Трансивери. Ще раз про прийом КВ на RTL-SDR Що таке sdr трансивер

Не просто чергова побіжна стаття про модифікацію тюнера, а детальний мануал про те, як це робиться, як працює, з описом не тільки готової конструкції, але і підводних каменів, а так само просто цікавих супутніх фактів.

Трохи історії

Вихід у світ мікросхеми RTL2832U для приймачів цифрового телебачення в форматі DVB-T не обіцяв ніяких сенсацій, адже фірма Realtek і так трохи запізнилася з її випуском. У 2010 році вже починав впроваджуватися більш прогресивний стандарт DVB-T2 з більш ефективним кодуванням інформації, тому спочатку новинка не привернула особливої \u200b\u200bуваги. Протягом двох років дешеві USB-тюнери на її базі використовувалися за своїм прямим призначенням, поки на початку 2012-го року не відбулася витік деякої технічної інформації про режими роботи даного чіпа. З'ясувалося, що для прийому аналогового (FM) і цифрового (DAB) радіо в діапазоні УКХ, ця мікросхема використовує принцип програмного декодування попередньо оцифрованої з ефіру смуги частот. Тобто вона, грубо кажучи, оцифровує високочастотний сигнал з антенного входу, а фільтрація конкретної несучої і її детектування (виділення корисної інформації) з отриманого цифрового потоку віддається на відкуп центрального процесора. Очевидно, що зроблено це було з міркувань економії, точно так же, як за часів занепаду Dial-UP масове поширення набули екстремально дешеві «софт-модеми», які теж представляли собою лише просунуту пару ЦАП + АЦП, а весь сигнальний процесинг виконувався CPU в потоці з найвищим пріоритетом.

Високий пріоритет потоку обробки сигналу з смугою частот трохи більше 3 кГц приводив до помітного уповільнення роботи ПК того часу. Сьогоднішні системи поводяться таким самим чином, обробляючи в 1000 разів більше інформації.

Саме ця тяга до економії і визначила подальшу долю більшості тюнерів, зібраних на основі RTL2832U. Витік інформації про можливості чіпа справила ефект бомби, що розірвалася. Ще б пак, адже всі радіоаматори світу відразу отримали наймогутніший засіб радіо-моніторингу. Приймач, що покриває діапазон від Low-Band до віддаленого УКВ, не обмежений ні типом модуляції, ні гостротою настройки, з можливістю панорамного перегляду смуги понад 3 МГц, і все це за 10 доларів! Ну і нехай, що робота можлива тільки в парі з комп'ютером, зате дешево і на вигляд практично не відрізняються від простої флешки. Для порівняння, класичний скануючий приймач з підтримкою такого діапазону частот і типів модуляції (але без панорамного огляду) коштує близько п'ятисот доларів і виглядає вкрай підозріло в руках звичайної людини.

Розглянутий в даній статті приймач на базі RTL2832U є класичним SDR, тому і отримав в народі назву RTL-SDR. Навіть китайські інтернет-магазини часто продають ці тюнера саме під такою назвою, зовсім забуваючи згадати, що взагалі-то цей пристрій замислювалося як телевізійний тюнер, а не іграшка для радіоаматорів.

Software Defined Radio - пристрій прийому і / або передачі радіосигналів, побудоване на базі цифрової обробки сигналів процесором комп'ютера. Від класичного «аналогового» принципу відрізняється саме тим, що сигнал на якомога більш ранніх стадіях (в разі приймача) перетворюється в цифровий вигляд і надалі обробляється процесором. Це дозволяє позбутися від маси аналогових елементів схеми, часто дорогих і / або вимагають тонкої настройки. У разі SDR-передавача, сигнал до останнього існує в цифровому вигляді і проходить ЦАП в самому кінці свого формування. Крім аналогового радіо і SDR, існує ще великий клас DSP-радіо, яке багато в чому аналогічно SDR, але за цифрову обробку відповідає не просто програма, а спеціалізований DSP-чіп (Digital Signal Processor). Такий цифровий сигнальний процесор реалізує всі або частину алгоритмів обробки сигналів на рівні логіки, а не програмного коду, що робить його більш економічним і ефективним, хоч і менш гнучким, в порівнянні з SDR. На практиці часто буває складно провести чітку межу між SDR і DSP.

Примітною особливістю практично будь-якого SDR є його всеїдність, адже навіть досить складні в «залізної» реалізації методи кодування (наприклад, односмугова амплітудна модуляція - SSB) легко обробляються програмно і на практиці для такого приймача взагалі немає різниці, що приймати. В якості демонстрації цієї особливості, можна згадати курйозну розробку, яка дозволяє приймати на такий тюнер аналогове телебачення. Так-так, ці збоченці змусили TV-тюнер приймати TV-сигнал! Але незвичайне тут те, що тюнер, ніби як, тільки для DVB-T, а сигнал таки аналоговий.

На жаль, приймач аналогового телесигналу виходить не дуже повноцінним, і поробити з цим нічого не можна. Проблема в тому, що сигнал зображення в системах PAL або SECAM з розкладанням на 625 рядків займає в ефірі смугу до 6.5 МГц, в той час як RTL2832U в SDR-режимі вміє в один момент оцифровувати максимум 3.2 МГц. У підсумку через обмеження доступної смуги частот, зображення приймається зі значно зменшеною горизонтальної деталізацією, а звуковий супровід (для передачі якого використовується окрема несуча осторонь від сигналу зображення) не береться зовсім.

Також за допомогою цього тюнера можна приймати і декодувати сигнали GPS, переговори абонентів стільникових мереж (коли вимкнено шифрування), або, скажімо, «читати» пейджингові повідомлення (там, де такі все ще в ходу). Для всього цього існує або самостійно ПО, або плагіни до універсальних «комбайнів» на кшталт SDRSharp.

Так що з короткими хвилями?

Коротше, дуже вдала іграшка вийшла, але не буває так, щоб все відразу було добре. Моніторинг місцевого УКХ-ефіру - це, безумовно, дуже цікаво, але було б набагато цікавіше, якби була можливість прийому і на більш низьких частотах. Адже тільки на частотах менше 30 МГц можна безпосередньо почути сигнали передавача, розташованого на іншому краю планети. Тим більше що просунуті можливості детектування різних видів модуляції виявляються практично незатребуваними в діапазоні ультракоротких хвиль. Службова аналогова зв'язок, як правило, ведеться з використанням узкополосной частотної (NFM), а в авіа-діапазоні в ходу звичайна амплітудна модуляція. Самий енерго-ефективний і складний в реалізації метод модуляції з однією бічною смугою (SSB) на УКХ практично не використовується, а ось на коротких хвилях без нього можна хіба що Радіо Китаю послухати.

Проблема прийому коротких хвиль на RTL-SDR має кілька рішень. Перше - це подача сигналу з антени безпосередньо на вхід мікросхеми RTL2832U, минаючи радіочастотний модуль (представлений зазвичай чіпом R820T або R820T2). Називається це прямий оцифруванням (Direct Sampling, він же Q-branch або I-branch), і саме такий метод використовується в дешевих наборах типу «зроби сам», масово представлених в китайських інтернет-магазинах.

У такі набори входить корпус, TV-тюнер, друкована плата, жменю дискретних деталей, і дуже дивна антена. Тюнер передбачається розібрати, отпаять від його плати USB і антенний роз'єми, і впаяти то, що залишилося в відповідний фігурний виріз більшою друкованої плати. Туди ж встановлюються дискретні елементи, все це закручується в корпус і на виході виходить симпатична коробочка розміром не більше пачки сигарет, теоретично здатна приймати сигнали в діапазоні від нуля до багатьох сотень мегагерц.

На практиці метод прямої оцифровки хоч і відрізняється крайньою простотою реалізації, але має дуже багато недоліків. Найголовніший з них - фактична оцифровка сигналу тільки в діапазоні до 14400 кГц. Приймати він може і більш високі частоти, проте це вже побічний канал прийому, який заважає основному і яким заважає основний. Другий критичний недолік - досить низька чутливість отриманого таким чином короткохвильового приймача. Вхід RTL2832U не призначений для обробки слабких сигналів, які приходять з антени. Реальна чутливість виходить гірше кількох десятків мікровольт, чого явно недостатньо для прийому далеких SSB-станцій, особливо на неефективну коротку антену.

Антени - окрема дуже велика тема, на яку написано тисячі серйозних робіт. У обивательських колах існує думка, що чим довше антена - тим краще вона працює, проте в більшості випадків це зовсім не так. Найкращий результат дає антена, налаштована в резонанс. А найпростіший шлях домогтися резонансу - це вибрати правильний розмір. Ефективна дротова антена повинна мати довжину, приблизно рівну чверті довжини хвилі прийнятої станції. Наприклад, приймати сигнал на частотах в районі 3.5 МГц (довжина хвилі близько 85 метрів) найкраще буде 21-метровий провід. До сантиметрів відміряти не варто, тому що крива резонансу все одно досить полога. Дуже згубно на якість антени впливає будь-паралельний їй електропровідний предмет, в тому числі земля. Тому провід повинен бути вертикальним або похилим і не розташовуватися під гострими кутами до близьких металевим або бетонних конструкцій. При неможливості споруди повнорозмірною антени, допускається згорнути провід в трьох-п'ятиметрову спіраль (але його реальна довжина все одно приблизно повинна відповідати чверті довжини хвилі). Так само не забуваємо, що в разі використання четвертьволновой антени, зовнішній контакт антенного входу приймача обов'язково повинен бути заземлений або підключений до дротяного противазі тієї ж довжини.

Малу ефективність антени можна компенсувати підвищенням чутливості приймача. Наприклад, зв'язкові короткохвильові приймачі зазвичай мають чутливість 0.25 мікровольта і краще, так що багато десятків мікровольт «голого» RTL2832U згодяться хіба що для прийому потужних радіомовних станцій.

До речі, антена з комплекту призначена для стільникового модему, про що на ній прямо написано. На коротких хвилях вона працює майже ніяк, а що змусило китайського виробника взагалі покласти її в набір - велика таємниця.

Крім низької чутливості і проблем з робочим діапазоном, схема прямої оцифровки незручна складністю підключення додаткових проводів до висновків мікросхеми. Зробити це реально тільки голчастим жалом і під сильним збільшенням. Тверда рука також життєво необхідна, тому дуже багато саме на даному етапі запороли тюнер і відправили залишок набору в довгий ящик.

І хоча навіть цим недоліки не обмежуються, думаю, сказаного вже достатньо для розуміння того, що збирати його відповідно до задуму виробника не варто. Набагато краще використовувати набір в якості основи для більш гідного пристрою аналогічного призначення.

перетворення частоти

Другий спосіб навчити RTL-SDR приймати КВ полягає в перенесенні спектру 0-30 МГц в будь-який інший ділянку, з яким тюнер вміє працювати без всяких модифікацій.

Подібний перенесення називається перетворенням частоти вгору (Up-converting) і проводиться за допомогою допоміжного генератора змінного струму і схеми, званої змішувачем. Суть роботи змішувача полягає в наступному: при подачі на його входи двох сигналів з різними частотами, на виході формується третій сигнал, частота якого дорівнює сумі або різниці вхідних. При цьому вихідний сигнал повторює в собі всі амплітудні і частотні коливання вхідних. Таким чином, якщо на один вхід подати прийнятий антеною сигнал в діапазоні 0-30 МГц, а на іншого - не модульований змінний струм від допоміжного генератора (гетеродина) з частотою, скажімо, 100 МГц, то на виході ми отримаємо повну копію сигналу з першого входу, зрушену на 100 МГц вгору.

У більшості подібних перетворювачів пропонується використання мікросхеми SA602, яка відмінно зарекомендувала себе в зв'язковою апаратурі практично всіх діапазонів хвиль. Вона досить поширена, вимагає мінімум «обв'язки», а її можливості з лишком покривають наші потреби.

Абсолютно аналогічний чіп може ховатися і в корпусі з маркуванням NE602. Так само існують більш дешеві мікросхеми SA612 і NE612, які трохи відрізняються за характеристиками, але теж цілком придатні для перетворювача частот. Цокольовка і робочі напруги всіх чотирьох мікросхем збігаються, тому вони повністю взаємозамінні.

Єдине теоретично помітне в даному випадку відміну мікросхем SA612 / NE612 від SA602 / NE602 - це їх менший коефіцієнт посилення, 14 dB проти 18. Проте на практиці в наведеній нижче схемі мені не вдалося виявити на слух будь-яку різницю між ними, тому сміливо можна використовувати ту, яка першою попадеться під руку.

Що ще, крім гетеродина і змішувача потрібно для перетворювача частоти? Останнім життєво необхідним елементом схеми є фільтр низьких частот (ФНЧ, він же Low-pass Filter). Його важливість виникає з самого принципу роботи перетворювача частоти. Ми пам'ятаємо, що змішувач в перетворювачі виробляє додавання і віднімання частот, що надходять на його входи. І якщо з частотою гетеродина 100 МГц на другий вхід подати сигнал 3.5 МГц, то ми зможемо прийняти його тюнером при налаштуванні на 103.5 МГц. Однак якщо подати на другий вхід сигнал з частотою 203.5 МГц, то змішувач послужливо відніме із нього частоту гетеродина і знову видасть нам ті ж 103.5 МГц.

Цим відсіканням і займається фільтр низьких частот. Детально на принципі його дії зупинятися не будемо, тим більше що він очевидний будь-кому, хто знає, що таке індуктивне і ємнісне опір. Для нас головне, що він дуже простий в реалізації і, не дивлячись на свою аналогово-високочастотну сутність, при правильному виготовленні не потребує будь-якої налаштування. Схема ФНЧ сьомого порядку з частотою зрізу 30 МГц виглядає так:

Існує деяка плутанина в іменуванні фільтрів нижніх і верхніх частот в російськомовній літературі. Одні автори керуються такою логікою: «фільтр повинен називатися фільтром низьких частот, якщо він відфільтровує (тобто пригнічує) низькі частоти». Інші ж, навпаки, думають так: «якщо фільтр очищає (тобто навпаки залишає) низькі частоти, то саме його і потрібно називати фільтром низьких частот». В результаті в різних джерелах під ФНЧ (або ФВЧ) маються на увазі зовсім протилежні поняття. Для усунення плутанини пропоную згадати англійські терміни, які не допускають двозначності. Фільтр, що пропускає низькі (тобто пригнічує високі) частоти, називають Low-pass Filter. Зворотний йому, відповідно, - High-pass Filter. Всі однозначно і ніякої плутанини. І якщо перевести ключове слово англійського та накласти його на російський термін, то виходить, що Low-pass Filter - це фільтр низьких частот, тобто ФНЧ. В той же час High-pass Filter - це фільтр високих частот, ФВЧ.

В принципі, з трьома життєво необхідними елементами визначилися, і якщо зробити перетворювач частоти за стандартною схемою з datasheet, то він вже буде працювати. Однак у такої схеми є ще один неочевидний недолік, який значно погіршить характеристики пристрою.

узгодження опорів

Вхід змішувача обраної мікросхеми має опір близько 1500 Ом, а описана вище Чвертьхвильова антена - всього 50 Ом або менше. На перший погляд здається, що нічого страшного, адже з «силовий» точки зору важливо, щоб споживач (вхід мікросхеми) мав більш високе внутрішнє опір, ніж джерело (антена), і в даному випадку ця умова дотримана. Ось тільки з «сигнальною» точки зору таке співвідношення означає, що споживач не бере всю потужність від джерела. А там, де споживач не бере все, що йому пропонується, сигнал завжди проходить з втратами.

Багато починаючі конструктори взагалі не приділяють уваги погодженням опорів саме тому, що керуються «силовим» підходом. Адже опір лампочки на багато порядків вище вихідного опору найближчій трансформаторної підстанції, і нічого, лампочка світиться, підстанція не вибухає. Помилка тут в тому, що перед лампочкою не стоїть завдання «висмоктати» всю енергію з підстанції, її функція полягає в тому, щоб взяти рівно стільки, скільки їй потрібно. У той же час в сигнальних ланцюгах будь недобір і перебір призводять до того, що частина енергії просто не доходить від джерела до споживача і в результаті сигнал послаблюється.

Другою точкою схеми, де потрібне узгодження опорів, є вихід змішувача. Тут ситуація навіть гірша ніж на вході, тому що високоомний (ті ж 1.5 кОм) джерело потрібно підключити до низькоомними споживачеві (вхід тюнера має стандартний «телевізійний» імпеданс 75 Ом).

Знову приклад з механіки. Уявімо собі електродвигун з номінальною частотою обертання, скажімо, 3000 оборотів в хвилину, і ліфт. Припустимо, що потужність двигуна якраз відповідає потужності, необхідної для підняття кабіни. Однак якщо ми безпосередньо з'єднаємо вал такого двигуна і лебідку ліфта, нічого хорошого у нас не вийде. Вал двигуна прагне крутитися занадто швидко, але при цьому забезпечує дуже малий крутний момент для того, щоб кабіна ліфта могла рухатися в нормальному режимі. Так, ймовірно такий ліфт все-таки зможе працювати. З найсильнішим перевантаженням двигуна і / або «космічної» швидкістю руху кабіни після розгону. Для того, щоб наш ліфт запрацював нормально, двигуну теж необхідний редуктор, який зменшить частоту обертання і при цьому збільшить крутний момент. А гіршою за попередню ця ситуація тому, що тут не тільки не оптимально використовуються енергія джерела, а й порушується режим його роботи через непомірного навантаження.

В принципі, тут теж саме місце трансформатору або, в крайньому випадку, погодитися LC-фільтру. Але виготовлення трансформатора, як уже говорилося вище, не варто витрачених зусиль, а узгоджувальний фільтр, по-перше, має занадто «горбату» амплітудно-частотну характеристику, а по-друге, є надмірною з точки зору самої необхідності щось фільтрувати в даній точці схеми. Загалом, я вирішив використовувати активний узгоджувальний каскад. Він хоч і вимагає певної енергії для своєї роботи, але зате дозволяє отримати майже ідеальне зниження опору в будь-яких розумних межах.

У цій схемі навантаження транзистора включена не в колекторний ланцюг, як це робиться в звичайному усилительном каскаді, а в еміттерную. В результаті колектор з точки зору вхідного сигналу заземлений (через джерело живлення), а схема отримала назву каскаду з загальним колектором. Такий каскад не дає посилення напруги, але зате дозволяє як би додати «струмового потужності» високоомного джерела сигналу, або, іншими словами, знизити його вихідний опір.

Друга назва такого каскаду - емітерний повторювач, яке він отримав від своєї надзвичайної лінійності. Таке включення навантаження, по суті, вводить в каскад негативний зворотний зв'язок глибиною в 100%. Адже будь-яке часткове відкриття транзистора вхідного сигналу призводить до збільшення струму через навантаження, а значить і підвищення напруги на емітер транзистора. В результаті будь-яке збільшення напруги на базі щодо емітера призводить до синхронного збільшення напруги на емітер на таку ж величину. Або, іншими словами, напруга на навантаженні просто повторює напруга на вході каскаду. Але, не дивлячись на удавану відсутність посилення, ток, поточний через навантаження, в ідеальному випадку обмежений тільки її опором, і при цьому майже весь він береться з ланцюга харчування, дуже слабо навантажуючи джерело вхідного сигналу.

У нашому випадку каскад навантажений резистором на 75 Ом, що забезпечує ідеальне узгодження з входом тюнера, а висока лінійність повторювача дає нам можливість легко перекрити весь діапазон 0-30 МГц, не втративши ні децибели. Єдине «але»: транзистор для цього каскаду бажано підібрати з великим коефіцієнтом передачі струму, краще, якщо він буде 200 одиниць або вище. Більшість екземплярів транзистора 2N2222A задовольняють цій умові (якщо не відбраковування, звичайно), але все-таки краще перевірити ще раз хоча б простим китайським мультиметром.

Не плутайте транзистор 2N2222A з його близьким родичем P2N2222A, який має дуже схожі параметри, але відрізняється цоколевкой. У обох транзисторів база виведена на центральну ніжку, а ось колектор і емітер розташовуються в дзеркальному відображенні, тому на наведену нижче друковану плату P2N2222A повинен встановлюватися з розворотом на 180 градусів.

Ще одним вкрай бажаним елементом конструкції є реле, що дозволяє використовувати тюнер і в його «рідному» діапазоні частот. Погодьтеся, було б прикро отримати чисто короткохвильовий приймач, якщо буквально однією деталлю можна зробити його універсальним. Принцип дії реле відомий всім, і в даному випадку один перемикаючий контакт просто повинен комутувати вхід тюнера між виходом перетворювача частоти і гніздом УКХ-антени.

Дуже важливим в даному випадку параметром виявляється те, що не часто зустрінеш в даташіте на реле - мінімальні напруга і струм комутації. Саме мінімальні! Проблема в тому, що навіть замкнуті контакти звичайного реле можуть виявитися не з'єднаними один з одним в строгому сенсі. Через оксидів і ерозії між ними може вийти найтонший непровідний зазор, який миттєво пробивається напругою навіть в частки вольта і спікається від струму в десяток мікроампер. Однак при комутації прийомної антени у нас далеко не завжди є сотні мілівольт і десятки мікроампер. Тому слабкострумові реле мають спеціальну конструкцію і особливе покриття струмопровідних елементів (аж до «мокрого» ртутного контакту), які забезпечують надійну комутацію кіл з субмікронними напругою і струмами.

Як виявилося, слабкострумові високочастотні реле досить рідкісні і дорогі, тому довелося шукати заміну. Найбільш доступним і підходящим варіантом виявилося герконовое реле. В його основі лежить геркон (герметичний контакт), що представляє собою герметичну скляну трубку з упаяними в її торці пружними позолоченими або родованими сталевими пластинами. Трубка заповнена інертним газом, що виключає утворення окислів. Управління здійснюється струмом в котушці, яка намотана на геркон: під дією магнітного поля сталеві пластини згинаються і замикають або розмикають ланцюг.

На жаль, всі доступні в місцевій продажу імпортні герконові реле виявилися з одним замикаючим контактом, що не дозволяє перемикати джерела сигналу. Городити два окремих реле не хотілося, тому довелося випаять зі старої радянської плати від якогось вимірювального приладу реле РЕС55А. Це герконовое реле з одним перемикаючим контактом, цілком придатне для комутації прийомної антени в діапазоні коротких хвиль.

Маркування реле виробництва СРСР визначала в основному його форм-фактор, а не електричні характеристики. Такі параметри, як опір обмотки, напруга і / або струм спрацьовування, а іноді навіть використовуваний матеріал контактів, визначалися так званим «паспортом», або «виконанням». При цьому тип паспорта на корпусі чомусь був присутній далеко не завжди. В результаті визначення конкретних характеристик іноді перетворювалося на своєрідний квест. Наприклад, напруга спрацьовування можна було побічно визначити по омміческому опору обмотки. Виміряне значення потрібно було знайти в таблиці паспортів даного типу реле і по ньому визначити конкретний тип і інші характеристики. Особливої \u200b\u200bпікантності процесу додавало те, що опір обмотки могло збігатися не тільки для реле з, наприклад, різними матеріалом контактів (що якраз зрозуміло), а й у реле з різними напругами спрацьовування.

На напругу 5 вольт розраховані реле РЕС55А з паспортами 03xx, 08xx, 11xx, 16xx (вони ж РС4.569.600-03, РС4.569.600-08, РС4.569.600-11 і РС4.569.600-16 відповідно). Також можна використовувати 6-вольт модифікації 02xx, 07xx, 15xx (РС4.569.600-02, РС4.569.600-07, РС4.569.600-15). Опір обмотки у всіх відповідних виконань від 57 до 110 ом.

В принципі, можна використовувати будь-який малогабаритне герконовое реле, правда, потрібно буде переробити під нього креслення друкованої плати під його терморегулятори. Бажано також, щоб реле було новим, або хоча б не було застосовано у мережах з напругою вище десятка вольт і струмом більш одиниць мА.

схема

Практична схема конвертера має такий вигляд:

У ній ми бачимо вже знайомий ФНЧ, власне мікросхему перетворювача частоти з обв'язкою, вихідний узгоджувальний каскад на транзисторі, і комутуюче реле. Комутація входу тюнера ANT на вихід перетворення проводиться автоматично одночасно з подачею живлення на схему.

Не дуже зрозумілим може здатися призначення резистора R1 і конденсатора C1, але якщо згадати те, що хороша короткохвильова антена може досягати довжини декількох десятків метрів, то виникає думка і про атмосферний електриці. Ні, від прямого удару блискавки в антену нічого не врятує, а от від статики і наведеного далеким розрядом імпульсу цілком можна убезпечитися. Резистор R1 (бажано потужністю 1 Ватт) просто відкриває нехай статичної електрики на землю, а конденсатор C1 (це повинен бути високовольтний керамічний конденсатор на напругу не менше 1 кВ) перешкоджає попаданню цього електрики на вхід мікросхеми. В іншому, якщо прийом планується тільки на скорочену антену, то резистор можна взагалі не встановлювати, а конденсатор замінити перемичкою (або звичайним, що не високовольтним керамічним конденсатором тієї ж ємності).

Діод D1, включений паралельно обмотці реле, гасить індукційний викид, що виникає в момент відключення живлення схеми. Обмотка реле має значну індуктивність і накопичує в своєму магнітному полі чимало енергії. При припинення протікання постійного струму, ця енергія вивільняється у вигляді імпульсу напруги зворотної полярності, який в нашому випадку надходить прямо на шину живлення всього пристрою, включаючи тюнер. На цьому місці можна використовувати будь-який малогабаритний діод з максимальним зворотною напругою 10 вольт або більше.

Включення мікросхеми в основному відповідає референсу з даташіта. Для перенесення вхідного сигналу в робочий діапазон тюнера потрібен генератор на частоту 40 МГц або вище. При цьому потрібно враховувати такі фактори:

• Радіочастотний модуль R820T розрахований на роботу в діапазоні від 42 МГц, тому на більш низьких частотах його чутливість і навіть працездатність не гарантована.
• В отриманому діапазоні перенесення небажано наявність потужних передавальних станцій, тому що їх сигнал може потрапити на вхід тюнера минаючи перетворювач частоти і все зіпсувати.
• Частота гетеродина повинна бути гранично стабільною, адже будь-яке її зміна збиває налаштування на передавач.

Для максимальної стабілізації частоти, гетеродин виконаний з використанням кварцового резонатора.

Кварцовий резонатор (або просто «кварц») - це тонка пластина кварцу, на різні боки якої нанесено проводить напилення. Пластина вирізана з монокристала чистого діоксиду кремнію, який має властивість механічно коливатися під дією електричного поля, прикладеного вздовж деяких осей. Як і будь-яка механічна коливальна система, пластина має власну частоту резонансу, яка визначається її формою і товщиною. Якщо до металевого напилювання підвести змінну напругу, то пластина почне коливатися в такт зі змінами електричного поля, а спричинений нею електричний опір, буде залежати від частоти цих коливань. На частоті резонансу опір різко змінюється в сотні і тисячі разів, що дозволяє використовувати таку пластину як частотозадающіх елемент генератора. Перевагою кварцу є його висока стабільність і зручність використання в генераторах коливань. Саме тому його можна знайти практично в будь-якому електронному пристрої.

Ідеальною для перенесення була б частота гетеродина 120-125 МГц. При такому її значенні всю ділянку 0-30 МГц переноситься у відносно «тихий» діапазон хвиль, де немає мовних передавачів.

Використовувана в багатьох китайських конвертерах частота гетеродина 100 МГц є вкрай невдалою. Адже в цьому випадку найцікавіший діапазон 0-8 МГц після перенесення вгору потрапляє в область УКХ-радіомовлення. Потужний сигнал мовної FM-станції часто може бути прийнятий навіть резистором на платі, після чого він належиться на перенесений сюди ж слабкий сигнал КВ-передавача і зробить його прийом неможливим.

Однак створити надійний і стабільний кварцовий генератор на частоту за сотню МГц досить складно. Для цього пластина кварцу повинна мати таку малу товщину, що отримати її механічною обробкою вже неможливо. Такі кварци робляться шляхом хімічного травлення і вкрай труднодоставаеми.

Інший шлях досягнення високих частот - це генерація не на основній частоті пластини, а на одній з механічних гармонік. Подібно гітарної струні, пластина кварцу може коливатися не тільки на своїй «фундаментальної» частоті, але і на непарних обертонах. Якщо впровадити в схему генератора інший частотозадающіх елемент, що пригнічує генерацію на основній частоті, то деякі кварци починають коливатися з частотою третього обертони. А ще більш деякі пластини при належному завзятості можна змусити генерувати на п'ятому чи сьомому обертонів.

Експерименти з кварцами 14-25 МГц, Випаяв зі старого комп'ютерного мотлоху і купленими в Китаї, показали, що більшість з них непридатне для роботи навіть на третьому обертонів. Мабуть їх пластини вирізані таким чином, що їх активність на гармоніках виявляється вкрай низькою, і генератор або взагалі не порушується, або скочується на фундаментальну частоту не дивлячись, на що пригнічує елемент. Звичайно, при належному завзятості можна знайти кварц, який запрацює на сьомий гармоніці і дасть частоту понад 100 МГц, але це виявилося не так просто, та й трудомісткість налаштування такого генератора вже виходить за рамки простої конструкції. Тому було вирішено піти на компроміс і використовувати перенесення на частоту близько 50 МГц. Отриманий при цьому робочу ділянку 50-80 МГц теж накладається на старий мовний УКХ-діапазон 66-74 МГц, однак сьогодні в більшості місць він фактично покинутий через малу поширеність підтримують його радіоприймачів.

Окремою проблемою є перші три канали телевізійного мовлення, які теж потрапляють в цей діапазон і часто можуть стати причиною перешкод. Але в містах мовлення на цих каналах сьогодні ведеться досить рідко, а в сільській місцевості відстань до передавача зазвичай дозволяє не турбуватися про перешкоди.

У будь-якому випадку при наявності перешкод на КВ, варто спробувати відключити від пристрою УКВ-антену, яка через ємність реле і монтажу завжди має деяку зв'язок зі входом тюнера.

Майже всі сучасні кварци з маркуванням вище "40.000", є гармоніковий, тобто спочатку призначені для роботи на третьому (або більш високому) обертони. Якщо поставити такий кварц в схему без придушення «фундаментальної» частоти, він, швидше за все, буде генерувати або на третині від заявленої, або відразу на двох частотах. Наприклад, з купленого в китайському інтернет-магазині набору кварців на 1-48 МГц, останній виявився гармоніковий. Але запросто можна зустріти такий кварц і на 40 МГц, а серед старих виробів 20-і і більше річної давності гармоніковий є більшість кварців з частотами від 25 МГц.

Можна, звичайно, використовувати окрему мікросхему генератора потрібної частоти, але це додатковий корпус на платі, додатковий споживач струму, та й доведеться вирішувати проблему узгодження вихідної напруги цього генератора і гетеродинного входу змішувача.

Загалом, остаточний варіант перетворювача використовує гармоніковий кварц з маркуванням "49.475", випаяний зі старого аналогового радіотелефону. А для придушення фундаментальної частоти в схему генератора доданий контур L4 / C8, налаштований частоту третього обертони. Саме завдяки цьому контуру генерація на 16.5 МГц виявляється неможливою і у кварцу просто не залишається інших варіантів.

У схемі з зазначеними номіналами L4 і C8 без проблем запрацюють усі кварци з маркуванням приблизно від "45.000" до "55.000", а також деякі "15.000" - "18.500". Якщо цифра на корпусі виходить за ці межі, то індуктивність L4 і / або ємність C8 доведеться змінити, щоб частота отриманого контуру приблизно відповідала потрібній частоті генератора (формула розрахунку частоти LC-контура шукається в інтернетах за 30 секунд). При використанні «фундаментального» кварцу, наприклад, на частоту 40 МГц, котушку L4 потрібно просто видалити зі схеми, нічим її замінюючи.

Дізнатися, чи заробив кварц, дуже просто. Досить вже у зібраній схемі налаштувати тюнер на його частоту. При наявності генерації, в спектрі буде видно пік сигналу гетеродина, який безслідно зникає при перемиканні конвертера в режим УКВ. Цим же способом визначається точне значення частоти гетеродина, яке потрібно внести в настройки ПО.

Немає необхідності спеціально шукати кварц з «круглим» номіналом. По-перше, на коротких хвилях в режимі SSB актуальна настройка з точністю не гірше 100 Гц, що все одно перевищує похибка калібрування більшості кварців. А по-друге, програмне забезпечення для RTL-SDR дозволяє встановити довільну частоту зсуву, і після цього шкала настройки буде показувати вже відкориговану частоту незалежно від номіналу кварцу.

монтаж

Розводка друкованої плати показана на малюнках:

архів з файлами схеми і друкованої плати

Плата двостороння, але це обумовлено в першу чергу монтажем роз'ємів, вся схема перетворювача частоти розлучена на нижньому шарі, а верхній, раз він все одно є, використовується в якості екрану.

Ще одним відсутнім на схемі елементом є жерстяної екран навколо всіх дискретних деталей, що утворюють кварцовий генератор. З тієї причини, що вихід змішувача підключений до досить чутливому пристрою у вигляді ТВ-тюнера, необхідно мінімізувати витік сигналу гетеродина, до якого тюнер так само чутливий, як і до корисного сигналу. Контактні майданчики для монтажу екрану оточують кварц Q1, котушку L4, конденсатори C7-C9, і всі вони з'єднані з «землею». Металевий корпус кварцу також заземлюється на цей екран у своїй верхній частині за допомогою дротяної перемички.

Якщо немає мідної жерсті, то екран можна зробити з консервної банки, або з балончика від піни для гоління, лаку для волосся і т.п. І консервні банки, і флакони бувають зроблені як з алюмінієвого прокату, так і з лудженого сталевого листа. Алюмінієві не притягають до магніту і не паяются, тому використовувати потрібно сталеві. Така жесть легко ріжеться звичайними ножицями, вона вже залужена, тому паяти її - одне задоволення.

Припаяти екран можна або на дротяні стійки, або протягнувши в отвори плати тонкі бляшані «язички», залишені при його вирізанні.

У моїй платі тюнер встановлюється не горизонтально, як в оригіналі, а вертикально для економії місця. Виріз фігурної форми дозволяє припаяти його загальним провідником до «землі» головною плати по обидва боки, а харчування і лінії даних від USB-роз'єму до нього потрібно підвести короткими гнучкими провідниками. Положення всіх роз'ємів і світлодіода збережено для того, щоб оригінальний корпус можна було використовувати з мінімальними доробками. Єдина відмінність полягає в використанні здвоєного двоколірного світлодіода із загальним катодом, який дозволяє відображати обидва режими роботи пристрою. Отвір для перемикача режимів роботи потрібно просвердлити самостійно в тій же бічній планці, яка має виріз для USB і світлодіода.

Перемикач режимів роботи - звичайний мініатюрний тумблер або фіксується кнопка з одним перемикаючим контактом, який в одному положенні подає напругу живлення на всю схему, а в іншому - тільки на одну половину індикаторного світлодіода. Всі з'єднання перемикача з платою виконані гнучким ізольованим проводом.

Пристрій після складання (див. КДПВ) зовні мало відрізняється від того, що вийшло б при монтажі вихідного набору, однак це вже девайс зовсім іншого класу.

Налаштування ПО

Як приклад буду використовувати популярний продукт SDRSharp, який вміє працювати з перенесенням частоти. Точну частоту кварцового генератора потрібно ввести в поле Shift з негативним знаком. Докладно зупинятися на тонкощах налаштування програми для роботи в діапазоні коротких хвиль не буду, тому що цього добра в мережі і так навалом. Але не можу промовчати про одну особливість, про яку не всі знають.

Методику визначення частоти кварцу я описував вище, але потрібно враховувати той факт, що кожен екземпляр тюнера має деяку індивідуальну похибка настройки. При роботі з широкосмуговими сигналами TV- та FM-трансляцій така похибка ніяк не впливає на працездатність, однак при прийомі вузькосмугових видів модуляції (особливо SSB і CW) вона часто перевищує ширину каналу. Тому перед виміром точної частоти кварцу потрібно відкалібрувати сам тюнер.

Для калібрування потрібно прийняти тюнером будь-який сигнал, частота якого точно відома. Мовні передавачі зазвичай стабілізовані дуже ретельно, тому як еталон цілком можна використовувати будь-яку FM-станцію. Але сигнал транслюється УКХ-передавача досить широкосмуговий, в той час як для калібрування тюнера з усього спектра потрібно виділити несучу частоту. Найпростіше це зробити в той момент, коли немає модуляції, тобто при передачі тиші. У цей момент спектр випромінювання стереофонического передавача набирає вигляду тризубця або більш складної фігури з кількома вузькими піками, центральний з яких відповідає частоті.

Спіймати момент тиші буває непросто, але в цій справі добре допомагає функція SDRSharp, що дозволяє записати на диск «сирий» сигнал з ефіру, а потім циклічно відтворювати його точно так, як якщо б працював реальний тюнер. Якщо в запис потрапить хоча б один момент тиші, то повертаючись до нього знову і знову, можна зафіксувати точну частоту несучої.

Реальна частота передавача може бути визначена по найближчому значенням, кратному 100 кГц. На скріншоті тюнер приймає сигнал 95 998 350 Гц, хоча очевидно, що мовна станція працює на 96 000 000 Гц. Для калібрування потрібно змінити параметр «ppm» налаштувань так, щоб центральний пік розташовувався симетрично навколо позначки шкали, що відповідає дійсній частоті сигналу.

Зразкове значення PPM можна обчислити за формулою:

де: f - реальна частота передавача; F - частота настройки тюнера. Обчислення значення (в моєму випадку воно дорівнює 17) можна використовувати в якості відправної точки, а точна величина, отримана при перегляді більш вузькосмугових спектрів, швидше за все, буде трохи відрізнятися.

Як еталон можна використовувати і інші сигнали, якщо є впевненість, що вони мають достатню точність установки частоти. Не варто сильно довіряти передавачів зв'язкових УКХ-радіостанцій (особливо дешевих китайських «брязкалець»), тому що для них похибка в кілька сотень Гц є цілком допустимою і зовсім непомітною при роботі. Передавачі «серйозних» служб, наприклад, диспетчерської вишки найближчого аеропорту, швидше за все, досить точні, а ось частотам «бортів» вже сліпо вірити не варто.

Можна спробувати використовувати як еталон сигнали передавачів базових станцій стільникового зв'язку в діапазоні 850 або 900 МГц. Існує навіть спеціальна утиліта "Kalibrate-RTL", яка дозволяє автоматизувати цей процес. Частоти кожного каналу жорстко визначені стандартом і витримуються з високою точністю, тому методом порівняння того, що зловив тюнер, і того, що повинно бути поблизу поточної настройки, можна обчислити похибку. У моєму випадку програма видала абсолютно неадекватне значення PPM, хоча відхилення частоти від номіналу було визначено правильно, і за допомогою вищенаведеної формули я отримав те ж саме значення, що і від мовної передавача.

Також на похибка настройки трохи впливає температура тюнера, тому починати калібрування бажано після 10-15-хвилинного прогріву в робочому режимі.

Після запуску конвертера калібрування можна буде уточнити за сигналами короткохвильових радіомовних станцій, чий спектр набагато більше підходить для цього. Однак з тієї причини, що на КВ-настройку може впливати як калібрування самого тюнера, так і точність введення частоти гетеродина, визначити, що з них коригувати, буде складніше. Наприклад, якщо шляхом корекції значення частоти гетеродина в поле Shift вдалося поєднати настройку з реальною частотою передавача в одному діапазоні, але відповідність порушується на інших діапазонах, значить справа в калібрування тюнера. Якщо ж все станції зміщені на однакову величину, то коригувати потрібно саме поле Shift.

Власне, все. Вдалих вам проходжень, 73!

Сьогодні, напевно, вже немає радіоаматора, який знає, хоча б у загальних рисах, що таке SDR (Software-Defined Radio). На цю тему написано вже багато, і в рамках цієї статті немає необхідності детально розповідати, що це таке і як це працює. Будемо вважати, що певне уявлення і деякий досвід у цій галузі у читача є.

Така порівняно нова технологія обробки сигналу все сильніше проникає в нашу радіолюбительську життя, і в ефірі вже працюють багато радіостанцій з використанням SDR-тран-Сівер. Деякі радіоаматори слухають ефір і візуально спостерігають обстановку на SDR-приймачах, але свій сигнал передають в ефір як і раніше за допомогою звичайного "класичного" трансивера. Адже крім відмінної якості прийому сигналу радіоаматорів в техніці SDR привертає наявність гарної та інформативною панорами ефіру на екрані комп'ютера. А ось робота на передачу зі звичайного трансивера передбачає і свої переваги. Наприклад, більшість імпортних трансиверів, як правило, мають на виході "стандартні" 100 Вт, а багато моделей ще і вбудований автоматичний тюнер. Більшість же пропонованих для покупки або повторення SDR-трансиверів забезпечують невелику вихідну потужність передавача (не більше 20 Вт) і не мають вбудованого антенного тюнера. Отже, в подальшому доведеться подбати ще й про додаткове лінійному підсилювачі потужності, і про вихідних ФНЧ. В цілому SDR-Транс-вер може обійтися зовсім не дешево.

Для багатьох любителів існує ще й деякий психологічний бар'єр - віртуальний. Трансівер на екрані комп'ютера не всіх влаштовує, і людина вважає за краще мати на столі не непоказну коробку з парою світло-діодів і роз'ємів, а реальний трансивер з красивими кнопками і ручками, які можна помацати і покрутити. Мати і те й інше також можуть далеко не всі бажаючі, і при виборі більшість воліють все-таки "класику". Так що ж робити в разі, якщо є непоганий звичайний трансивер, грошей на придбання окремого SDR-трансивера немає, а користуватися "благами" SDR і модно, і хочеться?

Існують два основних шляхи зі своїми достоїнствами і недоліками. Розглянемо їх окремо.

Шлях перший - придбати або виготовити окремий повноцінний SDR-приймач, а на передачу працювати по-старому, з звичайного трансивера. В цьому випадку необхідно подбати як мінімум про дві речі - комутації антени, яка повинна підключатися до SDR-приймача в режимі прийому і до виходу трансивера при передачі, і про синхронізацію частоти настройки і режимів роботи трансивера і окремого SDR-приймача. Якщо втручання в трансивер не планується і не прийнятно для його власника, то це дуже зручний варіант реалізації SDR-прийому. Правда, не найдешевший і простий.

Як вдалий приклад, можна навести приймач "Hanter" (ціна близько 200 дол. США), що має вбудований блок комутації антени. Схема цього приймача доступна на сайті виробника. Там можна почерпнути для себе багато цікавих схемотехнічні рішення (блок комутації зокрема) в разі, якщо ви маєте бажання зробити подібну систему SDR-прийому самостійно.

Що стосується синхронізації налаштування SDR-приймача і трансивера, то не все так просто при самостійному виготовленні. Приймач повинен вміти обмінюватися інформацією про частоту і режимах роботи з SDR-про-грамою, яка, в свою чергу, також повинна вміти спілкуватися з іншими програмами. І вибір тут, в принципі, невеликий. В основному для управління приймачем все використовують USB-інтерфейс комп'ютера і користуються синтезатором частоти на основі мікросхеми Si570 (через доступності програмного забезпечення для мікроконтролера управління синтезатором і приймачем). Цей синтезатор застосовується в багатьох SDR-приймачах і трансиверах серії "SoftRock", а також його можна придбати як окреме від приймача пристрій.

Інформації по виготовленню, а також про можливості придбання різних SDR-наборів в Інтернеті дуже багато, і при бажанні не складе ніяких труднощів знайти її в будь-якій пошуковій системі. Досить ввести ключові слова "sdr softrock" або подібні. Для прикладу, можна почати огляд з дуже інформативного і цікавого сайту RV3APM. Якраз на одній зі сторінок цього сайту коротко розповідається про синхронізацію окремого приймача і трансивера.

Другий шлях реалізації SDR-прі-йома - підключення найпростішого SDR-приймача (панорамної приставки) на одну фіксовану частоту до тракту ПЧ трансивера. Цей спосіб докладно описаний на сайті WU2X - автора спеціальної програми POWERSDR / IF STAGE. Як приклад там же наводиться опис підключення такого SDR-приймача до виходу ПЧ трансивера TS-940S.

Єдиний недолік такої схеми підключення в тому, що не кожен трансивер має буферізірованний вихід ПЧ, та ще й широкосмуговий, т. Е. Відведений від тракту прийому до фільтра основний селекції. І якщо такого виходу ПЧ немає, його доведеться робити самому або ж відмовитися від цього способу і повернутися до першого - окремим приймача. Якщо ж ви досить кваліфікований радіоаматор, то без зусиль зможете знайти на схемі свого трансивера перший змішувач приймача і підключити до нього буферний каскад, з виходу якого можна вивести сигнал ПЧ приймача на задню панель трансивера. Для прикладу, на рис. 1 наведено фрагмент схеми трансивера IC-735 з вбудованим буферним підсилювачем.

Отже, припустимо, що вихід ПЧ у нас є. Тепер необхідно вибрати приймач. На цьому етапі також відбудеться деяке поділ варіантів, в залежності від частоти ПЧ трансивера.

Якщо частота ПЧ "низька" - менше 40 МГц, та ще й "кругла", наприклад, 9 МГц, то вам пощастило. Найпростіший варіант - купити, наприклад, тут, недорогий (21 дол. США) набір одно-діапазонного SDR-приймача "Softrock 6.2" або подібний, розрахований на прийом діапазону 40 або 30 метрів, і кварцовий резонатор на 12 МГц. Схема гетеродина приймача дозволяє порушити цей резонатор на третій гармоніці, т. Е. На частоті 36 МГц. Атак як сигнал гетеродина в приймачі ділиться на чотири перед подачею на змішувач, то отримаємо частоту SDR-прийому близько 9 МГц. Це найдешевший і, можна сказати, ідеальний варіант.

Але можна зібрати подібний приймач з фіксованою ПЧ і самостійно. В мережі Інтернет запропоновано чимало варіантів простих приймачів на різних комплектуючих. І тут не можна не згадати відомого і шанованого радіоаматора Таsа (YU1LM), який розробив і опублікував безліч різновидів SDR-прі-yoмніков і трансиверів. Дуже корисно відвідати його сайт, де можна знайти схеми і докладні описи роботи його конструкцій, малюнки друкованих плат (правда, все це англійською мовою).

Все добре і зрозуміло, якщо є в наявності кварцовий резонатор на необхідну частоту. А якщо його немає? Що робити? Вибір невеликий. Або відмовитися від цієї затії, або зробити синтезатор частоти, про який піде мова трохи нижче.

Тепер розглянемо найскладніший (і, на жаль, найпоширеніший) варіант - трансфер з "високою" ПЧ і, відповідно, перетворенням "вгору". З цієї структурі виконано переважної більшості фірмових трансиверів, але далеко не всі цифрові мікросхеми, які звичайно використовуються в SDR-приймачах, здатні працювати на частотах порядку 80 МГц. Також необхідно мати кварцовий резонатор на потрібну частоту. Є й інші складності.

В цьому випадку автори деяких конструкцій застосовують подвійне перетворення частоти. Сигнал першої ПЧ трансивера (45 ... 80 МГц в більшості випадків) переноситься на другу ПЧ, на частоту, на якій здатний працювати SDR-приймач. Це не найкращий шлях, так як подвійне перетворення знижує досяжні динамічні параметри приймача і може створити додаткові внутрішні перешкоди прийому при невдалому виборі частот перетворення.

До динамічному діапазону панорамної приставки потрібно ставитися серйозно, навіть якщо ви продовжуєте вести прийом на трансивері, а на панораму просто дивіться. Будь-які перевантаження, як першого змішувача трансивера, так і змішувача SDR-приймача, а також входу звукової карти комп'ютера, приведуть до появи на картині панорами помилкових, неіснуючих реально сигналів. Будь-які продукти обмеження по амплітуді і інтермодуляційні складові будуть прекрасно видно на панорамі.

Тому потрібно добре погоджувати весь тракт SDR-прийому за рівнями сигналів. Не допускати перевантажень. Простий критерій - на самому "тихому" діапазоні шумова доріжка панорами повинна лише трохи підніматися вгору при підключенні антени до трансивер, т. Е. Необхідний невеликий запас по чутливості, але не більше. Не слід допускати ситуацій, коли шум ефіру при підключенні антени піднімає шумову доріжку панорами на полекрана, т. Е. На десятки децибел. Ви просто втратите сигнал в шумах, обмеживши при цьому динамічний діапазон всієї системи. Користуйтеся аттенюаторами трансивера або окремим аттенюатором на вході панорамної приставки.

Також не нехтуйте хорошим смуговим фільтром на частоту прийнятої ПЧ на вході вашого SDR-прі-yoмніка. На виході першого змішувача трансивера присутній широкий спектр всіляких комбінаційних частот, а SDR-приймач має і побічні канали прийому (на гармоніках гетеродина, наприклад), і не виключено появи перешкод прийому з цієї причини. І якщо в звичайному трансивері ми чуємо перешкоди, тільки коли вони потрапляють в смугу пропускання фільтра основний селекції, то при SDR-прийомі ми бачимо на панорамі все. Це загальні рекомендації. Далі перейдемо до розгляду запропонованої для повторення панорамної приставки, схема якої показана на рис. 2.

Пристрій являє собою приймач прямого перетворення на фіксовану частоту і дуже близьке за схемотехническим рішенням ^ "SoftRock 6.2". Цей варіант має відмінні динамічні параметри і дуже гарне співвідношення простота / ціна / якість.

Основна відмінність від оригінального "SoftRock" - це застосування замість кварцового генератора синтезатора частоти на мікросхемі Si570 CAC000141G (DD2). Таке рішення дозволяє налаштувати панорамну приставку на частоту прийому сигналу першої ПЧ будь-якого трансивера, і необхідність в пошуку потрібного кварцового резонатора відпадає. Це не дешеве рішення (мікросхема Si570 коштує приблизно 30 ... 40 дол. США), але найбільш якісне і просте схемотехнически. З таким синтезатором можна приймати сигнали від 1 до 80 МГц і навіть вище. Мікросхема Si570 (КМОП версії) здатна генерувати сигнал з максимальною частотою до 160 МГц, але максимальна частота прийому буде обмежена швидкодією застосованих в змішувачі аналогових ключів - мікросхеми FST3253 (DD4). Реально перевірено роботу приставки на частоті ПЧ трансивера ICOM - 70,4515 МГц.

Схему приймача можна вибрати в одному з двох варіантів. Приймальна частина і синтезатор однакові для обох версій панорамної приставки, відмінність тільки в фазовращателямі. Який варіант вибрати - вирішувати вам. Друкована плата також розроблена для двох варіантів.

Перший варіант - із застосуванням фазовращателя на дільнику на чотири, т. Е. Найпоширеніший, що забезпечує в нашому випадку максимальну частоту прийому 40 МГц (160 МГц / 4) і не вимагає настройки фазовращателя. Цей варіант зручний для трансиверів з низькою ПЧ.

Другий варіант - застосування в якості фазовращателя інтегруючого RC-ланцюга, що затримує сигнал одного з каналів фазовращателя щодо іншого каналу на 90о по фазі (рис. 3). Цей варіант вимагає підбору ємності конденсаторів фазовращателя і точної настройки підлаштування резистором.

Такий фазообертач замість дільник частоти на чотири дозволяє сформувати два сигнали безпосередньо на робочій частоті синтезатора, без її поділу. У випадку з синтезатором на Si570 можливе отримання вихідної частоти фазовращателя аж до 160 МГц. Ця максимальна частота буде визначатися швидкодією застосованих інверторів і впливом на високих частотах ємності монтажу.

Аналогічний варіант застосований в приймачі YU1LM "Monoband SDR HF receiver DR2C". На його сайті можна знайти повну схему приймача з докладним описом роботи цього фазовращателя. Також на схемі YU1LM наведені орієнтовні значення ємності конденсатора фазовращателя, в залежності від прийнятої частоти (частоти першої ПЧ вашого трансивера).

Вхідний смуговий фільтр 2-го порядку - C17L1C18 - досить широкосмуговий. На схемі вказані номінали для частоти ПЧ в смузі 8.10,7 МГц. Для іншого значення ПЧ необхідно перерахувати номінали елементів фільтра. Це дуже просто і зручно робити за допомогою програми RFSim99.

Для управління синтезатором частоти Si570 застосований популярний і дешевий мікроконтролер Atmega8 (DD1) із записаними в його EEPROM-па-м'яти кодами програми з файлу SOFT_UNIPAN.hex.

Котушка L1 містить 24 витка, намотаних проводом ПЕВ-2 0,35 на кільцевому магнітопроводі Т30-6 фірми Amidon. Трансформатор T1 змішувача намотаний на аналогічному муздрамтеатрі і таким же проводом. Число витків первинної обмотки - 9, вторинної - 2x3.

Мікросхему 0PA2350 (DA4) можна замінити іншим малошумливим здвоєним ОУ. Посилення коректують підбором резисторів R8 і R10.

Все пристрій зібрано на друкованій платі розмірами 60x65 мм (рис. 4) з двостороннього фольгованого склотекстоліти, а на рис. 5 показано розташування на ній деталей (все для варіанту приймача з подільником на чотири). Практично всі резистори і конденсатори типорозміру 0805.

Для програмування контролера зручно використовувати програматор USBasp. Він відносно недорогий і зручний тим, що використовується USB підключення до комп'ютера. Інформації по цим програматорів і програмами для нього в Інтернеті безліч. До панорамної приставці програматор підключають стандартним (що йде в комплекті з більшістю продаваних программаторов) ISP-кабелем для програмування.

Конфігурацію мікроконтролера задають відповідно до рис. 6 у вікні програми, яка обслуговує програматор, т. Е. Програмують тільки розряди конфігурації, необхідні для роботи з внутрішнім генератором 8 МГц (CKSEL \u003d 0100 і SUT \u003d 10). Також потрібно встановити розряди EESAVE \u003d 0, BODEN \u003d 0, BODLEVEL \u003d 1 (2,7 В).

Управління синтезатором гранично просте. Після запису програми, за замовчуванням, встановлюється частота генерації 35,32 МГц, що в разі застосування дільника на чотири дає частоту 8,83 МГц, що відповідає частоті ПЧ трансивера TS-940S.

Частоту генерації можна змінювати в широких межах кнопками "FR-" (SB3) і "FR +" (SB4). Швидкість перебудови збільшують, натиснувши і утримуючи кнопку "FAST" (SB2). Встановивши потрібну частоту, слід натиснути на кнопку "SAVE" (SB1), і нове значення запишеться в незалежну пам'ять мікроконтролера - EEPROM. Ця частота буде встановлюватися при кожному включенні панорамної приставки. Частоту генерації синтезатора можна контролювати вимірювальними приладами або прослуховувати на трансивері або іншому приймачі.

Роз'єм Х3 "MUTЕ" може бути корисний для блокування SDR-прийому в момент передачі, для чого слід замкнути контакти цього роз'єму. Мікросхема DA1 - детектор зниження напруги (супервізор). При його відсутності бували випадки втрати даних в незалежній пам'яті в інших конструкціях.

Приймач практично не потребує налаштування і при правильному монтажі починає працювати відразу.

На фотографії рис. 7 представлений вид готової панорамної приставки. Вона дещо відрізняється від пропонованих варіантів, так як на ній відпрацьовувалися і ис-випробовують обидва варіанти - з дільником на чотири і RC-фа-зовращателем. Малі габарити в багатьох випадках дозволяють розмістити цю приставку безпосередньо всередині трансивера, а вже з трансивера виводити готовий I / Q сигнал для підключення до лінійного входу звукової карти комп'ютера. Ну а далі на комп'ютері потрібно встановити програму POWERSDR IF STAGE і уважно вивчити всю інформацію на сайті WU2X.

На закінчення хотілося б відзначити деякі переваги використання панорамної приставки перед застосуванням окремого SDR-прийом-ника. Це і відносна простота, і дешевизна самої приставки, і простота підключення до трансивер. Якщо немає необхідності управління трансивером з боку SDR-програми, т. Е. Вас влаштовує управління і перебудова частоти трансівером, то можна застосовувати для перегляду панорами і SDR-прийому практично будь-яку SDR-програму (немає необхідності в синхронізації частот окремого приймача і трансивера). Недолік - потрібен вихід ПЧ в трансивері.

В даний час панорамний приставка експлуатується з трансівером Kenwood TS-940S.

Програму мікроконтролера і креслення другого варіанту друкованої плати приймача можна скачати.

література

1. Hunter - SDR Receiver / Panadapter. - http://www.radio-kits.co.uk/hunter/.

2. QRP2000 USB-Controlled Synthesizer. - http://www.sdr-kits.net/QRP2000_ Description.html.

3. SDR-SOFTWARE DEFINE RADIO - програма визначає функції радіо. - http://www.rv3apm.com/rxdx.html.

4. Як використовувати SDR-панораму з будь-яким трансівером-приймачем. - http://www.rv3apm.com/sdrtrx.html.

5. POWERSDR / IF STAGE. - http: // www. wu2x.com/sdr.html.

6. Five Dash Inc / Your Source for SoftRock. - http://fivedash.com/.

7. Amateur Radio Site Devoted to Homebrew, QRP and Low Power Contesting. - http://yu1lm.qrpradio.com/.

8. RFSim99 російською. - http://dl2kq.de/soft/6-1.

Дата публікації:15.07.2013

думки читачів

• Vlad / 02.04.2015 - 20:16
  Дякую автору за інформацію. Дуже довго намагаюся знайти і купити даний апарат, може підкажете? З повагою, Володимир [Email protected]
• той же радіомеханік / 08.07.2014 - 18:36
  додати повинен. ну практично не бачив успішно працюють і як належить за міркуванням "на папері". у мене і приятелів, яких давно знаю, чомусь добре працювали приймачі з однієї ПЧ - нехай і незвично за поняттями багатьох- високою. завжди знаходиться якась "гидоту" і пролазить по купі додаткових каналів прийому.
• радіомеханік / 08.07.2014 - 18:25
  не треба забувати, що "сложнілка" не обов'язково стане працювати лучьше! і враховуйте можливі самі неідеальні умови прийому на практичному місці прийому !!! геніальність в простоті схемного рішення ретельності і продуманості виготовлення.
• Лена / 13.05.2014 - 10:29
  ... og heren. То зовсім не те, що багато хто подумав! радіоаматорську творчість я дуже поважаю. радіоаматор не підсунув-б мені явно дохлий акумулятор. всім вам здоров'я і успіхи.
• Лена / 13.05.2014 - 10:19
  пардон. шановні damen og heren.воспользовалась діда останньої (сподіваюся) дружини ноут-буком. поки він пішов (три магазинчика в радіусі розльоту осколків відповідного ситуації снарядів \\ "середнього \\" танка. купувати акумулятор або щось для мого. згодна з тим, що бачила їм натиканія в ... (порожнечу, сподіваюся я дура не права) .
• Сергій / 10.05.2014 - 6:53
  Говорячи прямо - маразм крепчает.Ілі автору нічим зайнятися на чужині і в жаре.На мій погляд це вже надбання не радіоелектроніки, а галузі медицини - психіатрія. Думаю (на жаль), я не ошібся.Не кажучи про аналізі тексту шановного автора. Що поробиш - ностальгія його мучить ймовірно ...

Трохи дивно і не інформативно звучить заголовок цієї статті, чи не так? Здається, що вони, скорочення зрозуміють тільки самі що ні на є пропалені гіки. Але насправді все трохи простіше і цікавіше. Про те, що таке RTL SDR і слова з іншими цифрами - читай нижче.

Що таке SDR

За незрозумілою абревіатурою SDR криється вельми цікава штука, розшифровується як Software Defined Radio, що в перекладі означає щось типу «програмного радіо». Ідея універсального радіоприймача на основі персонального комп'ютера витала в повітрі досить давно. Але справа йшла з величезним скрипом, адже для того, щоб комп'ютер став радіоприймачем, крім самого комп'ютера і програмного забезпечення, потрібно було і спеціальне залізо, яке і повинно добувати радіосигнал з повітря, його оцифровувати і передавати на обробку комп'ютера.

Все ще незрозуміло, що таке SDR? SDR це всеволновая радіоприймач на основі персонального комп'ютера (або іншого обчислювального пристрою, наприклад, смартфона). За допомогою SDR можна прослуховувати радіоефір в дуже широкому діапазоні починаючи від кілогерц і закінчуючи мегагерцами. А послужливий комп'ютер, за допомогою спеціалізованих програм допоможе не тільки розкодувати модуляцію радіосигналу, а й знайти відповідну трансляцію.

Як правило, за допомогою звичайного SDR можна прослуховувати будь-які аналогові передачі в ефірі. Починаючи від переговорів між авіалайнерами і диспетчерами, і закінчуючи розмовами звичайних радіоаматорів. Якщо простий радіоприймач або рація дозволяють працювати тільки в якомусь певному діапазоні, наприклад, радіоприймач в автомобілі дозволяє прослуховувати FM-діапазон, а іноді ще й AM. Там віщають радіостанції з музикою, новинами або телемагазин. А всеволновая SDR може більше. Він універсальний і однаково добре може підслухати розмову діточок по walky-talky, таксистів з диспетчером, пожежних, поліцію, а заодно і сусідську радионяню. Правда, слухати розмови силових органів вже не так просто оскільки вони якщо не повністю перейшли на цифрове мовлення з шифруванням, то вже гранично близькі до того. Але зате всі інші передачі прослуховуються приймаються при достатньому рівні сигналу просто чудово.

До речі, оскільки SDR це штука вельми і вельми універсальна, то вона може прослуховувати не тільки аналогові радіопередачі, а й переглядати аналогове телемовлення! Адже по суті, влаштуванню все одно, що виловлювати з ефіру, оцифровувати і передавати в комп'ютер. Вистачило б тільки частоти дискретизації, так ширини каналу захоплення. Але і це ще не все. Якщо дуже захотіти, то можна спокійно розкодувати і цифрові канали. Комп'ютера в цілому все одно, що розкодувати. Аналогове мовлення або цифрове, був би тільки відповідний модуль для декодування. Хоча деякі стандарти і протоколи, просто так перехопити і розібрати до легкотравного виду не вийде. Наприклад, Bluetooth, що працює на частотах, які підтримуються SDR, виловити з ефіру буде практично неможливо, оскільки там застосовується не тільки динамічна зміна частот, а й активний шифрування трафіку. А укупі з низьким радіусом дії практичне застосування SDR для «прослуховування» Bluetooth стає нереальним.

Отже, SDR - це програмно-апаратний комплекс для радіоаматорського доступу, в режимі прийому, до ефіру з широким діапазоном частот. Застосовується найчастіше з цікавості, щоб дізнатися, що коїться навколо в радіоефірі. Або ж цілеспрямовано, з прицілом на розвиток електронних навичок.

А за це не посодют?

У Російській Федерації не посодют, оскільки подібні пристрої, є тільки і виключно приймачами. Передавати в ефір вони не можуть чисто конструктивно, перешкоди здатні порушити діяльність інших радіопристроїв - не випромінюють. Відповідно SDR ліцензуванню не підлягає, оборот подібних пристроїв на території країни - вільний. Більш детально це розписано в таких документах, як «Закон про зв'язок» та інших нормативних актах. А хлопці з ДПС-ФМ, не полінувалися і зібрали цілий дайджест правової інформації, включаючи роз'яснення регулятивних органів.

Єдині дії, які можуть викликати певний конфлікт в правовій площині, це без тіні сумніву спроби розшифровки або злому зашифрованих каналів. Але на подібні подвиги здатні лише самі просвітлені голови, оскільки з кондачка до цієї теми навіть і не підібратися.

Конкретний зразок з Китаю

Але геть теорію, давайте розглянемо конкретний прилад, який відкриє дорогу в світ широкосмугового радіоаматорства! Ще всього кілька років тому, експериментатори-самоучки, виявили що якщо трохи подковирять звичайний USB телевізійний приймач, побудований на чіпі RTL2832, то можна з нього зробити дуже непоганий SDR-приймач. В принципі, подібний підхід виробників, коли апаратне забезпечення може робити дуже багато, але для кінцевого користувача функціональність обмежують програмними засобами - не новий. Можна згадати хоча б модеми від USRobotics або деякі процесори від Intel. Так і тут, виробник чіпів виготовив їх з неабияким запасом, щоб чіп можна було використовувати в максимально великій кількості пристроїв без модифікацій, а всі обмеження там чисто програмні. Звідси і пішов масовий інтерес саме до подібних приймачів, обов'язково з чіпом RTL2832. Спритні китайці зрозуміли досить швидко, пройшло всього року два, що тут справа нечиста і є певний інтерес саме до таких продуктів і саме з метою створення SDR приймачів. А потім взяли і налагодили випуск справжніх SDR приймачів і безпосередньо на чіпах RTL2832.

Хочу відразу зауважити, що навіть на тому ж самому Aliexpress, SDR-приймачів можна знайти відразу кілька видів. А крім того, такий приймач можна спаяти і самостійно з продаваних там же наборів DIY, а від турботливого покупця одержати всі необхідні деталі, корпус, інструкцію, так антену. Але я все ж вважав за краще отримати вже готовий прилад, а не випробовувати долю в припаюванням многоногого чіпа до друкованої плати.

Отже, після деякого очікування, на моєму робочому столі лежить невелика металева коробочка розмірністю 45х75х20 мм. Корпус виготовлений з фарбованого алюмінію, з одного торця два роз'єми для підключення антени, а з протилежного роз'єм MiniUSB і світлодіодний індикатор робочого стану приладу. У комплекті, крім самого приймача йде ще й непоганий USB кабель для підключення, і невелика антена на немагнітному підставі і вельми довгим кабелем. До речі, оскільки подібні пристрої не мають ніякого бренду і є стовідсотковим NoName, то у продавців періодично виникає необхідність в вигадуванні найменування свого товару. Ось і тут, продавець вивернувся і назвав SDR приблизно так «NEW 100 KHZ to 1.7 GHz all band radio RTL - the SDR receiver RTL2832 + R820T». Що ж, при підтримуваних частотах з 100 кілогерц і до 1.7 гігагерц, воно дійсно «всеволновая».

Якщо розібрати SDR, тим більше що він працює, а розбирання на гарантію ну ніяк не вплине, то всередині можна знайти дуже мало чого цікавого. Так тут є пара многоногих чіпів, так кілька інших деталей. Є тут R820T, як спадкоємець E4000. Але в цілому і дивитися-то нема на що. Зібрано акуратно, видно, що китайці відійшли від практики паяти все у себе вдома, в селі на рогожі. За них уже все давно паяють роботизовані станції і тільки найскладнішу роботу, типу тієї, що приклеїла пари найтонших проводочков - виконує людина.

Як би там не було - пристрій цілком працездатний, при підключенні його до USB-порту, загоряється синій світлодіод, а це значить, що харчування подається і можна приступати до установки програмного забезпечення.

Встановлюємо програмне забезпечення

І ось саме тут користувач SDR, зазвичай, наступає на ті самі граблі, за якими періодично ходять всі інші. Для того щоб можна було користуватися SDR, необхідно встановити драйвера і програмне забезпечення на комп'ютер. Але тут потрібно враховувати, що все програмне забезпечення, включаючи драйвер, розробляється для SDR ентузіастами. А вони чхати хотіли на сумісність і перевірки працездатності своїх творінь з різноманітним обладнанням.

Тому повозитися доведеться. Процес установки поділяється на дві частини, спочатку необхідно встановити спеціальний драйвер для SDR, а потім вже програму для роботи з SDR. Я, як справжній екстремал, всі операції проводив на Win10 x64. Хочу відразу попередити, якщо необхідний драйвер не встановлюється через відсутність вірної цифрового підпису, то необхідно відключити перевірку цифрових підписів драйверів в операційній системі. Як це робиться? Гуглити.

1 . Насамперед викачуємо спеціальну програму по установці драйвера. Завантажити її можна з сайту RTLSDR.org. Це як раз і є той сайт, де об'єдналися добровольці для розробки спеціального драйвера під чіп RTL2832. А встановлювати драйвер необхідно через програму Zadig, оскільки драйвер для роботи SDR підміняє оригінальний драйвер для RTL2832.

Отже, викачуємо програму, запускаємо, підключаємо пристрій по USB до комп'ютера. Бажано підключати його саме в системний блок, А не через монітор або якийсь інший зовнішній USB-хаб.

Якщо все пішло добре, то в Zadig необхідно вибрати пристрій з ім'ям Bulk-in, Interface (Interface 0). Далі, легким рухом руки, натискаємо Install Driver і встановлюємо WinUSB (і ніякий інший). Якщо драйвер встановився і в Device Manager зникли невідомі пристрої, то можна сміливо переходити на крок 2 і встановлювати безпосередньо програму для роботи з SDR.

А ось, якщо щось пішло не так ... Тут уже все трохи складніше. Windows могла встигнути встановити стандартний драйвер для RTL2832 або драйвер просто не встановився. У цьому випадку послідовність дій така:

А. Видаляємо пристрій з Device Manager з видаленням драйвера.

Включаємо режим відображення прихованих пристроїв в Device Manager.

Якщо пристрій не видно в списку, значить воно приховано і необхідно включити опцію відображення прихованих пристроїв.

Б. Запускаємо Zadig ще раз, в опціях включаємо відображення всіх пристроїв. Шукаємо наше пристрій, а воно вже скоріше буде називатися RTL2832UHIDIR. І для нього перевстановлюємо драйвер на WinUSB. Для надійності перезавантажуємося.

2 . Найпростішим і наочним програмним продуктом для роботи з SDR можна сміливо назвати SDRSharp. Надалі, можна спробувати і інші програми, але для початку SDRSharp буде саме тим, що доктор прописав.

Спочатку, SDR # розроблявся командою ентузіастів AirSpy. Втім, AirSpy і зараз підтримує SDR #, але з якихось невідомих причин, остання версія SDR #, завантажена з їх офіційного сайту, відмовилася працювати з моїм пристроєм. Вірніше, навіть не з пристроєм, а тим драйвером, який був встановлений через Zadig. Мабуть, в продукт були внесені якісь зміни, і він виявився не зовсім сумісний з попередніми версіями драйверів. І можливо, що саме з цієї причини на сторінці AirSpy є посилання ще й на якийсь сумісний драйвер.

Але я не став розбиратися в причинах несумісності, а просто використовував ті версії SDR #, що були надані мені продавцем пристрою. Вони якраз працюють так як потрібно. А щоб програми нікуди не загубилися, я їх дбайливо склав в окремий архівчік.

Перевірити працездатність отриманого комплекту можна досить просто. Запускаємо SDRSharp і в лівому верхньому кутку вибираємо RTL-SDR / USB (а це саме той пристрій, що ми встановлювали). Якщо програма не лається на недоступність пристроїв і якщо на екрані почалося пожвавлення в вигляді графіків, то все працює як треба. А якщо ж SDR # лайнувся, то потрібно повертатися до кроку 1 і мудрувати з драйверами.

Пробуємо в роботі SDR #

Інтерфейс SDR Sharp - примітивний. Тут є всього лише одне вікно. У лівій частині розташовуються настройки, а в правій графіки. Графік у вигляді кривої лінії відображає рівень сигналу на обраних частотах. Чим вище рівень сигналу, тим, відповідно, надійніше з'єднання на цій частоті і є ймовірність, що саме там ведеться трансляція чогось відмінного від шуму. Але далеко не завжди високий рівень означає осмислену або ж взагалі трансляцію. Допомогти розібратися з тим - є там хоч якийсь сигнал або ж це просто шум, допоможе нижній графік, виконаний за методологією «водоспад».

Водоспад відображає наявність корисного сигналу на кожній їх відображаються частот. Шум зазвичай показується синім або холодним спектром, а корисний сигнал кольоровим або теплим. На різних частотах і при різних типах кодування сигналу, ширина і теплота ділянок відмінна. Так, наприклад, якщо намагатися зловити сигнал FM радіостанції або телевізійний сигнал, то теплий потік буде добре помітний і досить широкий. Досить буде лише клікнути мишкою десь в середині потоку і, швидше за все, з динаміків поллється звук трансляції. А ось якщо ловити джерела простіше, та ще й виходять в ефір епізодично, наприклад, користувачів портативних радіостанцій або пілотів авіалайнерів, то за ними доведеться дуже уважно полювати і ловити пролітають найтонші кольорові смужки.

У лівій частині вікна програми зосередилися опції настройки прийому. Крім різних фільтрів, котрі краще не чіпати, якщо не знаєш їх призначення, а програма поставляється з заздалегідь налаштованими опціями, тут розташовується інтерфейс настройки частоти і типу кодування. Вся ця краса ховається в групі Radio. Особливу увагу, при спробі настройки на потрібну частоту варто звертати на тип кодування:

• NFM - частотна модуляція, часто використовуються портативними радіостанціями.
• AM - амплітудна модуляція. З нею працюють деякі радіостанції на середніх і довгих хвилях, цивільні авіалайнери і багато інших.
• LSB -однополосная модуляція (амплітудна модуляція з однієї нижньої бічний смугою), різновид амплітудної модуляції. Застосовується зараз, в основному, тільки в аматорського радіозв'язку.
• USB - майже повний аналог попереднього, але застосовується верхня бічна смуга. Застосовується до сих пір на деяких морських і військових кораблях. Як і LSB, характеризується зниженим енергетичним вимогам для передавача.
• WFM - широкосмугова частотна модуляція, тут як раз рояться музичні радіостанції.
• DSB - різновид амплітудної модуляції, а саме балансная амплітудна модуляція з придушенням несучої (double side band). Чи ведеться з цієї модуляцією якась трансляція чи ні, сказати не можу. Але якщо тип і з'явився в програмі, значить, десь вона застосовується.
• CW (або CWL-L / CW-U) - лінійна частотна модуляція. Застосовується для трансляцій радіотелеграфу. Сподіваюся, що азбуку Морзе ще не все забули?
• RAW - чистий сигнал, без обробки. Може бути корисний для передачі сигналу в інші модулі.

Розібратися з типами аналогових модуляцій, допоможе цілком непогана сторінка на порталі мікроелектронних технологій. Плюс, можу порекомендувати ознайомитися з коротенько і не зовсім актуальним описом інтерфейсу SDR # російською мовою. Опис допоможе, якщо раптом будуть якісь питання до незрозумілих елементів інтерфейсу.

Крім усього іншого, в SDR # є можливість підключати плагіни сторонніх розробників. Серед них є й досить корисні, наприклад, здійснюють самостійний пошук трансляції в вікні моніторингу або висновок на екран картинки трансльованого відеосигналу. Модулі під SDR Sharp збираються в мережі на безлічі сайтів, адже розробкою займаються ентузіасти, а почати можна, наприклад, з цього. З російськомовних же проектів, найбільш цікавим можу назвати проект RTL-SDR.ru, відповідно порекомендую відвідати і його.

А що далі?

Після того як все налаштовано, перевірено в роботі - настає почуття, що все, награти. І хочеться, чого більше. Але, оскільки у нас в руках саме програмний продукт, то його можна розширювати і допілівать до потрібного стану неймовірною кількістю шляхів і практично до безкінечності. Деякі умільці аж виловлюють супутникові сигнали, GPS всякий і бавляться відстеженням авіалайнерів на карті за сигналами їх радіомаяків.

Але перш за все можна спробувати збільшити дальність прийому, а тут допоможе тільки хороша антена, оскількирозглянута плата вже обладнана цілком стерпним підсилювачем. Антен існує безліч видів, більшість з яких можна без особливих мук зібрати власними руками, слідуючи концепції DIY. Більш того, оскільки в комплекті йде універсальна антена, яка однаково погано працюватиме у всьому діапазоні, то в стані «награлися» деякі потреби у напрямку прийому вже будуть зрозумілі. І власне саме під них і можна буде збирати цілеспрямовано правильну антену.

Якщо можливостей SDR # недостатньо або з якихось причин цей продукт не влаштовує, то можна спробувати схрестити SDR-приймач з однією з багатьох альтернатив. Почати можна хоча б з

RTL-SDR - широко відоме поєднання букв в середовищі радіоаматорів. Дешеві і доступні, можна сказати вже, народні SDR приймачі з-під неба кілька років тому стали справжнім відкриттям для багатьох радіоаматорів. Купа народу витратило дуже багато часу і сил для того, щоб реалтековскій чіп зміг зі звичайного DVB-T приймача перетворитися на повноцінний надширокосмугових SDR. І в цьому огляді я розповім вам про наступному ступені еволюції цього приймача.

Я давно краєм ока поглядав за тим, чим займаються хлопці з RTL-SDR.COM і таки спромігся замовити собі вже третю версію їх свистка. Про говорити безглуздо, про нього не писав тільки вже ледачий, а ось що нам можуть запропонувати хлопці з RTL-SDR? На мій погляд, в їх пристрої, на даний момент, реалізовані всі доопрацювання які були народжені і випробувані спільнотою любителів RTL-SDR на практиці. В результаті вийшла класна іграшка як для початківців, так і для просунутих радіоаматорів. Пройдемося по основним пунктам відрізняє цей приймач від конкурентів

корпус

Ну, по-перше, це алюмінієвий корпус, а не пластиковий, як на дешевих побратимів.

Що само по собі добре з точки зору захисту від перешкод. По-друге корпус грає ще й роль тепловідводу, оскільки у плати приймача є зв'язок з корпусом через теплопроводящую силіконову прокладку, яка крім тепловідведення виконує роль аммортизатора.

Корпус зроблений з алюмінієвого профілю і закритий з двох сторін кришками, через які з одного боку виведений антенний роз'єм типу SMA який для жорсткості закріплюється ще й гайкою.

А з іншого боку USB.

В цілому, конструкція досить надійна. На мій погляд, трохи похабно виглядають саморізи які кріплять кришки корпусу, але це дрібниці.

усередині

Хлопці з RTL-SDR.com зробили повністю свою, зовсім нову плату. В результаті чого за твердженнями розробників вдалося значно знизити внутрішні шуми схеми і зменшити кількість уражених частот.

На платі, як і належить, розмістилися RTL2832U

І приймач від Rafael Micro R820T2. Все як у класичного свистка. Але на цьому схожість і закінчується.

У нового девайса встановлений термокомпенсірованний опорний генератор від WTL на 28.8МГц розташований в центрі плати, що логічно і правильно. На жаль на офф. сайті WTL не зміг знайти опис на цей компонент, було б цікаво подивитися на характеристики ...

Для повного уявлення про новий приймачі найпростіше подивитися на схему яку я люб'язно запозичив.

Вивчення особливостей плати почнемо від антенного входу. Тут розташувався триланковий LC фільтр і невеликий малошумящий широкосмуговий передпідсилювач (на фото позначений стрілкою) імовірно на мікросхемі типу BGA2711. Далі йде ще один фільтр + погоджують ланцюжка.

А потім вже йде розв'язує трансформатор підключається безпосередньо до RTL2832U.

Для живлення мікросхем приймача в RTL-SDR.com використовують потужний малошумящий стабілізатор напруги на AP2114. Для порівняння, в звичайних «свистках» використовується AMS1117.

Для харчування активних антен у RTL-SDR.com є т.зв. інжектор харчування на 4.5 вольта, реалізований на окремому перемикачі (на фото позначений стрілкою) який управляється безпосередньо через інтерфейс RTL2832U. На мій погляд 4.5 вольта це якось замало, для харчування, наприклад, тієї ж Mini-Whip, але це напруга можна використовувати, наприклад як контрольне для включення / вимикання схем живлення антен. Тут же по входу стоїть діодний збірка BAV99. Це двадіода включених зустрічно-паралельно, по суті, звичайний діодний обмежувач захищає чутливий вхід приймача (на фотографії A7W).

Також цікавою особливістю є можливість масштабування, наприклад можна кілька приймачів використовувати одночасно для моніторингу різних діапазонів, при цьому є можливість підключення зовнішнього високостабільного опорного генератора замість вбудованого TCXO, якщо він з якоїсь причини Вас не влаштовує. Для цього необхідно виконати ряд маніпуляцій з паяльником, що для просунутого радіоаматора не є великою проблемою. Так само є ще ряд цікавих моментів, наприклад на плату зручним чином виведені порти GPIO, CLK вхід / вихід опорного сигналу, 3,3 В, GND, I2C, які також можуть бути використані просунутими радіоаматорами в своїх цілях.

SDRSharp

Тут все як завжди, викачуємо SDRSharp з офіційного сайту, розпаковуємо в зручну для роботи директорію, наприклад: C: \\ SDRSharp і якщо раніше у Вас ніколи не було в господарстві свистків на RTL2832, запускаємо файл install-rtlsdr.bat який завантажить нам драйвера і утиліту для їх установки. Вставляємо наш приймач в USB. Далі запускаємо скачаний в ту ж саму директорію файл zadig.exe і бачимо перед собою ось таке ось вікно.

При цьому, якщо замість Bulk-In Interface (Interface 0) порожнеча, то перевірте, щоб в меню Options стояла галочка List All Devices, далі в списку вибираємо Bulk-In Interface (Interface 0) і тиснемо кнопку Install Driver. Власне після установки можна запускати SDRSharp.exe, вибирати в списку приймачів RTL-SDR (USB), і працювати.

Прийом КВ і УКВ

Для прийому середніх і коротких хвиль (500 кГц - 24 МГц) необхідно з режиму квадратурного семплірованія (Quadrature sampling) який використовується для прийому УКВ (24 МГц - 1200 МГц)

переключитися в режим прямого семплірованія з порту Q branch (Direct sampling (Q branch)).

випробування

Для вивчення характеристик приймача використовувався мій робочий ноутбук Asus R510C. Сигнал, що приймається знімався з вбудованою звукової карти. Як джерело сигналу і аналізатора використовувався прилад Rohde & Schwarz CMS 52. На жаль, вимірювання вдалося провести тільки до частоти 1 ГГц, вище мій прилад вже не здатний працювати. Параметри при яких проводилися вимірювання були обрані такі ж як при випробуваннях приймача про який я вже писав на сторінках журналу.

Параметри для SSB: Тон 1кГц. Режим демодуляції приймача USB, RTL-AGC - On. Чутливість приймача при SINAD 12дБ. Смуга приймача 3кГц.

Параметри для AM: Тон 1кГц. Режим демодуляції приймача AM, глибина модуляції 80%. RTL-AGC - On. Чутливість приймача при SINAD 10дБ

Параметри для FM: Тон 1кГц. Режим демодуляції приймача NFM, девіація частоти 2кГц. RTL-AGC - On. Чутливість приймача при SINAD 12дБ

Короткі хвилі (режим прямого семпліювання (Q branch))

УКХ (режим квадратурного семплірованія)

Як видно з результатів вимірювань передпідсилювач на КВ робить свою справу, і якщо у чутливість була досить низька, то у девайса від RTL-SDR.com все в принципі не погано. У режимі квадратурного семпліювання трохи здивувала чутливість на 12м-10м діапазонах, вона не катастрофічно низька, але насилу дотягує до рівня не найдосконалішою сі-Бишків, що наводить на роздуми про те, що хлопці розробники кілька перемудрили з фільтром, для одержання більш високої чутливості доведеться трохи підкоригувати номінали елементів на вході в R820T. В іншому, чутливість як на КВ, так і на УКХ відмінна і заслуговує усіляких похвал.

нагрівання

У режимі квадратурного семпліювання, коли пристрій працює на повну потужність, корпус девайса досить сильно гріється. Завдяки теплопроводящей прокладці, тепло з плати приймача передається на корпус і останній нагрівається до досить високих температур, близько 45 градусів за Цельсієм.

RTL-SDR і інші ОС

Найприємніше для мене було в тому, що приймач від RTL-SDR.COM, власне як і інші аналогічні пристрої на базі RTL2832U без проблем працюють на моєму старенькому MacBook. Просто завантажуємо і встановлюємо CubicSDR, підключаємо свисток в USB і у нас все готово для роботи, ніяких танців з бубном не потрібно.

підсумок

А підсумок, треба сказати, вельми радісний. Всього за 20 доларів, так, так, всього за 20 доларів Ви отримуєте відмінний гаджет для моніторингу як коротких, так і ультракоротких хвиль. Трохи розчарував фільтр на вході в R820T, але це не настільки критично. В іншому RTL-SDR.com v.3 працює стабільно і без будь-яких проблем. Так що всім, хто все ще хоче спробувати і випробувати на собі, що таке SDR, але з якихось причин сумнівається, настійно рекомендую.

Замовив на тест USB стик, на зв'язці чіпів RTL2832U + R820T, для використання його в якості SDR приймача. Оскільки це дуже дешевий пристрій, і використовується не за прямим призначенням, має ряд недоліків, які я вирішив виправити:
_Тюнер R820T не приймає сигнал на частотах нижче 25MHz.
_Стік дуже гарячий - все тепло відводиться через антенне гніздо і USB роз'єм.
_У схемі живлення використовуються дуже малопотужні стабілізатори, які працюють на межі.

Було прийнято рішення, помістити плату тюнера на материнську плату яка в свою чергу буде поміщена в алюмінієвий корпус. До слова сказати, ідея не нова і не моя. За основу була взята ідея з кит набору (100 kGz - 1.7 GHz), який дозволяє виправити майже всі вищеописані недоліки. Я лише зробив свій варіант з поліпшеним харчуванням і охолодженням. Виніс стабілізатори живлення на материнську плату, замінивши їх на більш потужні і перетворив корпус в радіатор. Тепло з плати тюнера, буде безпосередньо йти через термопрокладку.

Плату виготовив за допомогою фоторезиста. На фотографії нижче відображені деякі етапи: Плата після травлення в розчині персульфата амонію. Вилучений фоторезист, і плата обрізана за розміром. Зроблені пропили під SMA коннектори і USB кабель. Проведений монтаж елементів.
Рожевий прямокутник - це термопрокладка. Трансформатор приклеєний гумовим клеєм до шматочка скотча.

Розширення можливості тюнера працювати в діапазоні 100kHz -25 MHz, досягається шляхом прямого підключення до чіпу RTL2832U на незадіяний вхід Q. Сигнал з антени надходить на зрізати фільтр 30MHz і далі через трансформатор на вхід чіпа.

Трансформатор намотав на феритових кільцях діаметром 4.2 мм проводом 0.1 мм. Кільце при намотуванні, тримав пінцетом. Щоб не пошкодити вже намотані витки, губки пінцета обмотав одним витком тонкої ізоляційної стрічки. А щоб постійно рукою не стискати пінцет, обкрутив його гумкою для грошей. Вийшли ручні мікро лещата. Намотував відразу трьома дротиками, до повного заповнення сердечника. На цьому можна було зупинитися, з'єднавши згодом початок і кінець двох різних зволікань, вийшла б середня точка, вторинної обмотки. Але, я вирішив зробити красиво, і позбутися від невикористаної в даній схемі середньої точки. Продовжив мотати першу зволікання, розмотуючи при цьому другу. В результаті друга зволікання повністю вийшла, а на її місце лягла перша, пройшовши ще одне коло по сердечнику.

Наступним етапом, припаяв висновки трансформатора безпосередньо до чіпу. Пайка дуже дрібна, два зволікання діаметром 0.1 мм припаиваются до п'ятачкам 0.2Х0.2 мм. З інструментів, тільки збільшувальне скло і паяльник з товстим жалом. Насамперед модифікував паяльник, на жало намотав мідну міліметрову дріт і кусачками сформував голку. Потрібна саме форма голки, косий зріз або форма схожа на викрутку не підходить. Далі, пролуділ свинцево-містять припоєм місце пайки - розбавив старий припой для зниження температури плавлення. Залуділ зволікання, кінчики зігнув на 90 градусів на відстані приблизно 5 мм від краю, і за допомогою скотча зафіксував їх у вертикальному положенні. Торці зволікань вперлися в плату поруч з п'ятачка. Тепер крапелька свіжого флюсу, і акуратними рухами, новоспеченого жала, по черзі зацентріровал зволікання на розплавлену п'ятачках. Усе! Залишається тільки злегка натягнути зволікання і укласти її на корпус чіпа, і акуратно змити флюс спиртом.

На фотографії нижче: Плата тюнера з віддаленими роз'ємами, приймачем ІК випромінювання та стабілізаторами напруги. Трансформатор. Висновки трансформатора припаяні до чіпу.
Фотографував через збільшувальне скло, тому в фокусі тільки центр кадру.

Останній етап - складання. Потрібно засунути в корпус материнську плату, що не змістивши термопрокладку, вона еластична і легко деформується. Для цього я скористався дуже тонкою плівкою, відрізав смужку трохи ширше термопрокладки і склав її навпіл. Серединою смужки, приліпив до Термопрокладки. Позиціонувати смужку потрібно таким чином, щоб материнська плата зарухалася в корпус, складкою плівки вперед. Тепер залишається тільки засунути материнську плату в корпус, і повільно витягнути плівку за верхню половинку. Готово, можна прикручувати бічні кришки.

Тестуємо. Встромив перший-ліпший шматок дроту, приблизно півметра завдовжки, і на частоті 7395kHz зловив слабкий сигнал радіостанції, дуже було схоже на Німецька мова. Трохи лівіше одна і справа ще 2 станції. Сигнал дуже зашумлен і плаває як на хвилі, плавно посилюється і загасає. Загалом, потрібна нормальна антена. Як потепліє, полізу на дах робити нормальну КВ антену.

оновлення 1

Для коректного підключення, трансформатора до чіпу, додав додаткові елементи: C11, C12, R1.