All-Band Direct Conversion Receiver: 6 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Denne instruksen beskriver en eksperimentell "Direct Conversion" all-band mottaker for mottak av enkelt sidebånd, morse-kode og teletype radiosignaler opp til 80MHz. Tunede kretser er ikke nødvendig!

Dette avanserte prosjektet bygger på min første Instructable

Konseptet for denne mottakeren ble først publisert i 2001: “Produktdetektor og metode for dette”, patent US6230000 B1, 8. mai 2001, Daniel Richard Tayloe,

Trinn 1: Teori

Kretsen ovenfor viser en bryter, motstand og kondensator koblet i serie.

AC (vekselstrøm) synspunkt

Hvis vi lukker bryteren og bruker et AC -signal på inngangen, vil det vises en AC -spenning over kondensatoren, hvis amplitude vil avta med økende frekvens på grunn av spenningsdelervirkning.

Av spesiell interesse for oss er frekvensen hvor AC -spenningen over kondensatoren faller til 70% av inngangen. Denne frekvensen, kjent som "cutoff -frekvensen", oppstår når reaktansen Xc til kondensatoren er lik motstanden R. Frekvenser over cutoff -frekvensen dempes med en hastighet på 6dB/oktav.

Avbruddsfrekvensen for kretsen min er satt til 3000Hz, noe som betyr at det ikke er noen AC -utgang for kringkastingsfrekvenser og over.

DC (likestrøm) synspunkt

Hvis vi lukker bryteren og bruker en likspenning til inngangen, vil kondensatoren begynne å lade til den verdien. Skulle vi åpne bryteren før kondensatoren er fulladet, vil spenningen over C forbli konstant til bryteren igjen er lukket.

Mottar et høyfrekvent signal

La oss nå sende et høyfrekvent signal gjennom en bryter som åpner og lukker slik at den samme delen av det innkommende signalet blir presentert for RC -nettverket beskrevet ovenfor. Selv om det innkommende signalet er godt over grensefrekvensen på 3000Hz, blir kondensatoren alltid presentert med den samme unipolare DC-bølgeformen og vil bli ladet til gjennomsnittsverdien av den bølgeformen.

Skulle det innkommende signalet avvike noe fra koblingsfrekvensen, vil kondensatoren begynne å lade og utlade når det møter forskjellige formede segmenter av det innkommende signalet. Hvis differensfrekvensen er, si 1000Hz, vil vi høre en tone på 1000Hz over kondensatoren. Amplituden til denne tonen vil falle raskt når differensfrekvensen overstiger cutoff -frekvensen (3000Hz) for RC -nettverket.

Sammendrag

• Koblingsfrekvensen bestemmer mottaksfrekvensen.
• RC -kombinasjonen bestemmer den høyeste lydfrekvensen som kan høres.
• Forsterkning er nødvendig ettersom inngangssignalene er svært svake (mikrovolt)

Trinn 2: Skjematisk diagram

Kretsen ovenfor har to bytte RC (motstand - kondensator) nettverk. Årsaken til to nettverk er at alle bølgeformer har en bølgeform med positiv spenning og en bølgeform med negativ spenning.

Det første nettverket omfatter R5, svitsjen 2B2 og C8 … det andre nettverket omfatter R5, svitsjen 2B3 og C9.

Differensialforsterkeren IC5 summerer de positive og negative utgangene fra de to nettverkene og sender lydsignalet gjennom C15 til "lydutgang" -terminalen til J2.

Designlikninger for R5, C8 og R5, C9:

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

Verdiene på 50 ohm og 0,47uF gir en cutoff -frekvens på 3000Hz

Grunnen til 2*multiplikatoren er at inngangssignalet bare presenteres for hvert nettverk i halve tiden, noe som effektivt dobler tidskonstanten.

Designlikninger for R7, C13

XC13 = R7 hvor XC13 er den kapasitive reaktansen 1/(2*pi*cutoff-freq*C13). Hensikten med dette nettverket er å ytterligere dempe høyfrekvente signaler og støy.

Lydforsterkeren:

Lydforsterkningen til op-amp IC5 er satt av forholdet R7/R5 som tilsvarer en spenningsøkning på 10000/50 = 200 (46dB). For å oppnå denne forsterkningen har R5 blitt koblet til lavimpedansutgangen til RF (radiofrekvens) forsterkeren IC1.

RF -forsterkeren:

Spenningsforsterkningen til IC1 er satt av forholdet mellom R4/R3 som tilsvarer 1000/50 = 20 (26dB), noe som gir en samlet forsterkning som nærmer seg 72dB som er egnet for hørselstelefonlytting.

Logikkretsene:

IC4 fungerer som en bufferforsterker mellom 3 volt topp-til-topp-signalet fra syntesen og 5 volt logikken for IC2. Bufferforsterkeren har en forsterkning på 2 som er satt av forholdet mellom motstandene R6/R8.

IC2B er koblet som en divider-to-to. Dette sikrer at kondensatorene C8 og C9 er koblet til R5 like lenge.

Trinn 3: kretskort

Sett ovenfra og ned fra kretskortet før og etter at det er montert.

Et komplett sett med Gerber -filer er inkludert i den vedlagte zip -filen. For å produsere din egen PCB bare send denne filen til en kretskortprodusent … få et tilbud først ettersom prisene varierer.

Trinn 4: Lokal oscillator

Denne mottakeren bruker frekvenssynthesizeren beskrevet i

Den vedlagte filen "direct-conversion-receiver.txt" inneholder *.ino-koden for denne mottakeren.

Denne koden er nesten identisk med koden for frekvenssyntetisereren ovenfor, bortsett fra at utgangsfrekvensen er to ganger visningsfrekvensen for å tillate deling-to-to-kretsen på mottakerbordet.

2018-04-30

Original kode i.ino -format vedlagt.

Trinn 5: Montering

Hovedbildet viser hvordan alt henger sammen.

SMD (overflatemonteringsenheter) ble valgt ettersom du ikke vil ha lange avledninger når du bytter på 80MHz. 0805 SMD-komponenter ble valgt for å gjøre håndlodding enklere.

Selv om det er håndlodding, er det viktig å kjøpe et temperaturkontrollert jern, for mye varme vil føre til at PCB-sporene løfter seg. Jeg brukte et 30W temperaturkontrollert loddejern. Hemmeligheten er å bruke rikelig med gelfluks. Øk loddetemperaturen til loddetinnet bare smelter. Påfør nå loddetinn på den ene puten, og med loddejernet fortsatt på puten, skyv 0805 -komponenten mot loddejernet ved hjelp av en pinsett. Fjern loddetangen når komponenten er riktig plassert. Lodd nå den gjenværende enden, og rengjør arbeidet ditt med isopropylalkohol som er tilgjengelig hos din lokale apotek.

Trinn 6: Ytelse

Hva kan jeg si … det fungerer !!

Beste ytelse oppnås ved å bruke en lavimpedansresonantantenne for interessebåndet.

I stedet for hodetelefoner la jeg til en 12 volt lydforsterker og høyttaler. Forforsterkeren for lyd hadde sin egen innebygde spenningsregulator for å redusere sjansen for en tilbakemeldingssløyfe i vanlig modus gjennom 12 volts batteriforsyning.

De vedlagte lydklippene ble oppnådd ved bruk av en innendørs tunet trådsløyfe med en diameter på omtrent 2 meter. Sentrum av sløyfen ble ført gjennom ett hull i en to-hulls ferrittkjerne med en 10 sving sekundær koblet mellom bakken og mottakerinngangen.

Klikk her for å se mine andre instrukser.