Yaesu FT-450D RF Tap Modification untuk SDR: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Halo sesiapa yang berminat, Saya rasa lebih baik saya menerangkan terlebih dahulu tentang apa yang diarahkan ini. Terdapat komponen utama anda yang terlibat dalam projek ini seperti berikut:

Yaesu FT-450D adalah transceiver HF / 50MHz kompak moden yang mampu merangkumi jalur amatur 160-6 meter dengan output kuasa 100W. Terlalu banyak ciri untuk disenaraikan, jadi hanya Google radio jika anda ingin mengetahui lebih lanjut.

SDRPlay adalah Radio Ditetapkan Perisian Lebar Lebar yang hebat yang merangkumi julat frekuensi 1KHz hingga 2GHz dan membolehkan spektrum dilihat dengan lebar jalur sehingga 10MHz.

SDRPlay:

(Saya tidak mempunyai hubungan dengan syarikat selain membeli produk mereka yang sangat baik)

Kedua-dua peralatan ini sangat hebat. Walau bagaimanapun, tujuan pengajaran ini adalah untuk menyatukan kedua-dua peralatan tersebut dan dapat memanfaatkan yang terbaik dari kedua-dua dunia ini. Maksudnya, saya dapat menggunakan radio FT-450D sebagaimana dimaksudkan (sebagai pemancar radio jalur sempit) tetapi pada masa yang sama dapat menggunakan penerima SDRPlay untuk memvisualisasikan saluran jalur lebar.

Ini sememangnya menimbulkan masalah kerana FT-450D dan SDRPlay perlu melihat antena. Satu pendekatan adalah dengan menggunakan dua antena. Pendekatan kedua mungkin menggunakan antena tunggal tetapi membelah jalur RF dan mengirimkan / menerima menggunakan peralihan dalam talian. Pendekatan ketiga dan yang lebih baik adalah dengan mengambil jalan penerimaan RF dari dalam FT-450D menggunakan litar kebisingan rendah yang sesuai dan menyampaikan isyarat yang diketuk ke SDRPlay. Pendekatan terakhir ini menghasilkan FT-450D dan SDRPlay pada dasarnya melihat antena yang sama. Litar kebisingan rendah hanya dihidupkan semasa menerima dan oleh itu semasa penghantaran memberikan pengasingan yang besar melindungi input ke penerima SDRPlay. Litar kebisingan rendah mempunyai input impedans tinggi sehingga memberikan beban minimum ke titik paip dalam FT-450D. Titik terakhir ini penting kerana titik tekan yang sesuai dalam FT-450D terletak di kedua-dua sisi penapis hantaran jalur pasif 50 ohm. Sebarang pemuatan atau perubahan impedans yang diperkenalkan oleh litar tambahan akan mengubah fungsi pemindahan penapis dan juga mengurangkan daya pada jalur isyarat yang diinginkan.

Sebilangan besar penguat bunyi rendah (LNA) yang tersedia menggunakan maklum balas untuk menjana keuntungan dan juga mempunyai impedans input 50 ohm - kedua-dua ciri ini tidak diinginkan.

Litar paip impedans tinggi yang sederhana telah dirancang oleh Dave G4HUP dan boleh dibeli. Sayangnya, adalah pemahaman saya bahawa Dave telah meninggal dunia. Saya telah mengambil bahagian dari reka bentuk dan dengan pengubahsuaian, menghasilkan papan litar bercetak saya sendiri, diuji dan dipasang pada FT-450D saya sendiri. Proses inilah yang menjadi tajuk pelajaran ini.

Langkah 1: Pembentukan Skema LNA dan Susun atur PCB

Gambaran keseluruhan

Selama bertahun-tahun saya telah menghasilkan beberapa Papan Litar Bercetak (PCB) untuk produk dan untuk kegunaan rumah. Pada masa-masa awal ini melibatkan penggunaan papan berpakaian tembaga, pindahan dan pen khas untuk menarik reka bentuk ke tembaga. Papan kemudian akan terukir dalam Ferric Chloride untuk membuang tembaga yang terdedah dan meninggalkan jejak yang dikehendaki. Juga dimungkinkan untuk membeli papan berpakaian tembaga sensitif cahaya dan menggunakan topeng untuk menghasilkan daya tahan sebelum mengukir. Mempunyai papan tunggal yang dibuat secara komersial adalah sangat mahal dan memerlukan alat yang tidak tersedia untuk penggemar.

Pada masa ini, alat komputer adalah percuma dan banyak tersedia untuk merancang papan dalam beberapa jam bukan hari. Kos fabrikasi juga menurun dengan banyak perancang murah tersedia di China dan di tempat lain di luar UK. Walau bagaimanapun, yang mengatakan bahawa membuat papan tunggal dibuat masih tidak semurah itu setelah anda memasukkan penghantaran.

Pendekatan lain, dan kaedah yang telah saya gunakan dalam projek ini, adalah mengisar papan menggunakan mesin penggilingan CNC. Jelas sekali, anda tidak akan membeli mesin CNC untuk membuat satu papan tetapi saya sudah mempunyai mesin yang telah digunakan untuk banyak projek lain yang melibatkan pengilangan kayu, logam dan kaca.

Untuk menggiling PCB menggunakan mesin CNC melibatkan penggunaan alat pemotong yang sangat halus untuk mengasingkan pengasingan di sekitar trek yang diinginkan tetapi tidak menggiling semua tembaga. Pendekatan ini sangat berguna ketika membina litar RF kerana pulau-pulau tembaga yang tersisa diinginkan bertindak sebagai bidang tanah yang meningkatkan kestabilan dan prestasi. Saya telah menggunakan papan tembaga berlapis dua dalam projek ini dan telah menggerudi dengan menghubungkan permukaan tembaga atas dan bawah.

Reka bentuk PCB menggunakan EasyEDA

Saya telah mencuba pelbagai pakej reka bentuk PCB dan benar-benar menggunakan pakej bernama DipTrace. Walau bagaimanapun, pakej reka bentuk lebih berasaskan popular daripada berasaskan web daripada menggunakan aplikasi yang berdiri sendiri. Setelah tidak menggunakan DipTrace dalam beberapa waktu, saya agak berkarat sehingga melihat secara dalam talian dan menjumpai alat reka bentuk berasaskan web bernama EasyEDA. Saya mendapati alat ini sangat baik, sangat intuitif dan mudah digunakan. Sangat mudah untuk menghasilkan skema dalam beberapa minit dan kemudian menukar ke PCB, keseluruhan proses mengambil masa kurang dari satu jam termasuk beberapa pengubahsuaian dan penyempurnaan. Pereka alat jelas berharap anda akan menggunakan kemudahan fabrikasi yang disediakan tetapi masih mungkin untuk mengeksport reka bentuk dalam format gerber standard industri untuk digunakan oleh rantai alat berikutnya.

Langkah 2: Menggunakan FlatCAM untuk Membuat Laluan Geometri dan Perkakas

Setelah EasyEDA digunakan untuk membuat skema dan susun atur PCB langkah seterusnya adalah membuat jalur perkakas dan akhirnya gcode untuk mengendalikan mesin penggilingan CNC. Saya telah mencuba pelbagai perisian untuk mencapai matlamat ini dan akhirnya menetap di FlatCAM. Perisian ini percuma, stabil dan cukup intuitif untuk digunakan. Menggunakan jalur perkakas FlatCAM untuk papan, potongan dan penggerudian semuanya dapat dibuat dengan cepat. Terdapat juga editor geometri yang sangat mesra pengguna sekiranya ada yang memerlukan tweak. Dalam video yang membentuk bahagian dari langkah ini saya menunjukkan bagaimana FlatCAM digunakan untuk mengimport fail gerber dan melakukan beberapa penyuntingan asas. Terdapat banyak video terperinci yang tersedia yang menunjukkan cara menggunakan alat ini dari hujung ke hujung. Saya hanya merangkumi pengubahsuaian yang perlu saya buat khusus untuk projek ini.

Langkah 3: Proses Pengilangan - Mesin CNC Beraksi

Ok, jadi beberapa langkah terakhir telah dicapai:

- Skema litar telah ditangkap menggunakan EasyEDA.

- Dari skema susun atur PCB telah dibuat juga menggunakan EasyEDA.

- Fail gerber telah dibuat untuk papan dan juga menggerudi fail yang dihasilkan.

- FlatCAM telah digunakan untuk membuat / mengedit geometri laluan dan menghasilkan gcode untuk papan dan potongan.

- FlatCAM telah digunakan untuk mengimport dan menskala file bor yang juga menghasilkan gcode.

Jadi sekarang kami mempunyai tiga fail gcode untuk papan, potongan dan penggerudian.

Tahap seterusnya adalah untuk benar-benar mula menggiling beberapa papan. Papan yang saya gunakan adalah papan berlapis tembaga gentian kaca dua sisi. Saya boleh memesan ini secara dalam talian tetapi saya benar-benar mendapati Maplin membuat lembaran besar yang bagus dengan harga yang baik dan saya memilikinya dalam masa satu jam - hanya mahu mendapatkan penggilingan!

Mesin pengilangan saya adalah Sable 2015 dan saya menggunakan perisian Mach3 untuk mengawalnya. Untuk mengisar pelepasan papan, saya menggunakan kilang akhir 0.5mm. Untuk potongan papan dan lubang saya menggunakan kilang akhir 1.5mm. Untuk mengisar melalui papan, anda pasti memerlukan sesuatu untuk digiling di bawah PCB - katil kilang saya adalah aluminium tebal dan anda tidak mahu menggilingnya! Saya telah menemukan bahawa PCB bahan terbaik yang boleh digunakan di bawah PCB adalah papan tebal 5mm. Anda boleh memilih papan kayu ini secara on-line atau dari kedai-kedai kraf. Mudah dipotong dengan pisau pemodelan dan mempunyai ketebalan yang sangat seragam. Papan berpakaian tembaga dipasang di papan pelapis menggunakan pita sisi dua nipis. Papan pelindung juga dipasang ke tempat tidur CNC menggunakan pita yang sama - saya tidak pernah mempunyai papan yang bebas atau bergerak semasa penggilingan.

Kilang hujung 0.5mm jelas rapuh dan saya memastikan kadar suapan saya hingga 60mm / min. Saya menggunakan kadar suapan yang sama untuk potongan agar tidak melepaskan sandwic PCB / foamboard dari pita pengaman.

Dilampirkan adalah video yang menunjukkan tindakan proses penggilingan:)

Juga dilampirkan tiga gambar papan akhir. Satu gambar menunjukkan percubaan pertama di papan dan kawasan kecil tembaga yang tidak diingini dapat dilihat dengan jelas antara pad transistor. Papan percubaan kedua kawasan tembaga yang tidak diingini telah dikeluarkan dengan menambahkan geometri ke dalam FlatCAM. Gambar ketiga menunjukkan papan akhir yang diisi dengan komponen.

Setelah mengisi papan, berikan semburan yang sangat ringan dengan lakuer untuk menghentikan pewarnaan dan perubahan warna tembaga.

Langkah 4: Respons Frekuensi Papan Selesai

Papan siap siap adalah ciri yang dicirikan menggunakan penganalisis spektrum. Penganalisis disiapkan untuk menyapu frekuensi dari 10KHz hingga 30MHz dan mengukur keuntungan. Keuntungan juga diukur dengan mematikan untuk mensimulasikan apa yang terjadi di radio ketika kita menghantar dan memerlukan pengasingan yang baik antara transceiver FT-450D dan penerima SDRPlay.

Tahap input ke LNA adalah -40dBm

Imej 1 - Penanda ditetapkan pada 7.1MHz keuntungan LNA ialah + 2.5dB

Imej 2 - Daya mati LNA menunjukkan pengasingan> 34dB

Imej 3 - Roll frekuensi rendah mati -3dB turun pada 1.6MHz

Pada dasarnya pada jalur amatur HF, LNA rata 3MHz - 30MHz (rata hingga ~ 500MHz)

Langkah 5: Menganalisis Yaesu FT-450D untuk Ketukan RF dan Power Point yang Sesuai

Sebelum papan LNA dapat dipasang ke FT-450D, titik tekan RF dan titik kuasa yang sesuai mesti dikenal pasti. Ini dicapai dengan menggunakan manual perkhidmatan radio dan pertama kali melihat rajah blok penerima sebelum menyempurnakan pilihan titik keran RF menggunakan skematik.

Mula-mula saya mahu SDR melihat antena yang disambungkan ke FT-450D sebelum tahap penukaran IF jadi ini menyempitkan penyiasatan dengan ketara. Sebelum pengadun IF pertama ada dua perkara yang jelas untuk diselesaikan. Sebaik sahaja isyarat Rx memasuki papan RF-IF dari papan PA, ia akan melalui peringkat berikut:

- Perlindungan lonjakan input

- Pelemahan input 20dB yang boleh ditukar (relay)

- Satu siri lapan penapis hantaran jalur yang saling bergantian

- Pra-penguat IPO yang boleh diubah (relay)

- Pengadun IF peringkat pertama (pengadun didorong 1st LO)

Oleh itu, kedua-dua tempat menarik pada dasarnya direka sebelum atau selepas penyaringan hantaran band. Saya mahu SDR melihat isyarat sebanyak mungkin, jadi memutuskan untuk mematikannya sebelum rangkaian penapis band pass. Ingatlah bahawa LNA yang digunakan untuk mematikan isyarat mempunyai input impedans yang tinggi dan oleh itu kesan pada jalur isyarat radio akan minimum.

Kawasan lain yang harus dipertimbangkan adalah di mana lembaga LNA akan mendapatkan kuasanya. Nasib baik skema FT-450D cukup jelas dan teranotasi dengan baik sehingga titik kuasa yang sesuai dapat ditempatkan. Titik kuasa yang dipilih memberi kuasa kepada LNA semasa menerima tetapi mematikan LNA semasa menghantar. Ini mengasingkan input SDR sebanyak> 30dB semasa penghantaran. Penggunaan semasa LNA berkuasa ialah ~ 9mA.

Gambar yang dilampirkan menunjukkan perkara berikut:

- Titik ketuk RF yang ditunjukkan pada rajah blok

- Titik ketuk RF ditunjukkan pada skema

- Titik ketukan RF ditunjukkan pada susun atur papan

- Titik paip kuasa LNA ditunjukkan pada skema

- Titik paip kuasa LNA ditunjukkan pada susun atur papan

Langkah 6: Memasang LNA Board ke Yaesu FT-450D

Sekarang papan LNA telah dibuat, dicirikan dan titik tekan yang sesuai dikenal pasti sudah tiba masanya untuk memasangkan papan ke FT-450D.

Pada tahap ini adalah kebiasaan untuk menunjukkan bahawa anda melakukan pengubahsuaian ini dengan risiko anda sendiri. Ia tidak rumit tetapi selalu ada risiko kerosakan dan secara peribadi saya tidak akan melakukan pengubahsuaian ini di radio yang masih dalam jaminan - saya yakin jaminan akan terbatal selepas pengubahsuaian. Saya membeli barang terpakai FT-450D saya dari ebay jadi tidak ada jaminan yang perlu dibimbangkan dalam kes saya.

Sekiranya anda memutuskan untuk melakukan pengubahsuaian seperti itu, pergilah dengan teliti dan metodis - gunakan pepatah lama yang bijak yang berlaku untuk kebanyakan situasi yang sukar …… ukur dua kali dan potong sekali:)

Saya memutuskan untuk tidak mengebor lubang pada selongsong FT-450D tetapi untuk melekatkan SDR ke sisi FT-450D dan kehabisan plumbum yang dihentikan SMA untuk memaut terus ke input antena SDR. Sumbat lalat dilekatkan di titik keluar radio untuk memberikan ketegangan.

Lihat gambar yang dilampirkan….

Langkah 7: SDR dalam Tindakan Berasal Dari Papan Ketuk RF Melalui LNA

Pada langkah ini ada video pendek yang menunjukkan radio SDR beroperasi dengan sumber antena yang menjadi ketuk antena FT-450D melalui papan LNA. Ujian ini dilakukan pada lewat malam (ish) pada waktu malam dan kumpulan ini sedikit mati tetapi tindak balas SDR seperti yang diharapkan. Semasa FT-450D memancarkan input ke SDR disenyapkan dengan berkesan kerana pengasingan papan LNA ketika tidak dihidupkan.

Langkah 8: Kesimpulannya

Di atas semua ini, pengajaran ini sangat menyeronokkan dan saya sangat gembira dengan hasilnya. Seperti semua projek yang baik, terdapat tiga tujuan utama…. untuk mempelajari kemahiran baru, menjayakan projek dan berkongsi pengetahuan dengan sesiapa sahaja yang berminat untuk membaca sejauh ini.

Saya pada ketika ini melepaskan topi saya kepada mendiang Dave G4HUP. Sekiranya bukan kerana kerja Dave, projek ini mungkin tidak dapat dilaksanakan. Saya tidak boleh mengklaim reka bentuk LNA yang asli sebagai rekaan saya sendiri tetapi hanya mengambil reka bentuk dan berusaha membuatnya dengan cara saya sendiri. Saya hanya berharap Dave akan menyetujui pekerjaannya dikembangkan dan dikongsi dengan orang lain.

Kesimpulannya projek ini berjaya.

Jangan ragu untuk menjawab sebarang pertanyaan dan saya akan berusaha sebaik mungkin untuk menjawabnya.

Selamat sejahtera, Dave (G7IYK)