All-Band Direct Conversion Receiver: 6 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Denne instruks beskriver en eksperimentel "Direct Conversion" all-band modtager til modtagelse af enkelt sidebånd, morse kode og teletype radiosignaler op til 80MHz. Tunede kredsløb er ikke påkrævet!

Dette avancerede projekt bygger på mit første Instructable

Konceptet for denne modtager blev første gang offentliggjort i 2001: "Produktdetektor og metode hertil", patent US6230000 B1, 8. maj 2001, Daniel Richard Tayloe,

Trin 1: Teori

Ovenstående kredsløb viser en switch, modstand og kondensator forbundet i serie.

AC (vekselstrøm) synspunkt

Hvis vi lukker kontakten og anvender et vekselstrømssignal til indgangen, vises en vekselstrømsspænding på tværs af kondensatoren, hvis amplitude vil falde med stigende frekvens på grund af spændingsdeleraktion.

Af særlig interesse for os er frekvensen, ved hvilken AC -spændingen over kondensatoren falder til 70% af input. Denne frekvens, kendt som "afskæringsfrekvensen", opstår når kondensatorens reaktans Xc er lig med modstanden R. Frekvenser over afskæringsfrekvensen dæmpes med en hastighed på 6dB/oktav.

Afbrydelsesfrekvensen for mit kredsløb er blevet indstillet til 3000Hz, hvilket betyder, at der ikke er nogen AC -udgang for udsendelsesfrekvenser og derover.

DC (jævnstrøm) synspunkt

Hvis vi lukker kontakten og anvender en jævnstrøm til indgangen, begynder kondensatoren at oplade til denne værdi. Skulle vi åbne kontakten, før kondensatoren er fuldt opladet, forbliver spændingen over C konstant, indtil kontakten igen lukkes.

Modtager et højfrekvent signal

Lad os nu sende et højfrekvent signal gennem en switch, der åbner og lukker, så den samme del af det indgående signal præsenteres for RC -netværket beskrevet ovenfor. Selvom det indgående signal er langt over afskæringsfrekvensen på 3000Hz, præsenteres kondensatoren altid med den samme unipolare DC-bølgeform og oplades til gennemsnitsværdien af denne bølgeform.

Hvis det indgående signal adskiller sig en smule fra koblingsfrekvensen, begynder kondensatoren at oplade og aflade, da det støder på forskellige formede segmenter af det indgående signal. Hvis differensfrekvensen f.eks. Er 1000Hz, hører vi en tone på 1000Hz hen over kondensatoren. Amplituden af denne tone vil falde hurtigt, når differensfrekvensen overstiger afskæringsfrekvensen (3000Hz) for RC -netværket.

Resumé

• Skiftefrekvensen bestemmer modtagefrekvensen.
• RC -kombinationen bestemmer den højeste lydfrekvens, der kan høres.
• Forstærkning er påkrævet, da indgangssignalerne er meget svage (mikrovolt)

Trin 2: Skematisk diagram

Ovenstående kredsløb har to skiftede RC (modstand - kondensator) netværk. Årsagen til to netværk er, at alle bølgeformer har en bølgeform med positiv spænding og en bølgeform med negativ spænding.

Det første netværk omfatter R5, switchen 2B2 og C8 … det andet netværk omfatter R5, switchen 2B3 og C9.

Differentialforstærkeren IC5 summerer de positive og negative output fra de to netværk og sender lydsignalet gennem C15 til "audio output" terminalen på J2.

Designligninger for R5, C8 og R5, C9:

XC8 = 2R5 hvor XC8 er den kapacitive reaktans 1/(2*pi*cutoff-freq*C8)

Værdierne på 50 ohm og 0,47uF producerer en afbrydelsesfrekvens på 3000Hz

Årsagen til 2*multiplikatoren er, at indgangssignalet kun præsenteres for hvert netværk i halvdelen af tiden, hvilket effektivt fordobler tidskonstanten.

Design ligninger for R7, C13

XC13 = R7 hvor XC13 er den kapacitive reaktans 1/(2*pi*cutoff-freq*C13). Formålet med dette netværk er yderligere at dæmpe højfrekvente signaler og støj.

Lydforstærker:

Lydforstærkningen for op-amp IC5 er indstillet med forholdet R7/R5, hvilket svarer til en spændingsforstærkning på 10000/50 = 200 (46dB). For at opnå denne forstærkning er R5 blevet forbundet med lavimpedansudgangen fra RF (radiofrekvens) forstærkeren IC1.

RF -forstærker:

Spændingsforstærkningen for IC1 er indstillet af forholdet mellem R4/R3, hvilket svarer til 1000/50 = 20 (26dB), hvilket giver en samlet forstærkning, der nærmer sig 72dB, hvilket er velegnet til hovedtelefonlytning.

De logiske kredsløb:

IC4 fungerer som en bufferforstærker mellem 3 volt peak-to-peak signalet fra syntesen og 5 volt logikken for IC2. Pufferforstærkeren har en forstærkning på 2, som indstilles af forholdet mellem modstande R6/R8.

IC2B er kablet som en divider-to-to. Dette sikrer, at kondensatorerne C8 og C9 er forbundet til R5 i lige lang tid.

Trin 3: Printkort

Top og bund set af kredsløbskortet før og efter det er blevet samlet.

Et komplet sæt Gerber -filer er inkluderet i den vedhæftede zip -fil. For at producere dit eget printkort skal du blot sende denne fil til en printkortproducent … få et tilbud først, da priserne varierer.

Trin 4: Lokal oscillator

Denne modtager bruger den frekvenssynthesizer, der er beskrevet i

Den vedhæftede fil "direct-conversion-receiver.txt" indeholder *.ino-koden for denne receiver.

Denne kode er næsten identisk med koden for ovennævnte frekvenssynthesizer, bortset fra at udgangsfrekvensen er to gange skærmfrekvensen for at tillade deling-to-to kredsløb på modtagerkortet.

2018-04-30

Original kode i.ino -format vedhæftet.

Trin 5: Montering

Hovedbilledet viser, hvordan alt hænger sammen.

SMD’er (overflademonteringsenheder) blev valgt, da du ikke vil have lange leads, når du skifter til 80MHz. 0805 SMD-komponenter blev valgt for at gøre håndlodning lettere.

Mens det drejer sig om håndlodning, er det vigtigt at købe et temperaturstyret jern, da for meget varme vil få PCB-sporene til at løfte. Jeg brugte et 30W temperaturstyret loddejern. Hemmeligheden er at bruge masser af gelflux. Forøg loddetemperaturen, indtil loddetiden bare smelter. Påfør nu loddetin på en pude, og med loddejernet stadig på puden, skub 0805 -komponenten mod loddejernet ved hjælp af en pincet. Når komponenten er korrekt placeret, fjernes loddejernet. Lod nu den resterende ende, og rengør derefter dit arbejde med isopropylalkohol, som fås hos din lokale kemiker.

Trin 6: Ydeevne

Hvad kan jeg sige … det virker !!

Den bedste ydeevne opnås ved hjælp af en lavimpedansresonantantenne til interessebåndet.

I stedet for hovedtelefoner tilføjede jeg en 12 volt lydforstærker og højttaler. Lydforforstærkeren havde sin egen indbyggede spændingsregulator for at reducere chancen for en tilbagemeldingssløjfe i almindelig tilstand gennem 12 volt batteriforsyning.

De vedhæftede lydklip blev opnået ved hjælp af en indendørs tunet trådsløjfe med en diameter på cirka 2 meter. Midten af sløjfen blev ført gennem et hul i en to-huls ferritkerne med en 10 omdrejning sekundær forbundet mellem jord og modtagerindgangen.

Klik her for at se mine andre instruktioner.