|
Слепое копирование не всегда возможно и всегда непохвально
Прежде, чем начать описание узлов трансивера, хочу поделиться с
читателями предысторией его создания. Стоимость настоящего
профессионального трансивера исчисляется десятками тысяч долларов,
разработкой и изготовлением его занимается не один человек, а целые
коллективы высококлассных специалистов. Пытаться создать что-то подобное
или сравнивать самоделки с такой техникой - просто смешно. Реалии XXI
века таковы, что "по-соперничать" можно разве что с самыми дешёвыми
импортными трансиверами. Но для настройки и изготовления потребуется как
минимум комплект приборов, состоящий из измерителя частотных
характеристик (Nano VNA), высокочастотного осциллографа (хотя бы до 100
МГц), генератора сигналов от звуковых частот до 20-30 МГц, контрольного
SDR приемника, ну и конечно, мультиметра. Кроме того, не нужно надеяться
на то, что даже высшего технического образования по специальности
«Радиотехника» будет достаточно для постройки трансивера, если нет опыта
конструирования подобной техники,
Прекрасно осознавая все это, я решил сделать классический SDR трансивер
с цифровой обработкой сигнала на звуковой частоте. Что-то в духе
популярного в свое время SDR-1000. Синтезатор решил собрать на Si5351
смирившись с его не очень качественным сигналом и наличием пораженных
точек. Можно найти массу вариантов подобных любительских разработок,
которые отличаются только мелкими деталями. К сожалению, при наладке
схемы возник ряд проблем. Самое главное, никакими ухищрениями не удалось
подавить несущую и вторую боковую полосу на частотах до 30 МГц даже на -30 db.
На 7 МГц можно добиться -40 db, а выше подавление снижалось.
Подавление второй боковой зависит от точности соблюдения амплитуд и фаз
IQ сигналов. После Si5351 у меня стояли триггеры 74LVC74, их
быстродействия оказалось недостаточно для формирования точного фазового
сдвига на 90 градусов на частотах выше 10-15 МГц. Программа PowerSDR
позволяет корректировать амплитуду и фазу IQ сигналов, но только в одной
точке, а нужна индивидуальная коррекция на каждом диапазоне. С несущей
ситуация еще хуже. Ее остаток проникает через емкость монтажа и
внутреннюю емкость смесителей FST3253, которые я использовал. Частота
гетеродина близка к частоте формируемого сигнала, поэтому улучшить
подавление остатка несущей никаким фильтрами не получится, программными
средствами сделать это также невозможно. Ну и в завершение проблема со
звуковой картой. Хорошие звуковые карты сейчас очень дорого стОят, их
приобретение исключительно для трансивера совершенно не рентабельно. Тем
более, что основное внимание в них уделяется ЦАП, а АЦП на втором месте.
Ведь болшинство пользлователей только слушают музыку. Дешевые однокристальные
USB звуковые карты, как показали эксперименты, в лучшем случае имеют
динамический диапазон 50...60 db несмотря на то, что в datasheet может быть
заявлено более 90.
В общем, потратив массу времени, сил и средств, перепробовав несколько
вариантов основных плат SDR трансивера и не получив сколько-нибудь
приемлемого результата, я вынужден был отказаться от этой идеи. Тем
более, что технология обработки сигнала на звуковой частоте устарела и
плохо поддерживается программистами, которые пишут новые версии SDR
программ.
Решил попробовать классический вариант КВ трансивера с кварцевым
фильтром. Привлек внимание своей простой трансивер STEP-2 от US5MSQ.
https://us5msq.com.ua/kv-transiver-step-ii-osnovnaya-plata/
На первый взгляд все просто и логично. Но при наладке все те же
проблемы. Смесители SA612, которые использовал автор, тоже недостаточно
подавляют несущую. Может быть, в балансном включении и можно улучшить
результат, но это усложняет схемотехнику. Кроме того, вылезла проблема с
ключами 74HC4053. По непонятным причинам один из ключей в схеме
постоянно выгорает, хотя все параметры его включения соответствуют
datasheet. Но эту проблему удалось обойти заменив выгорающий ключ
транзистором. В довершение всех проблем еще и кварцевый фильтр у меня не
получился. Правда, я использовал не авторскую схему, а популярную схему
на одинаковых кварцах и одинаковых конденсаторах. Так называемый QER
filter, где QER расшифровывается как Quasi-EquiRipple. Более подробно, с
самыми похвальными отзывами и результатами измерений параметров схема
такого фильтра описана, например, здесь.
https://eax.me/2021/2021-02-10-crystal-filters-part-3.html
Но даже с 10-ю кварцами я не получил желаемого результата – либо слишком
широкая полоса и пологие скаты, либо большое затухание в полосе
пропускания. Возможно, мои кварцы на 11 МГц оказались плохого качества,
хотя я и подбирал их по частоте резонанса. В общем, опять зря
потраченное время, силы и средства...
Спустя некоторое время, немного оправившись от постигших меня неудач,
решил попробовать преобразование вверх. Привлек внимание трансивер
uBITx. http://ubitx.net/
Не вдаваясь в подробности скажу, что получить заявленные автором
параметры тоже не удалось. Диодные смесители, которые использовал автор,
сложно сбалансировать на высоких частотах, опять проблема с кварцевым
фильтром, плюс отсутствие АРУ, на что я вначале не обратил внимания. Все
время думаешь, вот оно счастье, но нет, опять только опыт...
После такого вступления перейду, наконец, к описанию относительно
удачного варианта трансивера, который я разработал и изготовил. Конечно,
у него не HiEnd параметры, но он вполне пригоден для работы в эфире SSB
и цифровыми видами связи. Трансивер собран по схеме с преобразованием
вверх, что позволяет снизить требования к диапазонным полосовым
фильтрам. Вот так выглядит его функциональная схема.
Радиотракт полностью обратимый, все элементы работают как на прием, так
и на передачу. Вместо диапазонных полосовых фильтров используются по 6
переключаемых фильтров нижних и верхних частот. В режиме приема
предусмотрены отключаемые аттенюатор и предварительный усилитель ВЧ.
Первая промежуточная частота равна 45 МГц, это значение определилось
имеющимся полосовым фильтром. Смесители выполнены на FST3253, они удобны
тем, что не требуют инверсных сигналов гетеродина. Кроме того, они
остались у меня после неудачных экспериментов с SDR. Усилители
реверсивные, на полевых транзисторах J310. Фильтр на 45 МГц имеет полосу
пропускания 30 КГц. На втором смесителе в режиме приема частота
преобразуется из 45 МГц в 500 КГц, в режиме передачи – наоборот.
Тактовые сигналы для смесителей формирует синтезатор Si5351.
В тракте 500 КГц также используются реверсивные усилители на полевых
транзисторах BF998. Фильтр основной селекции – ЭМФ с полосой пропускания
3 КГц. Он по определению обратимый. Усилитель ПЧ 500 КГц охвачен системой
АРУ. Модулятор – демодулятор выполнен на ключах CD4052. Тактовый сигнал
для него формируется отдельным кварцем. Хотя Si5351 и позволяет сформировать
сигналы сразу трех частот, но в таком режиме получается уж слишком много
пораженных точек.
Рассмотрим каждый блок более подробно, начнем от антенны слева направо.
Измеритель КСВ собран на "бинокле", он удобен тем, что не требует
наладки и калибровки. Принцип действия и параметры такого КСВ-метра
подробно описаны на сайте DL2KQ. http://dl2kq.de/ant/3-108.htm
|
