Yaesu FT-450D RF izmjena dodira za SDR: 8 koraka (sa slikama)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2025-01-13 06:57

Pozdrav svima koji bi mogli biti zainteresirani, Mislim da je bolje da prvo objasnim o čemu se radi u ovom uputstvu. U ovom su projektu uključene sljedeće glavne komponente:

Yaesu FT-450D moderan je kompaktni HF/50MHz primopredajnik sposoban pokriti amaterske opsege 160-6 metara s izlaznom snagom od 100W. Previše je značajki za navesti pa samo poguglajte radio ako želite saznati više.

SDRPlay je vrhunski širokopojasni softver definiran radio koji pokriva frekvencijski raspon od 1KHz do 2GHz i omogućuje pregled spektra s propusnošću do 10MHz.

SDRPlay:

(Nemam nikakve veze s tvrtkom osim što sam kupio njihov izvrstan proizvod)

Oba ova uređaja su vrhunska sama po sebi. Međutim, svrha ovog uputstva je spojiti dva dijela opreme i moći iskoristiti najbolje iz oba svijeta. Pritom mislim na mogućnost korištenja radija FT-450D kako je bilo predviđeno (kao primopredajnik s uskim pojasom), ali u isto vrijeme na mogućnost korištenja prijemnika SDRPlay za vizualizaciju širokopojasnog kanala.

To inherentno predstavlja problem jer i FT-450D i SDRPlay moraju vidjeti antenu. Jedan pristup je jednostavno korištenje dvije antene. Drugi pristup bi mogao biti korištenje jedne antene, ali razdvajanje RF staze i prijenos/primanje pomoću linijskog prebacivanja. Treći i poželjniji pristup je odvojiti prijemnu RF stazu unutar FT-450D pomoću odgovarajućeg kruga s niskim šumom i prikazati prisluškivani signal SDRPlay-u. Ovaj posljednji pristup rezultira time da i FT-450D i SDRPlay u biti vide istu antenu. Krug s niskim šumom napaja se samo tijekom primanja, pa tako tijekom prijenosa pruža značajnu izolaciju štiteći ulaz na SDRPlay prijamniku. Krug s niskim šumom ima ulaz visoke impedancije pa predstavlja minimalno opterećenje do točke slavine unutar FT-450D. Ova posljednja točka važna je jer se prikladne točke dodira unutar FT-450D nalaze s obje strane pasivnih propusnih filtera od 50 ohma. Svako opterećenje ili promjena impedancije koju uvede dodatni krug promijenit će prijenosnu funkciju filtera i također smanjiti snagu na željenoj putanji signala.

Većina dostupnih pojačala s niskim šumom (LNA) koriste povratne informacije za generiranje pojačanja i također imaju ulaznu impedanciju od 50 ohma - niti jedna od ovih značajki nije poželjna.

Jednostavni krug slavine visoke impedancije dizajnirao je Dave G4HUP i bio je dostupan za kupnju. Nažalost, koliko sam shvatio, Dave je preminuo. Uzeo sam dio dizajna i s izmjenama, proizveo vlastitu tiskanu ploču, testirao i ugradio u svoj vlastiti FT-450D. Upravo taj proces čini predmet ovog uputstva.

Korak 1: Stvaranje sheme LNA i izgleda PCB -a

Pregled

Tijekom godina stvorio sam nekoliko tiskanih ploča (PCB) za proizvode i za kućnu uporabu. U prvim danima to je uključivalo upotrebu bakrene ploče, transfera i posebnih olovaka za crtanje dizajna na bakar. Ploča bi se zatim ugravirala u željezni klorid kako bi se uklonio izloženi bakar i ostavili tragovi. Također je bilo moguće kupiti bakrenu ploču osjetljivu na svjetlost i koristiti masku za stvaranje otpora prije graviranja. Komercijalna izrada jednokratne ploče bila je vrlo skupa i zahtijevala je alate koji jednostavno nisu bili dostupni hobistima.

Danas su računalni alati besplatni i široko dostupni za oblikovanje ploča u nekoliko sati, a ne dana. Također su i troškovi proizvodnje pali jer su mnogi jeftini proizvođači dostupni u Kini i drugdje izvan Velike Britanije. Međutim, to znači da izrada jedne ploče još uvijek nije tako jeftina kad uključite i dostavu.

Drugi pristup i metoda koju sam koristio u ovom projektu je glodanje ploče pomoću CNC glodalice. Očito, ne biste kupili CNC stroj za izradu jedne ploče, ali već sam imao stroj koji se koristio za mnoge druge projekte koji uključuju glodanje drva, metala i stakla.

Za glodanje PCB -a pomoću CNC stroja potrebno je koristiti vrlo fini rezni alat za glodanje izolacije oko traženih tragova, ali ne i za glodanje bakra. Ovaj pristup je osobito koristan pri izgradnji RF sklopova jer su preostali bakreni otoci poželjni da djeluju kao uzemljenje poboljšavajući stabilnost i performanse. U ovom sam projektu koristio dvostrano obloženu bakrenu ploču i izbušio povezujući gornju i donju bakrenu površinu.

Dizajn PCB -a pomoću EasyEDA -e

Isprobao sam razne dizajnerske pakete PCB -a i doista sam se odlučio za paket koji se zove DipTrace. Međutim, sve je popularnije da dizajnerski paketi budu zasnovani na webu, a ne da koriste samostalnu aplikaciju. Budući da neko vrijeme nisam koristio DipTrace, bio sam pomalo zahrđao pa sam pogledao naokolo i pronašao web dizajnerski alat pod nazivom EasyEDA. Smatrao sam da je ovaj alat izvrstan, vrlo intuitivan i jednostavan za korištenje. Vrlo jednostavno generirati shemu u nekoliko minuta, a zatim je pretvoriti u PCB, cijeli je proces trajao manje od sat vremena, uključujući nekoliko izmjena i poboljšanja. Dizajneri alata očito se nadaju da ćete koristiti predviđene mogućnosti proizvodnje, ali je ipak moguće izvesti dizajn u industrijskom standardnom gerber formatu za upotrebu u kasnijem lancu alata.

Korak 2: Korištenje FlatCAM -a za stvaranje geometrije i alata

Nakon što je EasyEDA upotrijebljena za izradu sheme i izgleda PCB -a, sljedeći korak je stvaranje staza alata i na kraju gcode za upravljanje CNC glodalicom. Pokušao sam s raznim softverima kako bih postigao ovaj cilj i konačno sam se odlučio za FlatCAM. Ovaj softver je besplatan, stabilan i prilično intuitivan za upotrebu. Korištenjem staza alata FlatCAM za ploču, izrezi i bušenje mogu se stvoriti vrlo brzo. Tu je i vrlo jednostavan uređivač geometrije ako bilo što zahtijeva ugađanje. U video zapisu koji je dio ovog koraka pokazujem kako se FlatCAM koristi za uvoz gerber datoteka i izvršavanje nekih osnovnih uređivanja. Dostupni su mnogi detaljni videozapisi koji pokazuju kako koristiti alat od kraja do kraja. Pokrio sam samo izmjene koje sam trebao napraviti posebno za ovaj projekt.

Korak 3: Proces glodanja - CNC stroj na djelu

U redu, u posljednjih nekoliko koraka postignuto je sljedeće:

- Shema kruga snimljena je pomoću EasyEDA -e.

- Iz sheme je izrađen izgled PCB -a također korištenjem EasyEDA -e.

- Gerber datoteke su stvorene za ploču, a generiraju se i datoteke bušenja.

- FlatCAM je korišten za stvaranje/uređivanje geometrije puta i generiranje gcode -a za ploču i izrez.

- FlatCAM je korišten za uvoz i skaliranje datoteke bušenja koja također rezultira gcodeom.

Dakle, sada imamo tri gcode datoteke za ploču, izrez i bušenje.

Sljedeća faza je zapravo početi glodanje neke ploče. Ploča koju sam koristio je dvostrana ploča od stakloplastike obložena bakrom. Mogao sam ovo naručiti putem interneta, ali zapravo sam otkrio da je Maplin napravio prilično lijepu veliku plahtu po povoljnoj cijeni i imao sam je u ruci u roku od sat vremena - samo sam htio dobiti glodanje!

Moj glodalica je Sable 2015 i za upravljanje njome koristim softver Mach3. Za glodanje reljefa daske upotrijebio sam krajnji mlin od 0,5 mm. Za izrez i rupe na ploči upotrijebio sam glodalicu od 1,5 mm. Da biste glodali kroz ploču, očito vam je potrebno nešto za glodanje ispod PCB -a - moj mlinski sloj je od debelog aluminija i ne želite to glodati! Otkrio sam da je za PCB -ove najbolji materijal za upotrebu ispod PCB -a 5 mm debljina pjenaste ploče. Ovaj pjenasti jastuk možete kupiti vrlo jeftino na mreži ili u zanatskim radnjama. Lako se reže nožem za modeliranje i ima vrlo ujednačenu debljinu. Bakreno obložena ploča montira se na pjenastu ploču pomoću tanke dvostrane trake. Pjenasta ploča također se montira na CNC krevet pomoću iste trake - nikada nisam dozvolio da se daska oslobodi ili pomakne tijekom glodanja.

Krajnji glodalica od 0,5 mm očito je prilično krhka pa držim brzinu hranjenja na 60 mm/min. Koristim istu brzinu napajanja za izrezivanje kako ne bih odvojio sendvič od PCB -a/pjenaste ploče s pričvrsne trake.

U prilogu je video zapis koji prikazuje radnju glodanja:)

U prilogu su i tri slike finalnih ploča. Jedna slika prikazuje prvi pokušaj na ploči, a male površine neželjenog bakra najočiglednije se mogu vidjeti između tranzistorskih pločica. U drugom pokušaju ta neželjena bakrena područja uklonjena su dodavanjem geometrije u FlatCAM. Treća slika prikazuje posljednju ploču ispunjenu komponentama.

Nakon popunjavanja, daska se nanosi vrlo lakim sprejem s lakom kako bi se spriječilo tamnjenje i gubitak boje bakra.

Korak 4: Frekvencijski odziv gotovog odbora

Gotova naseljena ploča karakterizirana je dobivanjem pomoću analizatora spektra. Analizator je postavljen za prebacivanje frekvencije od 10KHz do 30MHz i mjerenje pojačanja. Dobitak je također mjeren isključenim napajanjem kako bi se simuliralo što se događa u radiju kada emitiramo i potrebna je dobra izolacija između primopredajnika FT-450D i prijemnika SDRPlay.

Ulazna razina za LNA bila je -40dBm

Slika 1 - Marker postavljen na 7,1 MHz, dobitak LNA je +2,5 dB

Slika 2 - Isključenje napajanja LNA pokazuje> 34dB izolacije

Slika 3 - Ispuštanje niske frekvencije -3dB prema dolje na 1,6 MHz

U osnovi preko VF amaterskih opsega LNA je ravna 3MHz - 30MHz (bila je ravna do ~ 500MHz)

Korak 5: Analiza Yaesu FT-450D za prikladnu RF točku i točku napajanja

Prije nego što se LNA ploča može postaviti na FT-450D, potrebno je identificirati odgovarajuću RF točku dovoda i točku napajanja. To je postignuto korištenjem servisnog priručnika za radio i prvo gledanjem blok dijagrama prijamnika prije nego što se precizno odabere RF točka dodirne točke pomoću sheme.

Prije svega, želio sam da SDR vidi antenu povezanu s FT-450D prije bilo koje faze pretvaranja IF-a, pa je to znatno suzilo istragu. Prije prvog IF miksera postojale su dvije očite točke za isključivanje. Nakon što signal Rx uđe u RF-IF ploču s PA ploče, prolazi kroz sljedeće faze:

- Ulazna zaštita od prenapona

- Preklopno (relejno) 20dB ulazno slabljenje

- Niz od osam međusobno isključujućih filtera s propusnim pojasom

- Preklopno (relejno) IPO predpojačalo

- miješalica IF prve faze (miješalica s pogonom 1. LO)

Tako su se dvije točke interesa u osnovi svele na prije ili nakon filtriranja propusnog pojasa. Htio sam da SDR vidi što je više moguće signala pa sam se odlučio isključiti neposredno prije mreže propusnog pojasa. Upamtite da LNA koja se koristi za isključivanje signala ima ulaz visoke impedancije pa će učinak na putanju radio signala biti minimalan.

Drugo područje koje treba razmotriti je mjesto gdje će LNA ploča dobiti svoju moć. Srećom, shema FT-450D je prilično jasna i dobro označena, pa se može pronaći odgovarajuća točka napajanja. Odabrana točka napajanja napaja LNA prilikom primanja, ali isključuje LNA tijekom prijenosa. Ovo izolira SDR ulaz za> 30 dB tijekom prijenosa. Potrošnja LNA napajanja je ~ 9mA.

Slike u prilogu pokazuju sljedeće:

- RF tačka dodira prikazana na blok dijagramu

- RF tačka dodira prikazana na shemi

- RF tačka dodira prikazana na izgledu ploče

- Mjesta dodira napajanja LNA prikazana na shemi

- Mjesta dodira napajanja LNA prikazana na rasporedu ploče

Korak 6: Montiranje LNA ploče na Yaesu FT-450D

Sada je LNA ploča izrađena, okarakterizirana i označena je odgovarajuća točka dodira kada je došlo vrijeme da se ploča doista uklopi u FT-450D.

U ovom trenutku uobičajeno je naglasiti da ovu izmjenu izvodite na vlastitu odgovornost. Nije komplicirano, ali uvijek postoji rizik od oštećenja, a ja osobno ne bih izvodio ovu izmjenu na radiju koji je još uvijek bio pod jamstvom - siguran sam da će jamstvo prestati vrijediti nakon izmjene. Kupio sam svoj rabljeni FT-450D na ebayu pa nema jamstva za brigu u mom slučaju.

Ako se ipak odlučite za takvu izmjenu, samo idite pažljivo i metodično - upotrijebite mudru staru izreku koja se odnosi na najosjetljivije situacije …… izmjerite dvaput i jednom izrežite:)

Odlučio sam ne bušiti nikakve rupe u kućištu FT-450D, već umjesto toga montirati SDR sa strane FT-450D i ispasti SMA završeni zamašni kabel za uvrtanje izravno u ulaz antene SDR. Zamašnjak je pričvršćen na radijskoj izlaznoj točki kako bi se osiguralo rasterećenje.

Pogledajte priložene slike….

Korak 7: SDR na djelu Nabavljeno iz RF tapa putem LNA ploče

U ovom koraku postoji kratki video zapis koji prikazuje SDR radio u radu s izvorom antene kao antenom FT-450D preko LNA ploče. Ovaj je test proveden kasno navečer i bend je pomalo mrtav, ali odgovor SDR -a je očekivan. Kada FT-450D odašilje ulaz na SDR učinkovito je isključen zbog izolacije ploče LNA kada se ne napaja.

Korak 8: Zaključak

Iznad svega, ova instrukcija je bila jako zabavna i jako sam zadovoljan rezultatom. Kao i svi dobri projekti, tri su primarna cilja…. naučiti nove vještine, učiniti projekt uspješnim i podijeliti znanje sa svima koji žele čitati do sada.

U ovom trenutku skidam kapu pokojnom Daveu G4HUP. Da nije bilo Daveova rada, ovaj se projekt možda ne bi ostvario. Ne mogu tvrditi da je originalni LNA dizajn moj, već samo da sam uzeo dizajn i pokušao ga izraditi na svoj način. Mogu se samo nadati da će Dave odobriti da se njegov rad razvija i dijeli s drugima.

Zaključno, projekt je bio uspješan.

Slobodno ispustite sva pitanja, a ja ću se potruditi odgovoriti na njih.

Lijepi Pozdrav, Dave (G7IYK)