Ricevitore a conversione diretta su tutte le bande: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Questo Instructable descrive un ricevitore all-band sperimentale a "conversione diretta" per la ricezione di segnali radio a banda laterale singola, codice morse e telescriventi fino a 80 MHz. Non sono necessari circuiti sintonizzati!

Questo progetto avanzato si basa sul mio primo Instructable

Il concetto di questo ricevitore è stato pubblicato per la prima volta nel 2001: "Rilevatore di prodotto e metodo relativo", brevetto US6230000 B1, 8 maggio 2001, Daniel Richard Tayloe,

Fase 1: Teoria

Il circuito sopra mostra un interruttore, un resistore e un condensatore collegati in serie.

Punto di vista AC (corrente alternata)

Se chiudiamo l'interruttore e applichiamo un segnale CA all'ingresso, apparirà una tensione CA attraverso il condensatore, la cui ampiezza diminuirà all'aumentare della frequenza a causa dell'azione del partitore di tensione.

Di particolare interesse per noi è la frequenza alla quale la tensione CA ai capi del condensatore scende al 70% dell'ingresso. Questa frequenza, nota come "frequenza di taglio", si verifica quando la reattanza Xc del condensatore è uguale alla resistenza R. Le frequenze al di sopra della frequenza di taglio vengono attenuate a una velocità di 6 dB/ottava.

La frequenza di taglio per il mio circuito è stata impostata su 3000Hz, il che significa che non c'è uscita CA per le frequenze di trasmissione e superiori.

Punto di vista DC (corrente continua)

Se chiudiamo l'interruttore e applichiamo una tensione CC all'ingresso, il condensatore inizierà a caricarsi fino a quel valore. Se dovessimo aprire l'interruttore prima che il condensatore si sia completamente caricato, la tensione ai capi di C rimarrà costante fino a quando l'interruttore non viene nuovamente chiuso.

Ricezione di un segnale ad alta frequenza

Passiamo ora un segnale ad alta frequenza attraverso un interruttore che si apre e si chiude in modo tale che la stessa porzione del segnale in ingresso venga presentata alla rete RC sopra descritta. Anche se il segnale in ingresso è ben al di sopra della frequenza di taglio di 3000Hz, il condensatore viene sempre presentato con la stessa forma d'onda DC unipolare e si caricherà al valore medio di quella forma d'onda.

Se il segnale in ingresso differisce leggermente dalla frequenza di commutazione, il condensatore inizierà a caricarsi e scaricarsi quando incontra segmenti di forma diversa del segnale in ingresso. Se la differenza di frequenza è, diciamo, 1000Hz, sentiremo un tono di 1000Hz attraverso il condensatore. L'ampiezza di questo tono diminuirà rapidamente quando la differenza di frequenza supera la frequenza di taglio (3000Hz) della rete RC.

Riepilogo

• La frequenza di commutazione determina la frequenza di ricezione.
• La combinazione RC determina la frequenza audio più alta che può essere ascoltata.
• L'amplificazione è necessaria in quanto i segnali in ingresso sono molto deboli (microvolt)

Passaggio 2: diagramma schematico

Il circuito sopra ha due reti RC (resistenza - condensatore) commutate. La ragione di due reti è che tutte le forme d'onda hanno una forma d'onda a tensione positiva e una forma d'onda a tensione negativa.

La prima rete comprende R5, lo switch 2B2 e C8… la seconda rete comprende R5, lo switch 2B3 e C9.

L'amplificatore differenziale IC5 somma le uscite positiva e negativa delle due reti e fa passare il segnale audio attraverso C15 al terminale "uscita audio" di J2.

Equazioni di progetto per R5, C8 e R5, C9:

XC8=2R5 dove XC8 è la reattanza capacitiva 1/(2*pi*cutoff-freq*C8)

I valori di 50 ohm e 0.47uF producono una frequenza di taglio di 3000Hz

Il motivo del moltiplicatore 2* è che il segnale di ingresso viene presentato a ciascuna rete solo per metà del tempo, il che raddoppia effettivamente la costante di tempo.

Equazioni di progetto per R7, C13

XC13=R7 dove XC13 è la reattanza capacitiva 1/(2*pi*cutoff-freq*C13). Lo scopo di questa rete è di attenuare ulteriormente i segnali ad alta frequenza e il rumore.

L'amplificatore audio:

Il guadagno audio dell'amplificatore operazionale IC5 è impostato dal rapporto di R7/R5 che equivale a un guadagno di tensione di 10000/50 = 200 (46dB). Per ottenere questo guadagno R5 è stato collegato all'uscita a bassa impedenza dell'amplificatore RF (radiofrequenza) IC1.

L'amplificatore RF:

Il guadagno di tensione di IC1 è fissato dal rapporto di R4/R3 che equivale a 1000/50 = 20 (26dB) dando un guadagno complessivo che si avvicina a 72dB che è adatto per l'ascolto in cuffia.

I circuiti logici:

IC4 funge da amplificatore tampone tra il segnale da 3 volt picco a picco dalla sintesi e la logica da 5 volt per IC2. L'amplificatore buffer ha un guadagno di 2 che è impostato dal rapporto dei resistori R6/R8.

IC2B è cablato come un divisore per due. Ciò garantisce che i condensatori C8 e C9 siano collegati a R5 per periodi di tempo uguali.

Passaggio 3: circuito stampato

Viste dall'alto e dal basso della scheda prima e dopo il montaggio.

Un set completo di file Gerber è incluso nel file zip allegato. Per produrre il tuo PCB è sufficiente inviare questo file a un produttore di circuiti stampati … chiedi prima un preventivo poiché i prezzi variano.

Passaggio 4: oscillatore locale

Questo ricevitore utilizza il sintetizzatore di frequenza descritto in

Il file allegato "direct-conversion-receiver.txt" contiene il codice *.ino per questo ricevitore.

Questo codice è quasi identico al codice per il sintetizzatore di frequenza sopra, tranne per il fatto che la frequenza di uscita è il doppio della frequenza di visualizzazione per consentire il circuito di divisione per due sulla scheda del ricevitore.

2018-04-30

Codice originale in formato.ino allegato.

Passaggio 5: assemblaggio

La foto principale mostra come tutto sia interconnesso.

Gli SMD (dispositivi a montaggio superficiale) sono stati scelti perché non si desiderano cavi lunghi quando si passa a 80 MHz. I componenti 0805 SMD sono stati scelti per facilitare la saldatura a mano.

Mentre in tema di saldatura a mano è importante acquistare un ferro a temperatura controllata poiché troppo calore causerà il sollevamento delle piste del PCB. Ho usato un saldatore a temperatura controllata da 30 W. Il segreto è usare molto flusso di gel. Aumentare la temperatura di saldatura finché la saldatura non si scioglie. Ora applica la saldatura su un pad e, con il saldatore ancora sul pad, fai scorrere il componente 0805 contro il saldatore usando un paio di pinzette. Quando il componente è posizionato correttamente rimuovere il saldatore. Ora salda l'estremità rimanente, quindi pulisci il tuo lavoro con alcol isopropilico che è disponibile presso il tuo chimico locale.

Passaggio 6: prestazioni

Che dire…funziona!!

Le migliori prestazioni si ottengono utilizzando un'antenna risonante a bassa impedenza per la banda di interesse.

Invece delle cuffie ho aggiunto un amplificatore audio da 12 volt e un altoparlante. Il preamplificatore audio aveva il proprio regolatore di tensione integrato per ridurre la possibilità di un circuito di feedback di modo comune attraverso l'alimentazione della batteria da 12 volt.

Le clip audio allegate sono state ottenute utilizzando un anello di filo sintonizzato per interni di circa 2 metri di diametro. Il centro dell'anello è stato fatto passare attraverso un foro di un nucleo di ferrite a due fori con un secondario di 10 spire collegato tra la massa e l'ingresso del ricevitore.

Fai clic qui per visualizzare gli altri miei istruttori.