UR5FFR

Радиолюбительские конструкции и программы
It is currently 13 Aug 2020, 21:32

All times are UTC + 2 hours




Post new topic Reply to topic  [ 9 posts ] 
Author Message
PostPosted: 02 Sep 2018, 17:30 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 623
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Важно! Последняя версия 1.2 ниже в теме!

Листал старые журналы, попалась на глаза схема минитрансивера "Изюминка" конструкции UT5LP. При своей простоте в схеме продуманы вопросы согласования кварцевого фильтра и реализована эффективная АРУ. Транисвер содержит реверсивные узлы и его можно рассматривать как некую альтернативу распространенному Клопику, у которого, к сожалению, есть различные недостатки.

Attachment:
Изюминка.jpg
Изюминка.jpg [ 530.17 KiB | Viewed 28449 times ]


За прошедшие с момента публикации 10 лет существенно расширилась доступная элементарная база. Это позволяет некоторые узлы выполнить более компактно и эффективнее. Оставив общую концепцию реверсивных каскадов на полевых транзисторах я модернизировал схему. Что было сделано:

1. Использование сегодня смесителей на диодах выглядит анахронизмом. Поэтому смеситель выполнен на коммутаторе 74LVC1G3157. Это снизило требования к мощности "раскачки" и позволило отказаться от драйвера сигнала ГПД.
2. Первый каскад УПЧ (post-mixer amplifier) выполнен на J310. Немного проигрываем по динамике, но отказываемся от малодоступных ныне КП903.
3. Второй смеситеь выполнен на SA612, что позволило получить лишние 20дб усиления в тракте и отказаться от микрофонного усилителя
4. Предварительный УНЧ и активный ФНЧ выполнен на ОУ. Оконечный УНЧ выполнен на TDA7052A. Отсутствие электролитов на выходе УНЧ устраняет щелчки при переключении прием/передача.
5. Реализованан быстрая АРУ
6. Реализова электронный переключатель RX/TX
7. Схема была максимально упрощена и полностю переведена на импортные комплектующие

Attachment:
Schematic_TRX-Raisin-1.0_Sheet-1_20180922213908.png
Schematic_TRX-Raisin-1.0_Sheet-1_20180922213908.png [ 181.07 KiB | Viewed 27552 times ]


Фрагмент схемы от антенного входа до второго смесителя включительно является полностью реверсивным и работает как на прием, так и на передачу. Первый и второй каскады УПЧ охвачены АРУ на диодах D2D3, работающими в режиме управляемого сопротивления.

С антенного входа до входа второго УПЧ на транзисторе Q3 усиление составляет около 14dB. Второй УПЧ резонансный и совместно со второым смесителем дает еще порядка 45dB усиления.

На ОУ NE5532 выполнен предварительный УНЧ и активный ФНЧ. Резистором R49 устанавливают порог срабатывания системы АРУ. Резистор R43 задает максимальную громкость в наушниках/динамике, т.к. при работе АРУ напряжение на выходе предварительного УНЧ составляет порядка 600-700мв, что много для TDA7052 у которой Кус составляет 40dB.
Система быстрой АРУ на D4D5D6Q8Q9 подробно описана в [2] и особенностей не имеет.

В трансивере применен самодельный 10ти кристальный QER-фильтр на резонаторах на частоту 11.059MHz с характеристическим сопротивлением 200ом.

Трансформаторы T2T3 намотаны скруткой в два провода и содержат 8 витков на кольцах K7 проницаемостью 1500. Трансформатор T4 - скруткой в три провода 10 витков на кольце К10 проницаемостью 1500.
L4 - стандартный дроссель. L1 - 32 витка на кольце T37-6

Конденсатор C9 подбирают при настройке по максимуму сигнала на выходе тракта в режиме приема.

В разъем P7 подключается резистор 100к для регулировки громкости. Разъем P12 можно использовать для отключения АРУ или для снятия сигнала на S-метр. Электретный микрофон подключается к разъему P10. Для перехода в режим передачи на вход P1 надо подать низкий логический уровень либо замкнуть его на землю.

В качестве ГПД используется синтезатора на SI5351, который генерирует так же частоту второго гетеродина (вход BFO)

Напряжение питания платы - 12в.

Основная плата трансивера собрана с использованием SMD компонент типоразмера 1206/0805 и имеет размеры 75мм на 85мм. Печатная плата односторонняя. Вторая сторона залита "землей". Цепи питания и АРУ разведены перемычками

Attachment:
DSCF5850_sm.jpg
DSCF5850_sm.jpg [ 109.34 KiB | Viewed 28449 times ]


Attachment:
DSCF5848_sm.jpg
DSCF5848_sm.jpg [ 121.3 KiB | Viewed 28449 times ]


Проект доступен для модификации на сайте EasyEDA https://easyeda.com/ban.relayer/trx-raisin-1-0
Печатка и схема в формате PDF
Attachment:
TRX Raisin.1.0.zip [436.11 KiB]
Downloaded 1091 times


Литература
1. С.Левченко, Минитрансивер "Изюминка", Радиомир КВ и УКВ №12 2009
2. Белоконь А.Н. UR5FFR, Трансивер с преобразованием вверх Phoenix (Феникс)
3. Реверсивные усилители


Top
 Profile  
 
PostPosted: 06 Sep 2018, 21:12 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 623
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Сегодня провел измерения динамики тракта. При подаче двухтонового сигнала с уровнем -10dBm приведенный ко входу продукт интермодуляции составил -69dBm (=77uV). Соответственно точка перехвата третьего порядка по входу составляет

IIP3 = -10 + (-10 - (-69))/2 = 19.5dBm

Чувствительность измерить достаточно сложно, т.к. тракт не экранирован и много посторонних наводок. Но сигнал с уровнем 0,3uV слышен. Можно оценить чувствительность исходя из рассчетного NF (noise figure). Смеситель у нас имеет NF=6dB, каскад усилителя на J310 после смесителя имеет согласно даташита 1dB, примем его NF=2dB с запасом. Еще 3dB мы потеряем в ДПФ. Итого NF тракта составит 12dB. Для полосы 3кГц и отношении С/Ш=10dB получим чувствительность равную

MDS = -174 + 12 + 10*log(3000) = -128dBm
чувствительность = MDS + 10 = -118dBm = 0.28uV

Динамический диапазон составит

DR3 = 2*(IIP3 - MDS)/3 = 98.3dB

Я считаю что для такого простого тракта параметры просто превосходные.


Top
 Profile  
 
PostPosted: 06 Sep 2018, 22:10 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 623
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
ГПД надо приличной амплитуды, порядка 1Vpp или больше прямоугольной формы. Второй гетеродин можно реализовать на самой SA612 если подключить к ней кварц по стандартной схеме. Если второй гетеродин берется с синтезатора то надо подобрать амплитуду порядка 200мв на 6й ноге с помощью R38

Еще некоторые цифры. Усиление со входа до выхода SA612 составляет 62dB (АРУ отключена). Распределяется оно следующим образом:

смеситель -6dB
postmixer amp +20dB
кварцевый фильтр -4dB
УПЧ +34dB
SA612 +18dB

Порог срабатывания АРУ составляет около 500mV на выходе U2.1. Исходя из этого выбирается номинал R49. Например для порога 10uV общее усиление составит 500mV/10uV=94dB, а требуемое усиление УНЧ 94-62=32dB или 40 раз. Соответственно R49~=385ом

Кварцевый фильтр собран на резонаторах на частоту 11.0592MHz типа "лодочка". По своему типу это LSB-фильтр, использование его как USB влечет ухудшение подавления нерабочей боковой полосы. У меня получились следующие цифры: подавление нерабочей боковой в режиме LSB - 65db, в режиме USB - 50dB


Top
 Profile  
 
PostPosted: 30 Oct 2018, 22:41 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 623
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Тюнинг

Измеренные выше цифры уровня интермодуляционных искажений и динамического диапазона были получены при отключенной системе АРУ. В реальной работе они будут хуже. Причина этого в регулировке усиления в первом каскаде УПЧ Q1Q2 (post mixer amplifier).

Attachment:
2018-10-30 at 23-04-29-2.png
2018-10-30 at 23-04-29-2.png [ 44.68 KiB | Viewed 26462 times ]


Самый простое решение состоит в том, чтобы исключить цепочку АРУ R10C23D2. Кроме этого номинал R4 имеет смысл уменьшить до 560-680ом, тем самым снизив Кус каскада и улучшив его перегрузочную способность.
Но при таком решении умешьтся глубина АРУ до ~55дБ, что можт оказаться мало.

Code:
С одним регулирующим звеном АРУ выходит на режим при входном сигнале 30uV. При увеличении входного сигнала на 55dB (до ~15mV) уровень выходного сигнала увеличивается в 2 раза (6dB).


Увеличить глубину АРУ можно включив дополнительную цепочку перед вторым смесителем как показано на следующей схеме:

Attachment:
2018-10-30 at 23-31-13-2.png
2018-10-30 at 23-31-13-2.png [ 53.22 KiB | Viewed 26462 times ]


При такой доработке глубина АРУ увеличивается до 75dB: при изменении уровня входного сигнала от 30uV до ~150mV выходное напряжение изменяется в 2 раза (6dB).
Полная схема доработанного тракта:

Attachment:
Schematic_TRX-Raisin-1.1.png
Schematic_TRX-Raisin-1.1.png [ 185.76 KiB | Viewed 26462 times ]


Страница версии 1.1 на EasyEDA https://easyeda.com/ban.relayer/trx-raisin-1-1
Печатка для ЛУТ и схема одним архивом
Attachment:
TRX Raisin.1.1.zip [424.48 KiB]
Downloaded 1105 times


Top
 Profile  
 
PostPosted: 08 Sep 2019, 11:59 
Offline

Joined: 26 Mar 2019, 07:16
Posts: 3
Можливо трохи дитяче питання:
1) чому каскад перед 612/602 резонансний? В DX версії він не резонансний
2) Якщо поставити перед ним фільтр з вірікапами для регулювання полоси, або просто перемикати на 500Гц телеграфний, то тоді попливе узгодження каскаду з фльтром? Наскльки це погіршить сам тракт?
Чи краще зібрати DX?
Наскільки я розумію на нерезонансні каскади змінний вхідний і вихідний опір фільтра має менший вплив.
Хочу для портативного використання простий, малогабаратний однодіапазонний варіант SSB/телеграф (з фільтром зі змінною полосою).
Завчасно дякую.


Top
 Profile  
 
PostPosted: 08 Sep 2019, 12:36 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 623
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
arsenal wrote:
1) чому каскад перед 612/602 резонансний? В DX версії він не резонансний

Каскад резонансный потому что иначе не хватает усиления и его придется наверстывать в УНЧ. Я писал выше что усиление этого каскада вместе с вторым смесителем порядка 45дб. При этом сам смеситель на SA612 дает порядка 16дб. Итого резонансный каскад отдает порядка 30дб усиления. Если делать его нерезонансным то при таком Кус он будет нестабильно работать со склонностью к самовозбуждению.
arsenal wrote:
2) Якщо поставити перед ним фільтр з вірікапами для регулювання полоси, або просто перемикати на 500Гц телеграфний, то тоді попливе узгодження каскаду з фльтром? Наскльки це погіршить сам тракт?

Вырастет неравномерность в полосе пропускания. Оптимально все же не ставить фильтр с варикапами, а поставить два переключаемых фильтра каждый со своей цепью согласования (тогда в истоках 1/2УПЧ дроселя поставить), либо привести импеданс телеграфного к импедансу SSB. Вобщем тут есть разные варианты
arsenal wrote:
Чи краще зібрати DX?

В DX можно попробовать сделать второй фильтр перестраиваемым на варикапах. Но это надо пробовать.
Как вариант заузить полосу в тракте НЧ используя MAX7400


Top
 Profile  
 
PostPosted: 18 Nov 2019, 21:51 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 623
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
В собранном виде


Attachments:
DSCF6385.jpg
DSCF6385.jpg [ 231.25 KiB | Viewed 18347 times ]
DSCF6384.jpg
DSCF6384.jpg [ 401.38 KiB | Viewed 18347 times ]
DSCF6382.jpg
DSCF6382.jpg [ 295.38 KiB | Viewed 18347 times ]
Top
 Profile  
 
PostPosted: 27 May 2020, 22:27 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 623
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Новая версия 1.2

С учетом накопившихся замечаний и пожеланий сделал очередную версию Изюминки. Что нового:

1. Печатка полностью переразведена под 0805. Размер уменьшен до 75х60мм
2. Добавлен подстроечный резистор для балансировки SA612
3. Добавлены антипаразитные резисторы в стоках J310 препятствующие самовозбуждению на СВЧ
4. Добавлен простой пассивный ФНЧ перед УНЧ
5. Добавлен дополнительный усилитель и детектор для S-метра - дает более растянутую шкалу в области малых значений и больший уровень напряжения на выходе - максимум 8 вольт. При подключении к АЦП синтезаторов нужен делитель!

Attachment:
File comment: Трансивер Raisin 1.2 схема
Schematic_TRX-Raisin-1.2_2020-05-27_23-09-08.png
Schematic_TRX-Raisin-1.2_2020-05-27_23-09-08.png [ 201.82 KiB | Viewed 4350 times ]


Так же для трансивера был разработан 5ти диапазонный блок ДПФ с электронной коммутацией, аттенюатором и УВЧ. Пдробнее он описан тут: Блок 5ти диапазонных ДПФ для TRX Raisin

Attachment:
File comment: ДПФ BPF Raisin 1.2
Schematic_BPF-Raisin-1.0_2020-05-27_23-09-54.png
Schematic_BPF-Raisin-1.0_2020-05-27_23-09-54.png [ 157.08 KiB | Viewed 4350 times ]


Собранная основная плата и плата ДПФ

Attachment:
File comment: Трансивер Raisin 1.2
Raisin 1.2 main+BPF.jpg
Raisin 1.2 main+BPF.jpg [ 209.27 KiB | Viewed 4350 times ]


Attachment:
Raisin 1.2 main+BPF back.jpg
Raisin 1.2 main+BPF back.jpg [ 210.74 KiB | Viewed 4350 times ]


Схема рассчитана на использование КФ с характеристическим сопротивлением около 300 ом.
Собранная схема в особой наладке не нуждается. Необходимо проверить соответствие напряжений в контрольных точках и выставить минимум несущей в режиме передачи на истоке Q3. Потребление тока около 80-100мА в зависимости от громкости.

Трансформаторы T2T3 намотаны скруткой в два провода и содержат 7-8 витков на кольцах K7 проницаемостью 1000-2000. Трансформатор T4 - скруткой в три провода 10 витков на кольце К10 проницаемостью 1000-2000.
L4 - стандартный дроссель. L1 - 32 витка на кольце T37-6. Можно использовать отечественные кольца проницаемостью 20-30 и пересчитать количество витков до получения нужной индуктивности

проекты открыты для клонирования/правок и генерации герберов на сервисе EasyEDA:
https://easyeda.com/ban.relayer/trx-raisin-1-2
https://easyeda.com/ban.relayer/bpf-raisin-1-0

Литература
1. Блок 5ти диапазонных ДПФ для TRX Raisin


Top
 Profile  
 
PostPosted: 05 Jun 2020, 11:31 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 623
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Некоторые замечания по схеме и сборке.
1) Система АРУ имеет достаточно высокую крутизну и большой диапазон регулировки (см. выше по теме). Но в большинстве случаев схема может быть упрощена исключением D2R10C23 и заменой R17 перемычкой
2) Резистор R62 нужно подобрать под конкретный микрофон, т.к. имеем место быть разброс параметров
3) Уровень сигнала на выходе тракта в режиме передачи можно варьировать изменяя номинал R2 - его увеличение приводит к росту напряжения.
4) По желанию R49 можно вывести на лицевую панель, т.к. он определяет порог начала срабатывания системы АРУ. На НЧ диапазонах с высоким уровнем шума кроме включения аттенюатора имеет смысл увеличивать порог АРУ, а на ВЧ бендах соответственно уменьшать.
5) Сигнал для S-метра получается с отдельного детектора на D8D9. Изменяя номиналы C50R29 можно управляеть его постоянной времени. Сигнал на детектор подается через усилитель на Q7 с Кус порядка 10. Это связано с тем, что на выходе УНЧ U2.2 система АРУ удерживает сигнал не более 500-700мв. Но диодный детектор на кремниемых диодах имеет сильную нелинейность в области менее 200мв и практически там "слепнет". В результате если детектировать сигнал без дополнительного усиления то S-метр имеет высокий порог срабатывания и отображает лишь небольшой диапазон входных сигналов.
6) Емкость C71 обеспечивает подъем ВЧ в спектре сигнала при передаче. Завал на частоте 300Гц по сравнению с 1кГц составляет 3дб. Если необходима линейная АЧХ в области низких частот то надо увеличить емкость C71 до 1uF
7) Балансировку смесителя в режиме передачи с помощью R21 производят контролируя остаточное напряжение гетеродина на истоке Q3
8) R60 можно увеличить до 1.5к - это снизит нагрузку на гетеродин и позволит SI5351 работать с меньшим током (4мА)
9) АРУ имеет смысл отстраивать так, чтобы S9 на шкале соответствовало 400-500мв на выходе U2.2

Список компонент в Имраде:

Полупроводники
https://imrad.com.ua/ru/sn74lvc1g3157dbvr
https://imrad.com.ua/ru/tda7052a-n2-product-41380
https://imrad.com.ua/ru/ne5532dr
https://imrad.com.ua/ru/l78l05abutr
https://imrad.com.ua/ru/mmbfj310
https://imrad.com.ua/ru/bss138-product-41454
https://imrad.com.ua/ru/si2301bds-t1-e3
https://imrad.com.ua/ru/bfr93a-215
https://imrad.com.ua/ru/bc847c-235
https://imrad.com.ua/ru/bc857c-235 (замена 2N3906)
https://imrad.com.ua/ru/ll4148-product-121111

Подстроечные конденсаторы
https://imrad.com.ua/ru/tz03z100f169-2-7-10-0pf
https://imrad.com.ua/ru/tz03z300f169-6-2-30-0pf
https://imrad.com.ua/ru/tz03z600f169-10-0-60-0pf

Дроссели
https://imrad.com.ua/ru/ec24-150k-lga03 ... duct-44692
https://imrad.com.ua/ru/ec24-100k-lga0307-100k
https://imrad.com.ua/ru/ec24-6r8k-lga03 ... duct-44695
https://imrad.com.ua/ru/ec24-4r7k-lga0307-4r7k
https://imrad.com.ua/ru/ec24-3r3k-lga03 ... duct-47574
https://imrad.com.ua/ru/ec24-2r2k-lga0307-2r2k
https://imrad.com.ua/ru/ec24-470k-lga0307-470k
https://imrad.com.ua/ru/ec24-220k-lga0307-220k
https://imrad.com.ua/ru/lqm21nnr10k10d (100nH поставить два последовательно вместо 220nH)


Top
 Profile  
 
Display posts from previous:  Sort by  
Post new topic Reply to topic  [ 9 posts ] 

All times are UTC + 2 hours


Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 4 guests


You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot post attachments in this forum

Search for:
Jump to:  
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group