Трансивер "SDR HAM" от RA4CJQ



Рекомендую: ПЕЛАГЕЯ!

pelagea.jpg

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 моём форуме http://ra3pkj.keyforum.ru (кликабельно)

 

Чистые платы для различного применения от Юрия (R3KBL) на его сайте http://sdrham.ru (кликабельно)

 

 

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 них), 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.

Внимание. Чистые платы для трансивера в настоящее время уже НИКТО не изготавливает.  "Кто не успел - тот опоздал".

Скажу сразу - я не изготавливал этот трансивер, но мой вклад в этот трансивер, не побоюсь сказать, весьма заметный. В трансивере применён синтезатор на AD9958 моей разработки, а  также написана мной новая прошивка для USB-переходника, интегрированного в плату трансивера. Новая прошивка заменила исходную устаревшую прошивку "от немца", что позволило использовать трансивер с любой версией Windows с разрядностью 32 или 64.

 

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: http://ra3pkj.ru/page1.shtml).

4. Управление трансивером через USB (USB-переходник конструктивно описан здесь: http://ra3pkj.ru/page2.shtml, но для данного трансивера 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 (подробнее об этом сказано ниже).

 

Информация о прошивках и программном обеспечении

Трансивер работает с 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 http://ra3pkj.ru/page4.shtml подробнее о этой версии 2.8.0 .

Контроллер AT91SAM7S (используемый для управления синтезатором на AD9958) следует прошивать как описано здесь: http://ra3pkj.ru/page1.shtml.

Теперь поговорим о прошивке микросхемы памяти 24C64, которая необходима для функционирования контроллера CY7C68013 в качестве USB-переходника, используемого в свою очередь для управления трансивером.
Исторически, когда трансивер пошёл в массы, в микросхему памяти "заливали" старую прошивку от "немца", но как оказалось в 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.

Теперь конкретно о прошивании. Если микросхема памяти была ранее прошита старой прошивкой, то для перепрошития новой прошивкой потребуются дополнительные упражнения с паяльником, так как придётся поднимать одну из ножек микросхемы и подключать временно тумблер (об этом будет сказано ниже). В свежеизготовленном трансивере, т.е. с чистой микросхемой памяти, не требуются упомянутые выше упражнения с паяльником. Оба варианта прошития новой прошивкой описаны ниже:

Вариант 1.
Чистую микросхему памяти 24C64 следует прошивать как описано здесь: http://ra3pkj.ru/page2.shtml, 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.

Вариант 2.
Кто будет перепрошивать микросхему памяти 24C64, в которой уже имеется старая прошивка от "немца", должен сделать всё тоже самое, что описано выше, но с учётом следующего: заранее отпаять (поднять) ножку 5 микросхемы памяти. Таким образом мы заставим микросхему восприниматься в роли "чистой". И затем припаять к указанной ножке и к контактной площадке по ножкой тумблер. Далее переставить джампер на плате, который около 24C64, в положение разрешения программирования и при разомкнутом тумблере подключить трансивер к usb-гнезду компьютера. Далее включить питание трансивера и запустить программу прошивальщика. Непосредственно перед операцией прошивания замкнуть тумблер. После прошивания выключить питание трансивера и восстановить всё обратно.

Для справки. Трансивер (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 синтезатором на DDS AD9854. Там она работать не будет.

 

Чистые платы от yuraws (платы уже не изготавливаются)

Чистые платы с металлизацией отверстий, защитной маской и шелкографией.

Прямая сторона:

yuraws_plati_1_a.jpg

 

Обратная сторона:

yuraws_plati_2_a.jpg

 

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:

sdr_ham_shema_1.gif

 

Диапазонные полосовые фильтры (на схеме кольца Amidon указаны цветом - красные T50-2, жёлтые T50-6):

sdr_ham_shema_2.gif

 

Смесители, усилители приёмника и передатчика:

sdr_ham_shema_3.gif

Автоматика управления_1:

sdr_ham_shema_4.gif

 

Автоматика управления_2:

sdr_ham_shema_5.gif

 

Синтезатор частоты:

sdr_ham_shema_6.gif

 

Переходник USB/LPT:

sdr_ham_shema_7.gif

 

Микроконтроллер управления синтезатором частоты:

sdr_ham_shema_8.gif

 

Усилитель мощности передатчика и АЦП измерителя КСВ и мощности:

sdr_ham_shema_9.gif

 

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:

sdr_ham_plata_1.gif

sdr_ham_plata_2.gif

 

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

#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):

sdr_ham_error_1.jpg

#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 (кстати, платы больше не изготавливаются) 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 возможным появлением палок на панораме от таких преобразователей (не все преобразователи дают палки). 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 предложил 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):

sdr_ham_error_2.jpg

Stew KF5KOG предложил 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!

BN43-3312_sdr_ham.gif

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:

sdr_ham_error_3.JPGsdr_ham_error_4.jpg

#8. 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): 

sdr_ham_error_5.jpg 

#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:

sdr_ham_error_K26.gif

sdr_ham_error_K26_1.gif

#12. В обвязке CY7C68013 следует удалить R85 для исключения ситуации, когда при подаче питания трансивер сразу встаёт на передачу. В принципе вся группа резисторов на шине D0...D7 не нужна (R77,79,80,81,82,84,85,88). Данная группа перешла сюда из немецкого USB-LPT переходника. В схеме трансивера эта группа не играет никакой роли.

 

Фото готовой (за исключением некоторых деталей) платы от Анатолия RW4CPA

sdr_ham_rw4cpa_1_new.jpg

sdr_ham_rw4cpa_2_new.jpg

sdr_ham_rw4cpa_3_new.jpg

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.