Radioamatérský občasník
cz OK1KMR & OK1CJB Jaroslav Janata Czech Republic QTH: Říčany Loc: JN79hx EPC: #1217 swl-@-ok1cjb.cz SWL: OK1-15 512 cz
ADTRX-9 1. Jak to celé začalo OK1CJB 17.08.2014  


Jednoho dne jsme se víceméně náhodou sešli v jedné pražské hospodě. Byl to Tasa YU1LM, jeho paní, Ladislav OK1UNL jako hybatel všech věcí a moje maličkost. Slovo dalo slovo a objevili jsme společné zájmy. Pochopitelně rádio a navíc QRP. Další rok přijel Tasa do Holic a měl přednášku o SDR technice. Bohužel jsme hrubě podcenili čas potřebný k překladům z angličtiny a tak přednáška skončila, tuším asi ve dvou třetinách. Zůstávali jsme dál v kontaktu a v průběhu dalšího roku vykrystalizoval nový projekt. Bylo to vytvoření stavebnice QRP SDR transceiveru v co nejlepší možné kvalitě a ceně do 100€. Jako všechno, tak i tento projekt nabral ale značné zpoždění. To není výmluva, to je prosté konstatování, protože před naším koníčkem má spousta věcí přednost. Od rodiny, přes různé povinosti až po profesní záležitosti. Skvělé bylo, že se podařilo projekt dotáhnout do stádia výroby prototypů. První sérii deseti kusů si už vyrobili srbští přátelé. V OK jsou v současné postavené dva kusy. Jeden má Ladislav OK1UNL a druhý jsem postavil já.

Třetí kus si vyžádal k realizaci Zdeněk OK7DR. Ten podle posledních zpráv (QRP Chrudim 2014) od loňského července na stavbu neměl čas a součástky jsou u něj zřejmě ještě v krabici. Byl to z naší strany špatný odhad a jeho přínos k celé práci je zatím nulový. Očekávali jsme totiž, že právě on zjistí náklady na celou stavbu. Zjištění skutečných celkových nákladů čeká tedy na jiného zájemce o stavbu.
Od nás se to nedá očekávat, protože velice často místo nákupu sáhneme do šuplíku. U mne jsou náklady zkreslené ještě tím, že jsem si poměrně dost součástek nakupoval na eBay. Tím jsem cenu zařízení srazil, jak doufám, na minimum.
Za tu dobu, co jsme se zabývali stavbou prototypů se výroby chopila firma ALIVA. Ta prodává stavebnici v provedení pro pásma 3,5 a 7MHz. Cena kompletní stavebnice včetně skříňky je 150€ + poštovné.
Už v průběhu stavby jsem nabyl dojem, že poměr cena / výkon je vynikající. Není divu Tasa YU1LM je konstruktér minimálně evropského formátu. Nakonec i SDR transceivery Genesis vyráběné v Austrálii jsou jeho dílo.

Další text je skutečně jenom popis jak jsem SDTRX-9 stavěl já. Do stavby si každý amatér vnáší svoje osobní poznatky a přání. Podle nich si konstrukci upravuje. V tomto ohledu nejsem výjimkou. Následující řádky neberte jako návod, ani jako kritiku původního provedení, ale jenom jako ukázku možné varianty. Správný je pochopitelně postup který je popsaný v anglickém a českém manuálu.
Práce byla vyloženě týmová. Můj úkol byla stavba transceiveru a kontrola dokumentace, Ladislav nejen stavěl TRX, ale také přeložil manuály ke stavbě i k programu Genesis pro SDR TRX. Konzultacemi jsme obtěžovali Tasu YU1LM jako tvůrce HW a Gorana YT7PWR, autora SW Genesis.

Před stavbou je potřeba zodpovědět několik otázek

  • Chci vůbec zařízení QRP?
  • Mám možnost si nainstalovat takovou anténu která vyzáří maximum z malého výkonu koncového stupně?
  • Jak budu mít provedený svod a přizpůsobení?
  • Jaké mám vlastně ztráty ve svodu? Na poslední otázku možná najdeme odpověď v programu Transmission Line Details od Dana AC6LA. Tuto prověrku bych doporučil každému. Možná zjistíte, že jste v podstatě QRP stanice a výkonem svého PA podporujete jenom globální oteplování.

O co půjde

8-100 TRXblok

Začínáme oscilátory. V základním provedení jsou dva, OSCX1 a OSCX2. Další dva jsou volitelné. Jsou to programovatelné DIL oscilátory. V tomto provedení je za nimi Johnsonův čítač, který podělí kmitočet oscilátoru čtyřmi a vyrobí dva navzájem posunuté přepínací signály pro ovládání Tayloe detektoru.
Signál jde z antény přes pásmovou propust, volitelný atenuátor s útlumem 15dB a další pásmovou propust do detektoru. Z detektoru vychází dva signály I (In-phase) a Q (Quadrature), přes nízkošumové operační zesilovače na vstup zvukové karty. Při vysílání opět přes operační zesilovače do Tayloe detektoru, který nyní slouží jako modulátor , přes pásmovou propust do koncového zesilovače a další pásmovou propust do antény. Dále je možnost volby mikrofonu mezi dynamickám a elektretovým, součástí je i CW monitor a pochopitelně i ovládání z počítače.

Základní údaje:
  1. Počet pásem 1 - 4
  2. Kmitočtové omezení ~ 22.5 MHz (15m včetně)
  3. Rozsah přeladění 48-192 KHz s fixním oscilátorem nebo průběžné ladění s externím LO (local Oscillator např. DDS, Si570 SDR KIT – QRP2k) .
  4. Použitelná šířka pásma je závislá na parametrech zvukové karty použité pro A/D konverzi
  5. Citlivost RX <0.5uV pro 10dB S/N poměr B=250Hz , typicky 0.2uV
  6. Výstupní VF výkon 3-5W
  7. HW potlačení harmonických kmitočtů <40dBc
  8. CW/SSB/DIGI modulace
  9. Zabudovaný 15 dB útlumový článek
  10. IP3 >24 dBm, výsledek závisí na použité zvukové kartě
  11. Napájení 12-13.8 V /1.5 A
Myslím, že s tímto transceiverem na pásmu ostudu rozhodně neuděláte.

Stavba

8-100 DPS AgDesku plošných spojů jsem si vyrobil doma sám. Byla to největší (s plochou 2dm2) a nejkomplikovanější deska, kterou jsem si doma dělal. Bohudík, jsem měl už zvládnutou výrobu DPS pomocí světlocitlivé negativní fólie. Plošné spoje jsem postříbřil. Běžně se prodává Lázeň stříbřící AG1. Pozor je to ale silná žíravina. Provedení desky ukazuje obrázek.
Dovolil jsem si udělat několik nepodstatných změn, které jsou podle mne k prospěchu věci. Hlavní změny jsou:

  1. Napájecí konektor s rozměry 5,5x2,5mm bude přišroubovaný na zadním čele. Na tento typ jsem zařízený a je to můj standard.
  2. Přepracované je ovládání. Na předním panelu bude otočný přepínač pro volbu pásma a pásmových propustí.
  3. Není použit dělič kmitočtů oscilátorů.
  4. Místo tlumivek v propustech budiče jsem použil cívky navinuté na toroidním jádru. Použití tlumivek v rezonančních obvodech je sice nejméně pracné, ale myslím, že to není nejlepší řešení.

Co dodat dál? Jsou vytvořeny podklady pro profesionální výrobu jednostranných plošných spojů. Deska má rozměry 120 x 160 mm a je na ní celý transceiver. To pochopitelně vyžaduje použití mikropájky a poměrně slušný zrak nebo lupu. Ne, nelekejte se, na obrázku je deska zmenšená. Stavbu by měl zvládnout i začátečník, tedy pokud má dobrou páječku, umí s ní zacházet a má už nějakou, třeba minimální zkušenost. To je ověřené stavbou prvních kusů v Srbsku. V každém případě bych ale doporučil třeba i dražší profesionálně vyrobenou pokovenou desku s nepájivou maskou. Mezery mezi spoji jsou někdy minimální a při troše nepozornosti může dojít ke spojení mezi vodiči. Velice špatně se to potom hledá.

8-100 DPS

Moje verze

  1. I když značení ve schematu neodpovídá přesně našim normám a zvyklostem, použil jsem pro lepší přehled značení z originálního popisu. Trochu jinak jsem rozdělil části stavby, občas postupuji po menších částech.
  2. Opět musím opakovat, že je to skutečně jenom popis jak jsem SDTRX-9 stavěl já.
  3. Můj počítač má dvoujádrový procesor Intel Core 2 Duo E7500, 2.93GHz a paměť 4GB. Operační systém Win7. Zvuková karta je externí X-Fi Surround 5.1 Pro - 96kHz/24bitů, upravená podle IW3AUT. Nastala změna: nyní je to externí karta Creative E-MU 0202 192kHz/24bitů. Tím se zdvojnásobil rozsah přeladění.
  4. Součástky jsem nakupoval různě, i přes eBAY po celém světě a myslím, že jsem si tím ušetřil hodně času a hodně peněz.

Skříň

Na výrobu speciálních skříňek na tento transceiver jsem se díval poměrně skepticky. Dostal jsem ale vzorek skříně a rychle jsem změnil názor. Krabice je vyrobená naprosto profesionálně. Ve skříni jsou již všechny otvory, díly lícují, pohledové šrouby mají černé hlavičky. Přední panel je opatřený samolepkou s potiskem. Součástí skříně je i chladič koncového tranzistoru. Bočnice jsou robusní a celá skříň je dostatečně tuhá. Přibalený je veškerý spojovací materiál včetně distančních sloupků a pryžových nožek. Jako u každého správného dodavatele jsou i zde přibaleny šroubky a matice navíc.

8-100 krabice1

Kmitočtový plán

Já osobně považiji za optimální použití dvou programovatelných oscilátorů a dvou krystalových oscilátorů, s těmi zařízení oživit a provozovat, později doplnit sestavu o laditelný oscilátor. Například sestavu od firmy SDR-kits.
Určité antipatie mám k harmonickým oscilátorům Proto vypustím děličku IK3 (74AC74). Další omezení je dané deskou, kde je místo pro dva výstupní filtry:

  • Pro vyšší pásma s cívkami L18 a L19. Tento filtr je trvale vřazený. Omezuje proto kmitočtový rozsah při použití externího oscilátoru. Já jsem zvolil kombinaci pásem 14 - 18 MHz.
  • Pro nižší pásma vřazovaný pomocí relé REL8 s cívkami L20 a L21. Tady jsem osadil propust součástkami na pásmo 7 a 10 MHz.

Obsadím tedy pásma 7 - 10 - 14 - 18 MHz a budu provozovat transceiver jako čtyřpásmový.

Pásmo 7 MHz.
Mám krystal 28,224 MHz. střední kmitočet na pásmu bude 1/4 kmitočtu krystalu. To je 7,056 MHz. Přeladitelný rozsah je daný vzorkovacím kmitočtem zvukové karty. To znamená, že můžu maximálně přeladit 96 kHz. Minimální kmitočet bude 7,008 MHz a maximální 7,104 MHz. V rozsahu je tedy až na počátečních 8 kHz celé CW pásmo včetně středu QRP aktivity a celý rozsah pro vysílání digimódy, ty mne především zajímají.

Pásmo 10 MHz.
Vhodný krystal není dostupný a proto použiju programovatelný oscilátor. Jeho kmitočet bude 40,480 MHz. Rozsah přeladění bude od 10,072 do 10,168 MHz, čili celé kompletní pásmo.

Pásmo 14 MHz.
Krystal 56,448 MHz mám v šuplíku a tak bude rozsah přeladění 14,064 do 14,160 MHz. Rozsah pokryje část telegrafního pásma, kompletní rozsah pro digimódy a část rozsahu SSB (pro všechny módy).

Pásmo 18 MHz.
Opět problém s krystalem a tak i zde bude programovatelný oscilátor s kmitočtem 72,47 MHz a přeladění od 18,070 do 18,166 MHz. Chybět budou 2 kHz na začátku a konci pásma.
Programovatelné oscilátory jsou v paticích, změna kmitočtu na těchto pozicích je proto velice snadná.

 

V průběhu stavby se situace změnila a náhodou jsem získal vynikající
externí zvukovou kartu E-MU 0202. Ta má vzorkovací kmitočet 192 kHz,
možnost přeladění je ±96 kHz. Rozsahy budou nyní:
  - pásmo  7 MHz  6,960 až  7,152 MHz - chybí horních 48 kHz
  - pásmo 10 MHz 10,024 až 10,216 MHz - celé pásmo
  - pásmo 14 MHz 14,016 až 14,208 MHz - chybí 16 kHz dole a 142 kHz nahoře
  - pásmo 18 MHz 18,022 až 18,214 MHz - celé pásmo
Ladislav OK1UNL mi napsal, že stále ale považuje pro toto zařízení původní
zvukovou kartu X-FiSurround 5.1 Pro - 96kHz/24bitů  za optimální vzhledem
k poměru cena / výkon.

Co budeme potřebovat

  • Předpokladem jsou páječky. Větší na připájení upevňovacích kolíků konektorů. Tam je optimální menší páječka s výkonem okolo 30W. Potom je nutná velice vhodná mikropáječka. Typicky ERS50. Dál musíme mít multimetr. Další věc kterou většina z nás bude potřebovat je lupa. To je absolutní minimum které potřebujeme ke stavbě. Kdo má čítač, osciloskop, rozmítaný generátor nebo technicky zdatného kamaráda, má velkou výhodu.
  • Další podmínka je umět pájet. Odhaduji, že 90% závad v amatérských konstrukcích je zaviněno špatným pájením. Myslím si, že nepřeháním. Nemá smysl při pájení pospíchat a šetřit kalafunou. Dál je výhodné požít olovnatou pájku. Kvalita spojů se podstatně zvýší (osobní zkušenost). Je třeba dbát nejen na správné provedení spojů, ale i na neúmyslné vodivé můstky mezi jednotlivými spoji. Dobré je, pořídit si kartáč na ometení odstřižených vývodů součástek. Rády se přilepí na desku a jimi vytvořený zkrat není nic co potřebujeme.
  • Součástky je dobré používat kvalitní a nové. Elektrolytické kondenzátory ze starého televizoru vám můžou jenom přidělat vrásky. Pokud zařízení nepracuje jak má, nastává dilema. Jsou špatné součástky nebo mám v zapojení nějakou chybu? Po dvou dnech hledání začnete zaručeně magořit.
  • Pokud jste amatéři technikou příliš nezasažení, je dobré si předcházet nějakého kamaráda který si s páječkou a měřícími přístroji dovede poradit.
  • Na druhou stranu u SDR transceiveru tohoto typu toho k pokažení moc není. Několik číslicových obvodů a nízkofrekvenční zesilovače. Výsledek vaší práce vidíte skoro okamžitě na monitoru počítače.
  • Zkuste si stáhnout osazovací plán v pdf. Na obrazovce si ho můžete téměř libovolně zvětšovat a tak bude podstatně čitelnější než na formátu A4.
  • Neosazujte žádné součástky předem. Zvýšíte si možnost omylu a při případném problému budete kontrolovat větší rozsah součástek. Vždy osazujte jenom to, co je potřeba. Velice pečlivě kontrolujte každý krok.
  • Tasa YU1LM požaduje precizní patici na IK6 (74HC4053). Já tvrdím, že je potřeba použít precizní patice na všechny obvody. Podstatně se zvýší spolehlivost a minimalizují přechodové odpory.

Co na konec úvodu?

  1. Předem musím upozornit, že amatérská výroba tohoto transceiveru není nijak omezená. Zvažte ale nejen svoje schopnosti ale hlavně množství času které stavbě můžete věnovat. Touha mít SDR transceiver je nutná, nikoliv však dostačující.
  2. Profesionální výroba, nebo současná výroba více než tří kusů není bez písemné smlovy možná.
  3. Abychom si udrželi přehled o počtu vyrobených kusů a mohli případné majitele kontaktovat, rádi bychom fungovali jako výhradní distributoři desek plošných spojů. Pochopitelně za režijní cenu bez tvorby jakéhokoliv zisku z naší strany. Otázka je cena desky a jejího provedení. Levnější varianta je pouze jednostranná leptaná vrtaná deska. Dražší varianta je vrtaná pokovená jednostranná deska s nepájivou maskou a potiskem. Tam by se cena mohla pohybovat až do 1000Kč. Tu bych osobně i doporučil. Na kvalitě desky závisí kvalita celé práce.
  4. Pokud si někdo umí desku udělat sám a přesvědčí mne, že nebude podklady pro její výrobu šířit dál, může dostat podklad k její výrobě pomocí negativní nažehlovací fólie v souboru formátu Post Script. V žádném případě nebude k dispozici originální dokumentace v souborech Eagle. Mohlo by tak vzniknout víc škody než užitku.
  5. Dále musím uvést obligátní formulku, že každý si toto zařízení staví na vlastní riziko. Neodpovídáme za jakékoliv škody vzniklé při stavbě a provozu transceiveru ADTR-9 a ani jeho pozdějších úprav a doplňků.
  6. Transceiver není homologován žádnou zkušebnou a je tedy možný jeho provoz pouze na amatérských pásmech osobou s příslušným oprávněním podle platných zákonů a vyhlášek.
Ale dost varování. Pokud vám toto povídání něco přinese, budu jenom rád. Jarda (cjb)

  © YU1LM, OK1UNL, OK1CJB