All-Band Direct Conversion Receiver: 6 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Denna instruktionsbok beskriver en experimentell all-bandmottagare "Direct Conversion" för mottagning av enkelsidiga band, morse-kod och teletyps radiosignaler upp till 80MHz. Stämda kretsar krävs inte!

Detta avancerade projekt bygger på min första Instructable

Konceptet för denna mottagare publicerades första gången 2001:”Produktdetektor och metod för detta”, patent US6230000 B1, 8 maj 2001, Daniel Richard Tayloe,

Steg 1: Teori

Kretsen ovan visar en omkopplare, motstånd och kondensator kopplade i serie.

AC (växelström) synvinkel

Om vi stänger omkopplaren och applicerar en AC -signal på ingången, kommer en växelspänning att visas över kondensatorn, vars amplitud minskar med ökande frekvens på grund av spänningsdelare.

Av särskilt intresse för oss är frekvensen vid vilken AC -spänningen över kondensatorn sjunker till 70% av ingången. Denna frekvens, känd som "avstängningsfrekvensen", inträffar när kondensatorns reaktans Xc är lika med motståndet R. Frekvenser över avstängningsfrekvensen dämpas med en hastighet av 6dB/oktav.

Avstängningsfrekvensen för min krets har ställts in på 3000Hz vilket innebär att det inte finns någon AC -utgång för sändningsfrekvenser och högre.

DC (likström) synvinkel

Om vi stänger omkopplaren och applicerar en likspänning på ingången, börjar kondensatorn ladda till det värdet. Skulle vi öppna omkopplaren innan kondensatorn har fulladdats så kommer spänningen över C att förbli konstant tills omkopplaren stängs igen.

Tar emot en högfrekvenssignal

Låt oss nu skicka en högfrekvenssignal genom en switch som öppnar och stänger så att samma del av den inkommande signalen presenteras för RC -nätet som beskrivs ovan. Även om den inkommande signalen ligger långt över gränsfrekvensen för 3000Hz, presenteras kondensatorn alltid med samma unipolära DC-vågform och laddas till medelvärdet för den vågformen.

Om den inkommande signalen skiljer sig något från omkopplingsfrekvensen kommer kondensatorn att börja ladda och urladdas när den möter olika formade segment av den inkommande signalen. Om skillnadsfrekvensen är, säg 1000Hz, kommer vi att höra en ton på 1000Hz över kondensatorn. Amplituden för denna ton kommer att sjunka snabbt när skillnadsfrekvensen överskrider gränsfrekvensen (3000Hz) för RC -nätet.

Sammanfattning

• Kopplingsfrekvensen bestämmer mottagningsfrekvensen.
• RC -kombinationen bestämmer den högsta ljudfrekvensen som kan höras.
• Förstärkning krävs eftersom insignalerna är mycket svaga (mikrovolts)

Steg 2: Schematisk diagram

Kretsen ovan har två omkopplade RC (motstånd - kondensator) nätverk. Anledningen till två nätverk är att alla vågformer har en vågform med positiv spänning och en vågform med negativ spänning.

Det första nätverket innefattar R5, växeln 2B2 och C8 … det andra nätet innefattar R5, växeln 2B3 och C9.

Differentialförstärkaren IC5 summerar de positiva och negativa utgångarna från de två nätverken och skickar ljudsignalen genom C15 till "ljudutgång" -terminalen på J2.

Designekvationer för R5, C8 och R5, C9:

XC8 = 2R5 där XC8 är den kapacitiva reaktansen 1/(2*pi*cutoff-freq*C8)

Värdena på 50 ohm och 0,47uF ger en gränsfrekvens på 3000Hz

Anledningen till 2*multiplikatorn är att insignalen bara presenteras för varje nätverk under halva tiden vilket effektivt fördubblar tidskonstanten.

Designekvationer för R7, C13

XC13 = R7 där XC13 är den kapacitiva reaktansen 1/(2*pi*cutoff-freq*C13). Syftet med detta nätverk är att ytterligare dämpa högfrekventa signaler och brus.

Ljudförstärkaren:

Ljudförstärkningen för op-amp IC5 ställs in med förhållandet R7/R5 vilket motsvarar en spänningsförstärkning på 10000/50 = 200 (46dB). För att få denna förstärkning har R5 anslutits till lågimpedansutgången från RF (radiofrekvens) förstärkaren IC1.

RF -förstärkaren:

Spänningsförstärkningen för IC1 bestäms av förhållandet R4/R3 vilket motsvarar 1000/50 = 20 (26dB) vilket ger en total förstärkning som närmar sig 72dB vilket är lämpligt för hörlurar.

Logikkretsarna:

IC4 fungerar som en buffertförstärkare mellan 3-volts topp-till-topp-signalen från syntesen och 5-volts logiken för IC2. Buffertförstärkaren har en förstärkning på 2 som ställs in av förhållandet mellan motstånden R6/R8.

IC2B är kopplad som en divide-by-two. Detta säkerställer att kondensatorerna C8 och C9 är anslutna till R5 under lika lång tid.

Steg 3: kretskort

Ovanifrån och nedifrån av kretskortet före och efter att det har monterats.

En komplett uppsättning Gerber -filer ingår i den bifogade zip -filen. För att producera ditt eget kretskort, skicka bara den här filen till kretskortstillverkaren … få en offert först eftersom priserna varierar.

Steg 4: Lokal oscillator

Denna mottagare använder frekvenssyntetiseraren som beskrivs i

Den bifogade filen "direct-conversion-receiver.txt" innehåller *.ino-koden för denna mottagare.

Denna kod är nästan identisk med koden för ovanstående frekvenssyntetiserare förutom att utmatningsfrekvensen är dubbelt så stor som displayfrekvensen för att möjliggöra delning-av-två-kretsen på mottagarkortet.

2018-04-30

Originalkod i.ino -format bifogad.

Steg 5: Montering

Huvudfotot visar hur allt hänger ihop.

SMD: er (ytmonterade enheter) valdes eftersom du inte vill ha långa ledningar när du byter till 80MHz. 0805 SMD-komponenter valdes för att underlätta handlödning.

Medan det gäller handlödning är det viktigt att köpa ett temperaturkontrollerat strykjärn, eftersom för mycket värme får PCB-spåren att lyfta. Jag använde ett 30W temperaturkontrollerat lödkolv. Hemligheten är att använda mycket gelflussmedel. Öka lödningstemperaturen tills lödningen bara smälter. Applicera nu lödet på en kudde, och med lödkolven kvar på dynan, skjut 0805 -komponenten mot lödkolven med en pincett. Ta bort lödkolven när komponenten är korrekt placerad. Löd nu den återstående änden och rengör sedan ditt arbete med isopropylalkohol som finns hos din lokala apotekare.

Steg 6: Prestanda

Vad kan jag säga … det fungerar !!

Bästa prestanda uppnås med en lågimpedansresonantantenn för bandet av intresse.

Istället för hörlurar lade jag till en 12 volts ljudförstärkare och högtalare. Ljudförstärkaren hade sin egen inbyggda spänningsregulator för att minska risken för en gemensam återkopplingsslinga genom 12 volts batteriförsörjning.

De bifogade ljudklippen erhölls med användning av en inomhus avstämd trådslinga med en diameter på cirka 2 meter. Loopens mitt passerade genom ett hål i en tvåhåls ferritkärna med en 10 varv sekundär ansluten mellan jord och mottagarens ingång.

Klicka här för att se mina andra instruktioner.