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:
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:
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:
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.: 46 комментариев
Добрый день подскажите пожалуйста количества витков катушки L2,я так посмотрел у Вас не совпадает рисунок и на самой плате.
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.
Чем заменить 5532 ? Спасибо .
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.
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?
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.
Это условие при котором зеркальный канал подавляется фазовым методом. Именно для этого вам нужна квадратура. SDR софт просто переносит выбранный вами участок в голосовой спектр, просто второй гетеродин.
Нет. Это не фазовое подавление второй боковой полосы. Для того чтобы алгоритмы SDR работали, нужны квадратурные сигналы I и Q. Алгоритмы DSP проводят манипуляции с принятым квадратурным сигналом, чтобы выдать нам звук выделяя его из полосы пропускания звуковой карты, на желаемой частоте приема.
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/
на мой взгляд разница видна невооруженным глазом. Посмотрите какой фильтр стоит на выходе второго варианта
конвертера. И сравните с отсутствием оного в первом варианте.
Добрый день,подскажите у меня не пашет тригер,не выдает прямоугольные импульсы на 6,9 ногах,поменял уже несколько микросхем,только показывает что есть напряжение 4 вольт на одной из ног и больше ничего,хотя генератор выдает синусоиду все как положено!!!
День добрый. Как то очень мало информации.
Если приемник делали по моей печатке, то обратите внимание, что там рисунок со стороны печатных проводников. Кроме того, есть там несколько перемычек, обозначены красными линиями-без них работать не будет.
Теперь по схеме..На выводах триггера 14,1,4,13,10 должно быть напряжение +5 В. На выводах 3 и 11 должно быть 2,5 В.
Генератор должен выдавать приличную по амплитуде синусоиду (2…2,5 В), иначе триггер не запустится. Для этого можно увеличить емкость С12 хоть и до 0,01 мкФ.
Попробуйте отключить выходы триггера от 74НС4053-пусть работают вхолостую-что получится..
Спасибо большое,запустился тригер)))
Насчет программы SDRadio,скажите как ее настроить на 80 метровый диапазон?
Настраивать частоту вроде разобрался,а скажите пожалуйста как убрать микрофонный эффект,когда говорю слышен мой голос,с чем это связано?
По идее, когда слышен ваш голос, приемник не должен принимать станции с эфира.
Нужно нажать кнопку «Options», выбрать «Select Sound Card» и далее выбрать «Линейный вход».
Если голос слышен, то подключен не лин вход а микрофон, скажем вашей веб-камеры.
Добрый день . Подскажите чем заменить кольца Amidon T50-2 , и как рассчитать катушки . Спасибо.
День добрый. Вместо Амидона катушки можно намотать на чем попало. На любых каркасах, какие есть под рукой. Даже на 2 мл шприце. L1 должна иметь индуктивность около 5,3 мкГн. L2 должна иметь индуктивность около 1 мкГн.
Для расчета катушек удобно пользоваться ресурсом coil32.ru. Там есть раздел-«онлайн калькуляторы».
Добрый день. К1533ТМ2 можно заменить на К1531ТМ2.
Добрый вечер. Да, можно. Можно и лучше даже поставить импорт 74АС74. У меня просто такой не было под руками.
Можно-ли заменить 74hc4053 на cd4053 ?
Нет. cd4053-это низкочастотная микросхема. Типа серии К561.
понятно . спасибо.
Вообще-то, — именно 74НС4053 — условно низкочастотная МС…
А более высокочастотная — 74АС4053.
Здравствуйте!Подскажите пожалуйста,вч трансформатор можно намотать на амидоновском кольце типа Т50-2,Т37-6? а то ферритового 400НН не могу найти (
Добрый день. Ничего хорошего в этом случае не получится, скорее всего. Для широкополосных трансформаторов применяют материалы с проницаемостью не ниже 50 единиц. Кольца амидон имеют в разы меньшую проницаемость.
Благодарю,нашел кольцо 1000НН ,но сомневаюсь пройдет ли по частоте
Можете смело мотать транс на этом кольце. Вполне подходящий феррит для этих целей. На таких кольцах мотают широкополосные трансы, работающие во всем диапазоне коротких волн. Например, в усилителях мощности КВ диапазона.
Есть HCF4053BE можно-ли её поставить вместо
74HC4053 ?
Не знаю. Не могу сказать наверняка. По параметрам несколько хуже. Но должна бы работать. Надо пробовать. Именоо так я всегда делаю-иначе можно годами колебаться и слушать советы.
Здравствуйте!Собрал приемник на вашей печатке,номиналы деталей тоже с нее они немного отличаются от схемных,не запускается генератор,напряжения примерно совпадают с указанными,но генерации нет,пробовал кт361 та же картина,кольца амидон с китая может в них проблема? не знаю что еще проверить((
Добрый вечер. Схема генератора на VT2 рабочая на 100%. Я её использовал во многих своих конструкциях. Поэтому-проверяем еще раз монтаж на предмет ошибок. Отключите временно конденсатор С12, чтобы не нагружать генератор. Можно уменьшить номинал R4 до 510 Ом. Генератор можно запитать и от +9В. Чем проверяли работу генератора?-возможно вы просто срываете генерацию. Транзистор лучше применить с более высоким коэфф-том усиления. Можно и КТ3107. Намотайте катушку на чем либо ином, хоть и на шприце. Должно заработать.
Здравствуйте! генератор заработал,причина оказалась банальной,подстроечный кондер поставил китайский пластмассовый (новый блин) он и был причиной хотя и звонил его на кз, вобщем поменял и все заиграло причем на любых транзисторах(361,3107…) Спасибо большое! генератор действительно классный собрал на макетке и вертел как хотел меняя номиналы емкостей и индуктивность,отлично работает!!!Вобщем приемник собран,лучше всего у меня работает с прогой Winrad
День добрый. Ну вот и отлично, что всё заработало!
Здравствуйте, есть готовый синтезатор частот для трансивера, можно ли его применить? , также цифровая шкала есть
Здравствуйте. Синтезатор, теоретически, применить можно вместо гетеродина на транзисторе VT2. Но нужно учитывать, что для работы в этом приемнике ваш синтезатор должен генерировать сигнал частотой в четыре раза выше частоты приема. Кроме того, его выходное напряжение должно быть достаточно большим, чтобы надежно работали триггеры КР1533ТМ2.
Какие системные требования у программ , у меня ноутбук , будут ли на нём работать программы вышеперечисленные для СДР приемника ?
Программы не требовательные к ресурсам. Правда, неизвестно, что у вас за ноутбук. Может он на 386-м процессоре?
Здравствуйте! Можно ли его использовать без пк , что для этого надо?
Без ПК этот SDR-приемник нельзя использовать даже теоретически. Программные средства ПК собственно и делают всю необходимую обработку сигналов, поступающих с антенны.
Существует два способа использовать этот SDR приемник без ПК.
Первый способ, скорее теоретический, чем практический. Он заключается в изготовлении аналогового низкочастотного фазовращателя на квадратурных выходах и добавления дополнительного каскада усиления по низкой частоте. Получится обычный однополосный приемник с фазовым методом подавления боковой полосы, наподобие тех, что были описаны в книжке «Техника прямого преобразования» В.Т. Полякова.
Второй способ вполне практический. С цифровой обработкой квадратурных сигналов вполне справляются некоторые современные микроконтроллеры. Например, можно реализовать обработку сигналов такого приемника с помощью отладочной платы STM32F407 Discovery. Даже обычная Ардуино на базе ATmega328P вполне годится для такой работы. Примером тому может служить маленький трансивер uSDX. Он представляет собой именно такой SDR приемник, обработкой сигналов которого занимается микроконтроллер ATmega328P, больше известный в народе как Arduino UNO.
Да, чуть не забыла! Есть еще и третий способ — самый удачный, на мой взгляд. Надо на выходе квадратурных каналов поставить специализированную микросхему сигнального процессора. Такие микросхемы, например, выпускает фирма Analog Devices. К ним поставляется специальный софт, позволяющий визуально программировать такую микросхему в виде кубиков блок-схем и выполнять прошивку микросхемы. В итоге весь приемник может поместиться в корпусе размером чуть больше, чем коробок спичек. Примером такого готового решения является радиоприемник Belka-DX.
Всё это верно, но определение «простой» уже не подходит для упомянутых вами схемных решениях.
Добрый день!
Подскажите пожалуйста как перестроить входной колебательный контур на частоту 3686,4 кГц. Поставил в схему кварцевый гетеродин с кварцем 14,7456. Пока сигнал с антенны подал на С9 в обход входного контура. Антенна рамочная балконная с балуном, конструкцию у вас где то в комментах нашёл. Работает. Шумы в программе HDSDR в районе -100db. Станций принимаю пока мало.
В дальнейшем хочу поставить генератор на ардуино, чтобы охватывать весь диапазон КВ. В связи с этим возник еще один вопрос )) какой входной контур или фильтр посоветуете поставить?
Заранее благодарю.
День добрый. Зачем входной контур перестраивать?? Он и так на нужный вам диапазон. Уж коли очень хочется-можно подобрать конденсатор С1 во входном контуре по максимуму приема.
Чтобы охватить весь КВ диапазон нужно или ставить на каждый поддиапазон полосовые фильтры или применить перестраиваемый преселектор.
Примеры:
https://us5msq.com.ua/prostoj-preselektor-dlya-mnogodiapazonnogo-priemnika/
http://ra1ohx.ru/preselektor_kv_diapazona_svoimi_rukami
Либо подобные конструкции.
Спасибо!