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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 HF 트랜시버용 범용 파노라마 SDR 접두사. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 안테나. 측정, 조정, 조정 오늘날 적어도 일반적으로 SDR(소프트웨어 정의 라디오)이 무엇인지 모르는 라디오 아마추어는 아마 없을 것입니다. 이 주제에 대해 이미 많이 작성되었으며 이 기사의 틀 내에서 그것이 무엇이며 어떻게 작동하는지 자세히 설명할 필요가 없습니다. 우리는 독자가 이 분야에 대해 약간의 아이디어와 경험이 있다고 가정할 것입니다. 이 상대적으로 새로운 신호 처리 기술은 아마추어 라디오 생활에 점점 더 스며들고 있으며 이미 SDR 송수신기를 사용하는 많은 라디오 방송국이 방송되고 있습니다. 일부 무선 아마추어는 방송을 듣고 SDR 수신기의 상황을 시각적으로 관찰하지만 여전히 일반적인 "클래식" 트랜시버를 사용하여 방송에서 신호를 전송합니다. 실제로 SDR 기술의 우수한 라디오 아마추어 신호 수신 품질 외에도 컴퓨터 화면에 아름답고 유익한 공기 파노라마가 매력적입니다. 그러나 기존 트랜시버에서 전송하는 작업에도 장점이 있습니다. 예를 들어 대부분의 수입 트랜시버는 일반적으로 "표준" 100W 출력을 가지고 있으며 많은 모델에는 자동 튜너가 내장되어 있습니다. 구매 또는 반복용으로 제공되는 대부분의 SDR 트랜시버는 작은 송신기 출력 전력(20W 이하)을 제공하며 안테나 튜너가 내장되어 있지 않습니다. 따라서 앞으로는 추가적인 선형 전력 증폭기와 출력 저역 통과 필터도 챙겨야 할 것입니다. 일반적으로 SDR 트랜시버는 꽤 비쌀 수 있습니다. 많은 아마추어에게는 가상의 심리적 장벽도 있습니다. 컴퓨터 화면의 트랜시버는 모든 사람에게 적합하지 않으며 한 쌍의 LED와 커넥터가있는 설명이없는 상자가 아니라 만지고 비틀 수있는 아름다운 버튼과 손잡이가있는 실제 트랜시버를 테이블 위에 두는 것을 선호합니다. 모든 사람이 둘 다 가질 수는 없으며 선택할 때 대다수는 여전히 "클래식"을 선호합니다. 그럼 좋은 일반 트랜시버를 가지고 있다면 별도의 SDR 트랜시버를 구입할 돈이 없지만 SDR의 "혜택"을 사용하는 것이 유행이고 바람직합니까? 고유한 장점과 단점이 있는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 별도로 고려해 봅시다. 첫 번째 방법은 별도의 본격적인 SDR 수신기를 구입하거나 만들어 기존 송수신기에서 구식 방식으로 전송 작업을 수행하는 것입니다. 이 경우 수신 모드에서 SDR 수신기와 전송 중 트랜시버 출력에 연결되어야 하는 안테나 스위칭과 트랜시버와 별도의 SDR 수신기의 튜닝 주파수 및 작동 모드 동기화의 두 가지 이상을 처리해야 합니다. 트랜시버와의 간섭이 계획되지 않고 소유자에게 허용되지 않는 경우 SDR 수신을 구현하는 데 매우 편리한 옵션입니다. 사실, 가장 저렴하고 쉬운 것은 아닙니다. 안테나 전환 장치가 내장된 "Hanter" 수신기(약 $200)가 좋은 예입니다. 이 수신기의 구성은 제조업체의 웹사이트[1]에서 확인할 수 있습니다. 그러한 SDR 수신 시스템을 직접 만들고자 하는 경우를 대비하여 여기에서 많은 흥미로운 회로 솔루션(특히 스위칭 장치)을 스스로 배울 수 있습니다. SDR 수신기와 트랜시버의 설정 동기화에 관해서는 자체 제작으로 모든 것이 그렇게 간단하지는 않습니다. 수신기는 SDR 프로그램과 주파수 및 작동 모드에 대한 정보를 교환할 수 있어야 하며, SDR 프로그램은 다른 프로그램과도 통신할 수 있어야 합니다. 그리고 여기서 선택은 원칙적으로 작습니다. 기본적으로 수신기를 제어하기 위해 모든 사람은 컴퓨터의 USB 인터페이스를 사용하고 Si570 칩 기반의 주파수 합성기를 사용합니다(마이크로 컨트롤러가 합성기와 수신기를 제어할 수 있는 소프트웨어가 있기 때문). 이 합성기는 "SoftRock" 시리즈의 많은 SDR 수신기 및 송수신기에 사용되며 수신기와 별도의 장치로 구입할 수도 있습니다[2]. 제조에 대한 많은 정보와 인터넷에서 다양한 SDR 세트를 구매할 가능성에 대한 정보가 있으며 원하는 경우 검색 엔진에서 찾는 것이 어렵지 않습니다. "sdr softrock" 또는 이와 유사한 키워드를 입력하면 됩니다. 예를 들어 매우 유익하고 흥미로운 사이트인 RV3APM [3]에서 검토를 시작할 수 있습니다. 이 사이트 [4]의 페이지 중 하나는 별도의 수신기와 트랜시버의 동기화에 대해 간략하게 설명합니다. SDR 수신을 구현하는 두 번째 방법은 하나의 고정 주파수에서 가장 간단한 SDR 수신기(파노라마 셋톱 박스)를 트랜시버의 IF 경로에 연결하는 것입니다. 이 방법은 특별 프로그램 POWERSDR/IF STAGE[2]의 저자인 WU5X의 웹사이트에 자세히 설명되어 있습니다. 예를 들어, 그러한 SDR 수신기를 TS-940S 트랜시버의 IF 출력에 연결하는 방법도 설명합니다. 이러한 연결 방식의 유일한 단점은 모든 트랜시버에 버퍼링된 IF 출력이 있는 것은 아니며 광대역 출력, 즉 수신 경로에서 주 선택 필터로 연결되지 않는다는 것입니다. 그리고 그러한 IF 출력이 없으면 직접 수행하거나 이 방법을 포기하고 첫 번째로 돌아가야 합니다. 즉, 별도의 수신기입니다. 꽤 자격을 갖춘 라디오 아마추어라면 트랜시버 회로에서 첫 번째 수신기 믹서를 쉽게 찾아 버퍼 스테이지를 연결할 수 있습니다. 출력에서 수신기의 IF 신호를 트랜시버 후면 패널로 출력할 수 있습니다. 예를 들어, 그림에서. 그림 1은 버퍼 증폭기가 내장된 IC-735 트랜시버 회로의 일부를 보여줍니다.
따라서 IF 출력이 있다고 가정합니다. 이제 수신기를 선택해야 합니다. 이 단계에서는 트랜시버의 IF 주파수에 따라 일부 옵션이 분리됩니다. IF 주파수가 "낮음"(40MHz 미만)이고 "라운드"(예: 9MHz)이면 운이 좋은 것입니다. 가장 쉬운 옵션은 예를 들어 여기[6]에서 21 또는 6.2미터 범위를 수신하도록 설계된 단일 대역 SDR 수신기 "Softrock 40" 또는 유사 세트와 30MHz 석영 공진기를 저렴한($12) 구입하는 것입니다. 수신기의 국부 발진기 회로는 이 공진기를 36차 고조파, 즉 9MHz 주파수에서 여기시킬 수 있습니다. 수신기의 국부 발진기 신호는 믹서에 공급되기 전에 XNUMX로 나누어지기 때문에 약 XNUMXMHz의 SDR 수신 주파수를 얻습니다. 이것은 가장 저렴하고 이상적인 옵션이라고 말할 수 있습니다. 그러나 고정 IF를 사용하여 유사한 수신기를 직접 조립할 수 있습니다. 인터넷에서 다양한 구성 요소를 기반으로 하는 간단한 수신기에 대한 많은 옵션이 제안되었습니다. 그리고 여기에서 다양한 SDR 수신기 및 트랜시버를 개발하고 출판한 유명하고 존경받는 라디오 아마추어 Tasa(YU1LM)를 언급하지 않는 것은 불가능합니다. 그의 웹 사이트 [7]를 방문하면 그의 디자인 작업에 대한 다이어그램과 자세한 설명, 인쇄 회로 기판 도면을 찾을 수 있습니다(단, 모두 영어로 되어 있음). 필요한 주파수에 석영 공진기를 사용할 수 있으면 모든 것이 좋고 이해할 수 있습니다. 그렇지 않다면? 무엇을 해야 합니까? 선택은 작습니다. 이 아이디어를 포기하거나 아래에서 설명할 주파수 합성기를 만드십시오. 이제 가장 복잡한(불행히도 가장 일반적인) 옵션인 "높은" IF 및 그에 따른 "업" 변환이 있는 트랜시버를 고려해 보겠습니다. 독점 트랜시버의 대다수는 이 구조에 따라 만들어지지만 SDR 수신기에서 일반적으로 사용되는 모든 디지털 마이크로 회로가 80MHz 정도의 주파수에서 작동할 수 있는 것은 아닙니다. 또한 원하는 주파수에 석영 공진기가 있어야 합니다. 다른 어려움도 있습니다. 이 경우 일부 설계 작성자는 이중 주파수 변환을 사용합니다. 트랜시버의 첫 번째 IF 신호(대부분의 경우 45...80MHz)는 SDR 수신기가 작동할 수 있는 주파수에서 두 번째 IF로 전송됩니다. 이중 변환은 수신기의 달성 가능한 동적 매개변수를 줄이고 변환 주파수가 올바르게 선택되지 않은 경우 수신에 대한 추가 내부 간섭을 생성할 수 있기 때문에 이것은 최선의 방법이 아닙니다. 트랜시버에서 계속 수신하고 파노라마만 보더라도 파노라마 셋톱 박스의 동적 범위는 심각하게 고려해야 합니다. 트랜시버의 첫 번째 믹서와 SDR 수신기의 믹서, 컴퓨터 사운드 카드의 입력에 과부하가 걸리면 그림에 실제로 존재하지 않는 잘못된 신호의 파노라마가 나타납니다. 모든 클리핑 제품 및 상호 변조 제품은 파노라마에서 완벽하게 볼 수 있습니다. 따라서 전체 SDR 수신 경로를 신호 레벨로 잘 일치시킬 필요가 있다. 과부하를 피하십시오. 간단한 기준 - "가장 조용한" 범위에서 파노라마 노이즈 트랙은 안테나가 트랜시버에 연결된 경우에만 약간 상승해야 합니다. 안테나를 연결할 때 공기의 소음이 파노라마의 소음 트랙을 화면의 절반, 즉 수십 데시벨 높이는 상황을 허용해서는 안 됩니다. 전체 시스템의 다이내믹 레인지를 제한하면서 노이즈로 인해 신호가 손실될 뿐입니다. 트랜시버의 감쇠기를 사용하거나 파노라마 셋톱 박스의 입력에 별도의 감쇠기를 사용하십시오. 또한 SDR 수신기의 입력에서 수신된 IF의 주파수에 대한 우수한 대역 통과 필터를 무시하지 마십시오. 트랜시버의 첫 번째 믹서의 출력에는 다양한 조합 주파수가 있으며, SDR 수신기도 측면 수신 채널(예를 들어 국부 발진기의 고조파에서)을 가지고 있어 이러한 이유로 간섭을 받는 상황이 가능합니다. 그리고 기존 트랜시버에서 메인 선택 필터의 통과 대역에 들어갈 때만 간섭이 들리면 SDR 수신을 통해 파노라마의 모든 것을 볼 수 있습니다. 일반적인 권장 사항입니다. 다음으로, 우리는 반복을 위해 제안된 파노라마 부착물에 대한 고려로 넘어가며, 그 다이어그램은 그림 2에 나와 있습니다. XNUMX.
이 장치는 고정 주파수로의 직접 변환 수신기이며 "SoftRock 6.2" 회로와 매우 유사합니다. 이 옵션은 뛰어난 동적 매개변수와 매우 우수한 단순성/가격/품질 비율을 제공합니다. 원래 "SoftRock"과의 주요 차이점은 수정 발진기 대신 Si570 CAC000141G(DD2) 칩에서 주파수 합성기를 사용한다는 것입니다. 이 솔루션을 사용하면 파노라마 셋톱 박스를 트랜시버의 첫 번째 IF 신호를 수신하는 주파수로 조정할 수 있으며 원하는 석영 공진기를 검색할 필요가 없습니다. 이것은 저렴한 솔루션이 아니라(Si570 칩의 가격은 약 $30...40) 최고 품질의 가장 단순한 회로 설계입니다. 이러한 합성기를 사용하면 1~80MHz 이상의 신호를 수신할 수 있습니다. Si570 칩(CMOS 버전)은 최대 160MHz의 최대 주파수 신호를 생성할 수 있지만 최대 수신 주파수는 믹서에 사용되는 아날로그 스위치인 FST3253(DD4) 칩의 속도에 의해 제한됩니다. ICOM 트랜시버 IF-70,4515MHz의 주파수에서 셋톱 박스의 작동이 실제로 확인되었습니다. 수신기 방식은 두 가지 옵션 중 하나를 선택할 수 있습니다. 수신부와 합성기는 두 버전의 파노라마 셋톱 박스에서 동일하며 유일한 차이점은 위상 시프터입니다. 선택할 옵션은 귀하에게 달려 있습니다. PCB는 또한 두 가지 옵션을 위해 설계되었습니다. 첫 번째 옵션은 디바이더에서 위상 시프터를 40로 사용하는 것입니다. 가장 일반적인 방법은 최대 수신 주파수를 160MHz(4MHz/XNUMX)로 제공하고 위상 시프터 설정이 필요하지 않습니다. 이 옵션은 낮은 IF 트랜시버에 유용합니다.
두 번째 옵션은 통합 RC 회로를 위상 시프터로 사용하여 다른 채널에 비해 위상 시프터 채널 중 하나의 신호를 위상에서 90° 지연시키는 것입니다(그림 3). 이 옵션을 사용하려면 위상 시프터 커패시터의 커패시턴스를 선택하고 튜닝 저항으로 미세 조정해야 합니다. 주파수 분할기를 570로 나누는 대신 이러한 위상 시프터를 사용하면 합성기의 작동 주파수에서 분할하지 않고 직접 두 개의 신호를 생성할 수 있습니다. Si160을 기반으로 한 합성기의 경우 최대 XNUMXMHz까지 위상 천이기의 출력 주파수를 얻을 수 있습니다. 이 최대 주파수는 적용된 인버터의 속도와 고주파에서 장착 정전 용량의 영향에 의해 결정됩니다. 유사한 옵션이 YU1LM "Monoband SDR HF 수신기 DR2C" 수신기에 사용됩니다. 그의 웹사이트에서 이 위상 시프터의 작동에 대한 자세한 설명과 함께 완전한 수신기 회로를 찾을 수 있습니다. YU1LM 다이어그램은 또한 수신된 주파수(트랜시버의 첫 번째 IF 주파수)에 따라 위상 시프터 커패시터의 대략적인 커패시턴스 값을 보여줍니다. 2차 입력 대역 통과 필터(C17L1C18)는 매우 광대역입니다. 다이어그램은 8.10,7MHz 대역에서 IF 주파수의 정격을 보여줍니다. 다른 IF 값의 경우 필터 요소 값을 다시 계산해야 합니다. RFSim99 프로그램[8]을 사용하여 이를 수행하는 것은 매우 간단하고 편리합니다. EEPROM에 기록된 SOFT_UNIPAN.hex 파일의 프로그램 코드가 있는 대중적이고 저렴한 Atmega570(DD8) 마이크로컨트롤러는 Si1 주파수 합성기를 제어하는 데 사용됩니다. 코일 L1은 Amidon T24-2 링 자기 코어에 PEV-0,35 30 와이어로 감긴 6회 권선을 포함합니다. 믹서 변압기 T1은 유사한 자기 회로에 동일한 와이어로 감겨 있습니다. 9 차 권선의 회전 수 - 2, 3 차 권선 - XNUMXxXNUMX. 0PA2350(DA4) 칩은 다른 저잡음 이중 연산 증폭기로 교체할 수 있습니다. 게인은 저항 R8 및 R10을 선택하여 조정됩니다.
전체 장치는 양면 호일 유리 섬유로 만든 60x65mm 크기의 인쇄 회로 기판에 조립됩니다 (그림 4). 5는 부품의 위치를 보여줍니다 (디바이더가 0805 인 수신기 옵션의 경우 모두). 거의 모든 저항과 커패시터의 크기는 XNUMX입니다.
컨트롤러를 프로그래밍하려면 USBasp 프로그래머를 사용하는 것이 편리합니다. 컴퓨터에 USB 연결을 사용한다는 점에서 비교적 저렴하고 편리합니다. 인터넷에는 이러한 프로그래머와 프로그램에 대한 많은 정보가 있습니다. 프로그래머는 프로그래밍을 위해 표준(대부분 판매되는 프로그래머와 함께 제공됨) ISP 케이블을 사용하여 파노라마 셋톱 박스에 연결됩니다.
마이크로컨트롤러 구성은 그림 6에 따라 설정됩니다. 프로그래머를 지원하는 프로그램 창의 8, 즉 내부 0100MHz 발진기로 작업하는 데 필요한 구성 비트만 프로그래밍됩니다(CKSEL=10 및 SUT=0). EESAVE=0, BODEN=1, BODLEVEL=2,7(XNUMXV) 비트도 설정해야 합니다. 신디사이저 컨트롤은 매우 간단합니다. 프로그램을 작성한 후 기본 생성 주파수는 35,32MHz로 설정되며, 8,83분할의 경우 TS-940S 트랜시버의 IF 주파수에 해당하는 XNUMXMHz의 주파수를 제공합니다. 생성 주파수는 "FR-"(SB3) 및 "FR +"(SB4) 버튼을 사용하여 광범위하게 변경할 수 있습니다. "FAST" 버튼(SB2)을 길게 누르면 튜닝 속도가 빨라집니다. 원하는 주파수를 설정한 후 "SAVE"(SB1) 버튼을 누르면 새 값이 마이크로 컨트롤러의 비휘발성 메모리인 EEPROM에 기록됩니다. 이 주파수는 파노라마 셋톱 박스를 켤 때마다 설정됩니다. 신디사이저의 생성 주파수는 측정 장비로 제어하거나 트랜시버 또는 기타 수신기에서 들을 수 있습니다. X3 "MUTE" 커넥터는 전송 시 SDR 수신을 차단하는 데 유용할 수 있습니다. 이 경우 이 커넥터의 접점을 닫아야 합니다. 칩 DA1 - 전압 강하 감지기(감독자). 부재 시 다른 설계의 비휘발성 메모리에서 데이터가 손실되는 경우가 있었습니다. 수신기는 실제로 구성할 필요가 없으며 올바르게 설치하면 즉시 작동을 시작합니다.
그림의 사진에서 도 7은 완성된 파노라마 부착물의 모습을 보여준다. 제안 된 옵션과 다소 다릅니다. 두 옵션이 2로 분배기와 RC 위상 시프터를 사용하여 해결되고 테스트 되었기 때문입니다. 대부분의 경우 작은 크기로 인해 이 셋톱 박스를 트랜시버 내부에 직접 배치할 수 있으며 이미 트랜시버에서 컴퓨터 사운드 카드의 라인 입력에 연결하기 위해 기성품 I/Q 신호를 출력합니다. 그렇다면 컴퓨터에 POWERSDR IF STAGE 프로그램을 설치하고 WU5X 웹사이트[XNUMX]의 모든 정보를 주의 깊게 공부해야 합니다. 결론적으로 별도의 SDR 수신기를 사용하는 것보다 파노라마 셋톱 박스를 사용하는 것의 몇 가지 이점에 대해 언급하고 싶습니다. 이것은 상대적 단순성과 셋톱 박스 자체의 저렴함, 트랜시버 연결 용이성입니다. SDR 프로그램 측에서 트랜시버를 제어할 필요가 없는 경우, 즉 트랜시버의 제어 및 주파수 튜닝에 만족하면 거의 모든 SDR 프로그램을 사용하여 파노라마 및 SDR 수신을 볼 수 있습니다(별도의 수신기와 트랜시버의 주파수를 동기화할 필요가 없음). 단점은 트랜시버에 IF 출력이 필요하다는 것입니다. 현재 파노라마 셋톱 박스는 Kenwood TS-940S 트랜시버로 작동됩니다. 수신기 인쇄 회로 기판의 두 번째 버전의 마이크로 컨트롤러 프로그램 및 도면은 ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/07/SDR4z5ky.zip에서 다운로드할 수 있습니다. 문학
저자: 세르게이 스톨랴로프
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