Δέκτης άμεσης μετατροπής όλων των ζωνών: 6 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Αυτό το Instructable περιγράφει έναν πειραματικό δέκτη όλων των ζωνών "Direct Conversion" για τη λήψη μεμονωμένων πλευρικών ζωνών, κώδικα Morse και ραδιοτηλεοπτικών σημάτων έως 80MHz. Τα συντονισμένα κυκλώματα δεν απαιτούνται!

Αυτό το προηγμένο έργο βασίζεται στο πρώτο μου Instructable

Η ιδέα για αυτόν τον δέκτη δημοσιεύτηκε για πρώτη φορά το 2001: "Ανιχνευτής προϊόντων και μέθοδος γι 'αυτό", Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας US6230000 B1, 8 Μαΐου 2001, Daniel Richard Tayloe,

Βήμα 1: Θεωρία

Το παραπάνω κύκλωμα εμφανίζει διακόπτη, αντίσταση και πυκνωτή συνδεδεμένους σε σειρά.

AC (εναλλασσόμενο ρεύμα) άποψη

Εάν κλείσουμε τον διακόπτη και εφαρμόσουμε ένα σήμα AC στην είσοδο, θα εμφανιστεί μια τάση AC στον πυκνωτή, το πλάτος του οποίου θα μειωθεί με την αύξηση της συχνότητας λόγω της δράσης του διαχωριστή τάσης.

Μας ενδιαφέρει ιδιαίτερα η συχνότητα στην οποία η τάση AC στον πυκνωτή πέφτει στο 70% της εισόδου. Αυτή η συχνότητα, γνωστή ως "συχνότητα διακοπής", συμβαίνει όταν η αντίσταση Xc του πυκνωτή είναι ίση με την αντίσταση R. Οι συχνότητες πάνω από τη συχνότητα διακοπής εξασθενίζουν με ρυθμό 6dB/οκτάβα.

Η συχνότητα διακοπής για το κύκλωμά μου έχει οριστεί στα 3000Hz, πράγμα που σημαίνει ότι δεν υπάρχει έξοδος AC για συχνότητες μετάδοσης και άνω.

DC (συνεχές ρεύμα) άποψη

Εάν κλείσουμε το διακόπτη και εφαρμόσουμε τάση DC στην είσοδο, ο πυκνωτής θα αρχίσει να φορτίζει σε αυτήν την τιμή. Εάν ανοίξουμε το διακόπτη πριν φορτιστεί πλήρως ο πυκνωτής, τότε η τάση στο C θα παραμείνει σταθερή μέχρι να κλείσει ξανά ο διακόπτης.

Λήψη σήματος υψηλής συχνότητας

Ας περάσουμε τώρα ένα σήμα υψηλής συχνότητας μέσω ενός διακόπτη που ανοίγει και κλείνει έτσι ώστε το ίδιο τμήμα του εισερχόμενου σήματος να παρουσιάζεται στο δίκτυο RC που περιγράφηκε παραπάνω. Παρόλο που το εισερχόμενο σήμα είναι πολύ πάνω από τη συχνότητα αποκοπής των 3000Hz, ο πυκνωτής παρουσιάζεται πάντα με το ίδιο μονοπολικό σχήμα κυμάτων DC και φορτίζεται στη μέση τιμή αυτού του σχήματος κύματος.

Εάν το εισερχόμενο σήμα διαφέρει ελαφρώς από τη συχνότητα μεταγωγής, τότε ο πυκνωτής θα αρχίσει να φορτίζει και να εκφορτίζεται καθώς συναντά διαφορετικά σχήματα τμημάτων του εισερχόμενου σήματος. Εάν η διαφορά συχνότητας είναι, ας πούμε, 1000Hz τότε θα ακούσουμε έναν τόνο 1000Hz στον πυκνωτή. Το πλάτος αυτού του τόνου θα πέσει γρήγορα μόλις η συχνότητα διαφοράς υπερβεί τη συχνότητα διακοπής (3000Hz) του δικτύου RC.

Περίληψη

• Η συχνότητα μεταγωγής καθορίζει τη συχνότητα λήψης.
• Ο συνδυασμός RC καθορίζει την υψηλότερη συχνότητα ήχου που μπορεί να ακουστεί.
• Απαιτείται ενίσχυση καθώς τα σήματα εισόδου είναι πολύ αδύναμα (μικροβολάκια)

Βήμα 2: Σχηματικό διάγραμμα

Το παραπάνω κύκλωμα έχει δύο δίκτυα μεταγωγής RC (αντίσταση - πυκνωτής). Ο λόγος για δύο δίκτυα είναι ότι όλες οι κυματομορφές έχουν κυματομορφή θετικής τάσης και κυματομορφή αρνητικής τάσης.

Το πρώτο δίκτυο περιλαμβάνει R5, το διακόπτη 2B2 και C8… το δεύτερο δίκτυο περιλαμβάνει R5, το διακόπτη 2B3 και C9.

Ο διαφορικός ενισχυτής IC5 αθροίζει τις θετικές και αρνητικές εξόδους από τα δύο δίκτυα και περνά το ηχητικό σήμα μέσω του C15 στον ακροδέκτη "εξόδου ήχου" του J2.

Σχέδιο εξισώσεων για R5, C8 και R5, C9:

XC8 = 2R5 όπου XC8 είναι η χωρητική αντίσταση 1/(2*pi*cut-freq*C8)

Οι τιμές των 50 ohms και 0.47uF παράγουν συχνότητα διακοπής 3000Hz

Ο λόγος για τον πολλαπλασιαστή 2*είναι ότι το σήμα εισόδου παρουσιάζεται μόνο σε κάθε δίκτυο για το μισό χρόνο, πράγμα που διπλασιάζει αποτελεσματικά τη χρονική σταθερά.

Σχεδιαστικές εξισώσεις για R7, C13

XC13 = R7 όπου XC13 είναι η χωρητική αντίσταση 1/(2*pi*cut-freq*C13). Ο σκοπός αυτού του δικτύου είναι να μειώσει περαιτέρω τα σήματα και το θόρυβο υψηλής συχνότητας.

Ο ενισχυτής ήχου:

Το κέρδος ήχου του op-amp IC5 ορίζεται από την αναλογία R7/R5 που ισοδυναμεί με κέρδος τάσης 10000/50 = 200 (46dB). Για να επιτευχθεί αυτό το κέρδος, το R5 συνδέθηκε με την έξοδο χαμηλής σύνθετης αντίστασης του ενισχυτή IC1 RF (ραδιοσυχνότητα).

Ο ενισχυτής RF:

Το κέρδος τάσης του IC1 ορίζεται από την αναλογία R4/R3 που ισούται με 1000/50 = 20 (26dB) δίνοντας ένα συνολικό κέρδος που πλησιάζει τα 72dB, το οποίο είναι κατάλληλο για ακρόαση ακουστικών.

Τα λογικά κυκλώματα:

Το IC4 λειτουργεί ως ενισχυτής-ρυθμιστής μεταξύ του σήματος 3 volt από κορυφή σε κορυφή από τη σύνθεση και της λογικής των 5 volt για το IC2. Ο ενισχυτής ρυθμιστικού έχει κέρδος 2 το οποίο ορίζεται από την αναλογία αντιστάσεων R6/R8.

Το IC2B είναι ενσύρματο ως διαίρεση επί δύο. Αυτό εξασφαλίζει ότι οι πυκνωτές C8 και C9 συνδέονται με το R5 για ίσα χρονικά διαστήματα.

Βήμα 3: Πίνακας τυπωμένων κυκλωμάτων

Επάνω και κάτω όψεις της πλακέτας κυκλώματος πριν και μετά τη συναρμολόγηση.

Ένα πλήρες σύνολο αρχείων Gerber περιλαμβάνεται στο συνημμένο αρχείο zip. Για να δημιουργήσετε το δικό σας PCB, απλώς στείλτε αυτό το αρχείο σε έναν κατασκευαστή πλακέτας κυκλώματος… λάβετε πρώτα μια προσφορά καθώς οι τιμές ποικίλλουν.

Βήμα 4: Τοπικός ταλαντωτής

Αυτός ο δέκτης χρησιμοποιεί το συνθέτη συχνότητας που περιγράφεται στο

Το συνημμένο αρχείο "direct-conversion-receiver.txt" περιέχει τον κωδικό *.ino για αυτόν τον δέκτη.

Αυτός ο κωδικός είναι σχεδόν πανομοιότυπος με τον κωδικό για τον παραπάνω συνθέτη συχνότητας, με την εξαίρεση ότι η συχνότητα εξόδου είναι διπλάσια από τη συχνότητα εμφάνισης για να επιτρέψει το κύκλωμα διαίρεσης-δύο στην πλακέτα δέκτη.

2018-04-30

Επισυνάπτεται ο αρχικός κώδικας σε μορφή.ino.

Βήμα 5: Συναρμολόγηση

Η κύρια φωτογραφία δείχνει πώς όλα είναι αλληλένδετα.

Τα SMD (συσκευές επιφανειακής τοποθέτησης) επιλέχθηκαν καθώς δεν θέλετε μεγάλα καλώδια κατά την εναλλαγή στα 80MHz. 0805 εξαρτήματα SMD επιλέχθηκαν για να διευκολύνουν τη συγκόλληση στο χέρι.

Ενώ στο θέμα της συγκόλλησης στο χέρι, είναι σημαντικό να αγοράσετε ένα σίδερο ελεγχόμενης θερμοκρασίας, καθώς η υπερβολική θερμότητα θα προκαλέσει την ανύψωση των κομματιών PCB. Χρησιμοποίησα συγκολλητικό σίδερο 30W ελεγχόμενης θερμοκρασίας. Το μυστικό είναι να χρησιμοποιείτε άφθονο gel flux. Αυξήστε τη θερμοκρασία συγκόλλησης μέχρι να λιώσει η συγκόλληση. Τώρα εφαρμόστε τη συγκόλληση σε ένα μαξιλάρι και με το συγκολλητικό σίδερο ακόμα στο τακάκι, σύρετε το εξάρτημα 0805 στο συγκολλητικό σίδερο χρησιμοποιώντας ένα τσιμπιδάκι. Όταν το εξάρτημα έχει τοποθετηθεί σωστά, αφαιρέστε το συγκολλητικό σίδερο. Τώρα κολλήστε το υπόλοιπο άκρο και στη συνέχεια καθαρίστε τη δουλειά σας με ισοπροπυλική αλκοόλη που είναι διαθέσιμη από τον τοπικό σας χημικό.

Βήμα 6: Απόδοση

Τι να πω… λειτουργεί !!

Η καλύτερη απόδοση επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας μια κεραία συντονισμού χαμηλής σύνθετης αντίστασης για το συγκρότημα ενδιαφέροντος.

Αντί για ακουστικά πρόσθεσα έναν ενισχυτή ήχου 12 volt και ηχείο. Ο προενισχυτής ήχου είχε τον δικό του ενσωματωμένο ρυθμιστή τάσης για να μειώσει την πιθανότητα ενός βρόχου ανάδρασης κοινής λειτουργίας μέσω της τροφοδοσίας μπαταρίας 12 volt.

Τα συνημμένα ηχητικά κλιπ ελήφθησαν με χρήση εσωτερικού συντονισμένου βρόχου σύρματος διαμέτρου περίπου 2 μέτρων. Το κέντρο του βρόχου διήλθε μέσω μίας οπής ενός πυρήνα φερρίτη δύο οπών με δευτερεύοντα 10 στροφών συνδεδεμένο μεταξύ γείωσης και εισόδου δέκτη.

Κάντε κλικ εδώ για να δείτε τις άλλες οδηγίες μου.