Простой SDR приемник на 74HC4053.

Простой SDR приемник на 74HC4053.

Современные технологии уверенно заполоняют мир. Не исключение радиоприем и радиосвязь. В наши дни можно легко приобрести какой-нибудь SDR приемник-свисток, подключаемый к компьютеру  через порт USB, или даже SDR трансивер, причем, многие модели этих аппаратов уже работают автономно, без подключения к компьютеру.

Но цель данной статьи-дать описание практической конструкции простого SDR-приемника, для сборки которого не нужны дорогостоящие комплектующие. Этот приемник даст возможность попробовать что же на самом деле представляет SDR техника. Честно говоря,  для меня это тоже  первая такая конструкция.

Схем для повторения в интернете валом-на любой вкус, от простейших, до сложных. Выбрал для повторения схему не самую примитивную, но достаточно простую, и собранную на имеющихся у меня в запасе комплектующих.

Схема прототипа собранного мной приемника представлен ниже:

На схеме указан и автор-некто hОne.

На этой схеме отсутствует гетеродин, который зачастую собирают на основе кварцевого генератора, поэтому пришлось приделать свой.  Пришлось также внести еще пару изменений и дополнений.

Приемник работает в диапазоне 3,5 МГц и перекрывает часть SSB участка примерно в полосе 3615-3660 кГц. Диапазон 3,5 МГц выбран потому что, из-за особенностей схемотехники SDR приемников, гетеродин в них работает на частотах в 4 раза выше рабочего диапазона. В нашем случае гетеродин работает на частоте примерно 14560 кГц.

Финальная схема моего SDR приемника выглядит так:

SDR приемник

Сигнал с антенны поступает на одиночный колебательный контур С1С2L1, настроенный на середину  принимаемоего диапазона частот. Далее выделенный сигнал поступает на истоковый повторитель, собранный на транзисторе VT1 типа КП303Е. Строго говоря, он не очень то и нужен, но при тестовых включениях наблюдался эффект прямого детектирования посторонних сигналов. Поэтому и решил применить истоковый повторитель, дабы ослабить паразитное прямое детектирование. Надо сразу отметить, что проблему эту не устранил полностью, но ослабил заметно.

С истока VT1 сигнал поступает на  ВЧ трансформатор Т1 и далее на микросхему DD1 типа 74НС4053, которая служит смесителем. С выхода  смесителя (выводы 14 и 15) сигналы поступают на микросхему DA1 типа NE5532, на которой собраны усилители для каждого канала отдельно. С выходов NE5532  усиленные сигналы каждого канала (I и  Q ) поступают на линейный вход звуковой карты компьютера.

Несколько слов о гетеродине.

Как уже указывалось, гетеродин должен работать на частотах в 4 раза выше принимаемого диапазона частот. Было бы логично применить в этом качестве кварцевый генератор на частоту примерно +/-14560…14600 кГц. Но у меня такого  кварца не оказалось, да и желания искать не было.

Поэтому собрал гетеродин по традиционной схеме емкостной трехточки.

Чем выгоден такой вариант? А тем, что перестраивая гетеродин по частоте, можно перекрыть весь требуемый диапазон.

Нужно напомнить, что гетеродин работает на фиксированной частоте, а диапазон принимаемых частот определяется параметрами звуковой карты компьютера и осуществляется перестройка по диапазону уже средствами программы SDR.  В случае с дешевой интегрированной картой диапазон перестройки будет 48 кГц. Более продвинутые звуковые карты обеспечат диапазон 96 кГц и более.

Итак, гетеродин собран по схеме емкостной трехточки на транзисторе VT2 типа 2N3906.

Сигнал для дальнейшей обработки снимается с базы этого транзистора и через конденсатор С12 подается на микросхему DD2. На правом выводе конденсатора С12 сигнал гетеродина имеет размах около 2 В. Катушка индуктивности намотана на кольце Amidon T50-2, это сделано специально, чтобы обеспечить требуемую стабильность частоты гетеродина.

Микросхема DD2 делит сигнал гетеродина на 4 по частоте, и обеспечивает на своих выходах ( выводы 6 и 9 ) прямоугольные импульсы, сдвинутые по фазе на 90 градусов, что необходимо для  корректной работы  микросхемы 74НС4053.

В качестве DD2 зачастую используют импортную 74АС74, но у меня такой не оказалось, поэтому с успехом использовал функциональный  аналог КР1533ТМ2.

Форма сигналов на выходах КР1533ТМ2 выглядит так:

Здесь масштаб по вертикали  2 В/дел, по горизонтали 0,1 мкс/дел. Прекрасно виден сдвиг фаз 90 градусов-импульсы сдвинуты один по отношению к другому на четверть периода.

Приемник  питается напряжение 9 В.  Микросхемы DD1 и  DD2 и гетеродин запитаны напряжением +5 В от интегрального стабилизатора 78L05.

О деталях.

Катушки L1 и  L2 намотаны на кольцах Amidon T50-2  и содержат 28 и 14 витков провода диаметром 0,4 мм соответственно.

Трансформатор Т1 намотан на кольце из феррита 400НН и содержит 12 витков скрутки из трех проводов диаметром 0,12 мм.

Налаживание.

Усилительные каскады, собранные на NE5532, в налаживании не нуждаются и работают сразу. Это же касается и 74НС4053.

Проверяют работу гетеродина и подбором индуктивности катушки L2  и емкости подстроечного конденсатора С4 устанавливают необходимую частоту генерации. В моем случае-14560, которая после деления на 4 микросхемой КР1533ТМ2 даст среднюю частоту  приема 3640 кГц.

Далее проверяют наличие прямоугольных импульсов на выходах КР1533ТМ2. При необходимости подбирают номиналы С1С2L1 для получения резонанса на частоте 3640 кГц. Вот и вся настройка-очень просто и быстро.

Приемник собран на печатной плате и выглядит вот так:

SDR приемник

Настало время опробовать приемник в работе.

Для работы  с этим SDR  приемником опробовал ряд программ: HDSDR, M0KGK, SDRadio. Все они работают. Самая простая-это SDRadio. На ней я и остановился. SDRadio скачал отсюда.

Главное окно программы выглядит так:

окно SDRadio

В этой программе минимум настроек-как раз для применения с простыми SDR  приемниками.

Подключив выход приемника  ко входу звуковой карты и запустив SDRadio, сделал необходимые настройки. Сразу понял, что приемник «дышит»-прикоснувшись к антенному входу услышал в динамиках увеличение шумов.  Подключив антенну,  тут же увидел на спектре работающие станции.

Принимает сигналы чистенько. Отмечу очень даже приличную стабильность частоты настройки-подстраивать без конца не было необходимости. Вот такой вот первый положительный опыт с техникой SDR.

Было в самом деле интересно и познавательно.

Печатная плата лежит ЗДЕСЬ.

Короткое видео о работе приемника. Снято 16 сентября 2019 года, около 20 часов. Диапазон 80 м, антенна Инв В:

Простой SDR приемник на 74HC4053.: 8 комментариев

  1. Добрый день подскажите пожалуйста количества витков катушки L2,я так посмотрел у Вас не совпадает рисунок и на самой плате.

    1. День добрый. Не знаю, что там не совпадает…
      По фото я насчитал 15 витков. В статье указано 14. Это одно и то же. Там на кольце есть лишняя обмотка-на фото она справа и намотана тонким проводом. Она не нужна и на схеме ее нет.

    1. День добрый. NE5532 выполняет роль предварительного усилителя сигнала. Вместо нее можно поставить что угодно, что есть под руками: К157УЛ1, К140УД7, К140УД608, К157УД2, LM358. И много чего другого. Схемы включения типовые, для коэффициента усиления около 100.

  2. я собрал на данном мультиплексоре конвертер для rtl2832. работает. http://ur0vs-home.narod.ru/index/up_konverter_dlja_rtl2832/0-10
    как интересно на нем добится более лучшего подавления сигнала гетородина? ато диапазон от 10кгц до 2 мегагерц весь в иглах. Почему у вас ноги 9 и 10 раздельно и частота подается в противофазе. может и мне так же сделать?

    1. А с чего вы взяли, что ваши иглы в диапазоне до 2 МГц-это гадит гетеродин. Это скорее всего импульсные источники питания. Ваш гетеродин работает на 40 МГц, как он может гадить на 2 МГц??
      Ноги 9 и 10 в вашей конструкции и должны быть вместе. У меня ноги (10 и 11) разделены и на них поступают сигналы с гетеродина со сдвигом фаз 90 градусов-это необходимое условие для работы SDR приемника.

  3. Фазовые шумы гетеродина?
    Вот этот вариант работает на ура даже без фильтров. Никаких игл вначале диапазона. Прием в том же месте.
    http://qrz.od.ua/uploads/imgs/pre_1383496999__konverter_for_sdrsharp___dvb__-_up_converter.jpg
    , почему никак не могу понять?

    Форум http://qrz.od.ua/topic/594-konverter-v-verkh-ot-satellite/

    1. на мой взгляд разница видна невооруженным глазом. Посмотрите какой фильтр стоит на выходе второго варианта
      конвертера. И сравните с отсутствием оного в первом варианте.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.