SDR radijas, naudojimo ypatumai, konverteriai :::2008:::

⌂⌂⌂

d

Štai toks juokingo dydžio įtaisas, kurio tiesioginė paskirtis žiūrėti TV, nekainuojantis nė 20€ turi daugybę viduje užslėptų galimybių. Donglo viduje turbūt 99 atvejais iš 100 turėsime standartinį mikroschemų rinkinuką. Pats tiesioginio keitimo imtuvas R820 arba senesnis E4000 (jau nebegaminama) ir specializuotas demoduliatorius RTL2832U išvedantis signalą į USB jungtį. Naudojant specialią programinę įrangą šis USB pirštukas perdengia labai platų dažnių diapazoną. Praktiškai nuo 24MHz iki 1766MHz ir gali priimti įvairiausias moduliacijos rūšis: CW (telegrafas), AM (amplitudinė moduliacija), NFM (siaurajuostė dažnuminė), FM (plačiajuostė dažnuminė), LSB,(apatinė vienos juostos moduliacija) USB (viršutinės juostos moduliacija), DSB (skaitmeninė) ir RAW. Kaip visiškai rimtame skaneryje. Juo galime priimti taksi pokalbius, automobilinius CB radijo kanalus, paprastas FM radijo stotis, aviacijos dispečerių pokalbius su lėktuvais, su specialia programine įranga kompiuterio ekrane galime matyti lėktuvų skrydžių žemėlapius taip pat priimti meteorologijos palydovų perduodamus žemėlapius.

Visa tai realizuojama specialios programinės įrangos pagalba tiesiog kompiuteryje. Labiausiai paplitę yra programos SDR# ir HDSDR. Kompiuteris turėtų būti ne visiškai silpnas, kadangi gan stipriai apkraunamas jo procesorius. Su P4 tipo kompiuteriu man nepavyko priversti šių programų stabiliai veikti.

Programos yra nemokamos ir jas galime atsisiūsti iš čia: http://sdrsharp.com/#download ir štai čia: http://www.hdsdr.de/ . Programa SDR# yra lengviau įsisavinama ir kiek patogesnė naudojimui, tuo tarpu programos HDSDR yra gražesnis dizainas.

Kaip jau minėta, "nuogas" donglas aprėpia diapazoną nuo 24MHz iki maždaug 1800MHz. Tačiau daugeliui įdomu kas vyksta ir žemojoje radijo diapazono dalyje. Norėtųsi pažiūrėti nuo ilgų bangų (LW), vidurinių (MW) pereiti visą trumpųjų (SW) diapazoną, pažiūrėti situaciją mėgėjiškuose diapazonuose, t.y. praplėsti ribas praktiškai nuo 0Hz iki 30MHz. Tam jau reikalingas priedas prie donglo, t.y. konverteris (upconverter).

Upconverteris USB donglui

Vos pradėjus domėtis šiais dalykais, apžvelgiau kokie gi konverteriai yra rinkoje. Yra pačių įvairiausių, bet jie nėra pigūs. Įdėmiau pažvelgus, matome kad beveik visi gamykliniai konverteriai yra surinkti mikroschemos ADE-1-24 pagrindu (1pav). Tai pasyvinė mikroschema, be stiprinimo elementų, viduje yra keturi diodukai ir du feritiniai žiedukai. Tokia mikroschema turi porą trūkumų. Pirma, keitimo metu prarandamas ir taip nestiprus signalas, netenkame apie 8dB. Antra, toks keitiklis reikalauja padidintos kvarcinio generatoriaus amplitudės. Iš čia išplaukia dar vienas trūkumas - konverteris tampa mažiau atsparus vaiduokliniams priėmimo kanalams, taip vadinamiems "birdies". Suprantamas gamintojų noras naudoti būtent šią pasyvią mikroschemą. Pirma, ji nereikalauja maitinimo, antra norint pagaminti kokybiškesnį konverterį reiktų rankomis vynioti plačiajuosčius aukštadažnius transformatoriukus.

Dėl šių priežasčių iš pat pradžių atsisakiau pasyvaus keitiklio upconverteryje. Norint neprarasti signalo konverterio pagrindui buvo pasirinkta mikroschema SA612AD (senesnis modelis SA610AD). Tai Gilberto celės pagrindu išpildytas monolitinis balansinis keitiklis papildomai stiprinantis signalą apie 14dB.

Pradžiai buvo pagamintas kuo paprastesnis, nebalansinis konverteriukas tiesiog norint išbandyti jo veikimą. Schema parodyta 2 pav. Įėjime stovi žemų dažnių filtras tam kad nupjautų galingas mieste esančias FM stotis. Jo pralaidumo juosta yra apie 10kHz - 40MHz. Taigi, praleidžia visą diapazoną nuo LW iki SW. Panaudotas kvarcinis 55MHz blokelis iš seno kompiuterio motininės plokštės. Visus dažnius perstumiame aukštyn 55-iais MHz ir, sakykime, 40m mėgėjiško diapazono dažnį 7MHz donglas priims jau savo veikimo ribose, t.y. 55+7 = 62MHz. Programoje galime nustatyti kad būtų rodomas ne pakeistas į 62MHz dažnis bet realus 7MHz dažnis.

Pirmieji bandymai parodė, kad toks nesudėtingas konverteriukas veikia visai neblogai. Bandyta buvo su aktyvine Mini Whip anteniuke (apie ją vėliau). Miesto sąlygomis žemajame diapazono gale labai daug trikdžių, kas yra natūralu. Užmiesčio sąlygomis trikdžių sumažėja dešimtis kartų, visi diapazonai pilni stočių. Kaip šitokio paprasto konverteriuko pagrindinį trūkumą reiktų įvardinti didoką skaičių parazitinių priėmimo kanalų (birdies).

Buvo išbandyta dar keletas tokio tipo konverterių ir prieita išvados kad norint pasiekti geresnių rezultatų reikia gaminti balansinį konverterį ir tiksliai suderinti jo įėjimo / išėjimo varžas plačiajuosčiais transformatoriukais (balunais, Balanced-Unbalanced Transformer).
Balansinis aktyvus konverteris

Po visos eilės eksperimentų buvo apsistota prie šios schemos (4 pav). Konverterio įėjimo X1 varža yra standartinė visai pro aparatūrai, t.y. 50Ω. Low pass filtro irgi tokia pati, 50Ω. Filtro išėjimo varža yra 1,5k tokią jau būtų galima jungti tiesiai prie nebalansinio mikroschemos įėjimo, ką matome pirmajame konverterio variante. Tačiau balansinio SA612AD įėjimo varža yra dvigubai didesnė, t.y. 3k. Todėl čia būtina varžų Zin ir Zout transformacija. Reikia vynioti baluną. Tam panaudoti feritiniai žiedukai, ilgis 5mm ir diametras taip pat 5mm. Šerdies magnetinė skverbtis nėra labai svarbi. Jie suklijuoti po du, po to sudedam tokius du vamzdukus šalia ir aptraukiam termo vamzdeliu, gauname tokį "žiūroną". Ant jo ir suvyniojame pagal pateiktą schemą, jokiu būdu nesumaišyti vyniojimo krypties! Galime panaudoti šerdis iš senų kambarinių TV antenų, jose yra tokia šerdis, tik ji kiek didoka mažai SMD konstrukcijai.

Toliau signalas paduodamas į mikroschemos balansinius įėjimus ir nuimamas iš balansinių išėjimų kitu balunu, transformuojančiu mikroschemos išėjimo varžą į standartinę donglo įėjimo varžą, t.y. 75Ω. Šis balunas paprastesnis, jo pirminė apvija turi 13 vijų o antrinė 2 vijas. Abu balunai suvynioti 0,15 mm laidu. Į mikroschemos maišiklio įėjimą paduotas 125MHz signalas iš mažučiuko SMD kvarcinio moduliuko. Jo viduje yra pats kvarcas ir generatoriaus schema. Toks 125 MHz dažnis pasirinktas ne atsitiktinai. Jis perstumia mus dominantį diapazoną virš FM diapazono ir stiprios vietinės stotys netrukdo priėmimui.

Moduliukas maitinamas iš atskiro 3,3V stabilizatoriaus VR2. Pačios SA612AD maitinimas taip pat stabilizuotas mikroschema VR1. Iš kvarcinio moduliuko išėjęs signalas yra artimas meandrui, su stačiais šlaitais, taigi turi nemažai aukštesnių harmonikų. Jas nufiltruojame LC filtru L7 C14, suderintu 125MHz dažniui. Kvarcinio generatoriaus lygis kurį paduodam į maišiklį paderinamas potenciometru R3 pagal mažiausią vaiduoklinių signalų lygį.

Visa schema užmaitinta iš 12V akumuliatoriaus. Taip atsikratome didelės dalies iš tinklo ir iš kompiuterio sklindančių trukdžių. Ta 12V įtampa mums dar reikalinga aktyvinei Mini Whip anteniukei užmaitinti. Į anteną maitinimas paduodamas per jungiamojo signalinio kabelio centrinę gyslą. Kad nebūtų slopinamas signalas, maitinimas atskirtas nuo signalo droseliais L1 ir L6. Rekomenduojama nenaudoti jokio tinklinio 12V maitinimo šaltinio, naudoti būtent akumuliatorių.

Čia matome nedidelį video kaip veikia toks konverteris LW diapazone o čia MW diapazono gabaliuko video sunkiomis priėmimo sąlygomis mieste su Mini Whip anteniuke.

cnt

konv1

1. Pasyvus konverteris su ADE mikroschema

konv2

2. Aktyvus nebalansinis konverteris

konv2

3. Aktyvus nebalansinis konverteris

konv2

4. Aktyvus balansinis konverteris

konv2

5. Balansinis konverteris, montažas

konv2

6. SDR imtuvo darbas MW diapazone