All-band directe conversie-ontvanger - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Dit Instructable beschrijft een experimentele "Directe conversie" all-band ontvanger voor de ontvangst van enkele zijband, morsecode en teletype radiosignalen tot 80MHz. Afgestemde circuits zijn niet nodig!

Dit geavanceerde project bouwt voort op mijn eerste Instructable

Het concept voor deze ontvanger werd voor het eerst gepubliceerd in 2001: “Product detector and method therefor”, Patent US6230000 B1, 8 mei 2001, Daniel Richard Tayloe,

Stap 1: Theorie

Het bovenstaande circuit toont een schakelaar, weerstand en condensator die in serie zijn geschakeld.

AC (wisselstroom) gezichtspunt

Als we de schakelaar sluiten en een wisselstroomsignaal op de ingang toepassen, verschijnt er een wisselspanning over de condensator, waarvan de amplitude met toenemende frequentie zal afnemen als gevolg van spanningsdelerwerking.

Van bijzonder belang voor ons is de frequentie waarmee de wisselspanning over de condensator daalt tot 70% van de ingang. Deze frequentie, bekend als de "afsnijfrequentie", treedt op wanneer de reactantie Xc van de condensator gelijk is aan de weerstand R. Frequenties boven de afsnijfrequentie worden verzwakt met een snelheid van 6dB/octaaf.

De afsnijfrequentie voor mijn circuit is ingesteld op 3000 Hz, wat betekent dat er geen AC-uitgang is voor uitzendfrequenties en hoger.

DC (gelijkstroom) gezichtspunt

Als we de schakelaar sluiten en een gelijkspanning op de ingang zetten, begint de condensator op te laden tot die waarde. Als we de schakelaar openen voordat de condensator volledig is opgeladen, blijft de spanning over C constant totdat de schakelaar weer wordt gesloten.

Ontvangst van een hoogfrequent signaal

Laten we nu een hoogfrequent signaal door een schakelaar laten gaan die zodanig opent en sluit dat hetzelfde deel van het inkomende signaal wordt aangeboden aan het hierboven beschreven RC-netwerk. Ook al ligt het binnenkomende signaal ruim boven de afsnijfrequentie van 3000 Hz, de condensator krijgt altijd dezelfde unipolaire gelijkstroom-golfvorm en laadt op tot de gemiddelde waarde van die golfvorm.

Mocht het inkomende signaal iets afwijken van de schakelfrequentie, dan begint de condensator op te laden en te ontladen wanneer deze verschillende gevormde segmenten van het inkomende signaal tegenkomt. Als de verschilfrequentie bijvoorbeeld 1000 Hz is, dan horen we een toon van 1000 Hz over de condensator. De amplitude van deze toon zal snel afnemen zodra de verschilfrequentie de afsnijfrequentie (3000Hz) van het RC-netwerk overschrijdt.

Samenvatting

• De schakelfrequentie bepaalt de ontvangstfrequentie.
• De RC-combinatie bepaalt de hoogste audiofrequentie die te horen is.
• Versterking is vereist omdat de ingangssignalen erg zwak zijn (microvolt)

Stap 2: Schematisch diagram

Het bovenstaande circuit heeft twee geschakelde RC-netwerken (weerstand - condensator). De reden voor twee netwerken is dat alle golfvormen een golfvorm met positieve spanning en een golfvorm met negatieve spanning hebben.

Het eerste netwerk omvat R5, de switch 2B2 en C8 … het tweede netwerk omvat R5, de switch 2B3 en C9.

De differentiële versterker IC5 telt de positieve en negatieve uitgangen van de twee netwerken op en stuurt het audiosignaal via C15 naar de "audio-uitgang"-aansluiting van J2.

Ontwerpvergelijkingen voor R5, C8 en R5, C9:

XC8=2R5 waarbij XC8 de capacitieve reactantie 1/(2*pi*cutoff-freq*C8) is

De waarden van 50 ohm en 0.47uF produceren een afsnijfrequentie van 3000Hz

De reden voor de 2*multiplier is dat het ingangssignaal slechts de helft van de tijd aan elk netwerk wordt aangeboden, wat de tijdconstante effectief verdubbelt.

Ontwerpvergelijkingen voor R7, C13

XC13=R7 waarbij XC13 de capacitieve reactantie 1/(2*pi*cutoff-freq*C13) is. Het doel van dit netwerk is om hoogfrequente signalen en ruis verder te dempen.

De audioversterker:

De audioversterking van de op-amp IC5 wordt ingesteld door de verhouding van R7/R5, wat overeenkomt met een spanningsversterking van 10000/50 = 200 (46dB). Om deze versterking te verkrijgen is R5 aangesloten op de laagohmige uitgang van de RF (radiofrequentie) versterker IC1.

De RF-versterker:

De spanningsversterking van IC1 wordt ingesteld door de verhouding van R4/R3, wat overeenkomt met 1000/50 = 20 (26dB), wat een totale versterking oplevert van bijna 72dB, wat geschikt is voor luisteren met een hoofdtelefoon.

De logische circuits:

IC4 fungeert als bufferversterker tussen het 3 volt piek-tot-piek signaal van de synthese en de 5 volt logica voor IC2. De bufferversterker heeft een versterking van 2 die wordt ingesteld door de verhouding van weerstanden R6/R8.

IC2B is bedraad als een tweedeling. Dit zorgt ervoor dat condensatoren C8 en C9 even lang op R5 zijn aangesloten.

Stap 3: Printplaat

Boven- en onderaanzicht van de printplaat voor en nadat deze is gemonteerd.

Een volledige set Gerber-bestanden is opgenomen in het bijgevoegde zipbestand. Om uw eigen PCB te produceren, stuurt u dit bestand eenvoudig naar een fabrikant van printplaten … vraag eerst een offerte aan, aangezien de prijzen variëren.

Stap 4: Lokale Oscillator

Deze ontvanger gebruikt de frequentiesynthesizer die wordt beschreven in

Het bijgevoegde bestand "direct-conversion-receiver.txt" bevat de *.ino-code voor deze ontvanger.

Deze code is bijna identiek aan de code voor de bovenstaande frequentiesynthesizer, behalve dat de uitgangsfrequentie twee keer de weergavefrequentie is om het deel-door-twee circuit op de ontvangerkaart mogelijk te maken.

2018-04-30

Originele code in.ino-formaat bijgevoegd.

Stap 5: Montage

De hoofdfoto laat zien hoe alles met elkaar verbonden is.

Er is gekozen voor SMD's (surface mount devices) omdat je geen lange kabels wilt bij het schakelen op 80MHz. Er is gekozen voor 0805 SMD-componenten om het handmatig solderen te vergemakkelijken.

Als we het hebben over handmatig solderen, is het belangrijk om een strijkijzer met temperatuurregeling te kopen, omdat te veel hitte ervoor zorgt dat de PCB-tracks omhoog gaan. Ik gebruikte een 30W temperatuur gecontroleerde soldeerbout. Het geheim is om veel gel flux te gebruiken. Verhoog de soldeertemperatuur totdat het soldeer net smelt. Breng nu soldeer aan op één pad en schuif met de soldeerbout nog steeds op de pad het 0805-onderdeel tegen de soldeerbout met een pincet. Wanneer het onderdeel correct is geplaatst, verwijdert u de soldeerbout. Soldeer nu het resterende uiteinde en maak je werk schoon met isopropylalcohol die verkrijgbaar is bij je plaatselijke drogist.

Stap 6: Prestaties

Wat kan ik zeggen … het werkt !!

De beste prestaties worden verkregen met behulp van een resonante antenne met lage impedantie voor de betreffende band.

In plaats van een koptelefoon heb ik een 12 volt audioversterker en luidspreker toegevoegd. De audio-voorversterker had een eigen ingebouwde spanningsregelaar om de kans op een common-mode feedbackloop door de 12 volt batterijvoeding te verkleinen.

De bijgevoegde audioclips werden verkregen met behulp van een indoor afgestemde lus van draad met een diameter van ongeveer 2 meter. Het midden van de lus werd door één gat van een ferrietkern met twee gaten geleid met een secundaire verbinding van 10 windingen tussen aarde en de ingang van de ontvanger.

Klik hier om mijn andere instructables te bekijken.