Yaesu FT-450D RF érintésmódosítás SDR-hez: 8 lépés (képekkel)

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:48

Üdv mindenkinek, akit érdekelhet, Azt hiszem, jobb, ha először elmagyarázom, miről is szól ez az oktatható. A projekt fő összetevői a következők:

A Yaesu FT-450D egy modern, kompakt HF/50 MHz-es adó-vevő, amely képes lefedni a 160-6 méteres amatőr sávokat 100 W teljesítmény mellett. Túl sok funkciót kell felsorolni, ezért ha többet szeretne tudni, csak google -oljon a rádióban.

Az SDRPlay egy kiváló szélessávú, szoftver által meghatározott rádió, amely 1KHz és 2GHz közötti frekvenciatartományt fed le, és lehetővé teszi a spektrum 10 MHz -es sávszélességgel történő megtekintését.

SDRPlay:

(Nincs más kapcsolatom a céggel, mint a kiváló termék megvásárlása)

Mindkét berendezés önmagában is kiváló. Ennek az utasításnak azonban az a célja, hogy összehozza a két berendezést, és ki tudja használni a két világ legjobbjait. Ez alatt azt értem, hogy az FT-450D rádiót a rendeltetésének megfelelően használhatom (keskeny sávú rádió adó-vevőként), de ugyanakkor az SDRPlay vevőt is használhatom a széles sávú csatorna megjelenítésére.

Ez eredendően problémát jelent, mivel mind az FT-450D-nek, mind az SDRPlay-nek antennát kell látnia. Az egyik módszer egyszerűen két antenna használata. Egy másik megközelítés lehet egyetlen antenna használata, de az RF útvonal felosztása és adás/vétel in-line kapcsolással. Harmadik és előnyös megközelítés az, hogy az FT-450D-n belülről le kell választani a vételi rádiófrekvenciás útvonalat egy megfelelő alacsony zajszintű áramkör segítségével, és a lehallgatott jelet el kell juttatni az SDRPlay-hez. Ez utóbbi megközelítés azt eredményezi, hogy mind az FT-450D, mind az SDRPlay lényegében ugyanazt az antennát látja. Az alacsony zajszintű áramkör csak vétel közben kap áramot, így az átvitel során jelentős leválasztást biztosít az SDRPlay vevő bemenetének védelme érdekében. Az alacsony zajszintű áramkör nagy impedanciájú bemenettel rendelkezik, így minimális terhelést jelent az FT-450D érintőpontjára. Ez az utolsó pont azért fontos, mert az FT-450D-n belül a megfelelő érintési pontok a passzív 50 ohmos sávszűrők két oldalán találhatók. Bármilyen terhelés vagy impedanciaváltozás, amelyet egy további áramkör hoz létre, megváltoztatja a szűrők átviteli funkcióját, és csökkenti a teljesítményt a kívánt jelútban.

A rendelkezésre álló, alacsony zajszintű erősítők (LNA) többsége visszajelzést használ a nyereség generálásához, és 50 ohmos bemeneti impedanciájuk is van - ezek közül egyik sem kívánatos.

Egy egyszerű, nagy impedanciájú csapáramkört a Dave G4HUP tervezett, és megvásárolható volt. Sajnos én úgy tudom, hogy Dave elhunyt. Vállaltam a tervezés egy részét, és módosítással elkészítettem saját nyomtatott áramköri lapomat, teszteltem és illesztettem a saját FT-450D-re. Ez a folyamat képezi ennek az oktathatónak a tárgyát.

1. lépés: LNA vázlat és PCB elrendezés létrehozása

Áttekintés

Az évek során néhány nyomtatott áramköri lapot (PCB) készítettem termékekhez és otthoni használatra. Az első időkben ez rézbevonatú tábla, transzferek és speciális tollak használatát foglalta magában a rézre rajzoláshoz. A táblát ezután vas -kloridban maratják, hogy eltávolítsák a kitett rézt, és elhagyják a keresett nyomokat. Lehetőség volt fényérzékeny rézburkolatú lemez vásárlására is, és maszk segítségével rézkarcot állítottak elő a maratás előtt. Az egyszeri tábla kereskedelmi forgalomba hozatala nagyon drága volt, és olyan eszközökre volt szükség, amelyek nem voltak elérhetőek a hobbisták számára.

Manapság a számítógépes eszközök ingyenesek és széles körben elérhetők a táblák tervezéséhez néhány óra, nem nap alatt. A gyártási költségek is zuhantak, sok olcsó gyártó elérhető Kínában és az Egyesült Királyságon kívül. Ez azonban azt jelenti, hogy egyetlen tábla elkészítése még mindig nem olyan olcsó, ha beleszámítja a szállítást.

Egy másik megközelítés és az ebben a projektben alkalmazott módszer az, hogy a lapot CNC marógéppel marjuk. Nyilvánvaló, hogy nem vásárolna CNC gépet egy tábla elkészítéséhez, de már volt egy gépem, amelyet sok más, fa, fém és üveg marásával kapcsolatos projekthez használtak.

A NYÁK CNC -géppel történő őrléséhez egy nagyon finom vágószerszámot kell használni a kívánt vágányok körüli szigetelés kivágására, de nem az összes réz őrlésére. Ez a megközelítés különösen hasznos rádiófrekvenciás áramkörök építésekor, mivel a fennmaradó rézszigetek kívánatosak, mint alaplap, amelyek javítják a stabilitást és a teljesítményt. Ebben a projektben kétoldalas rézburkolatú táblát használtam, és átfúrtam a felső és alsó rézfelületek összekapcsolását.

NYÁK -tervezés az EasyEDA segítségével

Próbáltam különböző NYÁK tervezési csomagokat, és valóban a DipTrace nevű csomag mellett döntöttem. Mindazonáltal egyre népszerűbb, hogy a tervezési csomagok web alapúak, nem pedig önálló alkalmazást használnak. Miután egy ideje nem használtam a DipTrace-t, kissé rozsdás voltam, így online néztem körül, és találtam egy EasyEDA nevű webes tervezőeszközt. Ezt az eszközt kiválónak, nagyon intuitívnek és egyszerűen használhatónak találtam. Nagyon egyszerű néhány perc alatt létrehozni egy vázlatot, majd PCB -re konvertálni. Az egész folyamat kevesebb, mint egy órát vett igénybe, beleértve néhány módosítást és finomítást. A szerszámtervezők nyilvánvalóan remélik, hogy használni fogja a rendelkezésre álló gyártási létesítményeket, de továbbra is lehetséges az ipari szabványú gerber formátumú kivitel exportálása egy későbbi szerszámlánc számára.

2. lépés: A FlatCAM használata geometria és szerszámútvonalak létrehozásához

Miután az EasyEDA -t felhasználták a sematikus és NYÁK -elrendezés létrehozásához, a következő lépés a szerszámútvonalak és végül a gcode létrehozása a CNC marógép vezérléséhez. Próbáltam különböző szoftvereket, hogy elérjem ezt a célt, és végül a FlatCAM mellett döntöttem. Ez a szoftver ingyenes, stabil és nagyon intuitív a használata. A FlatCAM szerszámútvonalainak használatával a lemezek kivágása és fúrása nagyon gyorsan létrehozható. Van egy nagyon felhasználóbarát geometriaszerkesztő is, ha bármi csípést igényel. A lépés részét képező videóban bemutatom, hogyan használják a FlatCAM -et gerber fájlok importálására és néhány alapvető szerkesztésre. Sok részletes videó áll rendelkezésre, amelyek bemutatják az eszköz végső használatát. Csak azokat a módosításokat ismertettem, amelyeket kifejezetten ehhez a projekthez kellett végrehajtanom.

3. lépés: A marási folyamat - CNC gép működésben

Rendben, tehát az elmúlt néhány lépésben a következőket sikerült elérni:

- A kapcsolási rajz az EasyEDA segítségével készült.

- A vázlat alapján a NYÁK -elrendezés az EasyEDA segítségével is elkészült.

- Gerber fájlokat hoztak létre a táblához, és fúró fájlokat is létrehoztak.

- A FlatCAM -ot útvonalgeometria létrehozására/szerkesztésére és gcode generálására használták a táblához és a kivágáshoz.

- A FlatCAM -ot a fúró fájl importálására és méretezésére használták, ami szintén gcode -ot eredményezett.

Tehát most van három gcode fájlunk a táblához, kivágáshoz és fúráshoz.

A következő lépés az, hogy valóban elkezdenek marni egy táblát. Az általam használt tábla kétoldalas üvegszálas réz borítású lemez. Megrendelhettem ezt az interneten, de valójában azt találtam, hogy a Maplin szép nagy lapot készített jó áron, és egy órán belül a kezemben volt - csak marni akartam!

A marógépem egy Sable 2015, és a Mach3 szoftvert használom a vezérléséhez. A tábla nyomvonalának marásához 0,5 mm -es végmarót használtam. A lemez kivágásához és a lyukakhoz 1,5 mm -es végmarót használtam. Annak érdekében, hogy közvetlenül a táblán marhasson, nyilvánvalóan szüksége van valamire, amit a NYÁK alá kell marni - a malomágyam vastag alumínium, és nem akarja, hogy ebbe marjon! Megállapítottam, hogy a PCB -k számára a legjobb anyag a NYÁK alatt az 5 mm vastag hablap. Ezt a hablapot nagyon olcsón veheti fel online vagy kézművesboltokban. Könnyen vágható modellező késsel, és nagyon egyenletes vastagságú. A rézbevonatú tábla vékony kétoldalas szalaggal van felszerelve a habszivacsra. A habszivacslap szintén a CNC ágyhoz van rögzítve ugyanazzal a szalaggal - soha nem szabadult meg a tábla, és nem mozdult el a marás során.

A 0,5 mm -es végmaró nyilvánvalóan elég törékeny, ezért az előtolást 60 mm/perc értéken tartom. Ugyanazt az előtolást használom a kivágáshoz, hogy ne távolítsam el a NYÁK/habszivacs szendvicset a rögzítőszalagról.

A csatolt videó a marási folyamatot mutatja be:)

Mellékelt három kép a döntő táblákról. Az egyik kép az első kísérletet mutatja a táblán, és a nem kívánt réz kis területei a legnyilvánvalóbban láthatók a tranzisztor párnák között. A második kísérleti tábla ezeket a nem kívánt rézterületeket eltávolította a geometria FlatCAM -be való hozzáadásával. A harmadik képen az utolsó tábla látható komponensekkel.

A tábla feltöltése után nagyon könnyű spray -t kell adni lakkal, hogy megállítsa a réz elszíneződését és elszíneződését.

4. lépés: A kész panel gyakorisági válasza

A kész lakott táblát erősítés jellemezte spektrumanalizátor segítségével. Az analizátort úgy állították be, hogy a frekvenciát 10 kHz -ről 30 MHz -re söpörje, és mérje az erősítést. A nyereséget kikapcsolt áramellátással is mérték, hogy szimulálja, mi történik a rádióban adás közben, és jó szigetelést igényel az FT-450D adó-vevő és az SDRPlay vevő között.

Az LNA bemeneti szintje -40dBm volt

1. kép - A marker 7,1 MHz -re van állítva, az LNA erősítése +2,5 dB

2. kép - Az LNA kikapcsolása> 34 dB szigetelés

3. kép - Alacsony frekvenciájú lekapcsolás -3 dB lefelé 1,6 MHz -en

Lényegében a HF amatőr sávokon az LNA sík 3MHz - 30MHz (~ 500MHz -ig lapos)

5. lépés: A Yaesu FT-450D elemzése megfelelő RF csap és tápellátás céljából

Mielőtt az LNA kártyát az FT-450D-hez csatlakoztatná, meg kell határoznia a megfelelő RF érintési pontot és táppontot. Ezt úgy sikerült elérni, hogy a rádió szervizelési kézikönyvét használták, és először megnézték a vevő blokkdiagramját, mielőtt a vázlat segítségével finomították volna az RF érintési pont választását.

Először is azt akartam, hogy az SDR minden IF-átalakítási szakasz előtt lássa az antennát az FT-450D-hez csatlakoztatva, így ez jelentősen szűkítette a vizsgálatot. Az első IF keverő előtt két nyilvánvaló pontot kellett kihasználni. Amint az Rx jel belép a PA kártyáról az RF-IF kártyára, a következő lépéseken megy keresztül:

- Bemeneti túlfeszültség -védelem

- Kapcsolható (relé) 20dB bemeneti csillapítás

- Nyolc, egymást kizáró kapcsolt sávszűrő

- Kapcsolható (relé) IPO előerősítő

- Első fokozatú IF keverő (1. LO hajtású keverő)

Tehát a két érdekes pont lényegében a sávszűrés előtti vagy utáni időszakra süllyedt. Azt akartam, hogy az SDR minél több jelet lásson, ezért úgy döntöttem, hogy közvetlenül a sávszűrő -hálózat előtt lekapcsolom. Ne feledje, hogy a jel lekapcsolására használt LNA nagy impedanciájú bemenettel rendelkezik, így a rádiójel útjára gyakorolt hatás minimális lesz.

A másik figyelembe veendő terület az, ahol az LNA tábla megkapja erejét. Szerencsére az FT-450D vázlata meglehetősen világos és jól megjegyzett, így megfelelő tápellátás található. A kiválasztott teljesítménypont az LNA -t táplálja fogadáskor, de kikapcsolja az LNA -t adás közben. Ez elszigeteli az SDR bemenetet> 30 dB -rel az adás során. A működő LNA áramfelvétel ~ 9mA.

A mellékelt képek az alábbiakat mutatják:

- Az RF érintési pont a blokkdiagramon látható

- Az RF érintési pont a sematikus ábrán látható

- Az RF érintési pont a tábla elrendezésén látható

- Az sematikus ábrán látható LNA tápellátási pont

- Az LNA tápellátási pontja a tábla elrendezésén látható

6. lépés: Az LNA kártya felszerelése a Yaesu FT-450D-re

Most elkészítették, jellemezték az LNA táblát, és azonosították a megfelelő ütközési pontot, amikor elérkezett az idő, hogy ténylegesen illesszék a táblát az FT-450D-hez.

Ezen a ponton szokás hangsúlyozni, hogy ezt a módosítást saját felelősségére hajtja végre. Nem bonyolult, de mindig fennáll a sérülés veszélye, és én személy szerint nem végezném el ezt a módosítást olyan rádión, amely még garanciális volt - biztos vagyok benne, hogy a garancia érvényét veszti a módosítás után. Az FT-450D használtomat az ebay-ről vettem, így az én esetemben nincs garancia.

Ha mégis úgy dönt, hogy elvégzi ezt a módosítást, csak óvatosan és módszeresen járjon el - használja a régi bölcs mondást, amely a legkényesebb helyzetekre is érvényes…… kétszer mérjen, és egyszer vágjon:)

Úgy döntöttem, hogy nem fúrok lyukakat az FT-450D burkolatába, hanem az SDR-t az FT-450D oldalához rögzítem, és kiürítem az SMA végű légyvezetéket, amely közvetlenül az SDR antenna bemenetébe csavarozható. A légyvezeték a rádió kilépési pontján van rögzítve a feszültségmentesítés érdekében.

Lásd a mellékelt képeket….

7. lépés: Az SDR működés közben az RF -ből származik Koppintson az LNA táblán keresztül

Ebben a lépésben van egy rövid videó, amely bemutatja az SDR rádió működését, és az antenna forrása az FT-450D antennacsap az LNA kártyán keresztül. Ezt a tesztet késő este (ish) végezték, és a zenekar kissé halott, de az SDR várakozása a vártnak megfelelő. Amikor az FT-450D továbbítja a bemenetet az SDR-hez, az LNA kártya leválasztása miatt hatékonyan elnémul, ha nincs áram alatt.

8. lépés: Következtetés

Mindenekelőtt ez az oktatható nagyon szórakoztató volt, és nagyon elégedett vagyok az eredménnyel. Mint minden jó projektnek, itt is három fő célja van…. új készségek elsajátítása, a projekt sikeressé tétele és a tudás megosztása bárkivel, akit érdekel, hogy idáig elolvassa.

Ezen a ponton leveszem a sapkámat a néhai Dave G4HUP -ra. Ha nem Dave munkája lenne, akkor ez a projekt nem valósulhatott volna meg. Nem állíthatom, hogy az eredeti LNA -terv a sajátom, hanem csak egy tervrajz, és megpróbáltam a magam módján elkészíteni. Csak remélni tudom, hogy Dave helyesli, hogy munkáját fejlesztik és megosztják másokkal.

Összefoglalva, a projekt sikeres volt.

Kérjük, bátran tüzeljen fel minden kérdést, és mindent megteszek, hogy válaszoljak rájuk.

Üdvözlettel, Dave (G7IYK)