Yaesu FT-450D RF-tapmodifikasie vir SDR: 8 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Hallo almal wat belangstel, Ek dink ek het beter om eers te verduidelik waaroor hierdie instruksie gaan. Daar is die belangrikste komponente wat by hierdie projek betrokke is:

Die Yaesu FT-450D is 'n moderne kompakte HF/50MHz-ontvanger wat die 160-6 meter lange amateurbande kan dek met 'n kragopbrengs van 100W. Te veel funksies om op te noem, so Google net die radio as u meer wil weet.

Die SDRPlay is 'n uitstekende sagteband -gedefinieerde radio met 'n wye band wat 'n frekwensiebereik van 1KHz tot 2GHz dek en die spektrum kan sien met 'n bandbreedte van tot 10MHz.

SDRPlay:

(Ek het geen verband met die onderneming behalwe dat ek hul uitstekende produk gekoop het nie)

Albei hierdie toerusting is op hul eie uitstekend. Die doel van hierdie instruksies is egter om die twee toerusting bymekaar te bring en die beste van albei wêrelde te kan benut. Daarmee bedoel ek dat ek die FT-450D-radio kan gebruik soos dit bedoel was (as 'n smalbandradio-ontvanger), maar terselfdertyd die SDRPlay-ontvanger kon gebruik om die wyebandkanaal te visualiseer.

Dit is inherent 'n probleem, aangesien beide die FT-450D en die SDRPlay 'n antenna moet sien. Een benadering is om eenvoudig twee antennas te gebruik. 'N Tweede benadering kan wees om 'n enkele antenna te gebruik, maar die RF-pad te verdeel en te stuur/ontvang deur middel van inlynskakeling. 'N Derde en verkieslike benadering is om die ontvang RF-pad van binne die FT-450D af te skakel met 'n geskikte kring met lae geraas en die afgetekte sein aan die SDRPlay voor te dra. Hierdie laasgenoemde benadering lei daartoe dat beide die FT-450D en SDRPlay in wese dieselfde antenna sien. Die kring met lae geraas word slegs gevoed terwyl dit ontvang word, en tydens die versending bied dit aansienlike isolasie wat die insette van die SDRPlay -ontvanger beskerm. Die kringloop met 'n lae geraas het 'n hoë impedansie-inset, wat 'n minimale las op die kraanpunt in die FT-450D bied. Hierdie laaste punt is belangrik, aangesien geskikte tappunte binne die FT-450D weerskante van die passiewe 50 ohm bandpasfilters geleë is. Elke laai of verandering van impedansie wat deur 'n ekstra stroombaan ingebring word, sal die oordragfunksie van die filters verander en ook die krag in die gewenste seinpad verminder.

Die meeste van die beskikbare lae -ruis versterkers (LNA) wat beskikbaar is, gebruik terugvoer om wins te genereer en het ook 'n ingangsimpedansie van 50 ohm - nie een van hierdie funksies is wenslik nie.

'N Eenvoudige kraan met 'n hoë impedansie is ontwerp deur Dave G4HUP en was te koop. Ongelukkig verstaan ek dat Dave oorlede is. Ek het 'n deel van die ontwerp geneem en met aanpassing my eie printplaat vervaardig, getoets en op my eie FT-450D aangebring. Dit is hierdie proses wat die onderwerp van hierdie instruksies vorm.

Stap 1: Skep van LNA -skematiese en PCB -uitleg

Oorsig

Deur die jare het ek 'n paar printplate (PCB) gegenereer vir produkte en vir tuisgebruik. In die vroeë dae was dit die gebruik van koperplank, oordragte en spesiale penne om die ontwerp op die koper te teken. Die bord sou dan in ferricchloried geëts word om blootgestelde koper te verwyder en die gesoekte spore te verlaat. Dit was ook moontlik om liggevoelige koperplank te koop en 'n masker te gebruik om 'n weerstand voor ets te vervaardig. Om 'n eenmalige bord in die handel te maak, was baie duur en benodig gereedskap wat net nie vir stokperdjies beskikbaar was nie.

Tans is rekenaargereedskap binne enkele ure, nie dae nie, gratis en algemeen beskikbaar vir planke. Ook vervaardigingskoste het gedaal, en baie goedkoop vervaardigers is beskikbaar in China en elders buite die Verenigde Koninkryk. Dit gesê dat dit egter nog steeds nie so goedkoop is om 'n enkele bord te maak as u gestuur insluit nie.

'N Ander benadering, en die metode wat ek in hierdie projek gebruik het, is om die bord met 'n CNC -freesmasjien te maal. Uiteraard sou u nie 'n CNC -masjien koop om een bord te maak nie, maar ek het al 'n masjien gehad wat gebruik is vir baie ander projekte wat hout, metaal en glas frees.

Om 'n PCB met 'n CNC -masjien te maal, behels die gebruik van 'n baie fyn snywerktuig om isolasie rondom die gesoekte spore uit te maal, maar nie al die koper weg te maal nie. Hierdie benadering is veral handig by die bou van RF -stroombane, aangesien die oorblywende koper -eilande wenslik is om as 'n grondvlak te werk wat stabiliteit en prestasie verbeter. Ek het 'n dubbelzijdige koperplank in hierdie projek gebruik en die boonste en onderste koperoppervlakke met mekaar verbind.

PCB -ontwerp met EasyEDA

Ek het verskillende PCB -ontwerppakkette probeer en het regtig besluit op 'n pakket genaamd DipTrace. Dit is egter steeds gewilder dat ontwerppakkette eerder webgebaseerd is as om 'n selfstandige toepassing te gebruik. Omdat ek 'n geruime tyd nie DipTrace gebruik het nie, was ek 'n bietjie verroes, so ek kyk aanlyn rond en vind 'n webgebaseerde ontwerphulpmiddel genaamd EasyEDA. Ek het hierdie instrument uitstekend, baie intuïtief en eenvoudig in gebruik gevind. Dit is baie maklik om binne 'n paar minute 'n skema op te stel en dan na 'n PCB om te skakel; die hele proses het minder as 'n uur geneem, insluitend 'n paar aanpassings en verfynings. Die gereedskapontwerpers hoop natuurlik dat u die vervaardigingsfasiliteite sal gebruik, maar dit is steeds moontlik om 'n ontwerp in die gerber -formaat in die industrie uit te voer vir gebruik deur 'n volgende gereedskapsketting.

Stap 2: Gebruik FlatCAM om meetkunde- en gereedskapspaaie te skep

Nadat EasyEDA gebruik is om die skematiese en PCB -uitleg te skep, is die volgende stap om gereedskappaaie te skep en uiteindelik gcode om die CNC -freesmasjien te beheer. Ek het verskillende sagteware probeer om hierdie doel te bereik en uiteindelik op FlatCAM besluit. Hierdie sagteware is gratis, stabiel en redelik intuïtief om te gebruik. Deur FlatCAM -gereedskappaaie vir die bord te gebruik, kan snitte en boorwerk baie vinnig geskep word. Daar is ook 'n baie gebruikersvriendelike meetkunde -redakteur as iets nodig is om aan te pas. In die video wat deel uitmaak van hierdie stap, wys ek hoe FlatCAM gebruik word om gerber -lêers in te voer en basiese bewerkings uit te voer. Daar is baie gedetailleerde video's beskikbaar wat wys hoe u die instrument van kant tot kant moet gebruik. Ek het slegs die wysigings wat ek spesifiek vir hierdie projek moes aanbring, behandel.

Stap 3: Die freesproses - CNC -masjien in aksie

Ok, so oor die laaste paar stappe is die volgende bereik:

- Die kringskema is vasgelê met EasyEDA.

- Uit die skema is die PCB -uitleg ook gemaak met EasyEDA.

- Gerber -lêers is vir die bord geskep en ook boorlêers is gegenereer.

- FlatCAM is gebruik om padgeometrie te skep/te wysig en gcode vir die bord en die uitsny te genereer.

- FlatCAM is gebruik om die boorlêer in te voer en te skaal, wat ook gcode tot gevolg het.

Nou het ons drie gcode -lêers vir die bord, uitsny en boor.

Die volgende fase is om eintlik 'n bord te begin maal. Die bord wat ek gebruik het, is dubbelzijdig veselglas koperplank. Ek kon dit aanlyn bestel het, maar het eintlik gevind dat Maplin 'n baie goeie laken teen 'n goeie prys gedoen het, en ek het dit binne 'n uur in my hand gehad - ek wou net maal!

My freesmasjien is 'n Sable 2015 en ek gebruik Mach3 sagteware om dit te beheer. Om die bordspoorverligting te frees, het ek 'n 0,5 mm -eindfrees gebruik. Vir die uitsparing van die bord en gate gebruik ek 'n 1,5 mm -eindfrees. Om regdeur die plank te maal, het u natuurlik iets nodig om onder die PCB in te maal - my meulbed is dik aluminium en u wil nie daarin maal nie! Ek het vir PCB's gevind dat die beste materiaal om onder die PCB te gebruik, 'n skuimplaat van 5 mm dik is. U kan hierdie skuimplank baie goedkoop aanlyn afhaal of by handwerkwinkels koop. Dit is maklik om te sny met 'n modelmes en het 'n baie eenvormige dikte. Die koperplank word met dun, dubbelzijdige band op die skuimplank gemonteer. Die skuimplank word ook met dieselfde band op die CNC -bed aangebring - ek het nog nooit 'n plank laat loskom of beweeg tydens die frees nie.

Die 0,5 mm -eindmeul is duidelik taamlik broos, en ek hou dus my voedingssnelheid tot 60 mm/min. Ek gebruik dieselfde voedingssnelheid vir die uitsny om nie die toebroodjie van die PCB/skuimplank van die band te verwyder nie.

Hierby is 'n video wat die aksie van die maalproses wys:)

Drie beelde van die eindronde is ook aangeheg. Een prentjie toon die eerste poging tot die bord en klein dele van ongewenste koper kan duidelik tussen die transistorblokkies gesien word. Die tweede poging om hierdie ongewenste kopergebiede te verwyder, is verwyder deur meetkunde in FlatCAM toe te voeg. Die derde prentjie toon die finale bord met komponente.

Nadat u die bord gevul het, word 'n baie ligte bespuiting met lak toegedien om te voorkom dat die koper vlek en verkleur.

Stap 4: Frekwensie -reaksie van die voltooide raad

Die voltooide ingevulde bord word met behulp van 'n spektrumanaliseerder gewin. Die ontleder is opgestel om die frekwensie van 10KHz tot 30MHz te vee en die wins te meet. Die wins is ook gemeet met die afskakel om te simuleer wat in die radio gebeur wanneer ons stuur en goeie isolasie tussen die FT-450D-ontvanger en die SDRPlay-ontvanger vereis.

Insetvlak vir die LNA was -40dBm

Beeld 1 - Merker gestel op 7.1MHz, die wins van die LNA is +2.5dB

Beeld 2 - Skakel die LNA af met> 34dB isolasie

Beeld 3 - Lae frekwensie afrol van -3dB teen 1.6MHz

In wese oor die HF -amateurbande is die LNA plat 3MHz - 30MHz (was plat tot ~ 500MHz)

Stap 5: Ontleed die Yaesu FT-450D vir 'n geskikte RF-kraan en kragpunt

Voordat die LNA-bord op die FT-450D aangebring kan word, moet 'n geskikte RF-kraanpunt en kragpunt geïdentifiseer word. Dit is bereik deur die radiodienshandleiding te gebruik en eers na die ontvangerblokdiagram te kyk voordat u die RF -tappuntkeuse verfyn met behulp van die skematiese.

Eerstens wou ek hê dat die SDR die antenna moet sien aansluit by die FT-450D voor enige IF-omskakelingsfases, sodat dit die ondersoek aansienlik verminder het. Voor die eerste IF -menger was daar twee duidelike punte om af te tap. Sodra die Rx-sein die RF-IF-bord vanaf die PA-kaart binnegaan, gaan dit deur die volgende fases:

- Ingangsbeskerming

- Omskakelbare (relais) 20dB insetdemping

- 'n Reeks van agt onderling uitsluitende bandpasfilters

- Skakelbare (relais) IPO voorversterker

- Eerste fase IF -menger (1ste LO -aangedrewe menger)

Die twee punte van belang het dus in wese neergekom op voor of na die bandpasfiltering. Ek wou hê dat die SDR soveel as moontlik sein sou sien, en ek het besluit om net voor die bandpass -filternetwerk af te skakel. Onthou dat die LNA wat gebruik is om die sein af te skakel, 'n hoë impedansie -inset het, en die effek op die radioseinpad sal dus minimaal wees.

Die ander gebied wat oorweeg moet word, is waar die LNA -bord sy krag gaan kry. Gelukkig is die FT-450D-skema baie duidelik en goed geannoteer, sodat 'n geskikte kragpunt gevind kan word. Die gekose kragpunt dryf die LNA aan tydens ontvangs, maar skakel die LNA af tydens oordrag. Dit isoleer die SDR -invoer met> 30dB tydens uitsending. Die aangedrewe LNA -stroomverbruik is ~ 9mA.

Die aangehegte beelde toon die volgende:

- Die RF -kraanpunt wat op die blokdiagram aangedui word

- Die RF -kraanpunt wat op die skematiese voorstelling getoon word

- Die RF -kraanpunt wat op die borduitleg getoon word

- Die LNA -kragkraanpunt wat op die skematiese weergawe getoon word

- Die LNA -kragkraanpunt wat op die borduitleg getoon word

Stap 6: Pas die LNA-bord aan op die Yaesu FT-450D

Nou is die LNA-bord vervaardig, gekenmerk en 'n geskikte kraanpunt het geïdentifiseer dat die tyd aangebreek het om die bord werklik by die FT-450D te pas.

Op hierdie punt is dit gebruiklik om daarop te wys dat u hierdie wysiging op eie risiko uitvoer. Dit is nie ingewikkeld nie, maar daar is altyd 'n risiko vir skade en ek sou persoonlik nie hierdie wysiging uitvoer op 'n radio wat nog onder die waarborg was nie - ek is seker dat die waarborg ongeldig is na die wysiging. Ek het my FT-450D tweedehands by ebay gekoop, sodat daar geen waarborg in my geval is nie.

As u besluit om so 'n aanpassing uit te voer, gaan dan noukeurig en metodies na - gebruik die wyse ou gesegde wat van toepassing is op die mees delikate situasies …. meet twee keer en sny een keer:)

Ek het besluit om geen gate in die FT-450D-omhulsel te boor nie, maar om die SDR aan die kant van die FT-450D te monteer en 'n SMA-beëindigde vliegdraad uit te voer om direk in die SDR-antenna-ingang te skroef. Die vliegkabel word by die radiouitgangspunt vasgemaak om spanning te verlig.

Sien aangehegte beelde ….

Stap 7: Die SDR in aksie verkry uit die RF -kraan via LNA -bord

By hierdie stap is daar 'n kort video van die SDR-radio wat in werking is, en die antennabron is die FT-450D-antennekraan via die LNA-bord. Hierdie toets is snags laat uitgevoer en die band is effens dood, maar die reaksie van die SDR is soos verwag. As die FT-450D stuur, word die insette na die SDR effektief gedemp as gevolg van die isolasie van die LNA-kaart as dit nie aangeskakel word nie.

Stap 8: Gevolgtrekking

Veral dit was 'n groot plesier om te leer, en ek is baie tevrede met die resultaat. Soos alle goeie projekte, is daar drie hoofdoelwitte … om nuwe vaardighede aan te leer, om van die projek 'n sukses te maak en om kennis te deel met almal wat so graag wil lees.

Ek het op hierdie stadium my pet afgestuur aan wyle Dave G4HUP. As dit nie vir die werk van Dave was nie, het hierdie projek moontlik nie gerealiseer nie. Ek kan nie die oorspronklike LNA -ontwerp as my eie opeis nie, maar slegs 'n ontwerp geneem het en probeer het om dit op my eie manier te maak. Ek kan net hoop dat Dave goedkeur dat sy werk ontwikkel en gedeel word met ander.

Ten slotte was die projek 'n sukses.

Voel vry om enige vrae af te skakel en ek sal my bes doen om dit te beantwoord.

Beste wense, Dave (G7IYK)