SDR Avala

Modulul SDR Avala denumit astfel de YU1LM (autorul acestui modul) este unul din cele mai importante module ale transceiverului Tulip. Fata de varianta initiala schema sa a fost modificata continuu de diferiti constructori experimentatori. Versiunea de fata lucreaza foarte bine si este usor de pus la punct. Presupunand ca aveti schema in fata (SDR AVALA) sa urmarim pe rand lantul de receptie si apoi pe cel de emisie.

 Transceiverul Tulip (pe jumatate Avala !) este un transceiver „SDR cu conversie indirecta” a semnalului RF bazat pe detectorul in cuadratura a lui Tayloe (Tayloe-SDR). In cazul acestui tip de SDR conversia A/N (analog numerica ) nu se realizeaza direct pe semnalul de radiofrecventa. Conversia analog numerica se aplica semnalelor I si Q extrase din banda de baza obtinuta prin translatarea benzii de radiofrecventa intr-o banda cu frecvente din domeniul audio cu ajutorul unui oscilator local (la acest transceiver oscilatorul local este modulul DDS), de aici si numele „SDR cu conversie indirecta”. Ca referinta bibliografica va recomand cele doua articole Conceptul SDR si SDR pentru radioamatori pe care le gasiti in capitolul Informatii tehnice.

Circuitele U4, U2, U6, U7, U8, U9.1, U10.1 si componentele aferente formeaza detectorul Tayloe. Asfel: circuitul U4 are rol de formator a semnalului de la DDS, circuitul U2 si o poarta din U4, divide semnalul de la DDS si genereaza cele patru semnale defazate cu 90 ° necesare comutatorului U6. (doua semnale defazate cu 90 ° se zic in cuadratura – de aici si numele de detector in cuadratura). Circuitele U7, U9.1 si U8, U10.1 extrag cele doua componente I si Q care nu sunt altceva decat doua semnale defazate cu 90 ° (de joasa frecventa). Atunci cand la intrare (XS3 prin C1) se aplica un semnal de frecventa constanta, iar DDS-ul genereaza un semnal cu frecventa decalata cu 700 Hz, frecventele semnalelor I si Q sunt 700 Hz, dar defazate cu 90 °. Este cazul in modul CW, unde ecartul de frecventa este +700 Hz pentru CWL si -700 Hz pentru CWU. In SSB acest decalaj este de 3 KHz si deci semnalele I si Q sunt semnale de audiofrecventa in banda 0 la 3KHz. Asadar pe pozitia SSB un semnal purtator (o frecventa fixa nemodulata) este transformat indoua semnale I si Q cu frecventa de 3KHz si defazate cu 90 °.

Circuitele U9.2 si U10.2 amplifica semnalele I si Q de 10 ori, se realizeaza astfel functia de preamplificare PRE2, releul K3.1 prin contactele K3.2 si K3.3 realizand acest lucru.

O mica paranteza. Am gasit pe forum-uri afirmatia ca realizarea unui SDR este dificila si ai nevoie de piese speciale… ca sa realizezi defazajul de 90 °, lucru complet gresit. Defazarea se realizeaza cu circuite bistabile (74HC574) printr-o schema de numarare, nu are cum sa nu fie 90 °. Pastrarea acestui defazaj in lantul de prelucrare a semnalului pana la conversia A/N este problema. Semnalele I si Q sunt semnale complexe, si datorita frecventei care variaza in domeniul benzii de baza prelucrarea pe cai distincte face dificila mentinerea defazajului. Voi explica la modulul DSP cum se realizeaza aceasta compensare.

In cazul modulului SDR Avala datorita schemei alese defazajul semnalelor I si Q se obtine prin reglajul precis a unor tensiuni. Acest lucru este valabil atat pentru emisie cat si pentru receptie. ACESTE TENSIUNI SE MASOARA SI SE STABILESC FARA NICI O COMPONENTA ACTIVA MONTATA PE PLACA, NICI UN CIRCUIT INTEGRAT, DOAR COMPONENTELE PASIVE (TOATE) SI CELE DOUA STABILIZATOARE DE 5V.

Procedati astfel: Dupa montarea completa a coponentelor pasive si a celor doua stabilizatoare de 5V, alimentati modulul cu 12V pe linia de receptie. Se verifica tensiunea de 5V la iesirea circuitului U16. La modulul construit de mine aceasta tensiune este de 4,98V. Divizorul R6,R7 si R20, R21 injumatatesc aceasta tensiune. Adica verificati ca aceasta tensiune sa fie exact jumatate din cea rezultata la iesirea din stabilizator. Precizia trebuie sa fie de doua zecimale. La modulul construit de mine aceasta tensiune este de 2,49V. Daca aceasta conditie nu se respectata verificati valorile rezistoarelor ce formeaza aceste divizoare si modificatile pana obtineti exact jumatatea tensiunii stabilizatorului. Tensiunea de la divizorul R20, R21 trebuie sa se regaseasca pe condensatoarele C29 si C31. Din semireglabili de 5K reglati cu precizie de doua zecimale aceeasi tensiune pe condensatorii C30 si C32. Cele patru tensiuni trebuie sa fie identice. Initial in modulul original Avala aceste semireglabile nu erau, ele au fost introduse pentru a compensa eventuala intarziere introdusa de U6 a celor patru cai. La faza finala de verificare, daca va fi cazul aceste tensiuni vor putea fi usor modificate, in mod normal nu este cazul. Pentru a testa metoda am lipit pe rand trei circuite 74HC4066 si modulul a functionat la fel. Ba chiar recomand ca daca I si Q nu sunt exact in faza sa incercati mai multe exemplare 74HC4066 decat sa modificati acele tensiuni. Faptul de a fi egale este capital. Tot de mare importanta este si urmatorul reglaj. Cu un ohmetru masurati valoarea rezistorului R55, care trebuie sa fie in jur de 150Ω, in cazul meu valoarea lui R55 este 150,9Ω. Acum reglati R50 de 100Ω astfel incat intre terminalele 2 si 6 ale circuitului U8 sa obtineti exact valoarea rezistentei rezistorului R55.(adica 150,9Ω in cazul meu). Repet, faptul de a fi egale este capital. Cu cat sunt mai egale cu atat si amplitudinile celor doua semnale I si Q sunt egale.

Acum puteti deconecta modulul de la 12V si continua plantarea componentelor de pe lantul de receptie.

In acest moment aveti deja un receptor cu care puteti sa faceti receptii. In videoclipurile de mai jos puteti vedea cele patru semnale care comanda comutatorul 74HC4066, cum sa verificati corectitudinea semnalelor I si Q, cum sa conectati aceste semnale la o placa de sunet dintr-un calculator si cu ajutorul programului HDSDR sa faceti primele receptii cu noul dumneavoastra transceiver. Puteti chiar evalua cu precizie suficient de buna pentru un amator eroarea de faza si amplitudine. Eu am obtinut o eroare de faza de sub un grad si o eroare de amplitudine de 0,006%.

O mica paranteza, un coleg de trafic ma felicitat pentru realizarea transceiverului si mi-a spus ca l-am nimerit. Eu cred ca din cele ce am scris mai sus nu a fost chiar asa !.

Tulip SDR Comanda detector Tayloe 

Tulip SDR Rx Avala

Tulip SDR Rx Avala + HDSDR                                    Download HDSDR

Sa urmarim in continuare lantul de emisie.

Modulul DSP transmite modulului Avala semnalul modulator (AM, FM, SSB, CW, FSK) in format I si Q adica doua semnale de audiofrecventa defazate la 90º si amplitudini egale la intrarea XS13 a modulului Avala. Aceste semnale sunt amplificate de lantul U13 si U14. Semnalele pot fi verificate la iesirea de masura XS10. Pentru a le aduce la nivelele si defazajele necesare detectorului Tayloe (care aici formeaza semnalul RF modulat) cele doua semnalele sunt amplificate (U11 si U12) si defazate inca o data cu 90º rezultand astfel patru semnale identice ca amplitudine si defazate cu 90º, 180º si 270º ce se aplica circuitului U5 la a iesirea caruia prin C4 semnalul de RF ajunge la borna de iesire din Avala XS1. Circuitul U5 este comandat de semnalul RF de la DDS formatat ca si pe lantul de receptie de circuitele U1 si U3.

Lantul de emisie este alimentat doar pe timpul emisiei de tensiunea 12V TX ce este asigurara de circuitul de comutatie. (Vezi modulul comutatie). Pe acest modul se afla si circuitul regulator U15 care asigura tensiunea de 5V.

Pentru reglarea lantului de emisie am procedat ca si la receptie, pana nu am lipit componentele active am reglat valoarea ansamblului R96+R97 la valoarea lui R95. In cazul meu 3390Ω. Nu este importatnta valoarea ci faptul sa fie egale. Doar in cazul cand in punctul de masura XS10 amplitudinile nu sunt egale, se va interveni la R97 astfel incat la pinul 2 al lui U11 sa avem aceeasi amplitudine ca la pinul 2 al lui U12. R40 si R41 se regleaza de asa maniera ca tensiunile pe C36,C27,C38 si C39 sa fie identice (precizie de 2 zecimale). Verificati semnalele de comanda generate de U1 si U3. Ele trebuie sa fie ca la receptie si le puteti vedea in videoclipul Tulip SDR Comanda detector Tayloe  .

Verificarea la cald a lantului de emisie puteti sa o faceti cel mai usor dupa ce aveti modulul DSP terminat. Daca tineti sa o faceti inainte aveti nevoie de un generator de audiofrecventa dual capabil sa genereze doua semnale defazate cu 90º.  Procedati astfel: Pe un telefon smart sau pe o tableta cu android descarcati din Google Play aplicatia „Function Generator”  de la Keuwlsoft. Instalati aplicatia si incercati sa va familiarizati cu ea. Semnalele le puteti extrage de la  borna de casca si printr-un cablu ecranat sa le conectati la intraea XS13 a modulului Avala. Reglati semnalele la 1000 Hz si aceeasi amplitudine iar diferenta de faza la 90º. Conectati un osciloscop cu doua canale la punctul de masura XS10 si urmariti semnalele si defazajul. (Vezi fig. de mai jos.) Apoi verificati semnalele ce ajung la pinii 2, 3,9, 10 a lui U5. Ele trebuie sa ramana sinusoidale si de aceeasi amplitudine, si defazate cu 90º, 180º si 270º luand unul din ele referinta.

dual gen 0dual gen 1dual gen 2test

 Aceleasi reglaje le puteti efectua dupa terminarea modulului DSP astfel : Deschideti Menu>TX Option si stabiliti urmatorii parametri Twotone gen gain – 100, Twotone mode – One, Twotone gen freq1 – 1000. Acum treceti transceiverul pe emisie apasand tasta TONE, la  punctul de masura XS10 trebuie sa aveti cele doua semnale I si Q egale ca amplitudine si defazate la 90º. In continuare procedati ca si la metoda cu generator.

In cazul in care in punctul de masura XS10 semnalele nu sunt corecte amanati problema reglajului liniei de emisie pana aveti terminat si modulul de DSP. Conectati osciloscopul cu dublu spot in punctul de masura XS10 si din Menu > activati Calibration imbalance. In submeniul ce va apare modificati valoarea Gain pina cele doua semnale I si Q au amplitudini egale. Verificati cu functia XY a osciloscopului daca figura este un cerc. Daca cercul este inclinat reglati Phase pana cand figura este un cerc perfect. Aceste operatii trebuie sa le faceti pe fiecare banda si sa interveniti daca este cazul. In videoclipul de mai jos am incercat sa ilustrez metoda Calibrare.

Tulip SDR Calibrare

NOTA IMPORTANTA !

Releul K3 este cablat gresit in sensul ca in pozitia de contacte relaxate iesirea XS8 este conectata la iesirea lui U9.2 si U10.2 adica dupa amplificare de 10 ori a semnalului rezultat din detectorul Tayloe. Aceasta face ca la functia PRE2 din Controler sa auzim un semnal mai mic si nu mai mare. Remedierea acestei situatii se poate face prin modificarea corespunzatoare a cablajului (nu va recomand – pacat de calitatea realizarii PCB-ului) sau prin inversarea functiei PRE2, lucru mult mai usor de realizat cu un releu care pe pozitia normala alimenteaza releul K3 (iesirea XS8 fiind conectata la U9.1 si U10.1 – cum e normal) si in prezenta tensiunii pe linia 23/43db de la Comutatie prin functia PRE2 din Controler  intrerupe alimentarea lui K3 acesta comutand iesirea XS8 la U9.2 si U10.2 . Am realizat acest mic montaj pe o placuta plasata direct pe connectorul XS12.

20160723_14435520160723_14414320160723_144252

Reclame