2022.11.10 Husarek DSP – transceiver cyfrowy – radiostacja KF

Tym razem bez kombinacji i wszystko wg, schematu i wiedzy sp-hm Polska 😉 nie dodaje nic od siebie, pole do eksperymentów zostawiam na prawie ukończonym urządzeniu z poprzednich wątków. Urządzenie doczekało się kilku wersji – ja składam najnowszą i aktualną na 2022r.

Cała dokumentacja, problemy z budową innych budowniczych (oczywiście rozwiązane) są opisane tu:

sp-hm – Home Made Group Polska

Husarek DSP jest to TRX z bezpośrednią przemianą. Do budowy urządzenia wykorzystany został gotowy moduł Discovery STM32F746G. Moduł ten posiada 4,3” dotykowy wyświetlacz i doskonałej jakości 24 bitowy kodek wraz ze wzmacniaczem mocy mcz. Steruje on urządzeniem poprzez magistralę I2C, oraz dokonuje filtrowania DSP. Można załączyć następujące filtry: 2,5 kHz, 2,2 kHz, 1,9 kHz, 1 kHz, 500 Hz, 200 Hz i 100 Hz, oraz trzy stałe czasu ARW dla każdej emisji. Po stronie nadawczej można wybrać stopień kompresji z zakresu: 1, 2, 4 lub 8. Wbudowany jest też klucz telegraficzny, jak i istnieje możliwość podłączenia klucza ręcznego. Cechą charakterystyczną urządzenia jest to , ze posiada ono tylko jedną gałkę , która steruje enkoderem. Pozostałe ustawienia można zmieniać za pomocą wyświetlacza.

garść techniki:

Emisje : CW i SSB
Tłumienie nośnej 50 dB
Tłumienie 2 wstęgi 60 dB
Moc nadajnika 14W dla napięcia 13,8V, zbudowany stopień końcowy na 2x RD16HHF1
Czułość 0.1 uV
Filtry: 100, 200, 500 Hz, 1kHz, 1,9kHz, 2,2kHz i 2,5kHz.
Załączany wzmacniacz wejściowy 10 dB.
Załączany tłumik wejściowy 20dB.
Załączany dodatkowy wzmacniacz w torze odbiornika 12dB.
Funkcja niezależnego strojenia odbiornika jak i nadajnika.
Notch ręczny jak i automatyczny.
Wbudowany klucz elektroniczny oraz kompresor.
VFO na układzie Si570.
Krok enkodera x1, 3, 5 jak i bezpośrednia szybka zmiana x10, 100, 1000 i więcej.
3 stale czasowe ARW
Dane ustawień zapisywane na karcie SD.
Prąd pobierany: odbiór 0,44A nadawanie 3,2A

budowa:

Na początek zaprogramowana płyta ewaluacyjna 32F746GDISCOVERY – czyli mózg radia już jest, reszta niebawem ….

Kolejnym krokiem jest budowa adaptera – czyli łącznika płyty DISCO z częścią radiową.

Na początek trochę historii walki o dobrej jakości płytki PCB. Wyczerpał mi się foto lakier, a po lekturze w necie nowego podejścia do termotransferu i końcowego efektu dorównującego fotochemii, wróciłem do tego tematu i zacząłem sam ją doskonalić. Dwa pierwsze podejścia do prasowanek adaptera nie wyszły, podtrawienia, ziarno i dziury.

Drugi etap ewolucji – porzucenie żelazka i zakup taniego laminatora Tracer, skoro innym z nim wychodzi i daje powtarzalne wyniki to wchodzę w to. Jest lepiej, płyty PCB do miernika ESR wyszły prawie dobrze, ale nadal trzeba poprawiać mazakiem. Ewidentnie słabe zaczernienie wydruku, doczytałem że zakup laserówki Brothera był kiepskim wyborem, HP dają lepszy wynik – łatwiej przechodzi toner i dają lepsze zaczernienie. Pojawiło się na szczęście „światełko w tunelu”, jest zamiennik, może nie taki tani jak inne zamienniki, ale za to produkujący własną odmianę tonera, który podobno przewyższa jakością oryginał i w dodatku za połowę ceny oryginału (aczkolwiek 2 razy droższy od innych zamienników 😉 No i koniec historii o termotransferze, jest doskonale. Wydruk super czarny, zero dziur i podtrawień, ba jest problem by go zmyć acetonem po wytrawieniu, przywiera mocno do płytki. Efekt poniżej:

…….. i gotowy adapter. Trochę zawodzi estetyka ale zależy mi przede wszystkim na pewnych połączeniach. Wszystkie płytki tego projektu są gęsto szyte przelotkami łączącymi dwie warstwy masy. Fabryki wkuwają ładne przelotki, ja szyję drutem, więc wygląda jak wygląda ale efekt jest ten sam.

Adapter został podpięty do modułu, działa doskonale, moduł reaguje na ustawienia.

Czas na najważniejszy blok. Jest to główna płyta radiowa. Wyzwaniem jest tutaj miniaturyzacja, Kilka elementów jest typu VSSOP-8 – oznacza to że 4 nóżki scalaka mieszczą się w 2mm. Główna obawa czy termotransfer poradzi sobie z ścieżkami o grubości włosa (0,4mm). Poniżej po wylaminowaniu płytki tonerem i obok gotowa płytka już wstępnie pocynowana.

Jest OK. Aczkolwiek mikroskala trochę przytłacza. Aby uzmysłowić skalę problemu postawiłem wzmacniacz w skali DIP4 przy ścieżce do układu SOP8.

Obok najważniejszy element (prosto z Anglii – w kraju element zniknął z rynku) generator cyfrowy Si570 (5×7 mm) jeszcze przed wlutowaniem, nowością dla mnie jest brak nóżek. Na szczęście mikro wgłębienia z miedzią w obudowie łatwo zasysają cynę 😉

Wszystko gotowe. Zaczynam składać płytę główną radia.

13XII2022

Inne obowiązki trochę spowalniają postęp prac, ale idzie cały czas do przodu. Polutowane ponad 1/3 płytki, w trzech miejscach musiałem zastosować zamienniki gdyż niektóre elementy ze schematu były niedostępne nawet za granicą. Pierwszy to przerzutnik – dałem trochę wolniejszy 74LVC1G74DC.125 – jeżeli mi się poszczęści to będzie bez zmian do projektu – max. typowe pasmo to 280MHz – a potrzeba 204MHz – w oryginale seria AUP ma typowe 315MHz. Liczę na mniejszą niż 25% odchyłkę od wartości typowej 😉 Druga zmiana to zastąpienie wzmacniacza operacyjnego LT6231 układem AD8058ARZ – bo był w sklepie i z dostępnych najbliżej mu było do właściwego. Trzecia zmiana to przełącznik wejściowy PE4259, dałem TS5A3157DCKR (dobre parametry i podobna pinologia (nie taka sama!!!!)

Przełącznik, pomimo gwarancji w nocie potraktowałem analizatorem na odporność na przesterowanie – chodzi o przesłuch na drugi kanał – maleństwo ma 2mm i 6 nóżek 😉 i jest dobrze, a nawet bardzo dobrze. Podczas pomiaru – doprowadzony sygnał z NWT7 – 1 do 55MHz na kanale przepustowym bez zmian, powyżej 40MHz delikatne tłumienie na poziomie -2dB. Kolejny pomiar to sprawdzenie co mamy na kanale nieczynnym. Tutaj przez cały czas zwiększania sygnału, miernik dawał tłumienie na poziomie -70dB. Dopiero sygnał wartości -20dBm tj. 22mV lub jak kto woli 0,01mW zaczął podbijać tłumienie do -60dB, przy 1mW czyli 225mV- 0dBm, tłumienie spadło do -30dB – czyli pojawił się dość mocny przesłuch. Ale biorąc pod uwagę że nasze 59+30dB, czyli bardzo silny sygnał radiowy to -43dBm czyli 1,6mV jest OK!.

18XII2022

02.01.2023

Płyta radiowa skończona, pomierzona i odpalona. Nic się nie grzeje, napięcia prawidłowe, Si570 generuje poprawnie fabrycznie ustawioną częstotliwość 56,32 MHz, na jutro planuję na spokojnie spiąć część radiową z częścią cyfrową, czyli de fakto uruchomić odbiornik.

06.01.2023

Udało się. Poniżej pierwsze odpalenie:

12.01.2023

Zaczynam kolejny etap. Buduje teraz filtry pasmowe BPF. Dokumentacja jest na stronie sp-hm. http://sp-hm.pl/thread-2745-post-31189.html#pid31189, aczkolwiek były modyfikacje trzeba się wczytać w forum.

Płytka termotransfer – powiercona. Już się powoli przyzwyczajam że wychodzi za każdym razem dobrze 😉 słowo klucz laminator.

6.02.2023 Kolejny etap zaliczony – płytka filtrów BPF skończona i zestrojona. Niektórych pasm nie musiałem dotykać bo od razu pracowały dobrze z tłumieniem poniżej 1dB, część musiałem „zachęcić” by zeszły niżej, przeważnie udało się zejść poniżej 2dB, pasmo 50MHz nie udało się zdobyć wymaganych ferrytów, a że wartości były małe nawinąłem cewki powietrzne. Tłumienie dociągnąłem w okolice -3dB i tak zostawiłem. Najgorzej było z pasmem 30m (10MHz), filtr nie chciał wskoczyć, jeszcze raz przewijałem i mierzyłem cewki, przeprojektowałem obwód by szło wszystko na standardowych kondensatorach i nic. Po dwóch dniach walki uznałem że -6dB to w tym wypadku sukces i zakończyłem dalsze próby.

wszystkie pasma maja taki sam schemat – 4 ferryty:

No i gotowa płytka. Nie są pierścionki idealnie równo jak w innych konstrukcjach widocznych w necie, bo próbowałem dostrajać również położeniem względem siebie. W niższych pasmach 160m i 80m efekt był najmocniejszy dlatego przy nich musiałem zakleić po strojeniu pierścionki klejem, by się nie odstroiło w razie przypadkowego uderzenia 😉

Kolejny etap. Puszkowanie. Postanowiłem każdy z modułów zamknąć w zaekranowanej obudowie. Posiadam blachę Alu 0.25mm, jest idealna do tego celu, dobrze się modeluje bez użycia ciężkiego sprzętu 😉

15.02.2023 – LPF – czyli następny element układanki. W gotowości do kręcenia cewek. Na tych rdzeniach LPF będzie pracował do około 100W. Ja planuję na początek końcówkę mocy około 50W.

No i skończone, zaskoczenie po doświadczeniu z BPF – nie trzeba nic stroić, wszystkie filtry bez wyjątku wskoczyły z bardzo małym tłumieniem w paśmie. Pracują bardzo szeroko i kończą się daleko za wymaganymi pasmami (zapas kilkuset kHz), ale dzięki temu nie ma potrzeby dostrajania, a wymagane tłumienie harmonicznych jest w pełni zrealizowane.

Kolejny etap to wzmacniacz mocy ~50W.

Tu odbiegnę od standardu i nie robię proponowanego w wątku Husarkowym, z dwóch powodów. Pierwszy, słaba dostępność tranzystorów końcowych, co przekłada się na wysoką cenę jak na taką małą moc, drugi to chcę wykorzystać własne zasoby. Będzie to konstrukcja modułowa driver 2W i końcówka mocy 50W.

I realizacja.

Driver zbudowany jest z 2 tranzystorów bipolarnych i 1 Mosfeta. Jest to doświadczalny moduł zbudowany w technice przewlekanej. Po pomiarach niestety nie wyszło zbyt ciekawie, bo przenosi tylko niższe częstotliwości do 14 MHz. Najsilniej w paśmie 80m. Ale że jest w technice modułowej to na razie zostaje żeby nie spowolniać dalszych prac. Wymiana na inny będzie szybka. Płytka grawer CNC. Poniżej pierwsza wersja z końcowym bipolarnym, ale ten tranzystor wymaga wyższego napięcia, a ja go chciałem zmusić do pracy przy 12V – poddałem się i dałem w trzeci stopień mosfeta. Ale wyszło też nie ciekawie, będzie wymiana całości – ale ten driver świetnie się sprawdzi w radiu przenośnym 80-40m. (2W-1,5W)

Końcówka mocy to natomiast wzmacniacz oparty na 2 tranzystorach mosfet IRFZ34N i jest oparta na projekcie W6JL. Więcej informacji o tej końcówce mocy jest tutaj: http://sp-hm.pl/thread-4408.html . Końcówka dla odmiany pracuje bardzo dobrze, oddając przy najmocniejszym sygnale z drivera na 3,5 MHz około 65W mocy.

Trochę się obawiałem jakości sygnału SSB, bo podobno Mosfety w końcówce to tylko do CW i FT8 a tu zaskoczenie, bardzo dobre oceny modulacji, czytelnie i bez większej różnicy względem innych sygnałów SSB. Jest OK. Wszyłem w końcówkę automatykę do sterowania mocą poprzez ALC ale to odpalę – 2 zworki w momencie jak dorobię moduł obsługi ALC. Podpięty jest pod bias.

Końcówka mocy nie jest ostatnim modułem, bo po niej będzie na stałe zainstalowana automatyczna skrzynka antenowa ATU100.

Dodatkiem niezależnym, będzie dodatkowy wzmacniacz 250W oparty na 3 lampach GU50, ale to już będzie opisane w innym artykule 😉

Moduł cyfrowy DISCO jest zasilany jako jedyny z izolowanej przetwornicy DC/DC 12/5V, reszta poprzez zwykły 7805 1,5A.

Czas na automatyczną skrzynkę antenową ATU100. Opis z budowy jest tu:

http://moje.podlasie.pl/2024/01/23/atu100/

Trochę czasu zajęło frezowanie frontu w 1mm aluminium, może nie wygląda jak fabryka, ale wszystko robione własnoręcznie w domu 😉

Jeszcze muszę wyfrezować ramki wokół wyświetlaczy ale to już prawie koniec:

A jęśli ktoś jest ciekawy jak to wygląda od środka to poniżej fotka, Każdy moduł w oddzielnej obudowie alu:

Dalsze drobne udogodnienia. Doszedł moduł do cyfrówek. Dzięki transformatorkom 600OHm i optotranzystorom uzyskałem w 100% separację galwaniczną:

Jak zrobić taki moduł jest opisane tu opis na dole pod opisem przeróbki klucza telegraficznego: http://moje.podlasie.pl/2023/01/15/2023-01-12-klucz-automatyczny/

I jeszcze jedna zmiana, kupiłem enkoder mechaniczny, sprawował się bardzo dobrze ale po kilku dniach intensywnej pracy zatarła się ośka, po prostu stanęła i nie chciała się ruszyć. Przy próbie naprawy rozleciał się. Szybka decyzja że nie ma sensu inwestować w tanie encodery mechaniczne i przypomniałem sobie że mam gdzieś projekt jak zmusić silnik krokowy do bycia encoderem. Szybkie przetrzepanie magazynów i jest, trochę przyrdzewiały ale o odpowiednim rozmiarze silnik krokowy. Płytka zrobiona moim ostatnio ulubionym sposobem czyli frezarka cnc.

I co najważniejsze to działa i to lepiej niż ten mechaniczny, a kto miał okazję pokręcić silnikiem krokowym to wie jak fajnie wyczuwane są w ręku kroki przestrajania 😉