Tüm Bantta Doğrudan Dönüşüm Alıcısı: 6 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Bu Eğitim Tablosu, tek yan bant, mors kodu ve 80 MHz'e kadar teletip radyo sinyallerinin alınması için deneysel bir "Doğrudan Dönüşüm" tüm bantlı alıcıyı açıklar. Ayarlanmış devreler gerekli değildir!

Bu gelişmiş proje, ilk Eğitilebilir https://www.instructables.com/id/Arduino-Frequency-Synthesiser-Using-160MHz-Si5351 üzerine inşa edilmiştir.

Bu alıcının konsepti ilk olarak 2001'de yayınlandı: "Ürün dedektörü ve bunun için yöntem", Patent US6230000 B1, 8 Mayıs 2001, Daniel Richard Tayloe,

1. Adım: Teori

Yukarıdaki devre seri olarak bağlanmış bir anahtar, direnç ve kapasitör göstermektedir.

AC (alternatif akım) bakış açısı

Anahtarı kapatır ve girişe bir AC sinyali uygularsak, kapasitör boyunca voltaj bölücü etkisi nedeniyle genliği artan frekansla azalacak bir AC voltajı görünecektir.

Bizim için özellikle ilgi çekici olan, kondansatördeki AC voltajının girişin %70'ine düştüğü frekanstır. "Kesme frekansı" olarak bilinen bu frekans, kapasitörün Xc reaktansı R direncine eşit olduğunda meydana gelir. Kesme frekansının üzerindeki frekanslar 6dB/oktav oranında zayıflatılır.

Devrem için kesim frekansı 3000Hz olarak ayarlanmıştır, bu da yayın frekansları ve üzeri için AC çıkışı olmadığı anlamına gelir.

DC (doğru akım) bakış açısı

Anahtarı kapatır ve girişe bir DC voltajı uygularsak, kapasitör o değere şarj olmaya başlayacaktır. Kondansatör tamamen şarj olmadan anahtarı açarsak, C üzerindeki voltaj, anahtar tekrar kapanana kadar sabit kalacaktır.

Yüksek frekanslı bir sinyal alma

Şimdi yüksek frekanslı bir sinyali, gelen sinyalin aynı kısmı yukarıda açıklanan RC ağına sunulacak şekilde açılıp kapanan bir anahtardan geçirelim. Gelen sinyal 3000 Hz'lik kesme frekansının oldukça üzerinde olmasına rağmen, kapasitör her zaman aynı tek kutuplu DC dalga şekli ile sunulur ve bu dalga şeklinin ortalama değerine şarj olur.

Gelen sinyalin anahtarlama frekansından biraz farklı olması durumunda, kapasitör gelen sinyalin farklı şekilli bölümleriyle karşılaştığında şarj olmaya ve boşalmaya başlayacaktır. Fark frekansı, diyelim ki 1000Hz ise, kapasitör boyunca 1000Hz'lik bir ton duyacağız. Fark frekansı RC ağının kesme frekansını (3000Hz) aştığında bu tonun genliği hızla düşecektir.

Özet

• Anahtarlama frekansı, alma frekansını belirler.
• RC kombinasyonu, duyulabilecek en yüksek ses frekansını belirler.
• Giriş sinyalleri çok zayıf olduğu için amplifikasyon gereklidir (mikrovolt)

Adım 2: Şematik Diyagram

Yukarıdaki devre iki anahtarlamalı RC (direnç - kapasitör) ağına sahiptir. İki ağın nedeni, tüm dalga biçimlerinin pozitif voltaj dalga şekline ve negatif voltaj dalga şekline sahip olmasıdır.

Birinci ağ R5, anahtar 2B2 ve C8'den oluşur … ikinci ağ R5, anahtar 2B3 ve C9'dan oluşur.

Diferansiyel yükseltici IC5, iki ağdan gelen pozitif ve negatif çıkışları toplar ve ses sinyalini C15 üzerinden J2'nin "ses çıkışı" terminaline iletir.

R5, C8 ve R5, C9 için tasarım denklemleri:

XC8=2R5 burada XC8 kapasitif reaktans 1/(2*pi*cutoff-freq*C8)

50 ohm ve 0,47uF değerleri 3000 Hz'lik bir kesme frekansı üretir

2* çarpanının nedeni, giriş sinyalinin her ağa yalnızca zamanın yarısı için sunulmasıdır, bu da zaman sabitini etkin bir şekilde ikiye katlar.

R7, C13 için tasarım denklemleri

XC13=R7 burada XC13 kapasitif reaktans 1/(2*pi*cutoff-freq*C13)'tür. Bu ağın amacı, yüksek frekanslı sinyalleri ve gürültüyü daha da azaltmaktır.

Ses Yükseltici:

Op-amp IC5'in ses kazancı, 10000/50 = 200 (46dB) voltaj kazancına eşit olan R7/R5 oranı ile ayarlanır. Bu kazancı elde etmek için R5, RF (radyo frekansı) yükselticisi IC1'in düşük empedans çıkışına bağlanmıştır.

RF Amplifikatörü:

IC1'in voltaj kazancı, 1000/50 = 20'ye (26dB) eşit olan R4/R3 oranı ile ayarlanır ve 72 dB'ye yaklaşan kulaklıkla dinleme için uygun bir toplam kazanç sağlar.

Mantık Devreleri:

IC4, sentezden gelen 3 volt tepeden tepeye sinyal ile IC2 için 5 volt mantık arasında bir tampon yükseltici görevi görür. Tampon yükselticinin kazancı, R6/R8 dirençlerinin oranı tarafından ayarlanan 2'dir.

IC2B ikiye bölme olarak kablolanmıştır. Bu, C8 ve C9 kapasitörlerinin eşit sürelerde R5'e bağlanmasını sağlar.

Adım 3: Baskılı Devre Kartı

Devre kartının monte edilmeden önce ve sonra üstten ve alttan görünüşü.

Ekli zip dosyasında tam bir Gerber dosyası seti bulunmaktadır. Kendi PCB'nizi üretmek için bu dosyayı bir devre kartı üreticisine göndermeniz yeterlidir… fiyatlar değişiklik gösterdiğinden önce bir fiyat teklifi alın.

Adım 4: Yerel Osilatör

Bu alıcı, https://www.instructables.com/id/Arduino-Frequency-Synthesiser-Using-160MHz-Si5351'de açıklanan frekans sentezleyiciyi kullanır.

Ekli "direct-conversion-receiver.txt" dosyası bu alıcı için *.ino kodunu içerir.

Bu kod, alıcı kartında ikiye bölme devresine izin vermek için çıkış frekansının görüntüleme frekansının iki katı olması dışında, yukarıdaki frekans sentezleyici koduyla hemen hemen aynıdır.

2018-04-30

.ino formatındaki orijinal kod eklenmiştir.

Adım 5: Montaj

Ana fotoğraf, her şeyin birbirine nasıl bağlı olduğunu gösterir.

80MHz'de geçiş yaparken uzun kablolar istemediğiniz için SMD'ler (yüzeye monte cihazlar) seçildi. Elle lehimlemeyi kolaylaştırmak için 0805 SMD bileşenleri seçildi.

Elle lehimleme söz konusu olduğunda, sıcaklık kontrollü bir demir satın almak önemlidir, çünkü çok fazla ısı PCB izlerinin yükselmesine neden olacaktır. 30W sıcaklık kontrollü bir havya kullandım. İşin sırrı bol miktarda jel fluksu kullanmaktır. Lehim eriyene kadar lehimleme sıcaklığını artırın. Şimdi bir pede lehim uygulayın ve havya hala altlığın üzerindeyken 0805 bileşenini bir cımbız kullanarak havyaya doğru kaydırın. Bileşen doğru şekilde yerleştirildiğinde havyayı çıkarın. Şimdi kalan ucu lehimleyin, ardından işinizi yerel kimyagerinizden alabileceğiniz İzopropil alkol ile temizleyin.

6. Adım: Performans

Ne diyebilirim ki… işe yarıyor !!

En iyi performans, ilgilenilen bant için düşük empedanslı rezonanslı bir anten kullanılarak elde edilir.

Kulaklık yerine 12 voltluk bir ses yükseltici ve hoparlör ekledim. Ses ön yükselticisi, 12 voltluk pil kaynağı yoluyla ortak mod geri besleme döngüsü olasılığını azaltmak için kendi dahili voltaj düzenleyicisine sahipti.

Ekli ses klipleri, yaklaşık 2 metre çapında bir kapalı ayarlı tel döngüsü kullanılarak elde edildi. Döngünün merkezi, toprak ve alıcı girişi arasına 10 dönüşlü bir sekonder bağlı iki delikli bir ferrit çekirdeğin bir deliğinden geçirildi.

Diğer talimatlarımı görüntülemek için buraya tıklayın.