Приемник с прямым преобразованием всех диапазонов: 6 ступеней

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

В этом руководстве описывается экспериментальный всеполосный приемник с прямым преобразованием для приема однополосных радиосигналов, кодов Морзе и телетайпов на частотах до 80 МГц. Настроенные схемы не требуются!

Этот продвинутый проект основан на моем первом Instructable

Концепция этого приемника была впервые опубликована в 2001 году: «Детектор продукта и метод для этого», патент US6230000 B1, 8 мая 2001 года, Daniel Richard Tayloe,

Шаг 1: теория

На приведенной выше схеме показаны последовательно включенные переключатель, резистор и конденсатор.

Точка обзора переменного тока (переменного тока)

Если мы замкнем переключатель и подадим на вход сигнал переменного тока, на конденсаторе появится напряжение переменного тока, амплитуда которого будет уменьшаться с увеличением частоты из-за действия делителя напряжения.

Особый интерес для нас представляет частота, при которой напряжение переменного тока на конденсаторе падает до 70% входного. Эта частота, известная как «частота среза», возникает, когда реактивное сопротивление Xc конденсатора равно сопротивлению R. Частоты выше частоты среза ослабляются со скоростью 6 дБ / октаву.

Частота среза для моей схемы была установлена на 3000 Гц, что означает, что нет выхода переменного тока для частот вещания и выше.

DC (постоянный ток) точка зрения

Если мы замкнем переключатель и подадим на вход постоянное напряжение, конденсатор начнет заряжаться до этого значения. Если мы разомкнем переключатель до того, как конденсатор полностью зарядится, напряжение на C будет оставаться постоянным, пока переключатель снова не замкнется.

Получение высокочастотного сигнала

Давайте теперь пропустим высокочастотный сигнал через переключатель, который открывается и закрывается так, чтобы та же самая часть входящего сигнала поступала в RC-сеть, описанную выше. Даже несмотря на то, что входящий сигнал значительно превышает граничную частоту 3000 Гц, конденсатор всегда имеет одну и ту же однополярную форму волны постоянного тока и будет заряжаться до среднего значения этой формы волны.

Если входящий сигнал немного отличается от частоты переключения, тогда конденсатор начнет заряжаться и разряжаться, поскольку он сталкивается с сегментами входящего сигнала различной формы. Если разность частот составляет, скажем, 1000 Гц, то мы услышим тон 1000 Гц через конденсатор. Амплитуда этого тона будет быстро падать, как только разностная частота превысит частоту среза (3000 Гц) RC-цепи.

Резюме

• Частота переключения определяет частоту приема.
• Комбинация RC определяет самую высокую звуковую частоту, которую можно услышать.
• Требуется усиление, так как входные сигналы очень слабые (микровольты)

Шаг 2: принципиальная схема

Вышеупомянутая схема имеет две коммутируемые RC-цепи (резистор-конденсатор). Причина наличия двух сетей в том, что все формы сигналов имеют форму волны положительного напряжения и форму волны отрицательного напряжения.

Первая сеть состоит из R5, коммутатора 2B2 и C8… вторая сеть состоит из R5, коммутатора 2B3 и C9.

Дифференциальный усилитель IC5 суммирует положительный и отрицательный выходы двух цепей и передает аудиосигнал через C15 на клемму «аудиовыхода» J2.

Расчетные уравнения для R5, C8 и R5, C9:

XC8 = 2R5, где XC8 - емкостное реактивное сопротивление 1 / (2 * pi * частота отсечки * C8)

Значения 50 Ом и 0,47 мкФ обеспечивают частоту среза 3000 Гц.

Причина множителя 2 * заключается в том, что входной сигнал подается в каждую сеть только в течение половины времени, что фактически удваивает постоянную времени.

Расчетные уравнения для R7, C13

XC13 = R7, где XC13 - емкостное реактивное сопротивление 1 / (2 * pi * частота отсечки * C13). Назначение этой сети - дальнейшее ослабление высокочастотных сигналов и шума.

Усилитель звука:

Коэффициент усиления звука операционного усилителя IC5 устанавливается соотношением R7 / R5, что соответствует усилению по напряжению 10000/50 = 200 (46 дБ). Чтобы получить это усиление, R5 был подключен к низкоомному выходу ВЧ усилителя IC1.

Усилитель RF:

Коэффициент усиления по напряжению IC1 устанавливается соотношением R4 / R3, которое равно 1000/50 = 20 (26 дБ), что дает общее усиление, приближающееся к 72 дБ, что подходит для прослушивания наушников.

Логические схемы:

IC4 действует как буфер-усилитель между 3-вольтовым размахом сигнала синтеза и 5-вольтовой логикой для IC2. Буферный усилитель имеет коэффициент усиления 2, который задается соотношением резисторов R6 / R8.

IC2B имеет схему деления на два. Это гарантирует, что конденсаторы C8 и C9 подключены к R5 на равные промежутки времени.

Шаг 3: печатная плата

Вид сверху и снизу печатной платы до и после сборки.

Полный набор файлов Gerber включен в прикрепленный zip-файл. Чтобы создать свою собственную печатную плату, просто отправьте этот файл производителю печатной платы … сначала получите предложение, так как цены различаются.

Шаг 4: локальный осциллятор

В этом приемнике используется синтезатор частот, описанный на

Прикрепленный файл "direct-conversion-receiver.txt" содержит код *.ino для этого приемника.

Этот код почти идентичен коду для вышеупомянутого синтезатора частот, за исключением того, что выходная частота в два раза превышает отображаемую частоту, что позволяет использовать схему деления на два на плате приемника.

2018-04-30

Оригинальный код в формате.ino прилагается.

Шаг 5: Сборка

На главном фото видно, как все взаимосвязано.

Были выбраны SMD (устройства для поверхностного монтажа), так как вам не нужны длинные выводы при переключении на частоте 80 МГц. Компоненты 0805 SMD были выбраны, чтобы упростить ручную пайку.

Что касается ручной пайки, важно купить утюг с регулируемой температурой, так как слишком большое количество тепла приведет к приподнятости дорожек на печатной плате. Я использовал паяльник с регулируемой температурой 30 Вт. Секрет в том, чтобы использовать много гелевого флюса. Увеличивайте температуру пайки, пока припой не расплавится. Теперь нанесите припой на одну площадку и, не снимая паяльника с площадки, сдвиньте компонент 0805 к паяльнику с помощью пинцета. Когда компонент установлен правильно, снимите паяльник. Теперь припаяйте оставшийся конец, затем очистите свою работу изопропиловым спиртом, который можно приобрести у местного химика.

Шаг 6: производительность

Ну что сказать… работает !!

Наилучшие характеристики достигаются при использовании резонансной антенны с низким импедансом для интересующего диапазона.

Вместо наушников добавил усилитель звука на 12 вольт и динамик. Предварительный усилитель звука имел собственный встроенный регулятор напряжения, чтобы уменьшить вероятность возникновения синфазной петли обратной связи через 12-вольтную батарею.

Прилагаемые аудиоклипы были получены с использованием настроенной в помещении проволочной петли диаметром примерно 2 метра. Центр контура был пропущен через одно отверстие в ферритовом сердечнике с двумя отверстиями с 10-витковой вторичной обмоткой, подключенной между землей и входом приемника.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть другие мои инструкции.