Набор синтезатора частоты на Si570 для SDR. Синтезатор частоты на Si570 для PowerSDR от UT3MK Синтезатор частоты для приемопередатчика
Тема конечно заезженная, но все таки в связи с реалиями сегодняшнего времени решил изобрести недорогой синтезатор частоты для SDR-ов ADTRX и им подобным. Синтезатор построен на базе PLL синтезатора от Silicon Labs Si5351, в США стоимость данной микросхемки всего 0.92$ (оригинальные Si5351 можно приобрести у Андрея UR8QP) . Прежде чем вернуться к теме синтезатора для ADTRX-оподобных я опробовал разные контроллеры для управления синтезатором и способы получения данных от PowerSDR. Тема управления по САТ отпала сразу так как есть некоторые неудобства при работе с логами. Для работы пришлось бы ставить так называемые программы "сплиттеры" позволяющие использовать один и тот же номер СОМ-порта как для лога так и для синтезатора. Я решил пойти более классическим путем, а именно перехват данных от порта LPT по которому и управляет PowerSDR оригинальным SDR-1000. Вдаваться в подробности протокола управления PowerSDR не буду, эту информацию можно подробно почитать у Николая RA3PKJ в его статье "Протокол обмена SDR-1000" . Николаю отдельное спасибо за статью, очень познавательно. Собственно обеспечивает перехват данных от порта LPT и управление синтезатором и периферией трансивера 32-х разрядный микроконтроллер STM32F030K6T6 от STM. Микроконтроллер работает на частоте 50 МГц что обеспечивает достаточную скорость обработки данных и в целом стабильную работу устройства. Стоимость контроллера в Украине на сегодняшний день чуть более 1$. Таким образом получаем очень дешевый синтезатор частоты для SDR.
Собственно схема электрическая принципиальная синтезатора.
Сам PLL синтезатор тактируется от кварца 27 МГц, управление по шине I2C. Микроконтроллер получает данные от программы PowerSDR по шине LPT, данные D0...D7 и стробы C0...C3. Получая данные частоты из протокола обмена микроконтроллер преобразует её значение(AD9854 в оригинальном SDR-1000) в реальную частоту и по I2C отправляет в Si5351. В программе PowerSDR в Setup->Hardware Config->DDS->PLL Multiplier можно установить множитель с которым будем получать частоту на выходе синтезатора. Например для формирователя фазы смесителя ADTRX нужен множитель 4, но существуют формирователи умеющие работать с множителем х2 и х4. В этом же окне настроек выбирается режим работы SDR-1000, а порт принтера указывается так же как для SDR-1000. Si5351 позволяет построить синтезатор частоты для SDR-трансивера обеспечивающий работу во всем КВ-диапазоне. Заявленная максимальная генерируемая частота 160 МГц, я смог получить 220 МГц. Нам же необходима максимальная частота 120 МГц на диапазоне 10 метров. Синтезатор имеет на своем борту ключи с открытым коллектором для управления диапазонными полосовыми фильтрами, это специализированная микросхема ULN2803(8 ключей). Так же есть сигналы RX/TX и GAIN управляемые PowerSDR. Схема подключения CW-манипулятора и РТТ взята из предыдущих моих разработок клонов SDR-1000. Она построена на триггере 74LVC14D. Таким образом имеем "полноценную" педаль и CW-манипулятор которые работают так же как в SDR-1000. Синтезатор работает с любой версией PowerSDR поддерживающей режим работы SDR-1000, если в вашем компьютере нет LPT-порта можно использовать USB-LPT адаптер. Например такой:
Печатная плата выполнена на одностороннем стеклотекстолите методом ЛУТ.
Фото платы со стороны установки компонентов.
Фото платы со стороны пайки.
Конструктивно микросхема синтезатора Si5351 выполнена в корпусе MSOP10, корпус довольно таки "мелкий" и поэтому для удобства я использовал переходник MSOP10-DIP10.
Переходничок можно купить . Микроконтроллер можно прошить через SWD с помощью программатора ST-LINK или через USART с помощью TTL USB-COM преобразователя. Разъемы для программирования присутствуют на плате, J9 и J10 соответственно. Методика прошивки подробно описана в просторах интернета.
Прошивка под кварц 27 МГц. СКАЧАТЬ .
Прошивка под кварц 25 МГц. СКАЧАТЬ .
Прошивка под кварц 25 МГц с пониженной частотой PLL(600МГц). Работает на "сишках" с любой маркировкой!!!
Прошивка для Si5351 с маркировкой "AADR 116" под кварц 30 МГц.
16.04.2014г.
Пришёл KIT для сборки синтезатора частоты на Si570 с управлением по USB. Данный синтезатор планируется использовать в составе будущего SDR-трансивера. Набор заказывался . Доставка из Великобритании в Москву обычной почтой заняла меньше трёх недель. На этом сайте можно заказать синтезатор другого типа с ручной подстройкой частоты и индикацией на ЖК-матрице. Так же, можно купить отдельно чип Si570 и многое другое...
20-04.2014г.
Синтезатор собран и проверен - работает. На сборку ушло около двух с половиной часов. Трансформатор 4:1 дополнительно не заказывал. С ним можно получить генератор сигналов с выходом 50Ом и уровнем +10-12dBm и использовать в качестве независимого прибора...
Если же вы хотите сделать, скажем, вседиапазонный SDR-приёмник с независимым синтезатором, цифровым индикатором частоты и плавной регулировкой (вплоть до 1Гц), то подойдёт вот этот наборчик.
Вид со стороны пайки:
12.06.2014
После покупки паяльной станции с термофеном, плата была ещё раз пропаяна. Для пайки планарных и SMD-компонентов, термофен - незаменимая вещь!
16.06.2014
Очень много времени ушло на перебор версий PowerSDR для корректной работы с данным синтезатором в связке с трансивером от UT3MK. Пожалуй, оба устройства я спаял быстрее, чем разбирался с нюансами ПО. В конечном итоге (спасибо за подсказку RA3AIW) синтезатор заработал в серсией 1.19.3.15 . Дефолтный скин для этой версии программы. Драйвер для синтезатора под WinXP и библиотека , которую необходимо положить в папку с программой. Управление синтезатором происходит по USB, подаётся высокий уровень на включение режима передачи в трансивере. Программа управления синтезатором.
26.09.2014
Не знаю, с чем связано (с разводкой печатной платы или с расположением модуля в корпусе трансивера), но на некоторых частотах синтезатор даёт большое кол-во спуров. При перестроении частоты они не мешают, но по панораме вылазят палки по обе стороны от частоты настройки. Возможно, при использовании трансформатора 4:1 на выходе, этой проблемы в таком объёме не будет...
05.03.2015
Предположение о синтезаторе, как об источнике спуров оказалось не верным (проблема оказалась в приёмной части трансивера). Сигнал выходит вполне адекватный. Дополнительно, установил ВЧ-трансформатор 4:1 с трифилярной обмоткой на BN-61-2402, согласно прилагаемой схеме, получив 50-ти омный выход. В общем, вопросов к синтезатору нет и для работы с ПО, где управление частотой производится по USB - вещь, самая подходящая и не дорогая.
К сожалению, имеющиеся драйвера для WIN7 работают не достаточно корректно (при перестройке частоты постоянно выскакивают окна с ошибками). Под XP синтезатор работает прекрасно! Я ещё использую выход с него для переключения трансивера в режим передачи.
17.04.2017
Хочу немного сказать о минусах синтезатора и проблемах версии PowerSDR, с которой он работает. Собственно, минусов синтезатора вижу два:
Отсутствие коммутации для управления диапазонными фильтрами;
Под Win7 при перестройке частоты отваливается связь с синтезатором и в программе управления им и в PowerSDR (приходится работать под XP).
Что касается программы, то здесь я обнаружил массу багов:
Не работает поддержка драйверов ASIO (по крайней мере, у меня под WinXP);
С драйверами ММЕ в телеграфе можно работать только при ширине панорамы 48кГц (если больше - рвётся сигнал на передачу, в режиме SSB программа может работать с панорамой 96кГц);
Не работает корректно функция быстрой записи и трансляции записанного в режиме передачи (на панораме виден записанный сигнал в варианте DSB на нулевой ПЧ, при этом, частота приёма остаётся на месте);
Почему-то не калибруется подавление зеркала при приёме;
Связка с другим ПО через виртуальные аудио-кабели так же не работает (в версии 1.18, например, такой проблемы нет);
Программа частенько вылетает при изменении настроек и их сохранении в сетапе;
Иногда, без видимых причин, изображение на панораме начинает отображаться в зеркальном виде (замечено при частоте дискретизации 48кГц).
Видимо, есть и другие проблемы, которые я пока не обнаружил...
Словом, я решил попробовать вот этот синтезатор для будущих конструкций, чтобы иметь всё необходимое по части коммутации и не быть привязанным к одной версии ПО.
Продолжение следует...
Synthesizer frequency Si5351 transceiver for shortwave. The development of our UT5QBC UV7QAE and colleagues.
Synthesizer of microcontroller assembled on STM32F100C8T6B, all the information is displayed on the color display size of 1.8 "
Small dimensions of the PCB (85mm x 45mm) allow its use in small constructions transceiver
Output CLK0 - frequency VFO.
Out CLK1 - SSB BFO frequency.
Out CLK2 - frequency CW BFO
You can set the frequency with reverse transmission in "SYSTEM MENU" option "TX REVERSE".
The signals at the outputs of the option "TX REVERSE" = ON,
| OUTPUT | RX | TX | CW RX | CW TX |
| CLK0 | VFO | SSB BFO | VFO+CW SHIFT | --- |
| CLK1 | SSB BFO | VFO | CW BFO | VFO |
| CLK2 | --- | --- | --- | CW BFO |
Buttons.
Up, Dn - Up, down the ranges menu.
Mode - LSB Shift, USB, CW in the operating mode, the menu for fast input frequency.
Menu - Input / Output menu.
Selecting the functions of the buttons in the "SYSTEM MENU" option "BUTTON MODE".
VFO, Step - Switch VFO A / B, step frequency tuning. The menu changes the value.
Or.
Inc (+), Dec (-) - restructuring the frequency in operation. The menu changes the value.
Entrance to the "USER MENU" short press Menu button.
Entrance to the "SYSTEM MENU" press and hold the Menu button more than 1sec.
USER MENU.
| 01.FREQUENCY STEP | 1/5/10/50/100/500/1000 Hz | Step frequency tuning |
| 02.ENCODER DYNAMIC SPEED | ON/OFF | Dynamic speed frequency hopping. |
| 03.ENCODER DIVIDER | 1-300 | Divider Encoder. Frequency Hopping on one turn of the encoder. |
| 04.RIT ENABLE | YES/NO | Switching on and off the RIT. |
| 05.RIT SHIFT | +-1000Hz | frequency offset receiving. |
| 06.CW SHIFT | 100Hz - 1500Hz | The tone of the CW reception. |
| 07.CW TX TIMEOUT | 0ms - 1000ms | The delay time after the key is released to return to receive. |
SYSTEM MENU.
| 01.ENCODER ENABLE | YES/NO | VFO/Step or Frequency |
| 02.ENCODER REVERSED | YES/NO | Reverse encoder |
| 03.INPUT VOLTAGE DIVIDER | 4-12 | The input voltage divider 4 - 12 |
| 04.OUTPUT CURRENT OUTPUTS | 2mA - 8mA | Adjustable output voltage CLK0, CLK1, CLK2 setting output current. |
| 05.TX OTPUT REVERSED | ON/OFF | Reverse Output frequency VFO and BFO transmission. |
| 06.BANDWIDTH FILTER SSB | 1000Hz - 10 000Hz | SSB band pass filter. |
| 07.BANDWIDTH FILTER CW | 100Hz - 1000Hz | CW band pass filter. |
| 08.VFO FREQUENCY MODE | FREQ+IF,FREQ,FREQx2,FREQx4 | CLK0=VFO+BFO, CLK0=VFO, CLK0=(VFOx2), CLK0=(VFOx4) |
| 09.FREQUENCY BFO LSB | 100kHz - 100mHz | IF LSB rate. |
| 10.FREQUENCY BFO USB | 100kHz - 100mHz | IF rate USB. |
| 11.FREQUENCY BFO CW LSB | 100kHz - 100mHz | IF rate LSB CW. |
| 12.FREQUENCY BFO CW USB | 100kHz - 100mHz | IF rate USB CW. |
| 13.FREQUENCY Si5351 | 100kHz - 100mHz | Clock frequency Si5351a (correction). |
| 14.BINARY CODE ENABLE | YES/NO | To form conclusions on the management of binary code decoder / multiplexer. |
| 15.DECODER CODE | YES/NO | Binary code decoder for another code for FST3253 multiplexer. |
| 16.S-METER VALUE 1 | 0mV - 3300mV | Calibration S Meter. |
| 17.S-METER VALUE 9 | 0mV - 3300mV | Calibration S Meter. |
| 18.S-METER VALUE +40 | 0mV - 3300mV | Calibration S Meter. |
| 19.ALL BANDS 1MHz-30MHz | YES/NO | Solid range 1 - 30 MHz. WARC 30M, 16M, 12M. |
| 20.BAND WARC STATUS | ON/OFF | Only mode RANGE 1-30MHz = YES |
| 21.BAND 160M | ON/OFF | |
| 22.BAND 80M | ON/OFF | Selecting the radio operating range (the receiver) |
| 23.BAND 40M | ON/OFF | Selecting the radio operating range (the receiver) |
| 24.BAND 20M | ON/OFF | Selecting the radio operating range (the receiver) |
| 25.BAND 15M | ON/OFF | Selecting the radio operating range (the receiver) |
| 26.BAND 10M | ON/OFF | Selecting the radio operating range (the receiver) |
| 27.LSB MODE | ON/OFF | |
| 28.USB MODE | ON/OFF | The choice of modulation transceiver (receiver) |
| 29.CW MODE | ON/OFF | The choice of modulation transceiver (receiver) |
| 30.SHUTDOWN LOW VOLTAGE | ON/OFF | Auto power off, saving the current data. |
| 31.LOW VOLTAGE | 5.0V - 14.0V | The threshold voltage auto shutdown. |
| 32.RCC STATUS | RCC HSI/RCC HSE | Clock source, internal / Quartz. |
To control decoder / multiplexer uses pins BAND 160, BAND 80, BAND 40, BAND 20 (See diagram).
Control outputs.
Pin BAND 160 = DATA1/A
Pin BAND 80 = DATA2/B
Pin BAND 40 = DATA4/C
Pin BAND 20 = DATA8/D
Binary code decoder.
| BANDS | Pin BAND 160 | Pin BAND 80 | Pin BAND 40 | Pin BAND 20 |
| 01.BAND 160M | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 02.BAND 80M | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 03.BAND 40M | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 04.BAND 30M | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 05.BAND 20M | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 06.BAND 16M | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 07.BAND 15M | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 08.BAND 12M | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 09.BAND 10M | 0 | 0 | 0 | 1 |
The software for this device is used with the permission of the authors.
Shipment within 14 days.
25.10.2015
Сборка абсолютно новой конструкции - SDR-трансивера от UT3MK, начата с синтезатора частоты. Далее последует сборка, собственно, самой платы трансивера, ДПФ-фильтров и, возможно, усилителя... Есть идея, изготовить полноценное устройство, используя наработки талантливого радиолюбителя - UT3MK.
Вариант схемного решения обсуждался в этой ветке. Я решил собрать 13-ю версию синтезатора. Плату синтезатора и трансивера любезно изготовил Виктор RA3AIW, за что ему огромнейшее спасибо. Так же, он будет помогать запустить устройство, как радиолюбитель, успешно повторивший, в том числе и данную конструкцию...
Все компоненты были куплены в магазине chipdip , кроме Si570, которая осталась от SDR-трансивера Peaberry RX-TX Sound. Кстати, без проблем ее можно купить на sdr-kits .
Фото процесса сборки будут выкладываться .
Сегодня проходила сверловка платы.
Перед запайкой основных чипов, проверяется рабочее напряжение, настраивается напряжение питания синтезатора (3,3В в моем случае). Потом запаиваются все корпуса, кроме Si570, плата проходится феном, моется, визуально контролируется. Далее, заливается тестовая прошивка и, в случае успешной работы всех функций, запаивается синтезатор. Чтобы заливать прошивки - необходимо будет изготовить программатор для ATmega32. Я хочу попробовать сделать самый простой вариант под LPT-порт.
27.10.2015
Все детали, кроме Si570 запаяны. ATmega32 чуть повернулась против часовой стрелки, но, думаю, это не страшно... Сначала лудились контакты под чипы после нанесения раствора ЛТИ. Потом, прогревались феном, для равномерного распределения олова. Далее, снова ЛТИ и прихватка чипов за крайние ножки паяльником. Далее, прогрев каждой стороны феном, ЛТИ, добавление олова жалом паяльника, снова ЛТИ и финальный прогрев феном. Я для себя выбрал такую методику запайки корпусов...
После того как плата полностью заработает (а я очень рассчитываю, что это произойдет) - будет прогрев остального монтажа с предварительным нанесением ЛТИ и финальная мойка платы.
Выставлено напряжение 3,3В на 7-й ножке Si570. При подключении платы к компьютеру по USB, обнаружено новое устройство, которое под WinXP попросило драйвера. Драйверы были установлены.
Следующий шаг - изготовление шлейфа-программатора на LPT-порт и попытка заливки тестовой прошивки...
29.10.2015
Был изготовлен шлейф на LPT-порт. Поскольку, по хорошему им нужно воспользоваться только пару раз - я не стал заморачиваться на эстетику конструкции. Главное, чтобы интерфейсный кабель выполнил свою задачу.
По началу, с версией, размещенной на сайте ponyprog, прошить не получалось. Интерфейс программы отличался и в меню не было нужной версии ATmega32. Потом, я скачал версию с сайта Юрия по ссылке из доки по прошивке атмеги и все в две секунды успешно прошилось. Далее, выставил и записал фьюзы, считал их и стал тестить устройство через PowerSDR 2.5.3. Все функции работали без проблем. После чего я стер память, залил рабочую версию прошивки (Madeira-6) и запаял Si570. К слову, она тоже провернулась и тоже против часовой стрелки. Наплевал...
По началу все работало нормально. CAT держал связь, валкодер работал и т.п. Единственное - я очень долго не мог откалибровать частоту, которая отличалась от эталонной где-то на 2кГц. Как оказалось позже - виной тому, нарушение в работе одного из каналов SDR-приемника, что давало 100%-ю зеркалку на панораме.
Для калибровки и подавления зеркалки я использую кварцевый генератор на 7,3728МГц. Кстати, эти генераторы имеют достаточно высокий выходной уровень (я ставил 1:100) и очень низкий уровень фазовых шумов - на экране четко стоит пика сигнала и частота строго соответствует указанной на корпусе кварца...
К сожалению, после дальнейших экспериментов стала барахлить связь по CAT и потом вообще отвалилась. Переустановка драйверов, смена номера COM-порта, деинсталляция PowerSDR с чисткой реестра и содержимого в скрытых папках, ничего не дали, что сильно огорчило и испортило настроение...
30.10.2015
Сегодня было замечено, что проблема со сбоем была связана с нарушением контакта(ов) в каком-то месте платы (путем ее изгиба в разные стороны). Пришлось пропаять некоторые детали и прогреть всю плату термофеном (чего не было сделано до того момента) и все заработало стабильно.
Так же, был исправлен дефект в одном из каналов приемника (кстати, того, который в основном используется на Web-SDR). После чего, программа была откалибрована по уровню и подавлению зеркала. Чтобы выставить аппаратное подавление в приемнике - была использована версия программы 1.18.6, когда зеркало еще не давилось в автомате. Подавление составило около 45дБ.
После чего, я вернулся к версии 2.3.5.
Использовалась интегрированная звуковая карта на 48кГц, имеющая все присущие ей недостатки... Этим обусловлены палки по краям от нулевой ПЧ, которая тоже порядком шумит.
Поигравшись чуть с приемом эфира, на сегодняшний день, решил остановиться на достигнутых результатах...
На панораме наблюдалось большое кол-во палок. По прежнему опыту, эта напасть, в значительной степени, пропадала после помещения конструкции в металлический экран...
31.10.2015
Что ж, синтезатор стабильно работает, плата отмыта от флюса. Приемник Тасы снова вернулся в состав WebSDR, обзаведясь экранирующим корпусом, на этот раз. Есть собранная основная плата трансивера версии 3B, есть печатка и все компоненты для версии 2А. Видимо, дальше буду собирать плату ДПФ - 3-й компонент будущего SDR-трансивера, если творческий поиск не уведет в другую сторону...
01.11.2015
Сегодня собрал в кучу плату версии 3B и данный синтезатор.
Часть функций синтезатора пока не используется. Так же, здесь нет никаких фильтров и усилителя. На выходе, при приемлемом качестве двухтонального сигнала, имеем около 1В амплитудного ВЧ-напряжения. Формированием полосы SSB-сигнала, в целом, доволен, но его нужно фильтровать... Есть идея, попробовать в аналогичном корпусе собрать ДПФ-ы и предварительный усилитель.
04.11.2015
Сегодня сделал BPF-фильтр на диапазон 40м. Схема, так же, взята с сайта Юрия. Моделировал данный фильтр в RFSimm99. Однако, после его изготовления и тщательного измерения всех элементов L/C-метром, оказалось, что полоса пропускания фильтра сдвинута выше где-то на 1МГц. Пришлось подбирать емкости и, в конечном итоге, был получен следующий результат:
Как потом выяснилось, была сбита калибровка L/C-метра и все измерения индуктивностей были некорректны... Планирую, позже, ещё раз промерить и переделать фильтр.
Приборчика NWT-7 у меня пока нет, но мой АА-330М вполне сгодится для этой задачи. В принципе, он показывает обратную картинку, как мне видится. И, посредством КСВ на графике, можно определить полосу пропускания фильтра... Методика измерения простая - ко входу фильтра подключается безиндукционная нагрузка - сопротивление 50Ом (два МЛТ-2 100Ом в параллель), выход фильтра подключается к анализатору и сканируется весь диапазон.
Платка для BPF расчитана на 3 фильтра. Планирую сделать ещё диапазоны 80м и 20м. Платку поместил внутрь корпуса.
Есть идея, разместить на оставшемся месте небольшой предварительный усилитель на OPA2764 или AD8009, чтобы получить 1Вт на выходе устройства...
09.11.215
Смоделировал диапазонные полосовые фильтры на 20м и 80м.
Здесь и в других фильтрах подбирал номиналы элементов простым перебором.
10.11.2015
Для диапазона 80м сделал фильтр LPF, на скорую руку.
Со вчерашнего дня, трансивер работает в составе WebSDR приемника, в режиме теста. Суть идеи - переключение приема на разные диапазоны, в зависимости от времени суток (с учетом особенностей прохождения) и проверка стабильности работы узлов трансивера. Процесс управления всеми компонентами системы происходит дистанционно, через удаленный доступ к компьютерам.
13.04.2017
Из опыта эксплуатации данного синтезатора. К плюсам можно отнести развитые возможности коммутации и управления, наличие валкодера и световую индикацию. Очевидных минусов вижу два. Самый главный - занятый com-порт и невозможность стыковки программы синтезатора с программами-логами (я использую UR5EQF). Вроде бы, можно использовать программные сплиттеры для работы различных приложений через один com-порт, но я пока такую возможность не пробовал. Второй, существенный, минус - отсутствие возможности подключения телеграфного ключа или манипулятора.
Продолжение следует...
Фанаты группы ПЕЛАГЕЯ ("Полефаны") В Контакте
Концерт на площади Минина в Нижнем Новгороде 9 Мая 2013
Мини-концерт в Магасе (Ингушетия) 4 Июня 2014
Создайте тему (если она ещё не создана) на форуме http://ra3pkj.keyforum.ru
SDR HAM - Вводная информация
Внимание! В зимнее время возможен выход из строя микросхемы CY7C68013 из-за пробоя статическим электричеством, которое накапливается в воздухе и на окружающих предметах, а затем стекает по непредсказуемому пути. Необходимо, чтобы оборудование было заземлено, а земляная шина SDR была соединена с корпусом компьютера отдельным проводом. Прикосновение к платам и деталям на платах, которые подключены к оборудованию, производить только после снятия статического электричества с рук, например прикоснувшись к массивным металлическим предметам. НАСТОЯТЕЛЬНО рекомендую подключить корпус USB-разъёма (который на плате SDR) непосредственно к земляной шине SDR, для чего необходимо закоротить параллельную цепочку C239, R75 (около USB-разъёма).
По поводу приобретения чистых плат обращаться к Юрию (R3KBL) [email protected]
Скажу сразу - я не изготавливал этот трансивер, просто мне интересна сама тема и результаты. Тем более, что в трансивере применён синтезатор на AD9958 моей разработки, а также написана мной новая прошивка для интегрированного в плату USB-переходника, которая заменила исходную устаревшую прошивку "от немца" (об этом сказано ниже).
Общая информация
Трансивер SDR HAM является клоном SDR-1000, конструктивно разработан Владимиром RA4CJQ. В трансивере использованы известные схемные решения, наработанные многими радиолюбителями. Отличие от известного "киевского" клона SDR-1000UA довольно заметное. Краткое описание особенностей:
1. Одноплатная конструкция.
2. Усилитель мощности передатчика не менее 8 Вт (у кого есть талант, тот может выжать и больше).
3. Синтезатор частоты на микросхеме DDS AD9958 с низким уровнем спуров (синтезатор описан здесь: ).
4. Управление трансивером через USB (USB-переходник конструктивно описан здесь: , но для SDR-HAM прошивка специальная!!!).
5. Питание: +13,8В и двухполярное +-15В.
6. Двухступенчатый релейный аттенюатор на входе приёмника.
7. Измеритель КСВ и мощности.
8. Работа без тормозов в ЛЮБЫХ операционных системах Windows без установки драйвера (используется системный HID-драйвер самой Windows), что стало возможным после замены прошивки интегрированного в плату USB-переходника (об этом сказано ниже).
Информация о прошивках и программном обеспечении
Трансивер работает с официальными PowerSDR от FlexRadio Systems версий не выше 2.5.3 (начиная с версии 2.6.0 трансивер SDR-1000 и его клоны не поддерживаются), но работает с PowerSDR 2.8.0 от KE9NS, которая была в свою очередь адаптирована под SDR-1000 радиолюбителем Excalibur (последний писк моды). Здесь подробнее о этой версии 2.8.0 .
Контроллер AT91SAM7S (используемый для управления синтезатором на AD9958) следует прошивать как описано здесь: .
Теперь
поговорим о прошивке микросхемы
памяти 24C64, которая необходима для функционирования контроллера
CY7C68013 в качестве USB-переходника. Исторически, когда трансивер пошёл в
массы, в микросхему памяти "заливали" прошивку USB-LPT переходника от "немца"
(описан у меня на сайте ), но как
оказалось, в версиях Windows выше, чем Windows 7-32, прошивка
по-человечески не работает. Тормоза и проблемы с цифровой подписью драйвера!!!
(обладатели Windows XP и Windows 7-32 могут спать спокойно). Проблема
была решена после написания мной новой прошивки, которая работает в любых
операционных системах без тормозов и к тому же не требует установки драйвера
(Windows сама найдёт в своих закромах HID-драйвер). Прошивка создана мной в
содружестве с US9IGY.
Но есть нюанс - ПЕРЕпрошивка микросхемы памяти,
находящейся на
плате,
требует упражнений с паяльником, так как связана с поднятием одной ножки
микросхемы и подключением временного тумблера (об этом будет сказано
ниже). Прошитие в плате ЧИСТОЙ микросхемы (т.е. в свежеизготовленном
трансивере или когда микросхема памяти установлена их магазина) не требует
дополнительных упражнений с паяльником. Оба варианта Вашего поведения описаны
ниже:
1. чистую микросхему памяти 24C64 следует прошивать как описано здесь: , за исключением того, что используется специальная новая прошивка и не устанавливается упомянутый в конце указанной страницы основной рабочий драйвер. Скачать новую прошивку sdr_ham.iic: sdr_ham.zip . Прошивка прошивается в самом трансивере через USB (в этом же архиве лежит прошивка sdr_ham.hex для тех, кто пожелает прошить микросхему памяти вне трансивера, т.е. при помощи программатора). Перед прошиванием не забудьте переставить джампер на плате (который около 24C64) в положение разрешения программирования, а также не забудьте потом после прошивания вернуть его в первоначальное положение.
2. кто будет перепрошивать микросхему памяти 24C64 (которая имеет старую прошивку от "немца"), должен сделать всё тоже самое, что описано выше в пункте 1, но с учётом следующего: отпаять временно ножку 5 микросхемы 24C64 (делаем вид, что у нас чистая микросхема) и подключить её через тумблер, переставить джампер на плате (который около 24C64) в положение разрешения программирования и при разомкнутом тумблере подключить SDR к usb-гнезду компьютера. Далее включить питание SDR и запустить программу прошивальщика. Непосредственно перед прошиванием замкнуть тумблер. После прошивания выключить SDR и восстановить всё обратно.
Для справки. SDR (а точнее его USB-переходник) определяется компьютером как Устройство HID, в свойствах которого имеются следующие значения ID: VID_0483 и PID_5750.
После того, как все хлопоты по прошиванию завершены, можно смело выдохнуть и уже спокойно поместить в папку с PowerSDR файл Sdr1kUsb.dll от RN3QMP - cкачать sdr1kusb_rn3qmp.zip . В PowerSDR, в меню General -> Hardware Config поставьте галочку "USB Adapter".
Информация для обладателей различных других SDR-трансиверов!!! В прошивке микросхемы памяти 24C64 (для CY7C68013) я ограничился только тем, что необходимо для SDR HAM. Прошивка не предназначена для модернизации USB-переходников на CY7C68013 для SDR-1000 с DDS AD9854. Это подтверждается экспериментом UR4QOP в трансивере от UR4QBP - DDS AD9854 не работает! Так что констатирую, что прошивка предназначена только для SDR HAM. Что-либо адаптировать в прошивке для других применений (кроме как для SDR-HAM) не имею времени и мотивации.
Чистые платы от yuraws
Чистые платы с металлизацией отверстий, паяльной маской и маркировкой.
Прямая сторона:
Обратная сторона:
Схема
Скачать и распаковать схемы (а также чертежи платы с двух сторон) в формате PDF: sdr_ham_shema_pdf.7z Эти же схемы для общего ознакомления показаны ниже.
Входной аттенюатор, УВЧ:
Диапазонные полосовые фильтры (на схеме кольца Amidon указаны цветом - красные T50-2, жёлтые T50-6):
Смесители, усилители приёмника и передатчика:
Автоматика управления_1:
Автоматика управления_2:
Синтезатор частоты:
Переходник USB/LPT:
Микроконтроллер управления синтезатором частоты:
Усилитель мощности передатчика и АЦП измерителя КСВ и мощности:
Плата
Качественные чертежи платы в формате PDF находятся в том же документе, что и схемы (скачать в предыдущем параграфе). Ниже показан общий вид для ознакомления:
Дизайнерский проект
Скачать проект (со схемой и платой): project_sdr_ham.7z Просмотрщик AltiumDesignerViewer на официальном сайте: http://downloads.altium.com/altiumdesigner/AltiumDesignerViewerBuild9.3.0.19153.zip
Перечень элементов
Перечень от RA4CJQ сформирован автоматически программой разводки печатной платы, поэтому названия многих элементов носят не конкретный, а условный характер. Имейте в виду, что такие названия часто не пригодны для составления заказов на элементы в магазинах. Скачать перечень элементов в формате Excel 2007-2010 : sdr_ham.xlsx .
Перечень от Стива (KF5KOG). Этот перечень, кроме того, включает ссылки на магазины Mouser и Digikey (названия элементов кликабельны). Указаны названия по каталогу этих магазинов (они немного отличаются от названий самих производителей элементов): Parts List with Manufacturer part Numbers 18 Sep 2014.pdf
Ошибки и усовершенствования
Иногда от радиолюбителей поступают сообщения на форумах о замеченных ошибках, а также предлагаются различные усовершенствования. По мере возможности я буду здесь их публиковать.
#1. На плате перепутаны позиционные обозначения резисторов R90 и R94 в обвязке одного из транзисторов RD06 усилителя мощности. На рисунке правильное обозначение (резисторы помечены выделением):
#2. В схеме УВЧ, в цепи питания микросхемы DA1 AG604-89 резисторы R5 и R6 должны быть по 130 Ом каждый.
#3. Неоднократно сообщалось, что на чистых платах от производителя (ссылка на производителя вверху страницы) встречаются коротыши в зоне элементов ДПФ. Причём сопротивление коротышей может быть самым разным, например несколько Ом и выше. В режиме приёма это бывает не особо заметно на слух, а вот при передаче мала выходная мощность. Также коротыши встречались в зоне микросхем INA163, что выражалось в дисбалансе сигналов, подаваемых на левый и правый каналы звуковой карты. Часто коротыши не видны даже при большом увеличении. В таких случаях коротыши надо "выжигать" электрическим током небольшого напряжения, но достаточной мощности.
#4. Обратите внимание, что микросхема DD6 на плате изначально развёрнута на 180 град. по сравнению с микросхемами DD4, 8, 9. Это правильно! Можно машинально припаять DD6 аналогично DD4, 8, 9 и это будет не правильно.
#5. Трансивер требует для питания внешнее двухполярное напряжение +-15В (помимо напряжения +13,8В). В принципе можно питать от трансформаторного источника +-15В, но многие радиолюбители применяют микросхемы преобразователей DC/DC, мирясь с некоторым увеличением шумов от таких преобразователей. Для этого изготавливают платку, на которой распаивают микросхему и элементы обвязки, а саму платку размещают на плате трансивера. Используют микросхемы MAX743 (преобразователь из +5В в +-15В), ссылка на даташит http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX743.pdf , в даташите есть рисунок печатной платы, обвязка микросхемы достаточно сложна. Также используют микросхемы P6CU-1215 (из +12В в +-15В) или P6CU-0515 (из +5В в +-15В), требующих меньше элементов обвязки, ссылка на даташит http://lib.chipdip.ru/011/DOC001011940.pdf . Также упоминаются микросхемы RY-0515D и NMV0515S (обе из +5В в +-15В), последняя шумит мало. Надо сказать, что при использовании преобразователей из +5В в +-15В требуется увеличенный радиатор на стабилизатор +5В, т.к. ток потребления преобразователей заметный.
#6. Для получения выходной мощности 10Вт (и более) следует заменить транзисторы RD06HHF1 на RD16HHF1. Ток покоя каждого транзистора выставить 250мА. Если размер радиатора позволяет, то можно сделать ток покоя значительно больше. Stew KF5KOG в yahoo-группе предлагает поменять номиналы элементов обвязки этих транзисторов. Конденсаторы C254,268 изменить на 0,1 мк, а резисторы R91,102 изменить на 680 Ом.
#7. ВЧ-трансформатор на бинокле BN-43-202 на выходе усилителя мощности сильно греется. Предлагается заменить сердечник на трубки 2643480102 FERRITE CORE, CYLINDRICAL, 121OHM/100MHZ, 300MHZ. Размеры Dвнешн.12,3мм х Dвнутр.4,95мм х Длина 12,7мм, материал-43. Даташит http://www.farnell.com/datasheets/909531.pdf (на фото справа лежит для сравнения прежний трансформатор на бинокле):
Stew KF5KOG в yahoo-группе предлагает заменить сердечник на BN43-3312. Конденсатор C261 изменить на 100пФ, при этом выходная мощность на диапазоне 6м получается не менее 8Вт (при использовании транзисторов RD16HHF1). Вторичная обмотка 3 витка!
По-другому решал проблему радиолюбитель с ником Lexfx (форум CQHAM). Он установил дополнительный дроссель (на схеме красным цветом), при этом средний вывод бинокля уже не используется. Сердечник дросселя 10х6х5мм (вероятно 1000НН), 7 витков в два провода диаметром 0,8мм:
#8. Информация из yahoo-группы. Чтобы уменьшить шум УВЧ необходимо отрезать в одном месте земляную дорожку (на рисунке - Bridge gap), а в другом месте добавить SMD-индуктивность, разорвав в этом месте проводник (на рисунке - Cut Trace):
#9. Для выравнивания шумовой дорожки на панораме PowerSDR рекомендуют уменьшить величину ёмкости конденсаторов C104, 107, 112, 113 (на выходах смесителя FST3253 приёмника) до 0,012мк или даже до 8200пф.
#10. Ошибка при разводке платы. Выводы 2,3 (исток, сток) транзистора VT2 IRLML5103, подающего питание на микросхему УВЧ, надо поменять местами. Как это сделать, решайте сами. Возможно проводочками. Даташит IRLML5103.pdf
#11.
Неудачная схема обхода усилителя мощности. При переходе на передачу кабель
обхода остаётся подключённым к входу усилителя, что приводит к возбуду усилителя
на частоте 50 МГц. Предлагается использовать свободные контакты реле K26 для
полного отключения кабеля обхода. Реле К26 имеет две группы контактов. Выпаиваем
К26 (если оно уже было впаяно) и выполняем согласно схеме и рисунку ниже.
Используем обмоточный провод ПЭВ для перемычек. Возможно придеться немного
подогнуть ножки реле перед запайкой. Будет почти не заметно. На фрагменте
платы белыми чёрточками показаны места перерезания дорожек, а тонкими
чёрными линиями показаны проволочные перемычки:
Радиатор - алюминиевая пластина толщиной 3...4мм, закреплённая снизу платы на стойках. Транзисторы усилителя мощности и стабилизатор +5В распаяны на обратной стороне платы и прикручены к радиатору.
