Vítejte na stránce OK2ZL



Upozornění:
Autor těchto stránek a článků neručí za správnost a funkčnost zde uvedených materiálů, zříká se jakékoliv odpovědnosti za případné ublížení na zdraví či poškození nebo zničení majetku v důsledku elektrického proudu, chybnosti schémat nebo chyb v popisu.

Poslední změny
19.12.2022
Zdravím všechny, kteří čtou moje skromné stránky a přeji Vám krásné, klidné Vánoce a  hodně zdraví, štěstí  v příštím roce 2023.

Pokusy se zpracováním DSP signálu

Letos žádný nový výrobek nemám, můj zájem byl spíše směrován na DSP zpracování signálu v  procesoru STM32. Myslím, že se mi i dařilo, ale ve výsledku  nevzniklo žádné nové QRP, které bych mohl předvést. Zakoupil jsem modul  STM32F746-DISCO, který obsahuje audio codec. Audio codec pracuje podobně jako zvuková karta v PC, na modulu je vstupní a výstupní NF konektor. IQ signál, který se získá z SDR RX za Taylore detektorem, se přivede do NF vstupu STM32F746-DISCO a na jeho výstup se připojí NF zesilovač s reproduktorem. Pro zkoušku jsem použil SDR přijímač z mého SDR Teensy, které má vyvedený IQ výstup na konektor ještě před procesorem v RXu. Při zkoušce se signál zpracovává STM32F746 ( NF výstup z RXu Teensy je zcela zeslaben ).
Video s STM32F746-DISCO je zde.  V dalším kroku jsem dokreslil na obrazovku S-Metr, video  S-Metr je zde.
Nyní jsem trochu unaven stavěním stále dalších zařízení, tak jsem tento DSP projekt zatím odložil.

Dokončil jsem konečně můj vlastní QRP transceiver TRX K2 

Při dlouhotrvající  stavbě tohoto TRXu K2 jsem neměl sílu již dotáhnout software, který mne různě zlobil a TRX vyzkoušet na pásmu. Rozsah práce na softwaru byl velký, větší než jsem očekával. Rozhodl jsem se nyní, že musím všechna zařízení, která mám doma nedotažená, dokončit nebo je rozebrat na součástky. Můj TRX K2 již funguje ke spokojenosti, i když je zde stále co vylepšovat a je odzkoušen i na pásmu. Stavba TRXu zahrnovala návrh 6 desek pl. spojů, dvou příčkových krystalových filtrů, leptání krystalů do BFO, software do 3 procesorů, atd. Každou desku jsem dělal vlastně 2x. PA s tranzistory 2SC1969 mi nefungoval na horních pásmech, proto jsem předělával PA na tranzistory RD16. Pásmové filtry měly velký útlum, kostřičky jsem vyhodil a použil toroidní jádra. Při vysílání se pásmové filtry BPF vazbyly na výstupní DP filtry a vznikly oscilace na dolních pásmech, návrh desky byl špatný. Fázový závěs ve VFO mi vypadával ze závěsu při přelaďování. Všechny tyto bloky jsem předělával a podařilo se mi je zprovoznit až na druhý pokus. Originální TRX Elecraft K2 je určitě o dost lepší, neměl jsem možnost je porovnat, ale nijak mne tato skutečnost netrápí, nemohu doma konkurovat takové firmě a stavba byla docela i zábavná. Ti, kteří si TRX poskládali ze zakoupené stavebnice od Elecraftu, měli obrovskou výhodu, tj,  "know how"  od firmy Elecraft, které zahrnuje dokumentaci, kvalitní odzkoušené plošné spoje, dodané odzkoušené součástky a rozsáhlý odladěný software, který je již nahraný v procesorech. Stavba mi zabrala asi 3 roky a znovu se do stavby zařízení v takovém rozsahu určitě nepustím.

Video - přijem CW v TRX K2  je zde.


14.12.2021

VFO 500 kHz - 150 MHz s Si5351

Doba se posunula a nyní není problém vyrobit VFO s velkým rozsahem. Chtěl jsem vyzkoušet naprogramovat procesor STM32F103C8T6 ( obchodní označení je  BluePill ), který je k dostání za relativně nízkou cenu.  Jako programovací  prostředí jsem si  vybral  STM32CubeIDE nebo True Atolic Studio for STM32 a předpokládal jsem, že programování se zjednoduší tím, že budu moci používat pro ladění programu debuger. V tomto směru došlo k určitému  zklamání, protože debuger se mi nepodařilo zprovoznit,  program jsem tedy napsal v  Atolic Studiu bez debugeru. Zkompilovaný binární zdroj lze snadno nahrát do procesoru  z programu STM32CubeProgrammer, který lze stáhnout na stránce https://www.st.com.  Procesor STM32F103C8T6 se připojí do PC přes STLink V2, který lze zakoupit s procesorem.

Inspiroval mne program s modulem Arduino Nano od JA2GQP, který se mi ne náhodou dostal do PC. Verze, kterou jsem měl, neobsahovala možnost přepínat VFO A/B, tak jsem  program upravoval.  Uvedený program od JA2GQP neobsahuje žádné konfigurace a všechny potřebné hodnoty ( jako je například frekvence BFO ) se musí nastavovat ve zdroji v prostředí Arduino. Upravený program se musí znovu zkompilovat a nahrát do procesoru. Tento postup je nešikovná a obtížná komplikace, protože vyžaduje instalaci prostředí Arduino + všech použitých knihoven.

Rozhodl jsem se tedy zkusit udělat vlastní nový program. Oproti původnímu programu JA2GQP do něho přidat rozsáhlou konfiguraci, která umožní kompletní nastavení VFO. Toto rozhodnutí znamenalo také vše ovládat přes dotykový displej, to je bez použití externích tlačítek. 




Pro toho, kdo by chtěl zařízení vyzkoušet, je pokračování zde VFO 500 kHz - 150 MHz.
Video z rozpracovaného vývoje je zde.


25.05.2021

Generátor DDS AD9854 od 0 do 100 MHz

DDS AD9854 generuje I + Q ( komplexní ) signál ( s posuvem fáze 90° ). Dva výstupy ( uprostřed ) generují sinový + kosinový signál, krajní výstupy obdélníkový. Za DDS je zařazena dolní propust 100 MHz. Na propust navazují dva zesilovače VF + NF, které se přepínají automaticky ( 4 relé ) na kmitočtu 300 kHz. NF zesilovač obsahuje 2 x OP37 a VF 2 x BFR96 ( materiál  feritového transformátoru v kolektoru je 61,  mat. 43 nevyhověl pro velký pokles nad 50 MHz ). Napájení zesilovačů vyžaduje 12 V, nižší napájení zvyšuje zkreslení výstupního signálu. Relé ( 5 V ), které přepínají zesilovače, nejsou uvedeny ve schematu.  Procesor ovládá relé přes 2 tranzistory BS170. Ventilátor 30 x30 mm je napájen ze zdroje 5 V a jeho napětí je sníženo sériovou diodou. Vstupní napájecí napětí je 12 V,  pro DDS je vedeno přes 5 diod ( 4 A) v sérii , následuje stabilizátor 5 V a  stabilizátor 3.3 V ( na základní desce ). Celkový odběr proudu tvoří hlavně odběr DDS a mění se dle aktuální zařazené funkce v DDS. Celkový odběr generátoru je asi od 0.9 A do 1.2 A. Generátor hodin pro DDS má kmitočet 20 MHz, kmitočet se násobí v DDS 15 x na 300 MHz. Ve zkompilovaném  programu kmitočet 20 MHz je pevně zabudován, změna kmitočtu vyžaduje rekompilaci programů do PC i do procesoru. Výkon výstupního VF signálu  na 100 MHz je asi 0 dBm a k nižšímu kmitočtu amplituda vzroste asi o +5 dB. NF zesilovač má nižší výstupní rozkmit, asi 200 mV ef. hodnoty / 50 ohm. Výstupní amplitudu lze měnit v rozsahu 0 až 4095, kde hodnota 4095 odpovídá maximální výstupní hodnotě. Měření spektra lze vidět na 2. videu nebo na stránce: DDS9854 strana 2.  Celé zařízení je uloženo v krabičce, která dříve sloužila jako pouzdro pro disk do PC.


1. Předváděcí video z vývoje je zde.
2. Předváděcí video hotového generátoru je zde.



Schéma základní desky generátoru je zde.
Schéma NF zesilovačů je zde.
Ovládací program generátroru do PC je zde.
Bin program do procesoru Nucleo STM32G431je zde.
Plošné spoje + schéma propojení konektoru AD9854 s Nucleo STM32G431 je zde.



DDS9854 strana 2.



15.09.2020

Video úpravy ladění je zde.

Hodně mi vadilo, že při ladění SDR dochází k rušení od enkodéru. Dal jsem se do bádání a zjistil, že optický enkodér neruší a rušení pochází pravděpodobně z linky I2C, která ovládá modul SI5351. Zapojil jsem oddělovací obvod ADUM1250 do přenosové linky I2C. ADUM sice pomohl odstranit rušení při ladění  RX  do frekvence 25 MHz ( tedy do 100 MHz SI5351 ), ale na vyšší frekvenci  ( nad 100 MHz SI5351 ) zůstalo původní příšerné rušení. Když něco nefunguje dobře, tak závad bývá obvykle víc. SI5351 ovládá driver z library Arduino označený jako Si5351Arduino-master. Zde v souboru Si5351.cpp se nachází funkce set_freq , která přelaďuje modul Si5351. Rušení zmizí, když ve funkci set_freq vyřadíte funkci pll_reset - viz příklad níže. Video ukazuje původní stav i stav s odpojenou funkcí  pll_reset. Myslím, že po této úpravě mohu RX SDR Teensy i pochválit.


Si5351.cpp
uint8_t Si5351::set_freq(uint64_t freq, enum si5351_clock clk)
{     ....
            else
            {
                multisynth_calc(freq, pllb_freq, &ms_reg);
            }

            // Set multisynth registers
            set_ms(clk, ms_reg, int_mode, r_div, div_by_4);

            // Reset the PLL
            //pll_reset(pll_assignment[clk]);
        }

        return 0;
    }
    else
    {
        // MS6 and MS7 logic
    ....
 }


25.06.2020

RX SDR receiver s procesorem Teensy 4.0

Předváděcí video RX SDR receiver je zde.

Schéma digitální části je zde.
Plošný spoj digitální části je zde.
Program pro Teensy 4.0 je zde.

Moduly RX SDR a pásmový filtr jsou popsány níže.




Nijak se mi již do stavby SDR nechtělo, ale nyní jsem docela spokojený z výsledku. Za vše může Lexa OK1CQ, který mne navnadil na stavbu SDR rádia. SDR jsem nestavěl, protože nerad sedím při poslechu u PC, ale doba pokročila, vše zvládne procesor umístěný v rádiu, tak proč stavbu nezkusit? Rozhodl jsem se pro přijímač. TRXy již nějaké postavené mám. Stavba tohoto přijímače není nijak složitá, ale je zde spousta drátování, které mi připadalo doslova nekonečné. Krabičku pro přijímač a většinu součástek lze koupit v TME, moduly v Číně nebo v Hadexu. Procesor Teensy nedoporučuji nakupovat v Číně, v ČR je prodává http://www.snailshop.cz. Ten, který jsem zde koupil, funguje a doufám, že vydrží fungovat i nadále. Cenové náklady asi přesáhnou částku 3 tis. Kč.

Software pro RX
je hlavní položkou pro stavbu, kterou potřebujeme. Vlastní software je i problém udělat, pokud ovšem nejste rovnou odborník přes algoritmy v komunikaci, které mi připadají  na vědecké úrovni. Na webu lze získat zdrojový kód Arduino, který publikoval  DD4WH a pracovalo na něm asi více autorů. Procházel jsem web, jsou zde i další zdroje pro procesory STM32, například STM32 UHR SDR. Vyhrál zdroj Arduino s procesorem Teensy 4.0, protože jsem nic tak jednoduššího nenašel. Zdrojový soubor od DD4WH je napsán pro procesor Teensy 3.6 i pro vyšší verzi Teensy 4.0. Výběr procesoru záleží na nastavení přepínačů pro kompilaci. Tento zdrojový kód obsahuje také různé hardwarové konfigurace, které se také řídí přepínači kompilátoru. Zde si musíte nějakou konfiguraci vybrat nebo program upravit na vlastní hardware. Zdrojový soubor není malý, obsahuje asi 15 tis. řádků programového kódu. Hlavní výhodou je, že zdrojový kód je možné snadno zkompilovat a docela slušně funguje. Bohužel prostředí Arduino je středověk, program v něm nelze efektivně ladit, lze pouze provádět výpisy hodnot do běžícího terminálu na PC. Toto Vás bude zajímat v případě, když potřebujete v programu udělat vlastní  úpravy.

Program jsem si upravil dle vlastního uvážení a je použitelný pouze pro popsaný hardware v tomto článku s procesorem Teensy 4.0. Změny v programu: Vyhodil jsem hodiny, protože se mi nelíbily. Vyhodil jsem pásmo pro rádia FM  88-108 MHz, které sice hrálo, ale nebylo dobré. Na tomto FM  pásmu Si5351A nemá již potřebný kmitočet 400 MHz, proto se bere signál z 3. harmonické. Signál má zde nižší úroveň. Dále jsem musel odpojit zápisy konfigurace do EEprom, protože při zápisu procesor Teensy 4.0 havaroval a nepodařilo se mi zjistit proč. V praxi to znamená, že změnu provedenou v menu nelze uložit a po vypnutí změnu procesor zapomene. Doplnil jsem obvod PCF8574, který slouží  pro ovládání relátek BPF a také pro ovládání zesílení SDR rádia.  Obvod PCF8574 ovládá procesor po lince I2C a toto ovládání bylo nutné do programu doplnit. Program SDR obsahuje menu a v něm je asi 60 položek. Všechny položky nejsou funkční, některé položky byly zařazeny pro hardware procesoru Teensy 3.6 a ten využívá jiný zvukový modul. Nicméně, pokud na nefunkčních položkách procesor nehavaruje, tak v menu zase tak moc nevadí. Jedná se především o ovládání zvukového modulu, který je u Teensy 3.6. 

Programování.
Nainstaloval  jsem vývojové prostředí Arduino, dále je třeba do něho dohrát knihovnu TensyDuiono , knihovnu ILI9341_t3n-master a Si5351Arduino-master. Pokud program zkompilujete, tak můžete radostně pokračovat.

Analogový hardware pro RX:
Potřebujeme SDR přijímač, mě se líbil přijímač u TRXu Husarek, tak jsem použil zapojení z jeho schéma. Navrhl jsem novou desku přijímače, vysílací  část ( = TX  obvody ) jsem vypustil.
SDR přijímač relativně jednoduchý, zapojíte správně součástky a funguje. Na desce SDR je umístěn  modul Si5351A, který se ovládá procesorem po lince I2C. Další popis naleznete v kapitole níže. Signál do SDR přijímače se přivádí přes BPF 80, 40, 20, 15 m  nebo je filtr přemostěn. Na pásmech, které jsem neuvedl, je zapnuto přemostění. Pásmový filtr 80, 40, 20, 15 m je také popsán níže.

Digitální hardware - obvody s procesorem:
Stavbu ulehčují hotové moduly, které jsem umístil na desku plošného spoje, která moduly mezi sebou propojuje. Jsou zde: Modul PCM1802 , modul PCM 5102A, modul  Teensy 4.0 a obvod  PCF8574. Deska také obsahuje konektory pro připojení dalších ovládacích prvků a TFT displeje. Displej musí obsahovat řadič  ILI 9341. Displej nemá dotekovou vrstvu zapojenou, veškeré ovládání je přes tlačítka. Dále RX obsahuje 3x enkodér ( 1x optický + 2x enkodér pro Arduino ) + ovládací tlačítka. Modul PCM1802 převádí analogový signál z SDR přijímače na digitální. Teensy ho zpracuje  a  PCM 5102A signál převede z digitálního na analogový, který je veden na potenciometr hlasitosti 50k/N, dále do modulu zesilovače TDA2030 a na reproduktor 3W/8ohm.  TDA2030 je uchycen  pod reproduktorem. 

Mechanická konstrukce:



První panel zleva je dvojitý. První část je hliníkový přední panel a hned na něm leží  cuprextit, který drží display. Další deska v pořadí nese enkodéry, tlačítka a potenciometr. Nasleduje deska s procesorem. Další je deska SDR rádia a další je deska pásmových filtrů. Skoro na konci  je deska, která nese reproduktor a pod reproduktorem modul zesilovače TDA2030 ( modul svítí červeně ). Všechny tyto desky jsou mechanicky spojeny sloupky a vloženy do krabičky. Na konci krabičku uzavírá zadní panel, zde je uchycen anténní konektor, napájecí konektor, pojistka a 2x konektor cinch, který umožňuje vést IQ signál z SDR do PC. Desky plošných spojů jsou zhotoveny metodou nažehlením toneru. Popis předního panelu je vytištěn na laserové tiskárně na samolepící papírovou fólii, která je jednostranně laminována.

Co se povedlo a nepovedlo:
Podle mne RX funguje nad očekávání dobře, NF výkon je víc než dostatečný, displej vypadá podle mne kouzelně a program je funkční.  Ovládání je vcelku  komfortní, stanici lze naladit velmi snadno. Samozřejmě toto rádio potřebuje KV anténu. 
Enkodéry je bohužel slyšet, ladící enkodér je dost nesnesitelný na pásmu 28 MHz. Rušení od  ladícího enkodéru se mi nepodařilo odstranit, ale není to kritické. RX celkově odebírá asi 0.5 A, není to málo, ale pro zařízení tohoto typu je to asi odpovídající hodnota.

Zapojení SDR je převzato z TRX Husarek, vysílací část je vynechána. Všechny součástky pro RX SDR mají v TME.

Schéma RX SDR je zde.
Plošný spoj RX SDR je zde.


RX horní strana:

RX1

RX dolní strana:

RX2

Obrázky z měření filtru jsou zde.
Schéma filtru je zde.   
Plošný spoj je zde.   

 
Oproti filtru v TRXu  Husarek ( 2 relé pro jedno pásmo ) je použito pouze jedno relé pro pásmo. Páté relé přemosťuje filtr. Cívky pro pásmo 80 m jsou navinuty na toroidních jádrech o průměru asi 11 mm, cívky pro zbývající pásma jsou navinuty na dvou slepených jádrech o průměru 6.3 mm. Všechny cívky jsou vinuty smaltovaným drátem o průměru 0.3 mm.

Použitý materiál a  naměřené Q cívek na kmitočtu dle pásma. Q bylo měřeno přípravkem, který je popsán v dalším odstavci níže.
80 m - N1,   Q = 135
40 m - N05, Q = 127
20 m - N02, Q = 134
15 m - N01, Q = 104

Horní strana filtru:

BPF1

Dolní strana filtru:

BPF pohled zespodu





01.06.2020

Nejedná se o přesnou metodu měření absolutního Q, ale měření Q cívek může pomoci při sestavování filtrů. Pokud máte wobler a sondu k osciloskopu s velkou vstupní impedancí, tak stačí udělat jednoduchý měřící přípravek - viz obrázek níže. Výstup z přípravku je třeba číst sondou s velkou vstupní impedancí.. Já jsem použil sondu  k osciloskopu, kterou na webu  naleznete pod názvem "Pors Man´s 1-GHz" ( sonda chudého HAM ). Sonda má útlum 18 dB a vcelku vyhoví. Měřící přípravek lze zapojit dle schématu - zde je zapojení A nebo B. Pro zapojení B je třeba vyšší VF výkon, proto jsem použil zapojení B. Toto zapojení má výhodu, že při známé kapacitě lze přípravkem měřit také malé indukčnosti cívek. Rezistor 50 ohm na vstupu přizpůsobí přívodní 50 ohm kabel. 

Schéma a  obrázek přípravku pro měření Q:




Měření Q cívky - Amidon FT37-06, 9z - průměr 0.3 - smalt, indukčnost asi 0.3 uH,  kmitočet rezonance 21 MHz,  Q = 21000 kHz / 480 kHz = asi 44



Měření Q cívky - 2x (slepený) toroid N01, průměr 6.3 mm , 8z - průměr 0.3 - smalt,  indukčnost asi 0.3 uH, kmitočet rezonance 21 MHz,  Q = 21000 kHz / 202 kHz = asi  104





 28.12.2019  Pf 2020

/Teensy-ConvolutionSDR

Na webu již delší dobu je projekt SDR RX od DD4WH. Software je docela složitý, autor musel na něm pilně pracovat, myslím, že mu patří právem poděkování. Hlavní věc je, že jsou k projektu přístupné zdrojové soubory, takže lze provést i vlastní přizpůsobení na hardware. Program SDR se nahraje do procesoru Teensy z prostředí Arduino, které je zdarma a nepotřebujete ani programátor. Existují různé verze procesoru Teensy a dle procesoru i různé verze softweru SDR. Nejrozšířenější je asi verze 3.6, já jsem nyní zkoušel novou levnější verzi Teemsy 4.0. Projekt RX SDR hodnotím kladně, umí různé druhy provozů SSB, AM , FM, asi i digitální, které jsem nezkoušel. Šířku pásma lze měnit zleva nebo zprava dvěma enkodéry  ( stejně jako u FT920 = prostě komfort ). RX není velký, je to pěkná hračka.

Udělal jsem malou zkoušku s SDR a natočil video. Můj hardware SDR přijímače není moc vhodný, použil jsem ho, protože mi ležel v poličce. Zesílení z SDR je malé, proto FFT se na display téměř nekreslí, FM rádia na 100 MHz můj hardware nezvládne, nicméně něco slyšet je. Poslech je bez vstupních filtrů, podívejte se na video.

Krátké video je zde.

SDR Tennsy 4.0 dle DD4WH


14.05.2019  

Nové oprášené VFO pro TRX 3 dle vzoru z K3

VFO je zhotoveno pro MF = 4.9152 MHz a  výstupní frekvence je pro pásmo od 80 do 10 m.
Další popis je zde.

Z původního VFO se časem stal nepřehledný bastl, proto jsem se rozhodl zhotovit ho znovu na desce nově navržené. Na RX výstup byly doplněny dvě přepínatelné dolní propusti 13 MHz  a 25 MHz, které potlačí druhou harmonickou na všech přijímaných pásmech, kromě pásma 30 m ( kmitočet VFO = 15 MHz, DP  =  25 MHz,  pokles druhé harmonické 30 MHz je malý ).  Druhá harmonická bez DP byla potlačena pouze o -20 dB.

Svíticí indikační dioda PPL na desce umístěna není, nachází se v TRXu na předním panelu.
Vše fungovalo na první zapojení, ale pak jsem otočil počítačový ( současně  i napájecí ) kabel, který je vidět na snímku, a tím jsem pustil do datovéhov vstupu ADF4001 +12 V. ADF4001 jsem musel samozřejmě vyměnit, někdy to hold dost naštve.






Deska je zhotovena nažehlovací metodou z předlohy vytištěné na list z katalogu Ikea. Původní deska VFO  byla oboustranná, ale moje zkušenost ukázala, že je lepší použít drátové spoje ( = teflonové lanko ) a horní plochu ( zem ) nechat neporušenou. Spoje na horní straně desky byly komplikace a výroba desky je nyní podstatně jednodušší. Koaxiálním kabelem se vede VF z ocilátoru zpět do PPL. Zbývající lankové spoje vedou rozvod napájení, ovládání relátek, atd.



24.03.2019  

QRP transceiver TRX K2 + VFO K3

Po 3 letech jsem konečně dokončil můj třetí transceiver. Použil jsem PPL VFO ADF4001, které popisuji níže. RX jsem vyrobil dle schematu  K2 - MF 4.915 MHz. TX je s tranzistory RD16HHF1, MAX výkon 10 W. Ovládací software TRXu je můj originál. 

Video QRP TRX 3




1.11.2018 Nová verze 1.1 -  programu pro výpočet příčkového filtru FA98.

Před lety jsem napsal program, který provádí výpočet příčkového krystalového filtru dle časopisu FUNKAMATEUR 98 a nazval jsem ho FA98. 
Změnu jsem se donutil provést po špatné praktické zkušenosti, když jsem přeházel vstupní hodnoty při výpočtu, chybu jsem pak hledal ve vyrobeném filtru a čučel jsem jako puk, že je filtr zcela někde jinde.

Změna se netýká výpočtu filtru = výpočet zůstává nezměněn!
Změna se týká pouze kontroly zadaných vstupních hodnot před výpočtem.
Popis změny je názorně zobrazen na přiloženém obrázku.



SSB filtr vyrobený dle programu FA98 pro rozpracovaný QRP transceiver.
SSB filtr


11.02.2017 

Rozpracovaný QRP transceiver RX K2 + VFO K3

Podívejte se na VIDEO : Rozpracovaný QRP transceiver
Přikádám zdrojové kódy, které ovládají obvody VFO = ADF4001, AD9834 a  TPIC6C595:  Zdroje k VFO

VFO K3 je pokračovaní prací, které jsem již popisoval níže dne 09.2.2015. VFO K3 je vyrobeno dle schématu transceiveru Elecraft K3. Operační zesilovač za PLL jsem z finančních důvodů nahradil za levnější typ. RX jsem zhotovil dle schéma transceiveru  K2. Řízení transceiveru ( display atd. )  je moje vlastní  tvorba.

VFO jsem před dvěma roky udělal, odzkoušel a uložil do police. Po připojení VFO do RXu mne potkalo velice nepříjemné překvapení. VFO K3 se přelaďuje kmitočet PLL ADF4001, který chodí po pásmu krokem 2 kHz ( vyšší pásma mají krok vyšší až 4 kHz ). Jemné ladění zajišťuje referenční oscilátor PLL, kterým je DDS AD9834. DDS přelaďuje VFO nastaveným krokem 5 Hz.
Neočekávaný problém mi nastal v tom, že  při jemném ladění VFO,  PLL mi vypadl ze závěsu. Výpadek PLL způsobilo přeladění DDS. Rychlé opakované  přeladění DDS způsobilo doslova odtržení PLL od nastavovaného kmitočtu. Každá změna frekvence DDS vyvolávala navíc lupání v reproduktocu RXu. VFO se stalo  nepoužitelné a zralé na vyhození do popelnice.
Po víc jak měsíčním bádání se ukázalo, že se jedná o softwarovou chybu, která vznikla chybným postupem při přelaďování DDS. DDS AD9834.je skvělý obvod, který obsahuje dva registry, do kterých lze poslat řídící slovo (= nastavit frekvenci ). Pouze jeden ze dvou registrů je aktivní. Pro správnou funkci VFO stačí registry střídat. Řídící slovo se pošle do neaktivního registru, který zatím nemá vliv na výstupní frekvenci. Přepnutím bytu PSEL se registr stane aktivní. Frekvence DDS se změní skokově a PLL zůstane v závěsu. Chyba tedy byla v tom, že jsem nevyužil oba registry a řídí slovo jsem posílal pouze do jednoho registru. DDS zřejmně na krátky čas vynechala a PLL vypadl ze závěsu.


07.5.2015
QRP automatický anténní tuner Nudíte se, máte deprese, postavte si malý automatický tuner, je to zábavnější než luštit Sudoku.

Video - ukázka ladění tuneru
Schéma tuneru
Schéma KeyBoard - ovládání tuneru

Tuner obr. 1Tuner obr. 2

Tuner obr. 3Ladění


Schémat ke stavbě je spousta, ale slušný ladicí algoritmus neseženete lehko. Já jsem si vybral pro stavbu schéma KAT2 firmy Elecraft.
Schéma není složité, je zde 17 relé ovládaných procesorem. Na webu jsem našel algoritmus ladění v bakalářské práci Petra Fresera -
Automatický anténní tuner s inteligentním algoritmem ladění. Vše šlo docela dobře do doby, kdy jsem naprogramoval inteligentní ladící algoritmus. Začalo mi připadat, že algoritmus je inteligentní pouze podle názvu a po nějaké době jsem ho opustil a šel vlastní cestou. Jaký ladící algoritmus používají komerčně prodávané anténní tunery se asi nedozvím.

Moje analýza ladění automatického anténního tuneru

17 relé v tuneru dává celkem 131 072 kombinací.
Při  ladění tuneru je třeba znát kmitočet, který jsem nahradil volbou pásma. Do širokých pásem jsem zařadil možnost přepínání po100 kHz. Tuner měl správně být vybaven čítačem, ale já jsem s čítačem v návrhu nepočítal. Další možnost se nabízí, poslat do tuneru kmitočet z TRX. Toto řešení má nevýhodu, tuner je připoután k určitému zařízení.

Připravil jsem příklad ladění tuneru na kmitočtu 7 MHz.
Před startem laděním se měří PSV měřené antény. Měří se při odpojených cívkách i kondenzátorech tuneru. Příklad: Naměříme PSV  = 3. Na kružnici ve Smithově diagramu PSV=3 leží  bod, který je impedance měřené antény. Pokud se tento bod podaří najít, pak lze vypočítat hodnoty LC. Tuner nastaví LC a přizpůsobení je hotové.

Obrázek vlevo ukazuje  přizpůsobení antény v programu Smith V3.1.  Jeden libovolně zvolený bod impedance leží na kružnici PSV = 3.
Obrázek vpravo ukazuje totéž, ale již v mém vlastním programu ATunerLC, který si můžete stáhnout zde ATunerLC.
Program jsem napsal pro ověření ladícího algoritmu. Algoritmus se ve finále přenese do procesoru PIC18F4620, který ovládá automatický tuner.
Správnost výpočtu v programu ATunerLC lze snadno ověřit v programu Smith V3.1.

Smithuv diagram 1Smithuv diagram 2

Zapojení automatického tuneru je znázorněno zde LC
Tuner má sériovou cívku + paralelní kondenzátor. Paralelní kondenzátor lze přepínat za pomoci relé ke zdroji  nebo k zátěži.

Kružnici PSV jsem rozdělil po 10 stupních a tím vzniklo 36 bodů ( = modré body jsou vidět na dalším obrázku ) + dalších  2 x 20 modrých bodů, které jsou v kroku 1 stupeň. Následující obrázek ukazuje modré body na kružnici PSV = 3.
Pro každý modrý bod je vypočten červený bod, který slouží pro výpočet LC.
Pro každý modrý bod je vypočtena hodnota LC .
Tuner nastavuje postupně vypočtené hodnoty LC a změří výsledné PSV.
Výsledek je LC, které má nejnižší PSV.

Výsledky vypočtených hodnot LC v programu ATunerLC jsou předány do okna Data.

AtTuner 3


Výsledky LC ATunerLC  jsem přenesl do grafu, který znázorňuje průběh hodnot LC v závislosti na úhlu  od -180 do +180 stupňů. Graf zobrazuje hodnoty L a C na logaritmické stupnici. LC hodnoty odpovídají PSV=3 a kmitočtu 7MHz. Zajímavé je všimnout si poklesu L a C,  oba poklesy jsou posunuty o 180 stupňů a hodnoty L nebo C se při poklesu blíží nule. V tomto místě malá změna úhlu vyvolá velkou změnu L nebo C, proto jsem měření doplnil o dalších  2 x 20 modrých bodů po kroku 1 stupeň, které lze vidět na předcházejícím obrázku ( zhuštěné modré body ).
Modrá čára LC v grafu zobrazuje polohu paralelního kondenzátoru, který polohu mění pomocí relé = kondenzátor je u zátěže (u antény) nebo u zdroje (u TRX ). Měření PSV je zatíženo chybou. Tuner vybere LC s nejnižším PSV a dál se pokusí malou změnou L nebo malou změnou C chybu měření vykompenzovat.

PSV 3


09.2.2015

Transceiver QRP3 - PLL VFO - další hrání - qrp je ve vývoji

Zahájil jsem práce na dalším transceiveru, je třetí v pořadí, proto jsem ho pojmenoval QRP3..
Zavěšení PLL - video.

PPL je zhotoveno dle vzoru VFO K3, přikládám fotografie.
PLL  ADF4001, referenci dělá DDS.
PLL VFO pro QRP3,
PLL VFO pro QRP3,
PLL VFO pro QRP3 schéma.

Můj 4 x GU50 - foto

Fotky nejsou nové, vyráběl jsem lineár již asi před 10 lety, tehdy jsem měl značku OK2ZLA.

4 x gu 50,
4 x gu 50,
4 x gu 50,
4 x gu 50,
4 x gu 50,
4 x gu 50,
4 x gu 50,
4 x gu 50



21.6.2014

Transceiver MALTA  ZL40CW ( PLL VFO )

Původní klasické VFO nevyhovělo ( viz. níže:  Konstrukce VFO  ).
Provoz TRX se ukázal, že jsem klasické VFO podcenil a teplotně nezvládl.
VFO mělo být umístěné v oddělené části, která je daleko od koncových tranzistorů IRF510.
V první fázi teplota z koncových tranzistorů ohřála vzduch v krabičce a ve druhé se postupně prohřívala deska TRX.
VFO ujíždělo nerovnoměrně. Kompenzoval jsem kondenzátory hmoty N750, ale nerovnoměrný ohřev se mi nepodařilo zvládnout.
QRP bylo nepoužitelné pro vysílání na plný výkon, proto jsem se rozhodl pro stavbu jiného VFO s PLL závěsem.

PLL VFO  ADF4001

Schéma PLL VFO

PLL závěs ADF4001 je stále dostupný v prodeji.
ADF4001 je omezen  dolním kmitočtem od 5 MHz při napájení 3V. Citlivost obvodu pod 10 MHz klesá. Při kmitočtu nad 10 MHz a současně při napájení 3.3 V obvod zavěšuje velmi dobře. Kmitočet výstupního oscilátoru VFO jsem zvolil  11.433 MHz, což  je součet přijímaného kmitočtu 7 MHz + mezifrekvence 4.433 MHz. Kmitočet referenčního oscilátoru je 10 MHz. Referenční oscilátor je přelaďován ladícím kondenzátorem 10 až 40 pF v rozsahu 8 kHz. Dělička R ADF4001 je nastavena na hodnotu 1250,  dělí 10 MHz / 1250 = krok 8 kHz.ADF4001 je ovládám procesorem PIC16F84A, který mění krok jedním tlačítkem. Tlačítko přepíná  děličku N ADF4001 směrem nahoru. Šest rozsahů = 6 přepnutí děličky N dosahuje přeladění VFO  ( 6 x 8 kHz ) = 48 kHz. Procesor PIC16F84A po zapnutí  proudu počká asi 2s, nastaví děličky ADF4001 a  usne do režimu SLEEP. Přerušení procesoru přichází z tlačítka připojeného na port RB0. Procesor se probudí z režimu SLEEP a nastaví změnu děličky N a vrací se zpět do režimu SLEEP.
Napájení  VFO = 8 V / odběr VFO je asi 70 mA., celkový odběr RX transceiveru je 125 mA. Výstupní výkon VFO je asi 10 dBm. Stabilita kmitočtu je dobrá, po zapnutí se kmitočet posune asi o 20 Hz.

Deska PLL


Ze strany spojů


PLL v QRP

  * * *

8.5.2014 Záznam  Rx MALTA 40 ZL
Záznam byl pořízen záznamníkem , který se snaží automaticky zesilovat mikrofon.
Kolísání citlivosti nedělá AVC Rx, ale záznamník.   Záznam Rx

7.5.2014  Úprava schema MALTA 40 ZL.

 30.4.2014  

Transceiver MALTA 40 ZL

Malta 40 ZLMalta 40 ZL


QRP MALTA  je můj druhý projekt QRP.
První bylo QRP dle vzoru K1 s  VFO DDS AD9851. Toto QRP má nyní 5 amatérských pásem viz 1. fotografie na této stránce, QRP je vpravo dole.
Odběr Rx je 350 mA. Tx má výkon 6 W v pásmu 80 m, v pásmu 10 m už jen 1W.

Rozhodl jsem se udělat klasické QRP a vybral jsem si  transceiver MALTA  40, viz.  http://www.karinya.net/g3txq/malta40/.
Původní projekt MALTA 40 jsem z větší části upravil a můj TRX jsem nazval MALTA 40 ZL.

Změny z původního QRP MALTA 40

  1. Mezifrekvence  4.433 MHz, protože mám doma zásobu těchto krystalů. 
  2. VFO pracuje na kmitočtu asi 2.6 MHz. s rozladěním asi 20 kHz ( malé příjemné ladění na 1/2 otáčky). 
  3. Doplněna pásmová propust 7 MHz, kterou využívá Rx i Tx.
  4. Pozměněno zapojení  MC1350,  za obvod MC1350  byl doplněn dvoukrystalový filtr.
  5. PA pracuje v zapojení  push pull tranzistorů  IRF510. 
  6. Doplněna regulace výstupního výkonu PA.
  7. Změněn NF filtr.
  8. QSK - přepínání Rx/Tx  je realizováno diodovým přepínačem s 1N4007. 
  9. Vlastní side tone. Tón,  který se přenáší do sluchátek při zaklíčování Tx, je generován multivibrátorem.

Technické údaje MALTA 40 ZL

Schema Malta 40 ZL

Konstrukce VFO

Konstrukci VFO 2600 kHz nejprve navrhl  a sám odzkoušel Lumír OK2ST, který má bohaté zkušenosti s VFO. 
Na obrázku je již moje zabudování VFO do TRXu.
Jádro je provedeno  z materiálu  ferokart.
Po zapnutí VFO má drift asi o 80 Hz do 1 minuty.  V porovnání s VFO transceiveru K1 -  Elecraft  udává až 150 Hz po zapnutí.
Na fotografii je vidět ladící kondenzátor a cívka ferokart je od něho vpravo.
Kondenzátor i cívka bude zakryta pocínovaným plechem viz druhý obrázek.

VFO

VFO

Vývoj PA PUSH PULL s IRF 510 

Konec jsem navrhl a odzkoušel nejprve v LTSpice ve spolupráci s Láďou OK2BSL.
Na obrázku je červený sinus, který je snímán za dolní propustí vpravo na odporu 50 ohm.
Zelený sinus je snímán za prvním stupněm a modrý za druhým stupněm PA.
Sinusovka na třetím stupni je mírně deformována, ale deformaci upraví dolní propust.
Projekt PA LTSpice je přiložen ke stažení níže.

LTSpice PA IRF

Při konstrukci PA jsem vyzkoušel různé výstupní transformátory s jádrem BN-43-202.
Klidový proud posledního stupně IRF510 jsem nastavil minimální, asi  10 mA.

Zkoušky vinutí výstupního transformátoru:

Trafo  2z / 6z 
5W    1.8A
10W  2.6A
MAX 19.5W 3.8A

Trafo  2z / 5z
5W    1.8A
10W  2.6A
MAX 19W  3.6A

Trafo 2z / 3z 
5W    1.3A
10W  1.8A
MAX 16.5W  2.2A

Maximální výstupní výkon transceiveru je tedy 15 W, transformátor 2z / 3z.

V praxi mi první stupeň zakmitával při vysílání bez zátěže, tak jsem musel snížit jeho zesílení.
Pro zlepšení účinnosti  při 5 W by asi bylo lepší navinout transformátor  2z / 2z, ale to jsem již nevyzkoušel.
Maximální budící napětí  je  rozkmit 800 mV na osciloskopu (špička - špička), což odpovídá zhruba 0 dBm.

NF FILTR

NF transceiver QRP dle mého názoru  nepotřebuje.
Příjem telegrafie je na poslech příjemný i bez NF filtru.

Původní  NF filtr  transceiveru MALTA 40 mi nefungoval dobře, doprovázel ho velký útlum.
Chybu v zapojení jsem hledal, ale nenašel.
Zadal jsem tedy NF do LTSpice a vyšel mi  průchozí útlum -15 dB.
Moje úprava tohoto filtru se nachází v pravé části obrázku, ale k praktické realizaci zatím nedošlo.
MF filtr v Trx zůstává přemostěn - snad později.

LTSpice NF filtr

Dokumentace transceiveru MALTA 40 ZL 

Schema

Board
Board top
Board bootom

Pohled na dolní stranu

Pomocné projekty LTSpice

Jednoduchá kalkulačka pro výpočet příčkového filtru FA98

                      


( 23.6.2011)

Anténní analyzátory 


Společně s Milanem OK3MN jsme se poslední  dva roky věnovali vlastní konstrukci anténního analyzátoru. Nedělali jsme to proto, že bychom anténní analyzátor nějak moc potřebovali, ale důvod  je jednoduchý, prostě si pohrát.
Náš unikátní výrobek jsme nazvaly MNZL, což je zkratka z našich  HAM značek.
Jako druhý jsme vyrobili analyzátor PA1ARE, který nás zaujal díky nízké pořizovací ceně a hlavně možností určit měření induktivní nebo kapacitní složku, kterou náš analyzátor MNZL určit neumí.

Analyzátor MNZL

Původní záměr byl měřit antény do pásma 70 cm, ale v současné době  měříme jen do 60 MHz. Důvodem je že analyzátoru chybí dodělat oscilátor na vyšší frekvence. Ještě se s tím počítá a uvnitř krabice je dost místa. Původní konstrukce byla navržena na měření můstkovou metodou s 3 x AD8307, ale po sestavení a oživení jsme zjistili, že analyzátor dělá příliš velkou chybu na impedancích vzdálených od 50 ohm.. Proto jsme měření předělali a nyní se  měří fázově obvodem AD8302 s použitím transformátoru..
 Zdrojem signálu je DDS AD9851. Vše řídí a měří procesor PIC18F4620, který kreslí křivky na grafický display 64 x 128. Komunikuje přes USB port nebo přes BlueTooth s PC programem MNZL.EXE. Druhý vstup do analyzátoru měří malé vstupní výkony obvodem AD8307. Vše je napájeno malým olověným akumulátorem, který je uvnitř krabice.
Software do procesoru i na PC máme nový vlastní.

Modifikace anténního analyzátoru od PA1ARE 

Odkaz  na původní projekt autora: PA1ARE anténní analyzer .
Analyzátor PA1RE měří od 1 do 30 MHz. Autor na svoji stránce nabízí ke stažení software do procesoru i do PC.
Problematickou součástkou je operační zesilovač NE5230, který je dnes již těžko sehnatelný a relativně drahý. Tento obvod je nahrazen obvodem CA3140 dle OM0IM.
Další dvě běžně nedostupné součástky PPL  závěs  MC145170 a varikap  BB212 ( nebo 2x  BB112 ) se mi na druhý pokud podařilo koupit přes ebay.
Modifikace spočívá v tom, že jsem sesbíral  změny publikované na webu a navrhl jsem nový plošný spoj ( v této době již Milan OK3MN měl  analyzátor dle PA1ARE hotový. Milan použil původní plošný spoj PA1ARE ). Současně jsem vytvořil nový program do PC, který jsem nazval ZLARE. Jádro programu ZLARE je převzaté z našeho programu MNZL. Předělal jsem hlavně komunikaci COM portu  pro hardware PA1ARE a další nějaké drobné změny.

 

Zkušenosti se stavbou PA1ARE

Stavba analyzátoru nese určitá úskalí.
Problémový je oscilátor PPL závěsu laděný varikapem BB212. Zájemcům o stavbu doporučuji nejprve rozchodit oscilátor fázového závěsu a potom  pokračovat dál. V mém případě byl PPL oscilátor oříšek. Osadil jsem oscilátor fázového závěsu ( bez MC145170 ) a oscilátor si kmital na svém vlastním kmitočtu a nereagoval na ladění varikapem. Za pomoci Milana se fázový závěs + oscilátor umravnil a začal problém s varikapem BB212, který mi přeladil jen polovinu požadovaného pásma. Levnější součástky z ebay nebývají vždy nejkvalitnější.  Znamenalo to jít na ebay a koupit nový varikap, což se nakonec i povedlo. Lze použít i jiné varikapy, ale problém může být s nízkým ladicím napětím.
Oscilátor je třeba  dostat do rozsahu 48 až 78 MHz  při ladícím napětí v rozsahu 1 až  asi 4.5V.
Výstupní VF napětí PPL oscilátoru není stabilizováno. Mě dával oscilátor nejvyšší VF napětí na horní straně pásma při 78 MHz.
Ve výsledku za směšovačem bylo napětí na kmitočtu 1 MHz asi 10 x  vyšší než na kmitočtu 30 MHz.
Po oživení PLL oscilátoru, další oscilátor 48 MHz by měl chodit bez problémů.
Já měl problém s krystalem 48 MHz z GM. Musel jsem objednat jiný krystal v GESu a oscilátor 48 MHz byl ok.
S digitální částí nebyl žádný problém. Osadil jsem procesor s programem ze stránek PA1ARE a obvod fázového závěsu  MC145170.  Fázový závěs zavěsil okamžitě a jenom jsem musel doladit okraje pásma cívkou + změnou vazebního kondenzátoru 180 p.
Neúspěch zavěšení fázového závěsu indikuje hvězdička  "*" na displayi.
Schéma obsahuje tři emitorové sledovače s tranzistory BFR96, které jsem nakonec ponechal bez změny. Doporučený tranzistor je BC547,  protože BFR96 rád kmitá. Trimry u CA3140 je třeba nastavit tak, aby na všech výstupech CA3140 bylo poloviční napájecí napětí při zkratovaném vstupu na zem.

Výsledný dojem

I dyž od přístroje nelze očekávat zázraky, tak bych výsledek vzhledem k pořizovací ceně hodnotil jako velmi dobrý.
Za málo peněz poměrně hodně muziky zde platí.
Stavbu úplným začátečníkům nelze doporučit. Na celé stavbě je kouzelné, že celková částka součástek nedosahuje 2 tis. Kč.
Zájemcům o stavbu přeji příjemnou zábavu.


 

Analyzer PA1ARE

Board - deska plošného spoje ke stažení je zde.