Yaesu FT-450D RF Spreminjanje pipe za SDR: 8 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

Pozdravljeni vsi, ki bi vas to zanimalo, Mislim, da bi bilo bolje, da najprej razložim, za kaj gre za ta navodila. V tem projektu so vključene naslednje glavne komponente:

Yaesu FT-450D je sodoben kompakten oddajnik HF/50MHz, ki lahko pokrije amaterske pasove 160-6 metrov z izhodno močjo 100 W. Na seznamu je preveč funkcij, zato poiščite radio na Googlu, če želite izvedeti več.

SDRPlay je vrhunski širokopasovni radio s programsko opremo, ki pokriva frekvenčno območje od 1KHz do 2GHz in omogoča ogled spektra s pasovno širino do 10MHz.

SDRPlay:

(Nimam nobene druge povezave s podjetjem, razen da sem kupil njihov odličen izdelek)

Oba dela opreme sta sama po sebi vrhunska. Vendar je namen tega pouka združiti oba dela opreme in izkoristiti najboljše iz obeh svetov. S tem mislim, da lahko uporabljam radio FT-450D, kot je bil namenjen (kot ozkopasovni radijski oddajnik), hkrati pa lahko uporabljam sprejemnik SDRPlay za vizualizacijo širokopasovnega kanala.

To že sam po sebi povzroča težave, saj morata FT-450D in SDRPlay videti anteno. Eden od pristopov je uporaba dveh anten. Drugi pristop je lahko uporaba ene same antene, ki pa razdeli RF pot in oddaja/sprejema z uporabo vrstnega stikala. Tretji in bolj zaželen pristop je, da prek ustreznega vezja z nizkim šumom prekinete sprejemno RF pot znotraj FT-450D in predstavljeni signal predložite SDRPlay. Slednji pristop povzroči, da FT-450D in SDRPlay v bistvu vidijo isto anteno. Vezje z nizkim šumom se napaja samo med sprejemom in tako med prenosom zagotavlja znatno izolacijo, ki ščiti vhod sprejemnika SDRPlay. Vezje z nizkim šumom ima vhod z visoko impedanco, zato predstavlja minimalno obremenitev do točke dotika v FT-450D. Ta zadnja točka je pomembna, saj so primerne točke dotika znotraj FT-450D locirane na obeh straneh pasivnih pasovnih filtrov s 50 ohmi. Vsaka obremenitev ali sprememba impedance, ki jo uvede dodatno vezje, bo spremenila prenosno funkcijo filtrov in zmanjšala tudi moč na želeni signalni poti.

Večina razširjenih ojačevalnikov z nizkim šumom (LNA) uporablja povratne informacije za ustvarjanje dobička in ima tudi 50 ohmsko vhodno impedanco - nobena od teh lastnosti ni zaželena.

Enostavno vezje pipe z visoko impedanco je oblikoval Dave G4HUP in ga je bilo mogoče kupiti. Na žalost razumem, da je Dave umrl. Sodeloval sem pri oblikovanju in s spremembami izdelal lastno tiskano vezje, ga preizkusil in namestil na svoj FT-450D. Prav ta proces je predmet tega pouka.

1. korak: Ustvarjanje sheme LNA in postavitve tiskanega vezja

Pregled

Z leti sem ustvaril nekaj tiskanih vezij (PCB) za izdelke in za domačo uporabo. V prvih dneh je to vključevalo uporabo bakreno obložene plošče, prenosnikov in posebnih peresa za risanje oblike na baker. Ploščo bi nato jedkali v železovem kloridu, da bi odstranili izpostavljeni baker in pustili želene sledi. Prav tako je bilo mogoče kupiti jedkano bakreno ploščo, občutljivo na svetlobo, in uporabiti masko za izdelavo upora pred jedkanjem. Komercialna izdelava enkratne plošče je bila zelo draga in je zahtevala orodja, ki preprosto niso bila na voljo ljubiteljem.

Danes so računalniška orodja brezplačna in široko dostopna za oblikovanje plošč v nekaj urah in ne dneh. Tudi stroški izdelave so se povečali, saj so na Kitajskem in drugod zunaj Združenega kraljestva na voljo številni poceni proizvajalci. Kljub temu pa izdelava ene plošče še vedno ni tako poceni, če vključite pošiljanje.

Drug pristop in metoda, ki sem jo uporabil v tem projektu, je rezkanje plošče s pomočjo CNC rezkalnega stroja. Očitno ne bi kupili CNC stroja za izdelavo ene plošče, vendar sem že imel stroj, ki je bil uporabljen za številne druge projekte, ki vključujejo rezkanje lesa, kovine in stekla.

Rezkanje tiskanega vezja s CNC strojem vključuje uporabo zelo finega rezalnega orodja za rezkanje izolacije okoli želenih tirov, ne pa tudi za rezkanje vsega bakra. Ta pristop je še posebej uporaben pri gradnji RF vezij, saj so preostali bakreni otoki zaželeni, da delujejo kot ozemljitvena plošča, kar izboljšuje stabilnost in zmogljivost. V tem projektu sem uporabil dvostransko bakreno obloženo ploščo in vrtal skozi povezovanje zgornje in spodnje bakrene površine.

Oblikovanje tiskanega vezja z uporabo EasyEDA

Preizkusil sem različne pakete za oblikovanje PCB -jev in se resnično odločil za paket, imenovan DipTrace. Vendar pa je vedno bolj priljubljeno, da so oblikovalski paketi na spletu, namesto da bi uporabljali samostojno aplikacijo. Ker že nekaj časa nisem uporabljal DipTrace-a, sem bil nekoliko zarjavel, zato sem pogledal po spletu in našel spletno oblikovalsko orodje, imenovano EasyEDA. To orodje se mi je zdelo odlično, zelo intuitivno in preprosto za uporabo. Zelo enostavno je ustvariti shemo v nekaj minutah in jo nato pretvoriti v tiskano vezje. Celoten postopek je trajal manj kot eno uro, vključno z nekaj spremembami in izboljšavami. Oblikovalci orodja očitno upajo, da boste uporabili predvidene zmogljivosti za izdelavo, vendar je še vedno mogoče izvoziti model v industrijsko standardnem formatu gerber za uporabo v naslednji verigi orodij.

2. korak: Uporaba programa FlatCAM za ustvarjanje poti geometrije in orodja

Potem, ko je bil EasyEDA uporabljen za izdelavo sheme in postavitve tiskanega vezja, je naslednji korak ustvarjanje poti orodja in končno gcode za nadzor CNC rezkalnega stroja. Za dosego tega cilja sem poskusil z različno programsko opremo in se končno odločil za FlatCAM. Ta programska oprema je brezplačna, stabilna in precej intuitivna za uporabo. Z uporabo poti orodja FlatCAM za ploščo je mogoče zelo hitro ustvariti izrez in vrtanje. Obstaja tudi zelo uporabniku prijazen urejevalnik geometrije, če bi kaj zahtevalo popravljanje. V videoposnetku, ki je del tega koraka, pokažem, kako se FlatCAM uporablja za uvoz gerber datotek in nekaj osnovnega urejanja. Na voljo je veliko podrobnih videoposnetkov, ki prikazujejo, kako uporabljati orodje od konca do konca. Pokril sem le spremembe, ki sem jih potreboval posebej za ta projekt.

3. korak: Rezkanje - CNC stroj v akciji

V redu, v zadnjih nekaj korakih je bilo doseženo naslednje:

- Shema vezja je bila posneta z uporabo EasyEDA.

- Iz sheme je bila ustvarjena postavitev tiskanega vezja tudi z uporabo EasyEDA.

- Gerber datoteke so bile ustvarjene za ploščo in tudi ustvarjene datoteke.

- FlatCAM je bil uporabljen za ustvarjanje/urejanje geometrije poti in ustvarjanje gcode za ploščo in izrez.

- FlatCAM je bil uporabljen za uvoz in spreminjanje datoteke vrtanja, kar je povzročilo tudi gcode.

Tako imamo zdaj tri datoteke gcode za ploščo, izrez in vrtanje.

Naslednja stopnja je dejansko začeti rezkanje plošče. Plošča, ki sem jo uporabil, je dvostranska bakreno obložena plošča iz steklenih vlaken. Lahko bi to naročil na spletu, vendar sem dejansko ugotovil, da je Maplin naredil precej lep list za ugodno ceno in v eni uri sem ga imel v roki - želel sem samo rezkanje!

Moj rezkalni stroj je Sable 2015 in za nadzor uporabljam programsko opremo Mach3. Za rezkanje reliefne plošče sem uporabil 0,5 mm končni mlin. Za izrez in luknje sem uporabil 1,5 mm končni mlin. Če želite rezkati kar skozi ploščo, morate očitno nekaj vrezati pod tiskano vezje - moja mlinska postelja je iz debelega aluminija in tega ne želite rezkati! Za PCB -jev sem ugotovil, da je najboljši material za uporabo pod PCB -jem 5 mm debela pena. To peno lahko izberete zelo poceni na spletu ali v obrtnih trgovinah. Enostavno ga je rezati z modelarskim nožem in ima zelo enakomerno debelino. Bakrena plošča je pritrjena na foamboard s tankim dvostranskim trakom. Penasta plošča je z istim trakom pritrjena tudi na CNC posteljo - med rezkanjem nikoli nisem dobil proste ali premaknjene plošče.

0,5 mm končni mlin je očitno precej krhek, zato vzdržujem hitrost podajanja na 60 mm/min. Za izrez uporabljam enako hitrost podajanja, da ne odstranim sendviča iz tiskanega vezja/penaste plošče iz pritrdilnega traku.

V prilogi je videoposnetek, ki prikazuje postopek rezkanja:)

Priložene so tudi tri slike finalnih desk. Ena slika prikazuje prvi poskus vkrcanja na ploščo, med tranzistorskimi blazinicami pa je najbolj očitno videti majhne površine neželenega bakra. Drugi poskusni krog teh neželenih bakrenih površin smo odstranili z dodajanjem geometrije v FlatCAM. Tretja slika prikazuje zadnjo tablo, polno komponent.

Po nanašanju plošče nanesite zelo lahek razpršilnik z lakom, da preprečite, da bi baker potemnil in razbarval.

4. korak: Frekvenčni odziv končanega odbora

Končano naseljeno ploščo smo označili z ojačevalnikom spektra. Analizator je bil nastavljen za pometanje frekvence od 10KHz do 30MHz in merjenje dobička. Dobiček smo merili tudi z izklopom, da bi simulirali dogajanje v radiu med oddajanjem in zahtevali dobro izolacijo med oddajnikom FT-450D in sprejemnikom SDRPlay.

Vhodna raven za LNA je bila -40dBm

Slika 1 - Označevalec, nastavljen na 7,1 MHz, je dobiček LNA +2,5 dB

Slika 2 - Izklop napajanja LNA kaže na izolacijo> 34 dB

Slika 3 - Znižanje nizke frekvence -3dB navzdol pri 1,6 MHz

V bistvu v amaterskih pasovih VF je LNA ravna 3MHz - 30MHz (bila je ravna do ~ 500MHz)

5. korak: Analiza Yaesu FT-450D za primerno RF pipo in točko napajanja

Preden lahko ploščo LNA namestite na FT-450D, morate identificirati ustrezno RF točko in točko napajanja. To je bilo doseženo z uporabo priročnika za radijske storitve in najprej pogledom na blokovni diagram sprejemnika, preden se s shemo izboljša natančna izbira točke dotika RF.

Najprej sem želel, da SDR vidi anteno, priključeno na FT-450D, pred kakršnimi koli stopnjami pretvorbe IF, zato je to precej zožilo preiskavo. Pred prvim mešalnikom IF sta bili dve očitni točki, ki ju je treba izklopiti. Ko signal Rx vstopi v ploščo RF-IF s plošče PA, gre skozi naslednje stopnje:

- Vhodna zaščita pred prenapetostjo

- Preklopno (relejno) 20dB vhodno dušenje

- Serija osmih medsebojno izključujočih se preklopnih pasovnih filtrov

- Preklopni (relejni) predojačevalnik IPO

- Mešalnik IF prve stopnje (mešalnik s pogonom 1. LO)

Tako sta se zanimivosti v bistvu zreducirali na pred ali po filtriranju pasovnega pasu. Želel sem, da SDR vidi čim več signala, zato sem se odločil, da ga izklopim tik pred pasovnim filtrirnim omrežjem. Ne pozabite, da ima LNA, ki se uporablja za izklop signala, impedančni vhod, zato bo učinek na pot radijskega signala minimalen.

Drugo področje, ki ga je treba upoštevati, je, kjer bo odbor LNA dobil svojo moč. Na srečo je shema FT-450D precej jasna in dobro označena, zato je mogoče najti ustrezno napajalno točko. Izbrana točka napajanja napaja LNA pri sprejemu, vendar med oddajanjem izklopi LNA. To med prenosom izolira vhod SDR za> 30 dB. Poraba toka LNA z napajanjem je ~ 9mA.

Priložene slike prikazujejo naslednje:

- RF točka dotika, prikazana na blokovnem diagramu

- RF točka dotika, prikazana na shemi

- RF točka dotika, prikazana na postavitvi plošče

- Točka napajanja LNA, prikazana na shemi

- Točka napajanja LNA, prikazana na postavitvi plošče

Korak 6: Namestitev plošče LNA na Yaesu FT-450D

Zdaj je plošča LNA izdelana, označena in na ustrezni točki dotika je bil ugotovljen čas, da se plošča dejansko prilega FT-450D.

Na tej točki je običajno poudariti, da to spremembo izvajate na lastno odgovornost. Ni zapleteno, vendar vedno obstaja nevarnost poškodb in osebno ne bi izvedel te spremembe na radiu, ki je bil še v garanciji - prepričan sem, da bo garancija po spremembi nična. FT-450D sem kupil rabljen pri ebayu, zato v mojem primeru ni nobene garancije.

Če se odločite za takšno spremembo, pojdite previdno in metodično - uporabite star modri pregovor, ki velja za najbolj občutljive situacije …… dvakrat izmerite in enkrat izrežite:)

Odločil sem se, da ne bom vrtal nobenih lukenj v ohišju FT-450D, ampak namesto tega namestim SDR na stran FT-450D in zmanjka SMA zaključenega letečega kabla, ki ga privijem neposredno v vhod antene SDR. Muha je pritrjena na radijsko izhodno točko, da se razbremeni napetost.

Oglejte si priložene slike….

Korak 7: SDR v akciji izvira iz RF Tap preko plošče LNA

Na tem koraku je kratek videoposnetek, ki prikazuje, kako radio SDR deluje z virom antene, ki je antenska pipa FT-450D prek plošče LNA. Ta test je bil izveden pozno (ponoči) ponoči in bend je nekoliko mrtev, vendar je odziv SDR pričakovan. Ko FT-450D oddaja, se vhod na SDR učinkovito utiša zaradi izolacije plošče LNA, ko ni napajan.

8. korak: Zaključek

Predvsem to poučevanje je bilo zelo zabavno in zelo sem zadovoljen z rezultatom. Kot vsi dobri projekti so tudi trije glavni cilji … naučiti se novih veščin, narediti projekt uspešen in deliti znanje z vsemi, ki si želijo prebrati tako daleč.

Na tej točki sem kapo prestavil pokojnemu Daveu G4HUP. Če ne bi bilo dela Dave, se ta projekt morda ne bi uresničil. Za prvotno zasnovo LNA ne morem trditi, da je moja, ampak le, da sem jo vzel in jo poskušal narediti na svoj način. Upam lahko le, da bo Dave odobril, da se njegovo delo razvija in deli z drugimi.

Skratka, projekt je bil uspešen.

Prosim, da sprožite vsa vprašanja in potrudil se bom, da na njih odgovorim.

Lep pozdrav, Dave (G7IYK)