Odbiornik na wszystkie pasma bezpośredniej konwersji: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Niniejsza instrukcja opisuje eksperymentalny, wielopasmowy odbiornik „Direct Conversion” do odbioru jednopasmowych sygnałów radiowych z kodem Morse'a i dalekopisem do 80 MHz. Obwody strojone nie są wymagane!

Ten zaawansowany projekt opiera się na moim pierwszym Instructable

Koncepcja tego odbiornika została po raz pierwszy opublikowana w 2001 r.: „Detektor produktu i jego metoda”, patent US6230000 B1, 8 maja 2001 r., Daniel Richard Tayloe,

Krok 1: Teoria

Powyższy obwód pokazuje przełącznik, rezystor i kondensator połączone szeregowo.

Punkt widzenia AC (prąd zmienny)

Jeśli zamkniemy przełącznik i doprowadzimy sygnał AC do wejścia, na kondensatorze pojawi się napięcie AC, którego amplituda będzie się zmniejszać wraz ze wzrostem częstotliwości ze względu na działanie dzielnika napięcia.

Szczególnie interesująca nas jest częstotliwość, przy której napięcie AC na kondensatorze spada do 70% wartości wejściowej. Ta częstotliwość, znana jako „częstotliwość odcięcia”, występuje, gdy reaktancja Xc kondensatora jest równa rezystancji R. Częstotliwości powyżej częstotliwości odcięcia są tłumione z szybkością 6 dB/oktawę.

Częstotliwość odcięcia dla mojego obwodu została ustawiona na 3000 Hz, co oznacza, że nie ma wyjścia AC dla częstotliwości transmisji i wyższych.

Punkt widzenia DC (prąd stały)

Jeśli zamkniemy przełącznik i przyłożymy napięcie DC do wejścia, kondensator zacznie się ładować do tej wartości. Jeśli otworzymy przełącznik, zanim kondensator zostanie w pełni naładowany, napięcie na C pozostanie stałe, dopóki przełącznik nie zostanie ponownie zamknięty.

Odbieranie sygnału o wysokiej częstotliwości

Przepuśćmy teraz sygnał o wysokiej częstotliwości przez przełącznik, który otwiera się i zamyka, tak aby ta sama część sygnału przychodzącego była przekazywana do opisanej powyżej sieci RC. Mimo że przychodzący sygnał jest znacznie powyżej częstotliwości odcięcia 3000 Hz, kondensator jest zawsze prezentowany z tym samym jednobiegunowym kształtem fali prądu stałego i ładuje się do średniej wartości tego kształtu fali.

Jeżeli przychodzący sygnał różni się nieznacznie od częstotliwości przełączania, kondensator zacznie się ładować i rozładowywać, ponieważ napotka różne kształty przychodzącego sygnału. Jeśli częstotliwość różnicy wynosi powiedzmy 1000 Hz, usłyszymy ton 1000 Hz na kondensatorze. Amplituda tego tonu gwałtownie spadnie, gdy częstotliwość różnicowa przekroczy częstotliwość graniczną (3000 Hz) sieci RC.

Streszczenie

• Częstotliwość przełączania określa częstotliwość odbioru.
• Kombinacja RC określa najwyższą słyszalną częstotliwość dźwięku.
• Wzmocnienie jest wymagane, ponieważ sygnały wejściowe są bardzo słabe (mikrowolty)

Krok 2: Schemat ideowy

Powyższy obwód ma dwie przełączane sieci RC (rezystor - kondensator). Powodem istnienia dwóch sieci jest to, że wszystkie przebiegi mają kształt fali napięcia dodatniego i kształt fali napięcia ujemnego.

Pierwsza sieć zawiera R5, przełącznik 2B2 i C8 … druga sieć zawiera R5, przełącznik 2B3 i C9.

Wzmacniacz różnicowy IC5 sumuje dodatnie i ujemne wyjścia z dwóch sieci i przekazuje sygnał audio przez C15 do zacisku „wyjścia audio” J2.

Równania projektowe dla R5, C8 i R5, C9:

XC8=2R5 gdzie XC8 jest reaktancją pojemnościową 1/(2*pi*częstotliwość odcięcia*C8)

Wartości 50 omów i 0,47uF dają częstotliwość graniczną 3000Hz

Powodem mnożnika 2* jest to, że sygnał wejściowy jest prezentowany w każdej sieci tylko przez połowę czasu, co skutecznie podwaja stałą czasową.

Równania projektowe dla R7, C13

XC13=R7 gdzie XC13 jest reaktancją pojemnościową 1/(2*pi*częstotliwość odcięcia*C13). Celem tej sieci jest dalsze tłumienie sygnałów i szumów o wysokiej częstotliwości.

Wzmacniacz audio:

Wzmocnienie audio wzmacniacza operacyjnego IC5 jest ustawione przez stosunek R7/R5, który odpowiada wzmocnieniu napięcia 10000/50 = 200 (46dB). Aby uzyskać to wzmocnienie, R5 został podłączony do wyjścia o niskiej impedancji wzmacniacza RF (częstotliwości radiowej) IC1.

Wzmacniacz RF:

Wzmocnienie napięciowe IC1 jest ustawione przez stosunek R4/R3, który równa się 1000/50 = 20 (26dB), co daje ogólne wzmocnienie zbliżone do 72dB, co jest odpowiednie do słuchania przez słuchawki.

Obwody logiczne:

IC4 działa jako wzmacniacz buforowy między 3-woltowym sygnałem międzyszczytowym z syntezy a logiką 5-woltową dla IC2. Wzmacniacz buforowy ma wzmocnienie 2, które jest ustawiane przez stosunek rezystorów R6/R8.

IC2B jest okablowany jako dzielnik przez dwa. Gwarantuje to, że kondensatory C8 i C9 są podłączone do R5 przez równy czas.

Krok 3: Płytka drukowana

Widoki z góry i z dołu płytki drukowanej przed i po jej złożeniu.

Pełny zestaw plików Gerber znajduje się w załączonym pliku zip. Aby wyprodukować własną płytkę drukowaną, po prostu wyślij ten plik do producenta płytek drukowanych… najpierw uzyskaj wycenę, ponieważ ceny są różne.

Krok 4: Lokalny oscylator

Ten odbiornik wykorzystuje syntezator częstotliwości opisany w

Załączony plik „direct-conversion-receiver.txt” zawiera kod *.ino dla tego odbiornika.

Ten kod jest prawie identyczny z kodem dla powyższego syntezatora częstotliwości, z wyjątkiem tego, że częstotliwość wyjściowa jest dwukrotnie większa od częstotliwości wyświetlania, aby umożliwić układ dzielenia przez dwa na płytce odbiornika.

2018-04-30

Załączony oryginalny kod w formacie.ino.

Krok 5: Montaż

Zdjęcie główne pokazuje, jak wszystko jest ze sobą połączone.

Wybrano SMD (urządzenia do montażu powierzchniowego), ponieważ nie chcesz długich przewodów przy przełączaniu przy 80 MHz. 0805 Komponenty SMD zostały wybrane, aby ułatwić ręczne lutowanie.

Jeśli chodzi o lutowanie ręczne, ważne jest, aby kupić żelazko z kontrolowaną temperaturą, ponieważ zbyt dużo ciepła spowoduje podnoszenie się ścieżek PCB. Użyłem lutownicy o regulowanej temperaturze 30W. Sekret polega na używaniu dużej ilości topnika w żelu. Zwiększaj temperaturę lutowania, aż lut po prostu się rozpuści. Teraz nałóż lut na jeden pad i z lutownicą nadal na padzie, przesuń komponent 0805 na lutownicę za pomocą pęsety. Gdy element jest prawidłowo ustawiony, wyjmij lutownicę. Teraz przylutuj pozostały koniec, a następnie wyczyść pracę alkoholem izopropylowym, który jest dostępny w lokalnym aptece.

Krok 6: Wydajność

Co tu dużo mówić… to działa !!

Najlepszą wydajność uzyskuje się przy użyciu anteny rezonansowej o niskiej impedancji dla interesującego pasma.

Zamiast słuchawek dodałem 12-woltowy wzmacniacz audio i głośnik. Przedwzmacniacz audio miał własny wbudowany regulator napięcia, aby zmniejszyć ryzyko wystąpienia pętli sprzężenia zwrotnego w trybie wspólnym przez 12-woltowe zasilanie bateryjne.

Załączone klipy audio zostały uzyskane przy użyciu wewnętrznej, dostrojonej pętli z drutu o średnicy około 2 metrów. Środek pętli został przepuszczony przez jeden otwór dwuotworowego rdzenia ferrytowego z 10-zwojowym wtórnym podłączonym między uziemieniem a wejściem odbiornika.

Kliknij tutaj, aby wyświetlić inne moje instrukcje.