ตัวรับการแปลงโดยตรงแบบ All-Band: 6 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

คำแนะนำนี้อธิบายเครื่องรับทุกแบนด์ "การแปลงโดยตรง" แบบทดลองสำหรับการรับสัญญาณแถบข้างเดียว รหัสมอร์ส และสัญญาณวิทยุเทเลไทป์สูงสุด 80MHz ไม่จำเป็นต้องปรับวงจร!

โครงการขั้นสูงนี้สร้างขึ้นจากคำสั่งแรกของฉัน

แนวคิดสำหรับเครื่องรับนี้เผยแพร่ครั้งแรกในปี 2544: "ตัวตรวจจับผลิตภัณฑ์และวิธีการดังกล่าว", Patent US6230000 B1, 8 พฤษภาคม 2001, Daniel Richard Tayloe,

ขั้นตอนที่ 1: ทฤษฎี

วงจรด้านบนแสดงสวิตช์ ตัวต้านทาน และตัวเก็บประจุต่อแบบอนุกรม

จุดชมวิว AC (กระแสสลับ)

หากเราปิดสวิตช์และใช้สัญญาณ AC กับอินพุต แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจะปรากฏขึ้นที่ตัวเก็บประจุ ซึ่งแอมพลิจูดจะลดลงตามความถี่ที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการกระทำของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า

สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับเราคือความถี่ที่แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับในตัวเก็บประจุลดลงเหลือ 70% ของอินพุต ความถี่นี้เรียกว่า "ความถี่คัทออฟ" เกิดขึ้นเมื่อรีแอกแตนซ์ Xc ของตัวเก็บประจุเท่ากับความต้านทาน R ความถี่ที่อยู่เหนือความถี่คัทออฟจะถูกลดทอนที่อัตรา 6dB/ออคเทฟ

ความถี่คัตออฟสำหรับวงจรของฉันถูกตั้งไว้ที่ 3000Hz ซึ่งหมายความว่าไม่มีเอาต์พุต AC สำหรับความถี่ออกอากาศและสูงกว่า

จุดชมวิว DC (กระแสตรง)

หากเราปิดสวิตช์และใช้แรงดัน DC กับอินพุต ตัวเก็บประจุจะเริ่มชาร์จเป็นค่านั้น หากเราเปิดสวิตช์ก่อนที่ตัวเก็บประจุจะชาร์จจนเต็ม แรงดันไฟฟ้าข้าม C จะคงที่จนกว่าสวิตช์จะปิดอีกครั้ง

รับสัญญาณความถี่สูง

ตอนนี้เรามาส่งสัญญาณความถี่สูงผ่านสวิตช์ที่เปิดและปิดเพื่อให้ส่วนเดียวกันของสัญญาณขาเข้าแสดงต่อเครือข่าย RC ที่อธิบายข้างต้น แม้ว่าสัญญาณขาเข้าจะสูงกว่าความถี่คัทออฟที่ 3000Hz ก็ตาม ตัวเก็บประจุจะถูกนำเสนอด้วยรูปคลื่น DC แบบขั้วเดียวเสมอ และจะชาร์จเป็นค่าเฉลี่ยของรูปคลื่นนั้น

หากสัญญาณขาเข้าแตกต่างจากความถี่สวิตชิ่งเล็กน้อย ตัวเก็บประจุจะเริ่มชาร์จและคายประจุเมื่อพบส่วนที่มีรูปร่างต่างกันของสัญญาณขาเข้า หากความถี่ต่างกัน เช่น 1000Hz เราจะได้ยินเสียง 1000Hz ทั่วทั้งตัวเก็บประจุ แอมพลิจูดของโทนเสียงนี้จะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อความถี่ต่างกันเกินความถี่คัทออฟ (3000Hz) ของเครือข่าย RC

สรุป

• ความถี่สวิตชิ่งกำหนดความถี่ในการรับ
• ชุดค่าผสม RC กำหนดความถี่เสียงสูงสุดที่สามารถได้ยินได้
• จำเป็นต้องมีการขยายสัญญาณเนื่องจากสัญญาณอินพุตอ่อนมาก (ไมโครโวลต์)

ขั้นตอนที่ 2: แผนผังไดอะแกรม

วงจรข้างต้นมีเครือข่าย RC (ตัวต้านทาน - ตัวเก็บประจุ) แบบสวิตช์สองตัว สาเหตุของสองเครือข่ายคือรูปคลื่นทั้งหมดมีรูปร่างคลื่นแรงดันบวกและรูปคลื่นแรงดันลบ

เครือข่ายแรกประกอบด้วย R5 สวิตช์ 2B2 และ C8 … เครือข่ายที่สองประกอบด้วย R5 สวิตช์ 2B3 และ C9

IC5 แอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลจะรวมเอาท์พุตบวกและลบจากสองเครือข่าย และส่งสัญญาณเสียงผ่าน C15 ไปยังขั้ว "เอาต์พุตเสียง" ของ J2

ออกแบบสมการสำหรับ R5, C8 และ R5, C9:

XC8=2R5 โดยที่ XC8 คือค่ารีแอกแตนซ์ของตัวเก็บประจุ 1/(2*pi*cutoff-freq*C8)

ค่า 50 โอห์มและ 0.47uF สร้างความถี่ตัด 3000Hz

เหตุผลสำหรับตัวคูณ 2* คือสัญญาณอินพุตถูกนำเสนอต่อแต่ละเครือข่ายเพียงครึ่งเวลาซึ่งเพิ่มค่าคงที่ของเวลาเป็นสองเท่าอย่างมีประสิทธิภาพ

ออกแบบสมการสำหรับ R7, C13

XC13=R7 โดยที่ XC13 คือค่ารีแอกแตนซ์ของตัวเก็บประจุ 1/(2*pi*cutoff-freq*C13) จุดประสงค์ของเครือข่ายนี้คือการลดทอนสัญญาณความถี่สูงและสัญญาณรบกวน

เครื่องขยายเสียง:

อัตราขยายเสียงของ op-amp IC5 กำหนดโดยอัตราส่วน R7/R5 ซึ่งเท่ากับอัตราขยายของแรงดันไฟฟ้าที่ 10000/50 = 200 (46dB) เพื่อให้ได้อัตราขยายนี้ R5 ได้เชื่อมต่อกับเอาท์พุตอิมพีแดนซ์ต่ำของแอมพลิฟายเออร์ RF (ความถี่วิทยุ) IC1

เครื่องขยายสัญญาณ RF:

แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นของ IC1 ถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของ R4/R3 ซึ่งเท่ากับ 1000/50 = 20 (26dB) ซึ่งให้อัตราขยายโดยรวมใกล้ 72dB ซึ่งเหมาะสำหรับการฟังผ่านหูฟัง

วงจรลอจิก:

IC4 ทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์แอมพลิฟายเออร์ระหว่างสัญญาณพีคทูพีค 3 โวลต์จากการสังเคราะห์และลอจิก 5 โวลต์สำหรับ IC2 บัฟเฟอร์แอมพลิฟายเออร์มีเกน 2 ซึ่งกำหนดโดยอัตราส่วนของตัวต้านทาน R6/R8

IC2B ต่อสายเป็นแบบหารด้วยสอง เพื่อให้แน่ใจว่าตัวเก็บประจุ C8 และ C9 เชื่อมต่อกับ R5 เป็นระยะเวลาเท่ากัน

ขั้นตอนที่ 3: แผงวงจรพิมพ์

มุมมองด้านบนและด้านล่างของแผงวงจรก่อนและหลังประกอบ

ไฟล์ Gerber ทั้งชุดรวมอยู่ในไฟล์ zip ที่แนบมาด้วย ในการผลิต PCB ของคุณเอง เพียงแค่ส่งไฟล์นี้ไปยังผู้ผลิตแผงวงจร … ขอใบเสนอราคาก่อนเนื่องจากราคาแตกต่างกันไป

ขั้นตอนที่ 4: Local Oscillator

เครื่องรับนี้ใช้เครื่องสังเคราะห์ความถี่ที่อธิบายไว้ใน

ไฟล์แนบ "direct-conversion-receiver.txt" มีโค้ด *.ino สำหรับตัวรับนี้

รหัสนี้เกือบจะเหมือนกับรหัสสำหรับตัวสังเคราะห์ความถี่ด้านบน ยกเว้นว่าความถี่เอาต์พุตเป็นสองเท่าของความถี่ในการแสดงผลเพื่อให้วงจรหารด้วยสองบนบอร์ดรับสัญญาณ

2018-04-30

แนบโค้ดต้นฉบับในรูปแบบ.ino

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบ

ภาพหลักแสดงให้เห็นว่าทุกอย่างเชื่อมต่อถึงกันอย่างไร

เลือก SMD (อุปกรณ์ยึดพื้นผิว) เนื่องจากคุณไม่ต้องการสายยาวเมื่อเปลี่ยนที่ 80MHz 0805 เลือกส่วนประกอบ SMD เพื่อให้บัดกรีด้วยมือได้ง่ายขึ้น

ในเรื่องของการบัดกรีด้วยมือ สิ่งสำคัญคือต้องซื้อเหล็กควบคุมอุณหภูมิ เนื่องจากความร้อนมากเกินไปจะทำให้ราง PCB ยกตัวขึ้น ฉันใช้หัวแร้งควบคุมอุณหภูมิ 30W ความลับคือการใช้เจลฟลักซ์จำนวนมาก เพิ่มอุณหภูมิในการบัดกรีจนกว่าบัดกรีจะละลาย ตอนนี้ใช้บัดกรีกับแผ่นเดียว และในขณะที่หัวแร้งยังคงอยู่บนแผ่น ให้เลื่อนส่วนประกอบ 0805 กับหัวแร้งโดยใช้แหนบ เมื่อส่วนประกอบอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง ให้ถอดหัวแร้งออก ตอนนี้ประสานปลายที่เหลือแล้วทำความสะอาดงานของคุณด้วยไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ซึ่งมีให้จากนักเคมีในพื้นที่ของคุณ

ขั้นตอนที่ 6: ประสิทธิภาพ

บอกอะไรได้บ้าง … ได้ผล !!

ได้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดโดยใช้เสาอากาศเรโซแนนซ์ความต้านทานต่ำสำหรับย่านความถี่ที่น่าสนใจ

แทนที่จะเป็นหูฟังฉันได้เพิ่มเครื่องขยายเสียงและลำโพง 12 โวลต์ พรีแอมปลิฟายเออร์เสียงมีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าในตัวเพื่อลดโอกาสของการวนรอบป้อนกลับในโหมดทั่วไปผ่านแหล่งจ่ายแบตเตอรี่ 12 โวลต์

คลิปเสียงที่แนบมาได้มาจากการใช้ลวดพันรอบในร่มที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2 เมตร ศูนย์กลางของลูปถูกส่งผ่านหนึ่งรูของแกนเฟอร์ไรต์สองรูหนึ่งรู โดยจะมีการหมุนรอบรอง 10 รอบระหว่างกราวด์และอินพุตของตัวรับ

คลิกที่นี่เพื่อดูคำแนะนำอื่น ๆ ของฉัน