Yaesu FT-450D RF Tap Modification for SDR: 8 Step (with Pictures)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

سلام به همه کسانی که علاقه مند هستند

من فکر می کنم بهتر است ابتدا توضیح دهم که این دستورالعمل چیست. اجزای اصلی شما در این پروژه دخیل هستند به شرح زیر:

Yaesu FT-450D یک فرستنده گیرنده جمع و جور مدرن HF/50MHz است که می تواند نوارهای آماتور 160 تا 6 متری را با توان خروجی 100 وات پوشش دهد. ویژگی های بسیار زیادی برای فهرست بندی وجود دارد ، بنابراین اگر می خواهید بیشتر بدانید ، رادیو را در گوگل جستجو کنید.

SDRPlay یک رادیو فوق العاده پهن باند با نرم افزار است که محدوده فرکانسی 1KHz تا 2GHz را پوشش می دهد و اجازه می دهد تا طیف با پهنای باند تا 10 مگاهرتز مشاهده شود.

SDRPlay:

(من هیچ ارتباطی با این شرکت ندارم جز خرید محصول عالی آنها)

هر دو این تجهیزات در نوع خود فوق العاده هستند. با این حال ، هدف از این دستورالعمل این است که دو قطعه از تجهیزات را به هم نزدیک کند و بتواند از بهترین های هر دو جهان بهره برداری کند. منظور من این است که بتوانم از رادیوی FT-450D آنطور که در نظر گرفته شده استفاده کنم (به عنوان فرستنده رادیویی با باند باریک) اما در عین حال قادر به استفاده از گیرنده SDRPlay برای تجسم کانال باند گسترده.

این ذاتاً مشکلی ایجاد می کند زیرا FT-450D و SDRPlay نیاز به دیدن آنتن دارند. یک رویکرد این است که به سادگی از دو آنتن استفاده کنید. رویکرد دوم ممکن است استفاده از یک آنتن واحد باشد اما مسیر RF را تقسیم کرده و با استفاده از سوئیچینگ خطی ارسال/دریافت کنید. روش سوم و ترجیحی این است که با استفاده از یک مدار مناسب با نویز کم ، مسیر RF دریافت را از داخل FT-450D خارج کرده و سیگنال ضبط شده را به SDRPlay ارائه دهید. این رویکرد اخیر باعث می شود که FT-450D و SDRPlay اساساً یک آنتن را ببینند. مدار کم سر و صدا فقط در حین دریافت تغذیه می شود و بنابراین در حین انتقال ، جداسازی قابل توجهی را ایجاد می کند و از ورودی گیرنده SDRPlay محافظت می کند. مدار نویز کم دارای ورودی امپدانس بالا است بنابراین حداقل بار را به نقطه ضربه در FT-450D ارائه می دهد. این آخرین نقطه مهم است زیرا نقاط ضربه مناسب در FT-450D در هر دو طرف فیلترهای عبور 50 باند منفعل قرار گرفته اند. هرگونه بارگذاری یا تغییر امپدانس توسط یک مدار اضافی ، عملکرد انتقال فیلترها را تغییر داده و همچنین قدرت مسیر سیگنال مورد نظر را کاهش می دهد.

اکثر تقویت کننده های کم سر و صدا (LNA) موجود از بازخورد برای تولید سود استفاده می کنند و همچنین دارای امپدانس ورودی 50 اهم هستند - هیچ یک از این ویژگی ها مطلوب نیستند.

یک مدار شیر ساده با امپدانس بالا توسط Dave G4HUP طراحی شده است و قابل خرید است. متأسفانه ، من درک می کنم که دیو فوت کرده است. من بخشی از طراحی را بر عهده گرفته و با اصلاح ، مدار چاپی خودم را تولید کرده و آزمایش کرده و بر روی FT-450D خودم نصب کرده ام. این فرایند است که موضوع این دستورالعمل را تشکیل می دهد.

مرحله 1: ایجاد طرحواره LNA و طرح PCB

بررسی اجمالی

در طول این سالها من چند صفحه مدار چاپی (PCB) برای محصولات و مصارف خانگی تولید کرده ام. در روزهای اولیه این شامل استفاده از تخته روکش مس ، انتقال و قلم های مخصوص برای کشیدن طرح روی مس بود. سپس تخته را در کلرید فریک حک می کنند تا مس در معرض آن برداشته شود و مسیرهای موردنظر باقی بماند. همچنین امکان خرید تخته مس با حساسیت به نور و استفاده از ماسک برای تولید مقاومت قبل از حکاکی وجود داشت. داشتن یک تخته یکبار تجاری که بسیار تجاری بود بسیار گران بود و به ابزارهایی نیاز داشت که در دسترس علاقمندان نبود.

امروزه ابزارهای رایانه ای رایگان هستند و به طور گسترده ای برای طراحی تابلوها در عرض چند ساعت و چند روز در دسترس هستند. همچنین هزینه های تولید کاهش یافته و بسیاری از سازندگان ارزان قیمت در چین و جاهای دیگر خارج از انگلستان در دسترس هستند. با این حال ، با توجه به اینکه حمل و نقل را شامل می شوید ، داشتن یک تخته تنها هنوز چندان ارزان نیست.

رویکرد دیگر ، و روشی که من در این پروژه استفاده کردم ، این است که تخته را با استفاده از دستگاه فرز CNC آسیاب کنید. بدیهی است که شما برای ساخت یک تخته دستگاه CNC نخرید ، اما من قبلاً دستگاهی داشتم که برای بسیاری از پروژه های دیگر شامل فرز چوب ، فلز و شیشه استفاده شده است.

آسیاب کردن PCB با استفاده از دستگاه CNC مستلزم استفاده از یک ابزار برش بسیار خوب برای آسیاب کردن عایق در مسیرهای مورد نظر است ، اما نه برای آسیاب کردن تمام مس. این رویکرد به ویژه در هنگام ساخت مدارهای RF مفید است ، زیرا جزایر مسی باقی مانده مطلوب هستند که به عنوان یک سطح زمین بهبود ثبات و عملکرد را انجام دهند. من در این پروژه از یک تخته مسی دو طرفه استفاده کرده و سطوح مسی بالا و پایین را متصل کرده ام.

طراحی PCB با استفاده از EasyEDA

من بسته های مختلف طراحی PCB را امتحان کرده ام و واقعاً بر روی بسته ای به نام DipTrace قرار گرفته ام. با این حال ، محبوبیت بیشتر بسته های طراحی مبتنی بر وب است تا استفاده از برنامه مستقل. وقتی مدتی از DipTrace استفاده نکرده بودم ، کمی زنگ زده بودم ، بنابراین به صورت آنلاین به اطراف نگاه کردم و یک ابزار طراحی مبتنی بر وب پیدا کردم به نام EasyEDA. من این ابزار را عالی ، بسیار بصری و ساده برای استفاده یافتم. ایجاد یک طرح کلی در عرض چند دقیقه و سپس تبدیل آن به PCB بسیار آسان است ، کل فرایند کمتر از یک ساعت به طول انجامید که شامل چند اصلاح و اصلاح است. بدیهی است که طراحان ابزار امیدوارند از امکانات ساخت ارائه شده استفاده کنید ، اما هنوز می توان یک طرح در قالب gerber استاندارد صنعت برای استفاده در زنجیره ابزار بعدی صادر کرد.

مرحله 2: استفاده از FlatCAM برای ایجاد هندسه و مسیرهای ابزار

پس از استفاده از EasyEDA برای ایجاد طرح کلی و PCB ، مرحله بعدی ایجاد مسیرهای ابزار و در نهایت gcode برای کنترل دستگاه فرز CNC است. برای دستیابی به این هدف نرم افزارهای مختلفی را امتحان کرده ام و در نهایت با FlatCAM آشنا شدم. این نرم افزار رایگان ، پایدار و کاملاً بصری برای استفاده است. با استفاده از مسیرهای ابزار FlatCAM برای برد ، برش و حفاری همه می توانند به سرعت ایجاد شوند. همچنین ویرایشگر هندسی بسیار کاربر پسندی وجود دارد که هر چیزی نیاز به تغییر دارد. در ویدئویی که بخشی از این مرحله است ، نشان می دهم که چگونه FlatCAM برای وارد کردن فایل های gerber و انجام برخی از ویرایش های اساسی استفاده می شود. بسیاری از ویدئوهای مفصل موجود است که نحوه استفاده از ابزار را تا انتها نشان می دهد. من فقط تغییرات مورد نیاز برای ایجاد این پروژه را پوشش داده ام.

مرحله 3: فرآیند فرز - دستگاه CNC در عمل

خوب ، بنابراین در چند مرحله اخیر موارد زیر به دست آمده است:

- شماتیک مدار با استفاده از EasyEDA گرفته شده است.

- از شماتیک طرح PCB نیز با استفاده از EasyEDA ایجاد شده است.

- فایل های Gerber برای برد ایجاد شده و همچنین فایل های مته ایجاد شده است.

- FlatCAM برای ایجاد/ویرایش هندسه مسیر و تولید gcode برای برد و برش استفاده شده است.

- FlatCAM برای وارد کردن و مقیاس بندی فایل مته و همچنین منجر به gcode استفاده شده است.

بنابراین در حال حاضر ما سه فایل gcode برای برد ، برش و حفاری داریم.

مرحله بعدی این است که در واقع آسیاب کردن برخی از تخته ها را شروع کنید. تخته ای که من استفاده کردم تخته روکش فایبر گلاس دو طرفه است. من می توانستم این را به صورت آنلاین سفارش دهم ، اما در واقع متوجه شدم Maplin یک ورق بزرگ بزرگ با قیمت خوب انجام داد و من آن را در عرض یک ساعت در دست داشتم - فقط می خواستم آسیاب کنم!

دستگاه فرز من Sable 2015 است و من از نرم افزار Mach3 برای کنترل آن استفاده می کنم. برای آسیاب امداد مسیر تخته از آسیاب انتهایی 0.5 میلی متری استفاده کردم. برای برش و سوراخ تخته از یک آسیاب انتهایی 1.5 میلی متری استفاده کردم. به منظور آسیاب کردن مستقیم از طریق تخته ، به طور واضح به چیزی نیاز دارید که زیر PCB را آسیاب کنید - تخت آسیاب من آلومینیوم ضخیم است و شما نمی خواهید در آن آسیاب کنید! من برای PCB بهترین ماده را برای استفاده در زیر PCB فومبوک ضخامت 5 میلی متر پیدا کردم. این کفپوش را می توانید بسیار ارزان از طریق اینترنت یا از فروشگاه های صنایع دستی تهیه کنید. برش با چاقوی مدل سازی آسان است و ضخامت بسیار یکنواختی دارد. تخته روکش مسی با استفاده از نوار نازک دو طرفه روی کفپوش نصب شده است. تخته فوم نیز با استفاده از همان نوار روی تخت CNC نصب شده است - من هرگز تخته ای را در حین فرز آزاد نکرده و حرکت نکرده ام.

آسیاب انتهایی 0.5 میلی متری بدیهی است که بسیار شکننده است و بنابراین میزان تغذیه خود را به 60 میلی متر در دقیقه می رسانم. من از همان تغذیه برای برش استفاده می کنم تا ساندویچ PCB/کف را از نوار محکم کننده خارج نکنم.

پیوست یک ویدئو است که عملکرد فرایند فرز را نشان می دهد:)

همچنین سه تصویر از تخته فینال ضمیمه شده است. یکی از عکسها اولین تلاش را روی تخته نشان می دهد و مناطق کوچکی از مس ناخواسته به وضوح بین لنت های ترانزیستور دیده می شود. دومین تلاش این مناطق مس ناخواسته با افزودن هندسه به FlatCAM حذف شده است. تصویر سوم نشان می دهد که تخته نهایی دارای اجزاء است.

پس از پر کردن تخته ، یک اسپری بسیار سبک با لاک بزنید تا رنگ مسی و تغییر رنگ آن متوقف شود.

مرحله 4: پاسخ فرکانس هیئت مدیره به پایان رسید

تخته پر شده به پایان رسید با استفاده از تجزیه و تحلیل طیف مشخص شد. آنالایزر به گونه ای تنظیم شد که فرکانس را از 10 کیلوهرتز تا 30 مگاهرتز جابجا کند و میزان سود را اندازه گیری کند. همچنین با قدرت خاموش برای شبیه سازی آنچه در رادیو هنگام انتقال اتفاق می افتد و نیاز به جداسازی خوب بین فرستنده گیرنده FT-450D و گیرنده SDRPlay است ، اندازه گیری شد.

سطح ورودی به LNA -40dBm بود

تصویر 1 - نشانگر تنظیم شده روی 7.1 مگاهرتز ، افزایش LNA +2.5dB است

تصویر 2 - خاموش کردن LNA خاموش> 34dB انزوا را نشان می دهد

تصویر 3 - فرکانس پایین رول کردن -3dB در 1.6 مگاهرتز

اساساً در باندهای آماتور HF ، LNA مسطح 3 مگاهرتز - 30 مگاهرتز (تا 500 مگاهرتز مسطح بود)

مرحله 5: تجزیه و تحلیل Yaesu FT-450D برای یک شیر RF مناسب و پاور پوینت

قبل از اتصال برد LNA به FT-450D ، یک نقطه ضربه RF مناسب و نقطه قدرت باید مشخص شود. این امر با استفاده از دفترچه راهنمای سرویس رادیویی و ابتدا نگاه کردن به بلوک دیاگرام گیرنده قبل از تصحیح انتخاب نقطه ضربه RF با استفاده از شماتیک به دست آمد.

اول از همه می خواستم SDR آنتن متصل به FT-450D را قبل از هر مرحله تبدیل IF ببیند ، بنابراین این امر تحقیقات را بطور قابل توجهی محدود کرد. قبل از اولین مخلوط کن IF دو نکته واضح وجود داشت که باید خاموش شود. هنگامی که سیگنال Rx از برد PA وارد برد RF-IF می شود مراحل زیر را طی می کند:

- حفاظت از ورودی

- تضعیف ورودی قابل تغییر (رله) 20dB

- مجموعه ای از هشت فیلتر تصویب باند سوئیچ شده با یکدیگر

- پیش تقویت کننده IPO قابل تعویض (رله)

- مرحله اول مخلوط کن IF (اولین مخلوط کن LO)

بنابراین دو نقطه مورد علاقه اساساً به قبل یا بعد از فیلتر شدن باند خلاصه می شود. من می خواستم SDR تا آنجا که ممکن است سیگنال ببیند ، بنابراین تصمیم گرفتم درست قبل از شبکه فیلتر عبور باند ضربه بزنم. به یاد داشته باشید LNA مورد استفاده برای ضربه زدن به سیگنال خاموش دارای ورودی امپدانس بالایی است و بنابراین تأثیر روی مسیر سیگنال رادیویی حداقل خواهد بود.

حوزه دیگری که باید در نظر گرفته شود جایی است که هیئت مدیره LNA از قدرت خود استفاده می کند. خوشبختانه شماتیک FT-450D کاملاً واضح است و به خوبی حاشیه نویسی شده است و بنابراین می توان نقطه قدرت مناسبی را در آن قرار داد. پاورپوینت انتخاب شده LNA را در هنگام دریافت نیرو می کند اما LNA را در هنگام انتقال خاموش می کند. این امر باعث می شود که ورودی SDR در حین ارسال به میزان> 30dB جدا شود. مصرف برق LNA فعلی 9mA است.

تصاویر پیوست موارد زیر را نشان می دهد:

- نقطه ضربه RF نشان داده شده در نمودار بلوک

- نقطه ضربه RF نشان داده شده در شماتیک

- نقطه ضربه RF نشان داده شده در طرح برد

- نقطه ضربه قدرت LNA نشان داده شده در شماتیک

- نقطه ضربه قدرت LNA نشان داده شده در طرح برد

مرحله 6: اتصال برد LNA به Yaesu FT-450D

در حال حاضر تخته LNA ساخته شده ، مشخص شده است و یک نقطه ضربه مناسب مشخص کرده است که زمان واقعی برد برد FT-450D فرا رسیده است.

در این مرحله مرسوم است که اشاره کنید که این اصلاح را با مسئولیت خود انجام می دهید. پیچیده نیست اما همیشه خطر آسیب وجود دارد و من شخصاً این تغییر را در رادیویی که هنوز تحت ضمانت بود انجام نمی دهم - مطمئن هستم که پس از اصلاح گارانتی باطل می شود. من دست دوم FT-450D خود را از ebay خریدم ، بنابراین هیچ ضمانتی برای نگرانی در مورد من وجود ندارد.

اگر تصمیم دارید چنین تغییری را انجام دهید ، فقط با دقت و روش عمل کنید - از ضرب المثل قدیمی عاقلانه که در مورد ظریف ترین شرایط صدق می کند استفاده کنید …… دو بار اندازه گیری و یکبار برش:)

تصمیم گرفتم هیچ حفره ای در بدنه FT-450D ایجاد نکنم بلکه در عوض SDR را در کنار FT-450D نصب کنم و یک سر مگس خاتمه یافته SMA را خالی کنم تا مستقیماً به ورودی آنتن SDR متصل شود. سرب مگس در نقطه خروجی رادیو محکم شده است تا فشار را تسکین دهد.

تصاویر پیوست شده را مشاهده کنید….

مرحله 7: SDR در عمل از طریق RF Tap از طریق LNA Board تهیه شده است

در این مرحله یک ویدیوی کوتاه وجود دارد که نشان می دهد رادیو SDR در حال کار است و منبع آنتن آن شیر آنتن FT-450D از طریق برد LNA است. این آزمایش در اواخر شب انجام شد و گروه کمی مرده است ، اما پاسخ SDR مطابق انتظار است. هنگامی که FT-450D در حال انتقال ورودی به SDR است ، به دلیل جداسازی برد LNA هنگامی که تغذیه نمی شود ، به طور موثر قطع می شود.

مرحله 8: نتیجه گیری

خب قبل از هر چیز این آموزش بسیار سرگرم کننده بود و من از نتیجه بسیار راضی هستم. مانند همه پروژه های خوب ، سه هدف اصلی وجود دارد…. برای یادگیری مهارت های جدید ، موفقیت پروژه و به اشتراک گذاری دانش با هر کسی که به خواندن این کتاب علاقه دارد.

در این مرحله من کلاه خود را به اواخر دیو G4HUP می اندازم. اگر کار دیو نبود ، این پروژه ممکن بود عملی نشود. من نمی توانم طرح اصلی LNA را به عنوان طرح خود مد نظر داشته باشم ، اما فقط باید طرحی را برداشته و سعی کرده ام آن را به روش خودم بسازم. فقط می توانم امیدوار باشم که دیو موافق توسعه کار خود و به اشتراک گذاری آن با دیگران باشد.

در پایان این پروژه موفقیت آمیز بوده است.

لطفاً س questionsالات خود را خالی کنید و من تمام تلاش خود را برای پاسخ دادن به آنها انجام خواهم داد.

با احترام،

دیو (G7IYK)