Bộ thu chuyển đổi trực tiếp tất cả băng tần: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Có thể hướng dẫn này mô tả một máy thu tất cả băng tần "Chuyển đổi trực tiếp" thử nghiệm để nhận tín hiệu vô tuyến băng tần bên đơn, mã morse và tín hiệu vô tuyến điện thoại lên đến 80MHz. Mạch điều chỉnh không bắt buộc!

Dự án nâng cao này được xây dựng dựa trên https://www.instructables.com/id/Arduino-Frequency-Synthesiser-Using-160MHz-Si5351 đầu tiên của tôi

Khái niệm cho bộ thu này được xuất bản lần đầu tiên vào năm 2001: “Máy phát hiện sản phẩm và phương pháp cho nó”, Bằng sáng chế US6230000 B1, ngày 8 tháng 5 năm 2001, Daniel Richard Tayloe,

Bước 1: Lý thuyết

Đoạn mạch trên cho thấy một công tắc, điện trở và tụ điện mắc nối tiếp.

Góc nhìn AC (dòng điện xoay chiều)

Nếu chúng ta đóng công tắc và đặt tín hiệu xoay chiều vào đầu vào, một điện áp xoay chiều sẽ xuất hiện trên tụ điện, biên độ của điện áp này sẽ giảm khi tần số tăng do tác động của bộ chia điện áp.

Chúng tôi đặc biệt quan tâm đến tần số mà điện áp xoay chiều trên tụ điện giảm xuống 70% so với đầu vào. Tần số này, được gọi là "tần số cắt", xảy ra khi điện kháng Xc của tụ điện bằng với điện trở R. Các tần số trên tần số cắt bị suy giảm ở tốc độ 6dB / quãng tám.

Tần số cắt cho mạch của tôi đã được đặt thành 3000Hz có nghĩa là không có đầu ra AC cho các tần số phát sóng trở lên.

Góc nhìn DC (dòng điện một chiều)

Nếu chúng ta đóng công tắc và đặt điện áp một chiều vào đầu vào, tụ điện sẽ bắt đầu sạc đến giá trị đó. Nếu chúng ta mở công tắc trước khi tụ điện đã sạc đầy thì điện áp trên C sẽ không đổi cho đến khi công tắc đóng lại.

Nhận tín hiệu tần số cao

Bây giờ chúng ta hãy chuyển tín hiệu tần số cao qua một công tắc đang mở và đóng sao cho cùng một phần của tín hiệu đến được đưa vào mạng RC được mô tả ở trên. Mặc dù tín hiệu đến cao hơn tần số cắt 3000Hz, nhưng tụ điện luôn được hiển thị với cùng một dạng sóng DC đơn cực và sẽ tính phí đến giá trị trung bình của dạng sóng đó.

Nếu tín hiệu đến khác một chút so với tần số chuyển đổi thì tụ điện sẽ bắt đầu sạc và phóng điện khi nó gặp các đoạn có hình dạng khác nhau của tín hiệu đến. Nếu tần số chênh lệch là 1000Hz thì chúng ta sẽ nghe thấy âm 1000Hz trên tụ điện. Biên độ của âm này sẽ giảm xuống nhanh chóng khi tần số chênh lệch vượt quá tần số cắt (3000Hz) của mạng RC.

Tóm lược

• Tần số chuyển mạch xác định tần số nhận.
• Sự kết hợp RC xác định tần số âm thanh cao nhất có thể nghe được.
• Khuếch đại được yêu cầu vì tín hiệu đầu vào rất yếu (microvolt)

Bước 2: Sơ đồ

Mạch trên có hai mạng RC (điện trở - tụ điện) chuyển mạch. Lý do cho hai mạng là tất cả các dạng sóng đều có dạng sóng điện áp dương và dạng sóng điện áp âm.

Mạng đầu tiên bao gồm R5, công tắc 2B2 và C8… mạng thứ hai bao gồm R5, công tắc 2B3 và C9.

Bộ khuếch đại vi sai IC5 tổng hợp các đầu ra tích cực và tiêu cực từ hai mạng và chuyển tín hiệu âm thanh qua C15 đến đầu cuối "đầu ra âm thanh" của J2.

Phương trình thiết kế cho R5, C8 và R5, C9:

XC8 = 2R5 trong đó XC8 là điện trở điện dung 1 / (2 * pi * cutoff-freq * C8)

Các giá trị 50 ohms và 0,47uF tạo ra tần số cắt là 3000Hz

Lý do cho hệ số nhân 2 * là tín hiệu đầu vào chỉ được hiển thị cho mỗi mạng trong một nửa thời gian, điều này có hiệu quả gấp đôi hằng số thời gian.

Phương trình thiết kế cho R7, C13

XC13 = R7 trong đó XC13 là điện trở điện dung 1 / (2 * pi * cutoff-freq * C13). Mục đích của mạng này là làm giảm thêm tín hiệu tần số cao và nhiễu.

Bộ khuếch đại âm thanh:

Mức tăng âm thanh của op-amp IC5 được đặt theo tỷ lệ R7 / R5 tương đương với mức tăng điện áp 10000/50 = 200 (46dB). Để có được độ lợi này, R5 đã được kết nối với đầu ra trở kháng thấp của IC1 bộ khuếch đại RF (tần số vô tuyến).

Bộ khuếch đại RF:

Mức tăng điện áp của IC1 được thiết lập theo tỷ lệ R4 / R3 tương đương với 1000/50 = 20 (26dB) cho mức tăng tổng thể đạt tới 72dB, phù hợp để nghe qua điện thoại.

Các mạch logic:

IC4 hoạt động như một bộ khuếch đại đệm giữa tín hiệu đỉnh-đỉnh 3 volt từ tổng hợp và logic 5 volt cho IC2. Bộ khuếch đại đệm có độ lợi 2 được thiết lập bởi tỷ lệ điện trở R6 / R8.

IC2B được nối dây như một bộ chia đôi. Điều này đảm bảo rằng các tụ điện C8 và C9 được kết nối với R5 trong khoảng thời gian bằng nhau.

Bước 3: Bảng mạch in

Hình ảnh trên và dưới của bảng mạch trước và sau khi nó được lắp ráp.

Một bộ đầy đủ các tệp Gerber được bao gồm trong tệp zip đính kèm. Để sản xuất PCB của riêng bạn, chỉ cần gửi tệp này đến nhà sản xuất bảng mạch… trước tiên hãy nhận báo giá vì giá cả khác nhau.

Bước 4: Bộ tạo dao động cục bộ

Máy thu này sử dụng bộ tổng hợp tần số được mô tả trong

Tệp đính kèm "direct-convert-receiver.txt" chứa mã *.ino cho bộ thu này.

Mã này gần giống với mã của bộ tổng hợp tần số ở trên ngoại trừ tần số đầu ra gấp đôi tần số hiển thị để cho phép tạo mạch chia đôi trên bo mạch máy thu.

2018-04-30

Mã gốc ở định dạng.ino đính kèm.

Bước 5: Lắp ráp

Bức ảnh chính cho thấy mọi thứ được kết nối với nhau như thế nào.

SMD (thiết bị gắn kết bề mặt) được chọn vì bạn không muốn dây dẫn dài khi chuyển đổi ở 80MHz. Các thành phần SMD 0805 đã được chọn để làm cho việc hàn tay dễ dàng hơn.

Mặc dù về chủ đề hàn tay, điều quan trọng là phải mua một bàn ủi được kiểm soát nhiệt độ vì quá nhiều nhiệt sẽ làm cho các rãnh PCB bị nâng lên. Tôi đã sử dụng một mỏ hàn có kiểm soát nhiệt độ 30W. Bí quyết là sử dụng nhiều gel thông lượng. Tăng nhiệt độ vật hàn cho đến khi vật hàn nóng chảy. Bây giờ áp dụng chất hàn vào một miếng đệm, và với mỏ hàn vẫn còn trên miếng đệm, hãy trượt thành phần 0805 vào mỏ hàn bằng cách sử dụng một cái nhíp. Khi linh kiện được định vị chính xác, hãy tháo mỏ hàn. Bây giờ hàn phần cuối còn lại sau đó làm sạch tác phẩm của bạn bằng Isopropyl alchohol có sẵn từ nhà hóa học địa phương của bạn.

Bước 6: Hiệu suất

Tôi có thể nói gì … nó hoạt động !!

Hiệu suất tốt nhất đạt được khi sử dụng ăng-ten cộng hưởng trở kháng thấp cho dải tần quan tâm.

Thay vì tai nghe, tôi đã thêm bộ khuếch đại âm thanh 12 volt và loa. Bộ tiền khuếch đại âm thanh có bộ điều chỉnh điện áp sẵn có của riêng nó để giảm nguy cơ xảy ra vòng phản hồi ở chế độ chung thông qua nguồn cung cấp pin 12 volt.

Các đoạn âm thanh đính kèm thu được bằng cách sử dụng một vòng dây được điều chỉnh trong nhà có đường kính khoảng 2 mét. Tâm của vòng lặp được đi qua một lỗ của lõi ferit hai lỗ với 10 vòng thứ cấp được kết nối giữa mặt đất và đầu vào máy thu.

Nhấn vào đây để xem các tài liệu hướng dẫn khác của tôi.