SDR приемник (в перспективе передатчик) на каждый день

[dosmen]

Давно хочу опробовать новую технологию приема, но простые конструкции или очень ограниченные или по каким то причинам не очень нравятся мне.
По этому решил собрать SDR приемник, но не готовую конструкцию, а взять блок от туда, другой блок оттуда и т.д. чтобы не запутаться в схемах, создал эту тему, тут буду выкладывать наброски схем и делится своими размышлениями.

И так, сердцем приемника будет синтезатор.
Синтезатор позволяет отказаться от кучи кварцев, которые к томуже трудно доставаемые.
Кстати, большинство использованных деталей будут заказаны через интернет, в большинстве своем с аукциона eBay, почему?
Да во первых, иногда это гораздо дешевле (иногда на порядок), к тому же это очень удобно - нет необходимости тратить время на поездки по магазинам и рынкам, просто достать пакет из почтового ящика и все.

Вернемся к синтезатору,
Поскольку приемник будет использоваться с компьютером, то особого количества железных органов управления ему не нужно, достаточно CAT интерфейса, как в профессиональных приемниках и трансиверах.

Погуглив наткнулся на статью Сергея 4Z5KY на популярном радиолюбительском ресурсе.
Решил повторять именно ее.
Вот схема:
http://radiokot.ru/forum/download/file.php?mode=view&id=100956

Продолжение в следующем посте.

[dosmen]

Итак, поскольку схему я планирую сделать модульной или блочной - как кому угодно.
Начнем с самого простого блока - в оригинальной схеме применена MAX232 в интерфейсе CAT для связи с компьютером, учитывая что у меня в ноутбуке нет COM порта (и в стационарном компьютере тоже нет ) то эту часть схемы решено заменить готовым модулем на микросхеме PL-2303, все просто с одной стороны USB, а c другой TTL TX и TTL RX. Просто добавь пару проводков




На самом деле не имеет особого значения, какая микросхема применена. Но вот экранировка и правильная разводка земли для этого узла важна, поскольку компьютер является очень мощным источником помех. Лучше применить гальваническую развязку вместе с экранировкой этого блока.

[dosmen]

Сердце синтезатора - контроллер ATMEGA 168. Был соблазн взять данный контроллер в DIP корпусе и распаять все на макетке, но случайно наткнулся на отладочную плату (или даже не знаю как она называется, очень похоже на плату от Andurino) в одну цену с DIP микросхемой, просто добавь кварц и все. Все порты контроллера выведены на штырьки, что удобно при макетировании, или дальнейшем расширении возможностей конструкции.
Итак:


Кстати очень удобно, то что на плате помимо стандартного разъема внутрисхемного программирования, есть разъем USB, который используется только для питания платы, не нужно заморачиватся с источником питание на момент макетирования.

[dosmen]

Для вывода информации применен индикатор контроллером HD44780 две строки по 16 символов.
На балконе нашлась плата с индикатором плюс четыре кнопки и три светодиода:



С такой вот распиновкой:



Автор схемы делает акцент на том, что можно применять синтезатор и без индикатора, полностью управляя частотой с компьютера.
Но для проверки, все таки стоит подключить экран, чтобы визуально убедится в работоспособности схемы, даже когда нету
микросхемы синтезатора SI570 ( в этом случае порты PC1 PC0 контроллера нужно подтянуть к питанию).
Итак, я пойду паять кабелки для соединения всего этого между собой

[Flasher]

Все красиво, только повторябельность из-за таких вот плат очень низка.

[dosmen]

Все красиво, только повторябельность из-за таких вот плат очень низка.

Ну почему же, напротив - не у всех есть время травит платы, искать компоненты, а творить хочется.
У многих жены дети, все меньше остается как времени так и пространства для сверлилок, ванночек с хлорным железом ( на выходных была ситуация, на кухне растворил хлорное железо в винипластовой ванночке, и пошел печатать рисунок платы. Ребенок заметил ванночку с серой жидкостью, решил что это соевый соус, и счас будем кушать суши, засунул туда пальцы и начал облизывать их, вкус ему не понравился, он начал вытирать пальцы об себя, с криками - плохие шушы, вбегает в комнату весь чумазый - и смех и грех).
Вот, а с такими платами - в офисе выделил пару минут, заказал плату в китае, через недельку, идя с работы заглянул в почтовый ящик - она уже там, удобно быстро и дешево. Не у всех есть время ездить по радио рынкам
Ну это все, конечно на правах ИМХО

[dosmen]

Итак, часть проводков готова.
Теперь дело за прошивкой, автор любезно выложил прошивку версии 1.0, исходники по определенным причинам не распространяются.
Фюзы выкладываю в виде принтскрина:



Синтезатор, пока не получит первую посылку от компьютера по CAT интерфейсу, показывает на экране картинку приветствия.
Сейчас попробую сделать фото.

[dosmen]

О чудо!
Микроконтроллер заработал, но дальше экрана приветствия нас не пускает, нужно прилепить интерфейс к компьютеру, а на компьютер установить программу которая будет обобщатся с синтезатором, а в дальнейшем обрабатывать нашу низкочастотную ПЧ. Таким требованиям удовлетворяет не много программ, самая распространенная это PowerSDR (В частности свои эксперименты я буду проводить с программой PowerSDR-IQ v1.12.20).

[dosmen]

Сказано - сделано.
USB to COM адаптер подключили, установили драйвера, вуаля у нас виртуальный ком порт номер 1.
Теперь установили POWERSDR, во время инсталляции ответили, что у нас не поддерживаемая звуковая карта (на самом деле это значит только то, что придется все настройки касательно микшеров и тд вносить вручную, поскольку у нас нет приемника, да и синтезатор почти не готов, эту часть упустим).
Далее программе объясняем как обобщатся с синтезатором:



Здесь ударение хочу сделать на скорости порта, он должна быть именно 38400.



Не знаю нужно ли ставить галочку с последней картинки, я поставил ибо микросхема синтезатора именно SI570.

После таких нехитрых манипуляций, имеем такую картину:



А на компьютере это выглядит примерно так (фото вставлять не буду, большое разрешение, просто ссылку):
Ссылка на окно программы POWERSDR

Причем, если мышкой или скролом двигать спектрограмму, то частота меняется как в программе так и синхронно на экране синтезатора, по идее должен быть и обратный эффект, если к синтезатору подключить валкодер, то его вращение приведет к изменению частоты не только на экране синтезатора но и в самой программе.
Это я и проверю, если не усну, по нашему времени уже 2 часа ночи

[dosmen]

Только сейчас заметил очень большой недостаток макетной платы с микроконтроллером,
на ней всего один штырек с землей и один штырек питания
Пришлось провода от механического энкодера припаять прямо к плате
Пару слов об энкодере, обычный механический, модель не помню, купил больше года назад в каком то магазин при запас,
но думаю подойдет любой энкодер, подключал я его так, центральную ногу посадил на питание, а две ноги отвечающие за направления вращения,
на порты микроконтроллера D2 и D3, эти же порты притянул к питанию.

Очень эффектно смотрится, когда вращаешь энкодер, а на экране компьютера меняется панорама, как будто ты ее мышкой перетаскиваешь.
Все, зщасыпаю, продолжим завтра ночью

И да простят меня модераторы, еще одно фото

[Pablo]

Все просто супер. За наводку на Si570 спасибо. За настойчивость респект. Кто бы еще посчитал частотообразование

[dosmen]

Все просто супер. За наводку на Si570 спасибо. За настойчивость респект. Кто бы еще посчитал частотообразование

Доброго времени суток, что значит посчитал частотообразование ?
Дальше все будет описано.

[Stepa]

Подобное лучше писать здесь, а не в теме на форуме.
http://radiokot.ru/upload/
На форуме нужно писать о возникающих вопросах, хотя бы и по статье, которую поместить там, где я сказал.
А так эта тема будет мертвой и как только Вы перестанете в неё что либо добавлять, она опустится вниз и её больше никто не увидит.
Статья напротив будет всегда на виду.

[qaki]

Уважаемый dosmen, а как с побочными продуктами синтеза собираетесь обойтись? Как будете чистить сигнал гетеродина? Ведь для хорошего чутья нужно давить минимум на 100 дБ?

[dosmen]

Сам синтезатор, а точнее его часть, отвечающая за формирование частоты.
Построен на небезызвестной микросхеме компании Silicon Labs’ которую они назвали SI570.
SI570 Data Sheet тут



Микросхему SI570 решено было разместить на отдельной плате, чтобы была возможность поместить плату в экран, и подключить ее к микроконтроллеру экранированным кабелем. На этой же плате было размещено стабилизатор питания +3.3 В, фазовращатель на 74AC74 и преобразователь LVDS to CMOS, об этом элементе по подробнее!
Автор данного синтезатора применял версию Si570CAC000141DG CMOS выход, что позволяет напрямую подключить ее к 74AC74, что очень удобно. Но есть ложка дегтя, это стабильность частоты равная 50ppm.
Я решил пойти другим путем, применить микросхему версии Si570BBC000141DG, которая имеет стабильность 20ppm, но выход у нее LVDS.
Поэтому нам понадобится преобразователь LVDS to CMOS, для наших целей подходит FIN1002M5X
FIN1002M5X Data Sheet тут
Схему я не рисовал, попробую сейчас набросать

[dosmen]

Подобное лучше писать здесь, а не в теме на форуме.
http://radiokot.ru/upload/
На форуме нужно писать о возникающих вопросах, хотя бы и по статье, которую поместить там, где я сказал.
А так эта тема будет мертвой и как только Вы перестанете в неё что либо добавлять, она опустится вниз и её больше никто не увидит.
Статья напротив будет всегда на виду.

Можно ли, вначале все последовательно описать тут, а потом оформить в статью, и выложить?
Дело в том, что схема пока не готова, я по ходу сборки конструкции выкладываю то что получилось в форум, дабы обсудить.

[dosmen]

Уважаемый dosmen, а как с побочными продуктами синтеза собираетесь обойтись? Как будете чистить сигнал гетеродина? Ведь для хорошего чутья нужно давить минимум на 100 дБ?

Уважаемый qaki, в том то и идея, проверить качество сигнала на выходе гетеродина. Много авторов пробовали сравнивать синтезаторы на SI570 с синтезаторами с прямым синтезом, они замечали более грязный спектр у сишки, но простота конструкции и дешевизна SI570 оставляет право на жизнь таким синтезаторам. Кстати во всех сравнениях применялась SI570 обычная с CMOS выходом, которая значительно уступает по параметрам ее LVDS версии.
Так, что нужно проверять и экспериментировать, если у кого есть анализатор спектра, можем проверить параметры.

[dosmen]

Так, схема, не учитывая 74AC74, вот



74AC74 поставим после проверки работоспособности всей схемы, Печатка в формате Sprint-layout 6.0 ТуТ

Печатка готова, попробую запаять ...

[qaki]

2 dosmen
Довольно эффективным способом очистки спектра выходного сигнала от побочных составляющих
является использование активного фильтра. Выход синтезатора служит опорным сигналом для
автогенератора с ФАПЧ. Неудобством этого метода является ограниченная полоса захвата, из-за
которой приходится вводить переключение диапазонов настройки. Но зато получаем только
основную частоту с неизбежно сопровождающими ее гармониками при очень низком уровне
фазовых шумов. Так при использовании в синтезаторе опорных генераторов типа "Нарцисс" или
"Гиацинт", которые сейчас можно свободно купить, при отстройке на 3-5 Гц фазовые шумы в
полосе 1 Гц снижаются более чем на 120 дБ относительно уровня опорного сигнала.

[dosmen]

2 dosmen
Довольно эффективным способом очистки спектра выходного сигнала от побочных составляющих
является использование активного фильтра. Выход синтезатора служит опорным сигналом для
автогенератора с ФАПЧ. Неудобством этого метода является ограниченная полоса захвата, из-за
которой приходится вводить переключение диапазонов настройки. Но зато получаем только
основную частоту с неизбежно сопровождающими ее гармониками при очень низком уровне
фазовых шумов. Так при использовании в синтезаторе опорных генераторов типа "Нарцисс" или
"Гиацинт", которые сейчас можно свободно купить, при отстройке на 3-5 Гц фазовые шумы в
полосе 1 Гц снижаются более чем на 120 дБ относительно уровня опорного сигнала.

Идея применения SI570 как раз и заключается в отказе от применения ФАПЧ и DDS, по заявлениям Silicon Labs в корпусе SI570 уже содержится термостатированный опорный генератор. Использовать сишку в качестве опорного генератора для ФАПЧ не целесообразно, поскольку параметр спектральной плотности шума, на выходе генератора с ФАПЧ как раз и зависит от качества опорного генератора. В случае с ФАПЧ намного проще и логичнее применить простой термостатированный генератор, например выпаянный из мобильного телефона, а не заказывать для этих целей сишку за 20 уе. Все это на правах ИМХО.

Так, дорисовал схему, поправил печатку, и запаял на нее все элементы.



Сори за качество, набросал пару минут назад, пока плата сохла после смывки флюса

Вот печатка, с указанными на ней перемычками

Дальше будет, пойду на балкон искать частотомер