мной, имеет такой вид:Рассмотрим последовательно компоненты, которые проходит радиосигнал и цифровая информация.

Антенна

У радиолюбителей есть поговорка «Хорошая антенна — лучший усилитель». Действительно, от антенны зависит очень многое. Большинство наиболее интересных сигналов на коротких волнах нельзя принять на простую антенну (например, на кусок провода). За городом особых проблем нет — достаточно длинный провод может работать хорошей антенной (на приём).

В городе, особенно внутри крупных железобетонных домов все значительно хуже — длинную антенну не растянуть, при этом мешающих шумов очень много (бытовые приборы способны создавать в эфире очень большой уровень шума), так что выбор антенны становится непростым делом.

Для приёма радиосигналов я пользуюсь активной рамочной антенной, конструкция которой описана здесь.

Моя антенна выглядит так:Фактически антенна представляет собой большой колебательный контур (конденсатор находится внутри коробки на столе). Установлена она на балконе, и достаточно неплохо работает.

Основное достоинство рамочной антенны — за счет использования явления резонанса она позволяет подавлять шумы на неиспользуемых частотах, однако есть и недостаток — при переходе с одного диапазона частот на другой антенну нужно перестраивать.

АЦП

Выбор АЦП тоже непрост. АЦП должен обладать большой разрядностью для повышения динамического диапазона, а для DDC приёмника — еще и высоким быстродействием. Обычно в хорошие DDC приёмники ставят АЦП с разрядностью 16-бит и быстродействием >50 MSPS.

Однако стоимость таких АЦП больше 50$, и в экспериментальную конструкцию хотелось поставить что-нибудь попроще. Я выбрал AD9200 — 10-битный 20 MSPS АЦП стоимостью 200 руб. Это очень посредственные характеристики для DDC приёмника, однако, как показала практика, АЦП вполне пригоден для приёма сигналов.

АЦП установлен на отдельной плате, которая вставляется в отладочную:Снизу плата металлизирована, слой металла соединен с землей АЦП, что тоже защищает от помех.Схема подключения АЦПОпыта разводки ВЧ конструкций у меня нет, так что возможно, что схему и разводку можно улучшить.

Так как АЦП оцифровывает только сигналы положительного уровня, а сигнал с антенны биполярный, то сигнал приходится смещать на половину опорного напряжения (для этого служат резисторы R1 и R2). Искусственно созданная постоянная составляющая затем вычитается уже из цифрового сигнала в ПЛИС. Вся дальнейшая обработка сигнала после АЦП идет в ПЛИС.

Поток данных с АЦП составляет 200 Мбит (10-bit x 20 MSPS). Передать такой поток напрямую в компьютер, а потом его еще и обработать очень сложно, поэтому частоту сигнала нужно специально понизить.

При переносе на более низкую частоту возникает явление «зеркального канала», для борьбы с которым используют квадратурное преобразование частоты — сигнал преобразовывают в комплексную форму (происходит разделение на два канала I/Q). Перенос на более низкую частоту производится путем умножения исходного сигнала на сигнал генератора. В используемой ПЛИС достаточно аппаратных умножителей, так что это не представляет проблемы.

NCO

Для того, чтобы переносить входной сигнал на нужную частоту, ее нужно создать. Для этого используется готовый компонент Quartus — NCO (numerically controlled oscillator).

Читайте также:  Электронный термометр на lm35 и lm3914

На генератор подается тактовая частота, такая же как и у АЦП (20 МГц), на его вход управления подается значение, определяющее частоту, и на его выходе формируется цифровой синусоидальный сигнал нужной частоты, дискретизованный с частотой 20 МГц.

NCO способен параллельно формировать и косинусный сигнал, благодаря чему можно формировать квадратурный сигнал.

CIC-фильтр

После смешивания с сигналом генератора с выхода умножителей сигнал выходит уже перенесенный на более низкую частоту, но все еще с высокой частотой дискретизации (20 MSPS). Сигнал требуется децимировать, то есть отбросить часть выборок. Просто так отбросить лишние выборки нельзя, так как это приведет к искажению выходного сигнала.

Поэтому сигнал нужно пропустить через специальный фильтр (CIC-фильтр). В данном случае я хотел получить на выходе приёмника частоту дискретизации сигнала 50 кГц. Из этого следует, что частота должна быть понижена в (20e6 / 50e3 = 400) раз. Децимацию придется производить в 2 этапа — сначала в 200, затем в 2 раза. Первый этап выполняет именно CIC-фильтр.

Я использовал 5-каскадный фильтр. В результате работы CIC-фильтр за счет понижения полосы сигнала разрядность выходного сигнала увеличивается. С своем приёмнике я искусственно ограничил ее 16 битами. Так как каналов в приёмнике два, то и фильтров потребуется тоже два.

К сожалению, CIC-фильтр имеет довольно крутую АЧХ, стремящуюся к 0 при приближении к выходной частоте дискретизации (100 кГц). Для компенсации ее кривизны служит следующий фильтр.

Компенсационный FIR-фильтр

Этот фильтр нужен для того, чтобы компенсировать спад АЧХ CIC-фильтра и выполнить еще один этап децимации (в два раза). В Altera уже позаботились о методике расчета этого фильтра — при создании CIC-фильтра автоматически формируется программа для Matlab, запустив которую, можно сформировать коэффициенты для компенсационного фильтра.

Вид АЧХ CIC, FIR и получающегося результата (графики строит та же программа для Matlab):Видно, что на частоте 25 кГц CIC-фильтр ослабит сигнал на 20 Дб, что очень много, однако с использованием FIR-фильтра ослабление всего 10 Дб, а на более низких частотах ослабление практически отсутствует.

На выходе FIR-фильтра с учетом децимации будет частота дискретизации сигнала будет 50 кГц. Почему нельзя сразу было произвести децимацию сигнала в 400 раз? Это связано с тем, что частота среза FIR-фильтра должна составлять 1/4 от его выходной. В данном случае частота дискретизации на выходе фильтра без децимации, как и на его входе, составляет 100 кГц.

В результате этого частота среза будет как раз 25 кГц, что и видно на графиках выше. Оба фильтра являются готовыми компонентами Quartus.

Передача данных на компьютер

Полученный поток данных ((16+16)bit x 50 KSPS = 1.6 Mbit) нужно передать на компьютер. Данные я решил передавать через Ethernet. На отладочной плате нет такого интерфейса. Наиболее правильно было бы сделать отдельную плату с контроллером PHY, запустить soft-процессор Nios, и передавать данные через них. Однако это значительно усложняет конструкцию.

Я пошел более простым путем — Ethernet пакеты можно формировать на самой ПЛИС, таким образом можно передавать данные со скоростью 10 Mbit. В данном случае Ethernet кабель через разделительный трансформатор соединяется с выводами ПЛИС. Проекты с таким принципом работы можно посмотреть здесь и здесь. В качестве основы я выбрал первый проект, частично его доработав.

В изначальном проекте ПЛИС посылает на компьютер с заданным IP и MAC адресом определенный UDP-пакет. После переделки модуль Ethernet передатчика мог передавать 1024 байта, считывая их из RAM. В результате на компьютер в одном пакете отправляются 256 пар 16-битных значений сигнала, взятого с выходов фильтров.

Так как данные поступают от АЦП непрерывно, а отправлять их на компьютер нужно пакетами, то пришлось реализовать двойную буферизацию памяти — в то время, пока одна RAM заполняется, данные из другой RAM передаются по Ethernet. После того, как первая RAM заполнится, обе RAM «меняются местами», за что отвечает довольно простой управляющий модуль.

Так как на выходе фильтров данные передаются потоком из пары 16 битных величин, а по Ethernet передаются отдельные байты, то для преобразования потоков в конструкцию введен модуль, который преобразует поток 32 бит 50 KSPS в 8 бит 200 KSPS. Как оказалось, если передавать поток данных со скоростью 1.6 Mbit, то устройство, к которому подключен приёмник, даже не обнаруживает его (нет линка).

Это связано с тем, что пакеты данных при этом передаются с периодом примерно 5 мс, а для того, чтобы сообщить другому сетевому устройству скорость подключения (10 Mbit), нужно каждые 8-24 мс передавать специальный короткий импульс (NLP). Из-за высокой частоты передачи пакетов, модуль Ethernet не успевает передавать эти импульсы, и Autonegotiation не происходит.

Поэтому, для того, чтобы противоположное устройство все же могло определить скорость соединения, достаточно при включении приёмника временно уменьшить частоту передачи пакетов (у меня — в 4 раза), благодаря чему модуль Ethernet успевает передать импульсы NLP.

Приём данных от компьютера

Для того, чтобы управлять приёмником (устанавливать частоту настройки), на него нужно передавать определенную величину, которая будет использоваться для задания частоты NCO. Для приёма этой величины так же используется компонент с вышеуказанного сайта, модифицированный для приёма данных, и выдачи их в виде 24 битного числа.

Так как модули приёмника и передатчика никак не связаны друг с другом, то реализовать ARP нельзя, и фактически это значит, что приёмник не будет иметь IP и MAC адреса. Передать информацию на него можно, если отправить в сеть широковещательный пакет.

Физически, как и в случае с передатчиком, сетевой провод соединяется с отладочной платой через трансформатор. Однако здесь уже нельзя подключаться к произвольным выводам ПЛИС, так как сигнал достаточно мал. Нужно использовать выводы, поддерживающие интерфейс LVDS — он является дифференциальным.

Ресурсы, используемые программой ПЛИС: — 5006 LE — 68 9-bit умножителей (64 из них используются в FIR -фильтре). — 16,826 bit памяти (8 блоков M9K). Вид проекта проекта в Quartus:

Обработка данных на компьютере

После того, как компьютер принял данные, их нужно обработать. Лучше всего взять готовую программу.

Обычно в SDR программах реализовывают нужные цифровые фильтры, алгоритмы, предназначенные для формирования звука и его фильтрацию, БПФ принятого сигнала, построение его спектра и «водопада».

Я использую программы HDSDR и SDRSharp, они обе поддерживают ввод данных при помощи одинаковых библиотек ExtIO (формат программы Winrad). Требования программ к библиотеке хорошо документированы.

Вот здесь есть пример создания такой библиотеки. Я переделал этот пример, добавил в него приём данных из сети, склеивание двух пакетов (программа за раз приминает минимум 512 пар I/Q выборок), отправку их в программу, и передачу широковещательного пакета с вычисленным значением для NCO при смене частоты в программе. До этого мне никогда не приходилось создавать библиотеки, да и в C++ я не силен, так что в библиотека может быть написана совсем не оптимально. Так как частота дискретизации I/Q сигналов на выходе фильтров приёмника составляет 50 кГц, то в программе при приёме для обзора будет доступна полоса 50 кГЦ. (± 25 кГц от частоты, формируемой NCO). Собранный приёмник выглядит так:Резистор соединяет средние точки трансформатора с 3.3 В платы — это улучшает приём и передачу данных по сети. После того, как приёмник был полностью собран и все программы написаны, оказалось, что чувствительности не хватает. Даже на активную антенну принимались только вещательные радиостанции и сигналы радиолюбителей, работающих на больших мощностях. Насколько я понимаю, это связано с низкой разрядностью АЦП. Для повышения чувствительности пришлось сделать дополнительный усилитель на транзисторе BF988 (находится внутри маленькой металлической коробочки). Усилитель смог заметно поднять чувствительность приёмника. Внешний вид всей конструкции:Блок питания обеспечивает напряжение 12 В для питания усилителя антенны, в металлической круглой коробке находятся несколько диапазонных полосовых фильтров, которые снижают внедиапазонные сигналы, что улучшает прим сигналов. Отмечу, что во многих случаях приём возможен и без ДПФ. Теперь о том, что же удается принять на КВ. Несмотря на достаточно высокий уровень шумов, удается принять достаточно много сигналов, хорошо принимаются вещательные радиостанции, неплохо принимаются радиолюбители. Пример приема сигналов в программе HDSDR (приём велся во время CQ WW DX Contest):Видео приёма:

Удается принять сигналы WSPRnet. WSPRnet — сеть радиолюбительских маяков, которые автоматически обмениваются короткими сообщениями друг с другом. Данные от маяков автоматически публикуются в интернете.

В данном случае, установив специальную программу, можно декодировать принятые сигналы и отправлять их в сеть.

На сайте есть возможность посмотреть карту, на которой показываются связи между маяками за определенный интервал времени.

Вот что получилось у меня за полдня приема:Важная особенность WSPR — очень маленькая мощность передатчиков (меньше 5 Вт), узкая полоса передаваемого сигнала, и большая длительность передачи одного сообщения (2 мин). Благодаря цифровой обработке в программе-декодере удается принимать очень слабые сигналы.

Мне удавалось принять сигнал маяка мощностью 100 мВт, находящегося на расстоянии ~2000 км. Радиолюбители, работающие с использованием JT65. JT65 — это один из протоколов цифровой связи между радиолюбителями. Как и в WSPR, в нем используются маленькие мощности и длительные передачи (1 мин).

Принимаются сообщения автоматически, так что можно оставить приемник на длительное время, а потом смотреть, кого удалось принять. Пример приема:Цифровое радиовещание (DRM). Некоторые вещательные радиостанции передают звук в цифровом виде. Принять такие сигналы непросто в условиях города — не хватает уровня сигнала.

Одну станцию принять удалось:Существует множество других радиосигналов, которые было бы интересно принять. Есть еще погодные факсы, станция точного времени RBU (на чудной частоте 66.6 кГц), и другие.

Проект для Quartus + исходный код и сама ExtIO dll

Источник: https://habr.com/post/204310/

Универсальная панорамная SDR-приставка для КВ трансивера

Антенны

Главная  Радиолюбителю  Антенны

Сегодня, наверное, уже нет радиолюбителя, не знающего, хотя бы в общих чертах, что такое SDR (Software-Defined Radio). На эту тему написано уже много, и в рамках этой статьи нет необходимости подробно рассказывать, что это такое и как это работает. Будем считать, что некоторое представление и некоторый опыт в данной области у читателя имеются.

Такая сравнительно новая технология обработки сигнала всё сильнее проникает в нашу радиолюбительскую жизнь, и в эфире уже работают много радиостанций с использованием SDR-тран-сиверов. Некоторые радиолюбители слушают эфир и визуально наблюдают обстановку на SDR-приёмниках, но свой сигнал передают в эфир по-прежнему с помощью обычного “классического” трансивера.

Ведь помимо отличного качества приёма сигнала радиолюбителей в технике SDR привлекает наличие красивой и информативной панорамы эфира на экране компьютера. А вот работа на передачу с обычного трансивера предполагает и свои преимущества.

Например, большинство импортных трансиверов, как правило, имеют на выходе “стандартные” 100 Вт, а многие модели ещё и встроенный автоматический тюнер. Большинство же предлагаемых для покупки или повторения SDR-трансиверов обеспечивают небольшую выходную мощность передатчика (не более 20 Вт) и не имеют встроенного антенного тюнера.

Следовательно, в дальнейшем придётся позаботиться ещё и о дополнительном линейном усилителе мощности, и о выходных ФНЧ. В целом SDR-транси-вер может обойтись совсем не дёшево.

Для многих любителей существует ещё и некоторый психологический барьер – виртуальный. Трансивер на экране компьютера не всех устраивает, и человек предпочитает иметь на столе не невзрачную коробку с парой свето-диодов и разъёмов, а реальный трансивер с красивыми кнопками и ручками, которые можно потрогать и покрутить.

Иметь и то и другое также могут далеко не все желающие, и при выборе большинство предпочитают всё-таки “классику”. Так что же делать в случае, если имеется неплохой обычный трансивер, денег на приобретение отдельного SDR-трансивера нет, а пользоваться “благами” SDR и модно, и хочется? Существуют два основных пути со своими достоинствами и недостатками. Рассмотрим их отдельно.

Путь первый – приобрести или изготовить отдельный полноценный SDR-приёмник, а на передачу работать по старинке, с обычного трансивера.

В этом случае необходимо позаботиться как минимум о двух вещах – коммутации антенны, которая должна подключаться к SDR-приёмнику в режиме приёма и к выходу трансивера при передаче, и о синхронизации частоты настройки и режимов работы трансивера и отдельного SDR-приёмника.

Если вмешательство в трансивер не планируется и не приемлемо для его владельца, то это очень удобный вариант реализации SDR-приёма. Правда, не самый дешёвый и простой. Как удачный пример, можно привести приёмник “Hanter” (цена около 200 долл. США), имеющий встроенный блок коммутации антенны. Схема этого приёмника доступна на сайте производителя [1].

Там можно почерпнуть для себя многие интересные схемотехнические решения (блок коммутации в частности) в случае, если вы имеете желание сделать подобную систему SDR-приёма самостоятельно. Что касается синхронизации настройки SDR-приёмника и трансивера, то не всё так просто при самостоятельном изготовлении.

Приёмник должен уметь обмениваться информацией о частоте и режимах работы с SDR-про-граммой, которая, в свою очередь, также должна уметь общаться с другими программами. И выбор тут, в принципе, невелик.

В основном для управления приёмником все используют USB-интерфейс компьютера и пользуются синтезатором частоты на основе микросхемы Si570 (по причине доступности программного обеспечения для микроконтроллера управления синтезатором и приёмником).

Этот синтезатор применяется во многих SDR-приёмниках и трансиверах серии “SoftRock”, а также его можно приобрести как отдельное от приёмника устройство [2]. Информации по изготовлению, а также о возможностях приобретения различных SDR-наборов в Интернете очень много, и при желании не составит никакого труда найти её в любой поисковой системе. Достаточно ввести ключевые слова “sdr softrock” или подобные. Для примера, можно начать обзор с очень информативного и интересного сайта RV3APM [3]. Как раз на одной из страниц этого сайта [4] вкратце рассказывается о синхронизации отдельного приёмника и трансивера. Второй путь реализации SDR-при-ёма – подключение простейшего SDR-приёмника (панорамной приставки) на одну фиксированную частоту к тракту ПЧ трансивера. Этот способ подробно описан на сайте WU2X – автора специальной программы POWERSDR/IF STAGE [5]. В качестве примера там же приводится описание подключения такого SDR-приёмника к выходу ПЧ трансивера TS-940S.

Единственный недостаток такой схемы подключения в том, что не каждый трансивер имеет буферизированный выход ПЧ, да ещё и широкополосный, т. е. отведённый от тракта приёма до фильтра основной селекции. И если такого выхода ПЧ нет, его придётся делать самому или же отказаться от этого способа и вернуться к первому – отдельному приёмнику.

Если же вы достаточно квалифицированный радиолюбитель, то без труда сможете найти на схеме своего трансивера первый смеситель приёмника и подключить к нему буферный каскад, с выхода которого можно вывести сигнал ПЧ приёмника на заднюю панель трансивера. Для примера, на рис.

1 приведён фрагмент схемы трансивера IC-735 с встроенным буферным усилителем.

Читайте также:  Работа с датчиком температуры ds18b20 в bascom-avr

Рис. 1

Итак, предположим, что выход ПЧ у нас есть. Теперь необходимо выбрать приёмник. На этом этапе также произойдёт некоторое разделение вариантов, в зависимости от частоты ПЧ трансивера.

Если частота ПЧ “низкая” – меньше 40 МГц, да ещё и “круглая”, например, 9 МГц, то вам повезло. Самый простой вариант – купить, например, здесь [6], недорогой (21 долл. США) набор одно-диапазонного SDR-приёмника “Softrock 6.

2″ или подобный, рассчитанный на приём диапазона 40 или 30 метров, и кварцевый резонатор на 12 МГц. Схема гетеродина приёмника позволяет возбудить этот резонатор на третьей гармонике, т. е. на частоте 36 МГц.

Атак как сигнал гетеродина в приёмнике делится на четыре перед подачей на смеситель, то получим частоту SDR-приёма около 9 МГц. Это самый дешёвый и, можно сказать, идеальный вариант.

Но можно собрать подобный приёмник с фиксированной ПЧ и самостоятельно. В сети Интернет предложено немало вариантов простых приёмников на различных комплектующих.

И здесь нельзя не упомянуть известного и уважаемого радиолюбителя Таsа (YU1LM), который разработал и опубликовал множество разновидностей SDR-при-ёмников и трансиверов.

Очень полезно посетить его сайт [7], где можно найти схемы и подробные описания работы его конструкций, рисунки печатных плат (правда, всё это на английском языке).

Всё хорошо и понятно, если есть в наличии кварцевый резонатор на необходимую частоту. А если его нет? Что делать? Выбор невелик. Или отказаться от этой затеи, или сделать синтезатор частоты, о котором пойдёт речь чуть ниже.

Теперь рассмотрим самый сложный (и, к сожалению, самый распространённый) вариант – трансивер с “высокой” ПЧ и, соответственно, преобразованием “вверх”. По этой структуре выполнено подавляющее большинство фирменных трансиверов, но далеко не все цифровые микросхемы, обычно применяемые в SDR-приёмниках, способны работать на частотах порядка 80 МГц.

Также необходимо иметь кварцевый резонатор на нужную частоту. Есть и другие сложности. В этом случае авторы некоторых конструкций применяют двойное преобразование частоты. Сигнал первой ПЧ трансивера (45…80 МГц в большинстве случаев) переносится на вторую ПЧ, на частоту, на которой способен работать SDR-приёмник.

Это не самый лучший путь, так как двойное преобразование снижает достижимые динамические параметры приёмника и может создать дополнительные внутренние помехи приёму при неудачном выборе частот преобразования. К динамическому диапазону панорамной приставки нужно относиться серьёзно, даже если вы продолжаете вести приём на трансивере, а на панораму просто смотрите.

Любые перегрузки, как первого смесителя трансивера, так и смесителя SDR-приёмника, а также входа звуковой карты компьютера, приведут к появлению на картине панорамы ложных, несуществующих реально сигналов. Любые продукты ограничения по амплитуде и интермодуляционные составляющие будут прекрасно видны на панораме.

Поэтому нужно хорошо согласовывать весь тракт SDR-приёма по уровням сигналов. Не допускать перегрузок. Простой критерий – на самом “тихом” диапазоне шумовая дорожка панорамы должна лишь немного приподниматься вверх при подключении антенны к трансиверу, т. е. необходим небольшой запас по чувствительности, но не более.

Не следует допускать ситуаций, когда шум эфира при подключении антенны поднимает шумовую дорожку панорамы на полэкрана, т. е. на десятки децибелл. Вы просто потеряете сигнал в шумах, ограничив при этом динамический диапазон всей системы. Пользуйтесь аттенюаторами трансивера или отдельным аттенюатором на входе панорамной приставки.

Также не пренебрегайте хорошим полосовым фильтром на частоту принимаемой ПЧ на входе вашего SDR-при-ёмника.

На выходе первого смесителя трансивера присутствует широкий спектр всевозможных комбинационных частот, а SDR-приёмник имеет и побочные каналы приёма (на гармониках гетеродина, например), и возможна ситуация появления помех приёму по этой причине.

И если в обычном трансивере мы слышим помехи, только когда они попадают в полосу пропускания фильтра основной селекции, то при SDR-приёме мы видим на панораме всё. Это общие рекомендации. Далее перейдём к рассмотрению предлагаемой для повторения панорамной приставки, схема которой показана на рис. 2.

Рис. 2

Устройство представляет собой приёмник прямого преобразования на фиксированную частоту и очень близко по схемотехническим решениям ^'SoftRock 6.2″. Этот вариант имеет отличные динамические параметры и очень хорошее соотношение простота/цена/качество.

Основное отличие от оригинального “SoftRock” – это применение вместо кварцевого генератора синтезатора частоты на микросхеме Si570 CAC000141G (DD2). Такое решение позволяет настроить панорамную приставку на частоту приёма сигнала первой ПЧ любого трансивера, и необходимость в поиске нужного кварцевого резонатора отпадает.

Это не дешёвое решение (микросхема Si570 стоит примерно 30…40 долл. США), но наиболее качественное и простое схемотехнически. С таким синтезатором можно принимать сигналы от 1 до 80 МГц и даже выше.

Микросхема Si570 (КМОП версии) способна генерировать сигнал с максимальной частотой до 160 МГц, но максимальная частота приёма будет ограничена быстродействием применённых в смесителе аналоговых ключей – микросхемы FST3253 (DD4). Реально проверена работа приставки на частоте ПЧ трансивера ICOM – 70,4515 МГц.

Схему приёмника можно выбрать в одном из двух вариантов. Приёмная часть и синтезатор одинаковы для обеих версий панорамной приставки, отличие только в фазовращателях. Какой вариант выбрать – решать вам. Печатная плата также разработана для двух вариантов.

Первый вариант – с применением фазовращателя на делителе на четыре, т. е. самый распространённый, обеспечивающий в нашем случае максимальную частоту приёма 40 МГц (160 МГц/4) и не требующий настройки фазовращателя. Этот вариант удобен для трансиверов с низкой ПЧ.

Рис. 3

Второй вариант – применение в качестве фазовращателя интегрирующей RC-цепи, задерживающей сигнал одного из каналов фазовращателя относительно другого канала на 90о по фазе (рис. 3). Этот вариант требует подбора ёмкости конденсаторов фазовращателя и точной настройки подстроечным резистором.

Такой фазовращатель вместо делителя частоты на четыре позволяет сформировать два сигнала непосредственно на рабочей частоте синтезатора, без её деления. В случае с синтезатором на Si570 возможно получение выходной частоты фазовращателя вплоть до 160 МГц.

Эта максимальная частота будет определяться быстродействием применённых инверторов и влиянием на высоких частотах ёмкости монтажа. Аналогичный вариант применён в приёмнике YU1LM “Monoband SDR HF receiver DR2C”. На его сайте можно найти полную схему приёмника с подробным описанием работы этого фазовращателя.

Также на схеме YU1LM приведены ориентировочные значения ёмкости конденсатора фазовращателя, в зависимости от принимаемой частоты (частоты первой ПЧ вашего трансивера). Входной полосовой фильтр 2-го порядка – C17L1C18 – достаточно широкополосный. На схеме указаны номиналы для частоты ПЧ в полосе 8.10,7 МГц.

Для другого значения ПЧ необходимо пересчитать номиналы элементов фильтра. Это очень просто и удобно делать с помощью программы RFSim99 [8]. Для управления синтезатором частоты Si570 применён популярный и дешёвый микроконтроллер Atmega8 (DD1) с записанными в его EEPROM-па-мять кодами программы из файла SOFT_UNIPAN.hex.

Катушка L1 содержит 24 витка, намотанных проводом ПЭВ-2 0,35 на кольцевом магнитопроводе Т30-6 фирмы Amidon. Трансформатор T1 смесителя намотан на аналогичном магнитопроводе и таким же проводом. Число витков первичной обмотки – 9, вторичной – 2×3.

Микросхему 0PA2350 (DA4) можно заменить другим малошумящим сдвоенным ОУ. Усиление корректируют подбором резисторов R8 и R10.

Рис. 4

Всё устройство собрано на печатной плате размерами 60×65 мм (рис. 4) из двустороннего фольгированного стеклотекстолита, а на рис. 5 показано расположение на ней деталей (всё для варианта приёмника с делителем на четыре). Практически все резисторы и конденсаторы типоразмера 0805.

Рис. 5

Для программирования контроллера удобно использовать программатор USBasp. Он относительно недорог и удобен тем, что используется USB подключение к компьютеру. Информации по этим программаторам и программам для него в Интернете множество. К панорамной приставке программатор подключают стандартным (идущим в комплекте с большинством продаваемых программаторов) ISP-кабелем для программирования.

Рис. 6

Конфигурацию микроконтроллера задают в соответствии с рис. 6 в окне программы, обслуживающей программатор, т. е. программируют только разряды конфигурации, необходимые для работы с внутренним генератором 8 МГц (CKSEL=0100 и SUT=10).

Также нужно установить разряды EESAVE=0, BODEN=0, BODLEVEL=1 (2,7 В). Управление синтезатором предельно простое.

После записи программы, по умолчанию, устанавливается частота генерации 35,32 МГц, что в случае применения делителя на четыре даёт частоту 8,83 МГц, соответствующую частоте ПЧ трансивера TS-940S.

Частоту генерации можно изменять в широких пределах кнопками “FR-” (SB3) и “FR+” (SB4). Скорость перестройки увеличивают, нажав и удерживая кнопку “FAST” (SB2).

Установив нужную частоту, следует нажать на кнопку “SAVE” (SB1), и новое значение запишется в энергонезависимую память микроконтроллера – EEPROM. Эта частота будет устанавливаться при каждом включении панорамной приставки.

Частоту генерации синтезатора можно контролировать измерительными приборами или прослушивать на трансивере или другом приёмнике.

Разъём Х3 “MUTЕ” может быть полезен для блокировки SDR-приёма в момент передачи, для чего следует замкнуть контакты этого разъёма. Микросхема DA1 – детектор понижения напряжения (супервизор). При его отсутствии бывали случаи потери данных в энергонезависимой памяти в других конструкциях.

Приёмник практически не нуждается в настройке и при правильном монтаже начинает работать сразу.

Рис. 7

На фотографии рис. 7 представлен вид готовой панорамной приставки. Она несколько отличается от предлагаемых вариантов, так как на ней отрабатывались и ис-пытывались оба варианта – с делителем на четыре и RC-фа-зовращателем.

Малые габариты во многих случаях позволяют разместить эту приставку непосредственно внутри трансивера, а уже с трансивера выводить готовый I/Q сигнал для подключения к линейному входу звуковой карты компьютера.

Ну а далее на компьютере нужно установить программу POWERSDR IF STAGE и внимательно изучить всю информацию на сайте WU2X [5].

В заключение хотелось бы отметить некоторые преимущества использования панорамной приставки перед применением отдельного SDR-приём-ника. Это и относительная простота, и дешевизна самой приставки, и простота подключения к трансиверу.

Если нет необходимости управления трансивером со стороны SDR-программы, т. е.

вас устраивает управление и перестройка частоты трансивером, то можно применять для просмотра панорамы и SDR-приёма практически любую SDR-программу (нет необходимости в синхронизации частот отдельного приёмника и трансивера). Недостаток – нужен выход ПЧ в трансивере.

В настоящее время панорамная приставка эксплуатируется с трансивером Kenwood TS-940S.

Программу микроконтроллера и чертежи второго варианта печатной платы приёмника можно скачать здесь. Литература 1. Hunter – SDR Receiver/Panadapter. – http://www.radio-kits.co.uk/hunter/. 2. QRP2000 USB-Controlled Synthesizer. – http://www.sdr-kits.net/QRP2000_ Description.html. 3. SDR-SOFTWARE DEFINE RADIO – программа определяет функции радио. – http://www.rv3apm.com/rxdx.html.

4. Как использовать SDR-панораму с любым трансивером-приёмником. – http://www.rv3apm.com/sdrtrx.html. 5. POWERSDR/IF STAGE. – http://www. wu2x.com/sdr.html. 6. Five Dash Inc/Your Source for SoftRock. – http://fivedash.com/. 7. Amateur Radio Site Devoted to Homebrew, QRP and Low Power Contesting. – http://yu1lm.qrpradio.com/. 8. RFSim99 на русском. – http://dl2kq.de/soft/6-1.

Источник: http://www.radioradar.net/radiofan/antenns/sdr_kv.html

Простой одноплатный SDR трансивер

Было как-то время, увлекался радио связью на КВ диапазоне, 160 и 80м, но когда переехал в город , все это отложил на верхнею полочку из-за не хватки времени и места где развернуть антенну, хотя 160-метровый диапазон «вымер». В свое время я за 25 гривен получил разрешение с позывным UU5JPP.

Но все равно тянет выйти в эфир, и тут я начал бродить по интернету искать новые схемы трансиверов, и наткнулся на данную схему, о которой пойдет речь, о которой расскажет автор данной схемы.

Возникло как-то желание сделать SDR трансивер. И начались поиски информации и схем по трансиверам SDR . Как оказалось законченных трансиверов практически нет ,за исключением различных вариантов SDR-1000. Но для многих этот трансивер и дорог и сложен .

Публиковались также различные варианты основных плат ,синтезаторы и т.д. ,т.е. отдельные функциональные узлы .

Очень много сделал в области развития и популяризации простой SDR техники Tasa , который так же сделал законченный трансивер , и можно рекомендовать его конструкции для начинающих в этой области и желающих попробовать ,что такое SDR с минимальными затратами.

В конце концов решил сделать свой ,максимально простой и в то же время качественный SDR трансивер .При разработке использовались материалы YU1LM и другие публикации.

Смеситель было решено сделать на 74HC4051 – делал когда-то приемник прямого преобразования Сергея US5MSQ ,со смесителем на этой микросхеме.

А применение 74HC4051 в трансивере позволяет сделать очень простой смеситель – общий и для приемного и для передающего тракта. Качество работы этого смесителя вполне устраивает.

Трансивер построен по схеме прямого преобразования с рабочей частоты на звуковую частоту для обработки сигнала звуковой картой компьютера….Поэтому многое ,что написано о технике прямого преобразования относится и к SDR. В частности необходимость подавления нерабочей боковой полосы ( в SDR зеркальный канал) фазовым методом.

  • Диапазон рабочих частот 14.140 – 14.230 МГц. (При использовании кварцевого резонатора на частоту 14.185 МГц и звуковой карты с частотой дискретизации 96 кГц ) 
  • Чувствительность около 1 мкВ и сильно зависит от качества звуковой карты.
  • Динамический диапазон по интермодуляции больше 90 дБ – точней нечем было измерить.
  • Подавление несущей на передачу больше 40 дБ (у меня получалось 45 – 60 дБ) и зависит от конкретного экземпляра 74HC4051 ,а также от качества настройки.
  • Подавление зеркального канала больше 60 дБ при программой коррекции.
  • Выходная мощность около 5 Вт.

Понятно ,что для SDR трансивера необходима управляющая программа ,и мой выбор пал на программу  из-за возможности программой коррекции амплитуды и фазы во всем рабочем диапазоне звуковой карты и запоминания калибровочных точек. Это очень важно .

Это свойство программы позволяет очень хорошо подавить зеркальный канал.

Из-за отсутствия возможности запоминания в программе  калибровок на нескольких частотах звуковой карты от ее использования отказался – эта программа прекрасно работает с SDR трансиверами со встроенными синтезаторами частоты ,где перестройка по частоте идет именно синтезатором ,а не частотой звуковой карты.

Для увеличения кликните на изображение

Принципиальная схема проста и описывать принцип работы не буду. Это можно почитать у Tasa , правда на английском языке. Ошибок в печатной плате не обнаружено. Для удобства пайки подписал номиналы элементов на рисунке печатной платы ,а не порядковые номера элементов.

Трансивер в настройке практически не нуждается ,и при правильном монтаже начинает работать сразу .При правильных конечно настройках программы M0KGK .

Понятно ,что у многих возникнут трудности с приобретением кварцевого резонатора. Поэтому в случае его отсутствия или же из-за желания иметь весь диапазон 20 м ,можно просто использовать внешний ГПД или синтезатор на рабочую частоту ,сигнал с которых нужно подавать на 1-й вывод 74HC04 через разделительный конденсатор 10нФ. Конденсаторы С63 и С64 не ставить.

Читайте также:  Определитель цвета

Работать на этом трансивере очень приятно и удобно . Все управление компьютерной мышкой . Виден весь спектр в полосе 96 кГц ,и простым указанием или «перетягиванием» фильтра программы мгновенно перестраиваемся на интересующую станцию .Очень оперативно и наглядно. После работы на этом трансивере , работая на обычном уже чего-то не хватает – зрительной информации об обстановке на диапазоне.

Источник: http://shemu.ru/kv-ukv/322-sdr-transiver

SDRщина

То, что сегодня наука, – завтра техника
Эдвард Теллер

SDR (англ. Software-defined radio) – радиосистема, которая может быть настроена на произвольную полосу частот и принимать различные виды модулированного сигнала, состоящая из программируемого оборудования с программным управлением.

  SDR выполняет значительную часть цифровой обработки сигналов на обычном персональном компьютере. Целью такой схемы является радиоприемник или радиопередатчик, изменяемый путем программной переконфигурации.

  Программное радио имеет большую полезность для военных применений и беспроводных услуг, так как позволяет обслуживать большое количество радиопротоколов.

В настоящее время SDR используются для реализации простых радиомодемов, в частности GSM, Wi-Fi, Wi-Max. Со временем, SDR, возможно, станет основной технологией в радиокоммуникациях.

История

Одна из первых систем SDR разрабатывалась американскими военными под названием SpeakEasy.

Целью проекта было использование программной обработки для эмуляции более 10 существующих военных радиосистем, функционирующих в диапазоне от 2 до 20 МГц.

Другой целью была возможность поддержки любых новых схем кодирования и модуляции, чтобы военные могли использовать более совершенные модуляции и кодирования.

Назначение

  Данная технология позволяет заменить огромнейшее разнообразие существующих и разрабатываемых конструкций радиоприёмников и трансиверов, как серийных, так и, прежде всего, любительских, построенных по сложной супергетеродинной схеме, на ограниченное число доступных аппаратных блоков, работающих под управлением разрабатываемого сообществом ПО.

Это приведёт к упрощению и удешевлению конструкций, существенному улучшению характеристик, поддержке любых видов модуляции, появлению большого количества сервисных функций, а также ускорит разработку, поскольку ПО может совершенствоваться одновременно всем сообществом.

Такое стало возможно с появлением доступных быстрых ЦАП и АЦП (иногда достаточно звуковой платы ПК) и удешевлением DSP-процессоров.

В основе SDR заложен давно известный принцип – прямое преобразование, фазосдвигающие цепи. В настоящее время  развитие элементной базы  позволило все вывести на качественно новый уровень.

Наиболее важными элементами является квадратурный смеситель, первый каскад после него – малошумящий усилитель и качественная звуковая карта вашего компьютера (современные SDR не нуждаются в ней и построены на АЦП-FPGA) , далее всю работу выполняет программа обрабатывая квадратурный (I/Q) AF сигнал 11 кГц.

Сигналы НЧ  I и Q  имеют низкий уровень , поэтому важно применять качественный аудиокабель для соединения SDR – звуковая карта.

Отличия от ПП и в возможностях – SDR предлагает наличие панорамы в реальном времени и непрерывное улучшения программного обеспечения, которое и определяет возможности вашего аппарата. Представьте, что Вам не надо покупать каждый раз новый аппарат  – достаточно лишь скачать и обновить программу.

   Управляющие программы (OC WINDOWS, Linux, MAC OS X) позволяют осуществлять панораму – мониторинг работающих на диапазоне станции в реальном времени с очень хорошей наглядностью превосходящей по качеству трансивер Icom IC756PRO-PROIII, высококачественную запись принимаемого сигнала, выбрать любую полосу пропускания фильтра от 50Гц до 20Кгц  с хорошей крутизной скатов. Огромный функционал одним щелчком мыши – перестройка, ввод в память, смена фильтров и частот и т.д. Режимы на прием SSB-CW-FM-AM-DRM. Хорошая программа для SDR это более 50 процентов успешной работы. 

   Отличительные особенности SDR приемников – малые собственные шумы и отличное аудио качество принимаемых сигналов. Применив SDR приемник, Вы получаете анализ и запись сигналов SSB-CW-FM-PSK-AM и т.д.

на жесткий диск компьютера, прием нового стандарта радиовещания DRM, прием-передачу всех цифровых режимов PSK-OLIVIA-RTTY-SSTV-MFSK и т.д.

  БЕЗ интерфейса совместно с программами PowerSDR, Rocky, MultiPSK , KGKSDR,  MixW и VAC.

Параметры приемной части  напрямую зависят от качества звуковой карты компьютера или АЦП  и программы для SDR, например Softrock при применении профессиональной PCI звуковой картой M-Audio Delta 44 чувствительность (MDS) приемника cоставляет  менее – 120 дБм (80/40m)  ДД – 96 дБ, для Едирол 66  -130 дБ и ДД 105 дБ – возможно применение встроенной звуковой на материнской плате, но параметры как правило будут хуже.

Мой путь в SDR радио начался, скажем так, после того как я купил радиоприемник Degen DE-1103. Благодаря ему, я послушал «что там на КВ». Как сказал мне один радиолюбитель, приемник приемником, но уж лучше сразу трансивер.

Уверяю, как только начнешь слушать радиолюбительский диапазон, сразу возникнет желание самому выйти в эфир.

   Для того, что бы купив трансивер выйти в эфир нужен позывной, а что бы “загореться позывным” нужно послушать эфир, я думаю, что месяца полтора-два хватит для “срыва башни”

Нет! Полтора месяца это много.

Башню обычно срывает максимум недели за две, или… не срывает вообще 

Когда мы были у него в гостях, и крутили его Yaesu, он сказал нам: «Ребята с вашими мозгами, я уверен, что вы сами сможете собрать себе трансивер»

   Уже тогда я начал задумываться над постройкой чего то такого, и опять я вспомнил про SDR технологию, долго искал, где можно найти исчерпывающую информацию по этому вопросу, и нашел! Это был сайт Александра Карнауха UR4QBP http://ur4qbp.ucoz.

ua/, на котором он размещал свои разработки в области SDR техники. Там то мне и приглянулась конструкция SDR трансивера, http://ur4qbp.ucoz.

ua/publ/1-1-0-8  довольно полно описана, со всеми нюансами, платами, схемами, намоточными данными ну и так далее…

В конце лета когда меня бросила девушка,  чтобы хоть как-то выбить из головы всякие дурные мысли, которые в таких случаях лезут в тяжелую голову, руки потянулись к паяльнику, канифоли и олову 😉

Я взялся за давно надуманное. Только недавно я прочитал замечательный лозунг «Зачем любить, зачем страдать, бери припой – садись паять»

Женя в это время, всё ещё, был в лагере, куда он ездил на лето работать радистом вместе со своим товарищем, поэтому начал собирать всё я сам. Про лагерь упоминания были в статье про радиочемодан, т.к. тогда же, я съездил с Женей туда на несколько дней. Там мы и на СиБи работали, и КВ эфир слушали…

  Буквально меньше чем за неделю, скупил все детали для основной платы ADTRX V_2. Изготовил плату, и за полдня запаял все детальки. 

Потом из лагеря приехал Женя и мы начали думать над ситезатором к основной плате SDR трансивера. Конструкция синтезатора тоже была взята с сайта UR4QBP,  
http://ur4qbp.ucoz.ua/publ/1-1-0-7

Самым дорогим элементом оказалась микросхема AD9851, ее пришлось заказывать, стоила она около 300 грн., через несколько дней её привезли, мы ее запаяли на уже изготовленную печатную плату.

Далее настала очередь полосовых фильтров.http://ur4qbp.ucoz.ua/publ/1-1-0-13

Сначала намучались с платой, потом с релюхами, потому как нужное количество РЭС 49 на 12 Вольт у нас в Днепропетровске на радиорынке сразу не получилось достать, повпаивали то что есть

несколько недель каждую субботу выезжали на радиобазар в надежде найти еще таких реле…ну и в конце концов насобирали нужное нам количество и допаяли недостающие. Как видно на фото, все реле разные, из разных партий.

Купили кольца для намотки индуктивностей, которые обошлись нам почти в 200 грн  
(цена каждого кольца около 9 грн.) нам таких нужно было 21 штуку, по три в каждом из фильтров, а диапазонов 6 штук.

   Началась потихоньку намотка на них катушечек, меньше чем за неделю мы намотали и впаяли все катушки. 

Встал вопрос об настройке фильтров, тут нам помог радиолюбитель Андрей US5EQQ, дав нам прибор измеритель АЧХ NWT-7, и мы засели настраивать фильтры.

В первый день было ознакомление с программой и её работой, на следующий день я прочитал что у нас был неправильно распаян шлейф для подачи команд от синтезатора на переключение фильтров, то-то мы думали почему на экране видно АЧХ фильтра на 80м а включен 160м на самом-то деле.

После перепайки шлейфа,настройка прошла очень быстро и просто. Что б мы делали без такого функционального прибора?! 😉 

Но с диапазоном 80м что то не ладилось,  на графике была просто ровная линия, как будто он вообще не работает. 

На следующий день занялись «фильтром №80». Вооружившись иголкой и увеличительным стеклом, мы начали «ползать» по плате в поисках причины этого явления.

Процедура адски сложная, требует внимательности и огромного терпения, сразу была нами названа Violent Pornagraphy (Насильственная порнография), поскольку как только мы находили предположительную причину, и ее устраняли, оказывалось что это не всё, и фильтр по прежнему не работал… В конце концов мы нашли стружку (которая образовалась между дорожками в процессе сверления платы), которая закоротила на землю один из конденсаторов фильтра, после чего фильтр наконец показал нам свою АЧХ!

  Ну и последний прикол с платой фильтров: на плате имеется УВЧ для усиления слабых сигналов на ВЧ диапазонах, так вот, у нас этот усилитель делал совершенно все на оборот, он ослаблял сигнал,вместо того, чтобы его усиливать…был заменен транзистор КТ368, грешили на него, потом начали прибором смотреть на каком месте сингал начинает ослабляться, дошли таким образм до трансформатора, который оказался неправильно включен, после устранения и этого прокола (как мы не досмотрелиJ) УВЧ стал давать прибавку +10Дб. С фильтрами мы закончили, и успешно отложили их в сторону.

Изначально я нашел программу M0KGK SDR Transceiver 1.1 и программу для синтезатора UR4QBP, но потом оказалось не удобным что надо запускать несколько программ для работы с SDR.

Через некоторое время я прочитал, что  можно несложно дорабоать синтезатор и кабель, для использования его с программой ТalkingBox, которая адаптирована под железо (перечень авторов) и по функционалу напоминает PowerSDR

Схема переделки

Кабель был распаян по новому, и тут начались приколы 😉 приколы такого рода, что частота кварцевого генератора в синтезаторе у нас 28.322МГц, а в программе такую частоту не выставить, и с увеличением частоты,показания сильно разнились, мы потратили на это целый день, но так ничего и не смогли сделать.
  Вечером этого дня Женя где то вычитал что программа работает нормально только с целыми частотами КГ. На 32 Мгц  генератор у нас не запустился, пришлось делать заказ в РАДИОМАГ-е, чтоб нам привезли КГ на 30 МГц. Ровно, через 3 дня нам его привезли, но он выполнен в SMD корпусе, и для него пришлось изготовить такой себе The Pedestal

После этого в программе частота КГ была выставлена 30МГц и все заработало корректно без каких либо танцев с бубном! 🙂 Танцы с бубном начались позже, когда была замечена разница в 20КГц между частотой приёма на Дегене и в СДР.

Долго не могли понять причину, калибровка не помогала, и только на следующий день я задал на форуме этот вопрос и получил ответ, что на плате перепутаны местами каналы. После перекидывания местами каналов в разъёме соединительного переходника, всё заработало правильно.

После этого, сделали некое подобие наклонного луча и я несколько вечеров слушал КВ эфир на недоделанном СДР трансивере.

Наконец, встала задача «упаковать» всю эту конструкцию в корпус. В очередную субботу (26 января), Женя поехал на рынок (т.к. у меня уже началась учёба на военной кафедре), купил там корпус Z-1 и блок питания MeanWell на 12 вольт, 3.7 ампера.

Блок питания MeanWell

Параллельно велись поиски схемы усилителя мощности, т.к. СДР выдаёт всего 1мВт, а этого никак не достаточно для хоть сколь-нибудь нормальной работы в эфире.

Как мне показалось потом, всё это, вместе с усилителем мощности, просто не влезет в этот корпус. Даже расстроился на мысли, что прийдётся ещё раз ехать за корпусом.

Но ехать никуда не пришлось – Женя умудрился впихнуть невпихуемое 😉 Следующие несколько дней были потрачены на установку всех плат и разъёмов в корпус. Результат – на фото:

Ближе к задней стенке, по ширине корпуса – блок питания, ближе к передней панельке стали основная плата и над ней – плата ДПФ. Сбоку вертикально встала плата синтезатора

  Правда, пришлось подшаманить с бубном, чтобы оно всё так влезло…

Одновременно с этим, была изготовлена плата усилителя мощности, по схеме на AD8009 + RD16HHF1, и потихоньку началась его сборка.

Транзистор в продаже нашёлся сразу, а вот микросхему – некоторое время пришлось подождать…

  Следующим этапом стало изготовление теплоотвода для транзистора. Был найден алюминиевый лист толщиной 4мм. Из него был вырезан кусок подходящего размера. К листу приделан радиатор от старенького процессора 

и всё это было размещено в корпусе следующим образом:

Во время следующей поездки на радиорынок, были приобретены все недостающие элементы – реле РЭС-49, сердечник для бинокля и микросхема AD8009. В этот же день, всё было доделано и запаяно на плату усилителя. 

Настройка усилителя началась на следующий день, т.к. плату паял Женя, а весь остальной СДР трансивер был у меня дома.

Как всегда, не без приколов, реле РЭС-49 оказались с обмотками на 12 вольт (хотя покупались как 6-вольтовые и обмотки соединялись последовательно). Обмотки были включены параллельно и тут же всё заработало.

После этого усилитель был укомплектован в корпус и подключен ко всем остальным узлам. На этом сборка СДР завершена!

Т.к. нормальной антенны у нас не было на момент сборки СДР, то связь ни с кем установить так и не удалось, к сожалению. Следующим этапом будет изготовление другой антенны и согласующего устройства, но это тема уже для отдельной статьи. 

На сегодняшний день, трансивер показал себя очень даже неплохо с точки зрения приёмных характеристик, даже с использованием штатной звуковой карты Realtek.

Так же, в ближайшее время, планируется изготовить USB-LPT переходник, чтобы можно было работать с SDR трансивером с ноутбука, в полевых условиях.

После этого, планируется выезд на природу (на дачу/на какую-нибудь открытую местность) для подведения итогов. Но опять таки, это уже тема для другой статьи, а возможно, и не одной.

С вами были Павел (UW5EDP) и Евгений (UW5EAF). 

Удачи в ваших начинаниях и традиционные 73!

P.S. Пожалуй, это самый долгий, самый сложный и самый интересный наш проект….

Источник: http://r-teh.blogspot.com/2013/02/sdr.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector