Yaesu FT-450D SDR için RF Tap Modifikasyonu: 8 Adım (Resimlerle)

2025 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2025-01-13 06:58

Merhaba ilgilenebilecek herkes, Sanırım önce bu talimatın neyle ilgili olduğunu açıklamam daha iyi oldu. Bu projede yer alan ana bileşenler aşağıdaki gibidir:

Yaesu FT-450D, 100W güç çıkışı ile 160-6 metrelik amatör bantları kapsayabilen modern bir kompakt HF/50MHz alıcı-vericidir. Listelenecek çok fazla özellik var, bu yüzden daha fazlasını öğrenmek istiyorsanız radyoyu Google'da aramanız yeterli.

SDRPlay, 1KHz ila 2GHz frekans aralığını kapsayan ve spektrumun 10MHz'e kadar bir bant genişliği ile görüntülenmesine olanak tanıyan mükemmel bir geniş bant Yazılım Tanımlı Radyodur.

SDPlay:

(Mükemmel ürünlerini satın almak dışında şirketle hiçbir bağlantım yok)

Bu ekipmanların her ikisi de kendi başlarına mükemmel. Bununla birlikte, bu talimatın amacı, iki ekipmanı bir araya getirmek ve her iki dünyanın en iyilerinden yararlanabilmektir. Bununla, FT-450D telsizini amaçlandığı gibi (dar bantlı bir telsiz alıcı-vericisi olarak) kullanabilmeyi ama aynı zamanda geniş bant kanalını görselleştirmek için SDRPlay alıcısını kullanabilmeyi kastediyorum.

Bu, hem FT-450D hem de SDRPlay'in bir anten görmesi gerektiğinden, doğası gereği bir sorun teşkil eder. Bir yaklaşım, basitçe iki anten kullanmaktır. İkinci bir yaklaşım, tek bir anten kullanmak, ancak RF yolunu bölmek ve hat içi anahtarlama kullanarak iletmek/almak olabilir. Üçüncü ve tercih edilen bir yaklaşım, uygun bir düşük gürültü devresi kullanarak FT-450D içinden alma RF yolunu kesmek ve alınan sinyali SDRPlay'e sunmaktır. Bu ikinci yaklaşım, hem FT-450D hem de SDRPlay'in temelde aynı anteni görmesiyle sonuçlanır. Düşük gürültü devresine yalnızca alım sırasında güç verilir ve bu nedenle iletim sırasında SDRPlay alıcısına girişi koruyan önemli bir izolasyon sağlar. Düşük gürültülü devrenin yüksek bir empedans girişi vardır, bu nedenle FT-450D içindeki kademe noktasına minimum bir yük sunar. Bu son nokta, FT-450D içindeki uygun bağlantı noktaları pasif 50 ohm bant geçiren filtrelerin her iki yanında yer aldığından önemlidir. Ek bir devre tarafından getirilen herhangi bir yükleme veya empedans değişikliği, filtrelerin transfer fonksiyonunu değiştirecek ve ayrıca istenen sinyal yolundaki gücü azaltacaktır.

Piyasada satılan düşük gürültülü amplifikatörlerin (LNA) çoğu, kazanç oluşturmak için geri bildirim kullanır ve ayrıca 50 ohm giriş empedansına sahiptir - bu özelliklerin hiçbiri arzu edilmez.

Dave G4HUP tarafından basit bir yüksek empedanslı musluk devresi tasarlandı ve satın alınabildi. Ne yazık ki, anladığım kadarıyla Dave vefat etti. Tasarımın bir parçasını aldım ve modifikasyonla kendi baskılı devre kartımı ürettim, test ettim ve kendi FT-450D'me taktım. Bu talimatın konusunu oluşturan bu süreçtir.

Adım 1: LNA Şematik ve PCB Düzeninin Oluşturulması

genel bakış

Yıllar içinde ürünler ve ev kullanımı için birkaç Baskılı Devre Kartı (PCB) ürettim. İlk günlerde bu, bakır kaplı tahta, transferler ve tasarımı bakır üzerine çizmek için özel kalemler kullanmayı içeriyordu. Daha sonra tahta, açıkta kalan bakırı çıkarmak ve istenen izleri bırakmak için Ferrik Klorür ile kazınacaktı. Işığa duyarlı bakır kaplı tahta satın almak ve dağlamadan önce bir direnç oluşturmak için bir maske kullanmak da mümkündü. Ticari olarak yapılan tek seferlik bir tahtaya sahip olmak çok pahalıydı ve hobiler için mevcut olmayan gerekli araçlardı.

Günümüzde, bilgisayar araçları günlerce değil saatler içinde panoları tasarlamak için ücretsiz ve yaygın olarak kullanılabilir. Ayrıca, Çin'de ve Birleşik Krallık dışında başka yerlerde bulunan birçok ucuz imalatçı ile imalat maliyetleri düştü. Ancak, nakliyeyi de dahil ettiğinizde, tek bir tahtaya sahip olmanın hala o kadar ucuz olmadığını söyledi.

Bu projede kullandığım diğer bir yaklaşım ve yöntem, tahtayı bir CNC freze makinesi kullanarak frezelemektir. Açıkçası, bir tahta yapmak için bir CNC makinesi satın almazsınız ama zaten ahşap, metal ve cam frezeleme gibi birçok projede kullanılmış bir makinem vardı.

Bir PCB'yi bir CNC makinesi kullanarak frezelemek, istenen parçaların etrafındaki izolasyonu frezelemek için çok ince bir kesme aleti kullanmayı içerir, ancak tüm bakırı frezelemeyi gerektirmez. Kalan bakır adalar, stabilite ve performansı artıran bir yer düzlemi olarak hareket etmek istendiğinden, bu yaklaşım özellikle RF devreleri kurarken kullanışlıdır. Bu projede çift taraflı bakır kaplama levha kullandım ve üst ve alt bakır yüzeyleri birbirine bağlayarak deldim.

EasyEDA kullanarak PCB tasarımı

Çeşitli PCB tasarım paketlerini denedim ve gerçekten DipTrace adlı bir pakete yerleştim. Ancak, tasarım paketlerinin bağımsız bir uygulama kullanmak yerine web tabanlı olması her zamankinden daha popüler. DipTrace'i bir süredir kullanmadığım için biraz paslandım, bu yüzden çevrimiçi olarak etrafa baktım ve EasyEDA adlı web tabanlı bir tasarım aracı buldum. Bu aracı mükemmel, çok sezgisel ve kullanımı basit buldum. Birkaç dakika içinde bir şema oluşturmak ve ardından bir PCB'ye dönüştürmek çok kolay, tüm süreç birkaç değişiklik ve iyileştirme de dahil olmak üzere bir saatten az sürdü. Alet tasarımcıları, sağlanan üretim tesislerini kullanacağınızı umuyorlar, ancak sonraki bir alet zinciri tarafından kullanılmak üzere endüstri standardı gerber formatında bir tasarımı dışa aktarmak yine de mümkün.

Adım 2: Geometri ve Takım Yolları Oluşturmak için FlatCAM'i Kullanma

EasyEDA, şematik ve PCB düzenini oluşturmak için kullanıldıktan sonra, bir sonraki adım, CNC freze makinesini kontrol etmek için takım yolları ve nihayetinde gcode oluşturmaktır. Bu amaca ulaşmak için çeşitli yazılımlar denedim ve sonunda FlatCAM'e karar verdim. Bu yazılım ücretsiz, kararlı ve kullanımı oldukça sezgiseldir. Levha için FlatCAM takım yolları kullanılarak kesme ve delme işlemleri çok hızlı bir şekilde oluşturulabilir. Ayrıca, herhangi bir şeyin ince ayar gerektirmesi durumunda, çok kullanıcı dostu bir geometri düzenleyicisi vardır. Bu adımın video oluşturma bölümünde, gerber dosyalarını içe aktarmak ve bazı temel düzenlemeleri gerçekleştirmek için FlatCAM'in nasıl kullanıldığını gösteriyorum. Aracın uçtan uca nasıl kullanılacağını gösteren birçok ayrıntılı video mevcuttur. Sadece bu proje için özel olarak yapmam gereken değişiklikleri ele aldım.

3. Adım: Frezeleme Süreci - Eylemdeki CNC Makinesi

Tamam, son birkaç adımda aşağıdakiler elde edildi:

- Devre şeması EasyEDA kullanılarak alınmıştır.

- Devre şemasından da EasyEDA kullanılarak PCB düzeni oluşturulmuştur.

- Pano için gerber dosyaları ve ayrıca matkap dosyaları oluşturuldu.

- FlatCAM, yol geometrisi oluşturmak/düzenlemek ve pano ve kesme için gcode oluşturmak için kullanıldı.

- FlatCAM, matkap dosyasını içe aktarmak ve ölçeklendirmek için kullanıldı, ayrıca gcode ile sonuçlandı.

Şimdi tahta, kesme ve delme için üç gcode dosyamız var.

Bir sonraki aşama, aslında bir tahtayı frezelemeye başlamaktır. Kullandığım tahta çift taraflı fiberglas bakır kaplı tahtadır. Bunu on-line sipariş edebilirdim ama aslında Maplin'in iyi bir fiyata oldukça güzel bir büyük levha yaptığını ve bir saat içinde elimde olduğunu gördüm - sadece frezelemek istedim!

Freze makinem bir Sable 2015 ve onu kontrol etmek için Mach3 yazılımını kullanıyorum. Tahta ray kabartmasını frezelemek için 0,5 mm parmak freze kullandım. Tahta oyukları ve delikler için 1,5 mm parmak freze kullandım. Tahtayı doğrudan frezelemek için PCB'nin altında frezeleme yapacak bir şeye ihtiyacınız var - benim değirmen yatağım kalın alüminyum ve bunun içine freze yapmak istemezsiniz! PCB'ler için PCB altında kullanılacak en iyi malzemenin 5 mm kalınlığında köpük levha olduğunu buldum. Bu köpük tahtayı internetten veya zanaat mağazalarından çok ucuza alabilirsiniz. Bir maket bıçağıyla kesmek kolaydır ve çok düzgün bir kalınlığa sahiptir. Bakır kaplı levha, ince çift taraflı bant kullanılarak köpük levha üzerine monte edilir. Köpük levha da aynı bant kullanılarak CNC yatağına monte edilir - Frezeleme sırasında hiçbir zaman bir tahta serbest bırakmadım veya hareket etmedim.

0,5 mm parmak freze açıkçası oldukça kırılgandır ve bu nedenle ilerleme hızımı 60 mm/dk'da tutuyorum. PCB/köpük levha sandviçini sabitleme bandından çıkarmamak için kesme için aynı besleme hızını kullanıyorum.

Ekli, öğütme işlemi eylemini gösteren bir videodur:)

Ayrıca final panolarının üç resmi de ektedir. Bir görüntü, karttaki ilk denemeyi gösterir ve transistör pedleri arasında en açık şekilde küçük istenmeyen bakır alanları görülebilir. İkinci denemede FlatCAM'e geometri eklenerek bu istenmeyen bakır alanlar ortadan kaldırıldı. Üçüncü resim, bileşenlerle doldurulmuş son kartı göstermektedir.

Levha doldurulduktan sonra bakırın kararmasını ve renk atmasını durdurmak için çok hafif bir cila spreyi verildi.

Adım 4: Bitmiş Panonun Frekans Tepkisi

Bitmiş doldurulmuş pano, bir spektrum analizörü kullanılarak kazançla karakterize edildi. Analizör, frekansı 10KHz'den 30MHz'e süpürecek ve kazancı ölçecek şekilde ayarlandı. Kazanç, aynı zamanda, FT-450D alıcı-verici ile SDRPlay alıcısı arasında iyi bir izolasyona ihtiyaç duyduğumuzda ve iletim yaparken radyoda ne olduğunu simüle etmek için güç kapalıyken de ölçüldü.

LNA'ya giriş seviyesi -40dBm idi

Resim 1 - İşaretleyici 7.1MHz'e ayarlandı LNA'nın kazancı +2.5dB

Resim 2 - >34dB izolasyon gösteren LNA'ya giden güç kapalı

Resim 3 - Düşük frekans düşüşü 1,6 MHz'de -3dB aşağı

Esasen HF amatör bantları üzerinde LNA düz 3MHz - 30MHz (~500MHz'e kadar düzdü)

Adım 5: Uygun bir RF Musluğu ve Güç Noktası için Yaesu FT-450D'yi Analiz Etme

LNA kartı FT-450D'ye takılmadan önce uygun bir RF bağlantı noktası ve güç noktası tanımlanmalıdır. Bu, radyo servis kılavuzu kullanılarak ve şemayı kullanarak RF bağlantı noktası seçimini hassaslaştırmadan önce alıcı blok şemasına bakarak başarıldı.

Her şeyden önce, SDR'nin herhangi bir IF dönüştürme aşamasından önce FT-450D'ye bağlı anteni görmesini istedim, bu da araştırmayı önemli ölçüde daralttı. İlk IF mikserinden önce, atılması gereken iki belirgin nokta vardı. Rx sinyali PA kartından RF-IF kartına girdiğinde aşağıdaki aşamalardan geçer:

- Giriş dalgalanma koruması

- Değiştirilebilir (röle) 20dB giriş zayıflaması

- Bir dizi birbirini dışlayan anahtarlamalı bant geçiren filtre

- Değiştirilebilir (röle) IPO ön yükselticisi

- Birinci kademe IF karıştırıcı (1. LO tahrikli karıştırıcı)

Bu nedenle, iki ilgi noktası, esasen bant geçiş filtrelemesinden önce veya sonra kaynatıldı. SDR'nin mümkün olduğunca fazla sinyal görmesini istedim, bu yüzden bant geçiren filtre ağından hemen önce kapatmaya karar verdim. Sinyali kapatmak için kullanılan LNA'nın yüksek bir empedans girişi olduğunu ve bu nedenle radyo sinyali yolu üzerindeki etkisinin minimum olacağını unutmayın.

Dikkate alınması gereken diğer alan, LNA kurulunun gücünü nereden alacağıdır. Neyse ki FT-450D şeması oldukça açık ve iyi notlandırılmıştır ve bu nedenle uygun bir güç noktası bulunabilir. Seçilen güç noktası, alım sırasında LNA'ya güç sağlar, ancak iletim sırasında LNA'yı kapatır. Bu, iletim sırasında SDR girişini >30dB izole eder. Güçlendirilmiş LNA akım tüketimi ~9mA'dır.

Ekli resimler aşağıdakileri gösterir:

- Blok şemada gösterilen RF bağlantı noktası

- Şematikte gösterilen RF bağlantı noktası

- Pano düzeninde gösterilen RF bağlantı noktası

- Şematikte gösterilen LNA güç bağlantı noktası

- Kart düzeninde gösterilen LNA güç musluk noktası

Adım 6: LNA Kartının Yaesu FT-450D'ye Takılması

Şimdi LNA kartı üretildi, karakterize edildi ve uygun bir bağlantı noktası belirlendi ve kartı FT-450D'ye gerçekten uydurmanın zamanı geldi.

Bu noktada, bu değişikliği riski size ait olmak üzere gerçekleştirdiğinizi belirtmek adettendir. Karmaşık değil ama her zaman bir hasar riski var ve ben şahsen bu modifikasyonu hala garanti kapsamında olan bir radyoda yapmazdım - eminim modifikasyondan sonra garanti geçersiz olacaktır. FT-450D'mi ebay'den ikinci el aldım, bu yüzden benim durumumda endişelenecek bir garanti yok.

Böyle bir değişiklik yapmaya karar verirseniz, sadece dikkatli ve metodik bir şekilde gidin - en hassas durumlar için geçerli olan eski bilge deyişi kullanın …… iki kez ölçün ve bir kez kesin:)

FT-450D kasasında herhangi bir delik açmamaya karar verdim, bunun yerine SDR'yi FT-450D'nin yanına monte etmeye ve doğrudan SDR anten girişine vidalamak için SMA sonlandırılmış bir uç ucu çalıştırmaya karar verdim. Sinek ucu, gerilim azaltma sağlamak için radyo çıkış noktasında sabitlenmiştir.

Ekteki resimlere bakın….

Adım 7: LNA Kartı Üzerinden RF Musluğundan Kaynaklanan Eylemdeki SDR

Bu adımda, anten kaynağı LNA kartı üzerinden FT-450D anten musluğu olan SDR radyoyu çalışırken gösteren kısa bir video var. Bu test gece geç saatlerde yapıldı ve grup biraz ölü ama SDR'nin yanıtı beklendiği gibi. FT-450D, güç verilmediğinde LNA kartı izolasyonu nedeniyle SDR'ye giriş iletirken etkin bir şekilde susturulur.

Adım 8: Sonuç

Her şeyden önce, bu talimat çok eğlenceliydi ve sonuçtan çok memnunum. Tüm iyi projelerde olduğu gibi üç temel hedef vardır…. yeni beceriler öğrenmek, projeyi başarılı kılmak ve buraya kadar okumak isteyen herkesle bilgilerini paylaşmak.

Bu noktada şapkamı geç Dave G4HUP'a bırakıyorum. Dave'in işi olmasaydı bu proje gerçekleşmeyebilirdi. Orijinal LNA tasarımının benim olduğunu iddia edemem, sadece bir tasarım alıp kendi yolumda yapmaya çalıştım. Sadece Dave'in çalışmalarının geliştirilip başkalarıyla paylaşılmasını onaylayacağını umuyorum.

Sonuç olarak proje başarılı olmuştur.

Lütfen herhangi bir soruyu kovmaktan çekinmeyin ve onlara cevap vermek için elimden geleni yapacağım.

Saygılarımla, Dave (G7IYK)