Ниже постараюсь собрать воедино всю информацию по разработанному Георгием RX9CIM, совместно с Владимиром R6DAN, трансиверу прямого преобразования (SDR) с DSP - Тюльпан-DSP, информация о котором опубликована здесь и здесь на сайте cqham.ru.
=================================================
Технические характеристики трансивера:
- диапазон рабочих частот: 50 кГц ..... 30 МГц;
- наличие контроллера с ЖК дисплеем и тачскрином разработки Владимира R6DAN http://www.cqham.ru/forum/showthread...B%FC%EF %E0%ED;
- прием и передача в режимах FM, AM, CW, SSB;
- возможность работы цифровыми видами связи с использованием линейного входа/выхода трансивера и ПК с управлением по VOX;
- наличие двухтонального сигнала в режиме передачи;
- в режимах приема АМ, ЧМ полоса приема регулируется в диапазоне 0-10 000 Гц как сверху, так и снизу с шагом 50 Гц;
- в режимах приема SSB, CW полоса приема регулируется в диапазоне 0-3 700 Гц как сверху, так и снизу с шагом 50 Гц;
- возможность регулировки полосы передаваемого сигнала в диапазоне 50-3 500 Гц как сверху, так и снизу;
- прямоугольность применяемых цифровых фильтров по уровню -3дБ/-60дБ - не хуже 1,1;
- подавление зеркального канала приема - 70дБ;
- чувствительность без УВЧ – 0,5-1мкв.
- наличие автоматического Notch фильтра;
- наличие Shift фильтра;
- наличие ноис блэнкера;
- наличие шумоподавителя.
- наличие микрофонного эквалайзера, ревербератора, компрессора;
- девиация в режиме ЧМ – 6кГц;
- наличие возможности подавления имбаланса передающего тракта путем ручной подстройки с использованием графического интерфейса благодаря чему обеспечивается подавление второй боковой полосы при передаче не хуже 50дБ;
- наличие VOX;
- наличие встроенного автоматического телеграфного ключа;
- возможность гибкой настройки управления коммутацией с учетом частотного распределения входных ВЧ фильтров (например, полосовых);
- возможность подключения трансвертера с произвольной частотой ПЧ;
Обеспечено подключение к ПК посредством интерфейса USB, протокол САТ TS-570. Драйвер можно скачать по ссылке: http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257938
Блок-схема трансивера *:
Сердце будущего трансивера - плата DSP:
* Спасибо Игорю UT3QI за подготовленные графические материалы!
Трансивер будет состоять из трёх основных блоков, определяющих его основные параметры - SDR трансивера (за основу выбран SDR трансивер AVALA-01 от YU1LM), DSP платы и системной платы, с выводом информации на 5 дюймовый цветной дисплей с резистивным тачскрином.
Остальная периферия - диапазонные фильтры, усилитель мощности, УВЧ приёмного тракта, будут добавлены позднее, по мере осуществления проекта.
Трансивер достаточно сложен в повторении и требует больших материальных вложений (до 300 USD - печатные платы, микросхемы контроллеров и кодеков, цветной дисплей с тачскрином, оптический и механические энкодеры, DDS микросхема, кварцевые генераторы, танаталовые SMD электролиты, стабилизаторы и прочие комплектующие) и рассчитан на подготовленных радиолюбителей.
Почти всё можно найти и купить в интернете (что я и делаю) - на ebay.com или aliexpress.com, однако получения нужной детали часто ждать приходится очень долго - до двух месяцев... :(
Некоторые, менее сложные печатные платы, например SDR AVALA-01 (вторая сторона - проволочные перемычки), можно сделать при помощи ЛУТ, остальные лучше заказать заводского исполнения.
Собранная плата SDR трансивера (подстроечные резисторы - многооборотные):
Схема SDR трансивера AVALA-01 несколько отличается от авторского варианта YU1LM и была доработана автором проекта - сделаны два независимых тракта приёма-передачи, изменена схема фазовращателя, который собран теперь на сдвигающих регистрах, как зарекомендовавший себя наиболее точным фазовым сдвигом между выходными сигналами, подаваемыми на микросхему смесителя, что позволит получить более высокие параметры радиотракта трансивера.
* Cхема SDR трансивера, в принципе, может быть любая, главное иметь раздельные тракты приёма-передачи (это принципиально, пока не решён вопрос о принципе подавления зеркального канала на передачу, возможны варианты).
** Конденсаторы С52 - С55 в передающем тракте, обязательно должны быть неполярными, их ёмкость при этом, может иметь и меньшее значение, например 10 мкФ (желательно их отобрать и по наменьшему разбросу ёмкости). Это обусловлено тем, что с электролитическими конденсаторами был замечен эффект разбалансировки смесителя (подавление несущей изменялось с -70 дБ до -50 дБ!) при подаче модуляционного звукового сигнала на вход смесителя, за счёт присутствия токов утечки или полупроводникового эффекта в танталовых электролитических полярных конденсаторах.
Схемы основных блоков трансивера можно взять в Каталоге файлов сайта, там же размещёны и рисунки печатных плат блоков DSP, SDR, фильтра нижних частот.
Автором, RX9CIM, разработана тестовая прошивка для контроллера платы DSP, которая позволяет использовать её автономно, без блока управления и индикации.
============================================
Уточнённые данные фильтров платы DSP приёмного и передающего трактов:
Характеристика тракта передачи платы DSP при подаче звукового свипированного сигнала на микрофонный или линейный вход (характеристики одинаковы) в SSB режиме. Все движки эквалайзера на максимуме:
Пример работы передающего тракта платы DSP с минимальным положением движка эквалайзера на частоте 2200 Гц:
=============================================
Один из важных узлов, определяющих параметры трансивера - синтезатор частот. Собран он на DDS AD9951...54. За основу была взята схема от SDR приёмника RA4NAL, в котором сделал дополнительные выходы необходимых сигналов управления. Последний вариант этого синтезатора выполнил полностью на SMD деталях, кроме кварцевого генератора на 100 МГц и индуктивностей фильтра. Кварцевый генератор желательно использовать с малыми фазовыми шумами.
Рисунок печатной платы и схему можно взять здесь.
Микросхему DS90LV028 рекомендуют заменить на SN65LVDT34D, однако цоколёвки микросхем не совпадают, из-за чего, в случае использования замены, придётся корректировать печатную плату синтезатора.
===================================================
А вот и авторская системная плата от R6DAN:
Соединение разъёмов DSP и системной плат должно быть выполнено согласно схемы:
Пятидюймовый дисплей с тачскрином для неё можно приобрести здесь.
Видео с демонстрацией работы системной платы можно посмотреть здесь.
Схему и текущую версию прошивки можно найти здесь.
Получил три микросхемы для системной платы из farnell.com - в сумме 37.7 Евро.
Валкодеры, один оптический и два механических, необходимых для этой платы, можно купить здесь и здесь.
27.11.2014 г.
Запущена системная плата. Пока не подключена периферия - плата DSP, валкодеры, синтезатор, но уже можно "поторкать" кнопочки на дисплее :)
Дизайн выводимой на дисплей информации очень нравится. Нам просто повезло, что им занялся человек с прекрасным художественным вкусом!
----------------------------------------------------------------------------------
* При подключении оптического энкодера на 400 импульсов (ссылка на который была приведена выше), было установлено, что предназначенного для его питания 3.3 Вольта недостаточно, так как нехватает напряжения для работы внутренного светодиода оптопары энкодера (по datasheet на энкодер его рабочее напряжение 5...24 В. Вскрытие энкодера показало, что внутри его стоит стабилизатор 78L05 и светодиод оптопары питается через этот стабилизатор). Решение проблемы простое, нужно вместо 3.3 В подать на питание энкодера 5 В. Для этого нужно отпаять дроссель FB8 и короткой перемычкой соединить вывод 4 разъёма J7 с +5 В (разъём J6). Разъёмы на печатной плате находятся рядом.
После этого энкодер заработал как положено.
----------------------------------------------------------------------------------
* При подключении синтезатора необходимо в разрыв проводов управляющей шины с разъёма XS5, идущёй к разъёму синтезатора, во все её провода впаять развязывающие резисторы 50...100 Ом (кроме провода Reset и земляного провода).
Либо попробовать убрать фильтрующие ёмкости 100 пФ, установленные на плате синтезатора в цепях управляющих сигналов, так как возникают проблемы с работой платы управления из-за ёмкостной нагрузки на выходах контроллера, управлящих синтезатором.
-----------------------------------------------------------------------------------
Плата входных фильтров малосигнального тракта в работе:
08.12.2014 г.
Сегодня была запущена системная плата совместно с платой DSP, синтезатором и SDR AVALA-01 (пока без входных фильтров)! Прием отличный, панорама и управление параметрами приёмника, работают! На ВЧ диапазонах прослушивается работа цифровой части, однако, при отключении антенны, всё пропадает. Нужно провести ряд экспериментов для определения причины наводок. Вполне вероятно, что при экранировке цифровых блоков от аналоговой части, проблемы отпадут сами собой.
Вот так и работаем :)
Так как необходимо управлять реле, а с системной платы снимаются только логические уровни, то пришлось нарисовать рисунок платы ключей для управления этими реле. На плате всего шесть ключей, один из которых в резерве. Выходные импортные транзисторы BCP53-10 использованы в корпусе SOT-223, их можно попробовать заменить отечественными КТ814, перевернув их обратной стороной (цоколёвка инверсная). Рисунок платы в *.lay6 формате можно скачать здесь.
===============================================
Хоть я и не хотел возвращаться к традиционной компановке, с узкой лицевой панелью, но наличие подходящего по размеру корпуса от частотомера Ч3-36 (использовал от него только боковинки, размер корпуса 302 х 308 х 119 мм), сделало своё дело. Ну, хотя реализовал свой вариант откидных лицевой и задней панели, что немного утешает... :)
Откручиваем два болтика и панели поворачиваются, что обеспечит доступ к монтажу системного блока и к усилителю мощности на задней панели:
===============================================
Компoновка лицевой панели трансивера (дополнительно будет закрываться накладкой толщиной 1 мм с надписями и обозначениями).
* При изготовлении корпуса, был использован дюраль толщиной 2 мм и дюралевые уголки 12х12 мм - прочности корпуса хватает за глаза! Чем именно удобен такой вариант - ничего не надо гнуть и всё изготовление заключается в подготовке прямоугольных панелей, что дёшево и технологично. Большой плюс, что в разобранном состоянии корпус представляет из себя плоскую пачку небольшого количества листов дюраля и уголков - очень удобно для пересылки, если кто-нибудь будет заниматься промышленным изготовлением корпусов по заказам.
Многие интересуются, где можно купить такую ручку настройки. Купить её можно на ebay - здесь.
Изготавливаем заднюю панель трансивера:
==================================================
Трансивер планируется использовать только в станционарном (настольном) варианте, поэтому питание трансивера будет реализовано от импульсного блока питания, переделанного из компьютерного, что позволит иметь два напряжения: +12V и +24V (три провода в кабеле питания) и позволит запитать полевые транзисторы оконечного каскада от 24 Вольт, что повысит линейность работы усилителя и увеличит отдаваемую мощность.
Примерная схема усилителя с защитой по КСВ:
Защита от высокого КСВ выполнена по триггерному принципу и защёлка срабатывает при превышении уровня обратной волны от КСВ метра более, чем 0.5 Вольта, включая дополнительный аттенюатор на реле К3 для снижения мощности развиваемой оконечным каскадом. Сброс защиты происходит при повторном включении трансивера на передачу, если уровень обратной волны в фидере, измеряемой КСВ метром, не превысит 0.5 Вольта.
Поскольку общее усиление схемы усилителя составляет более 40 дБ и в одном отсеке корпуса находится усилитель и ФНЧ передатчика, который расположен параллельно плате усилителя, то, для устойчивой работы, усилитель мощности разделён на две платы - предварительного усиления и оконечный каскад, что позволит разнести каскады в отдельные отсеки, для исключения наводок и самовозбуждений.
Использование полевой транзисторной сборки на выходе выгодно тем, что отпадает необходимость в подборе пары транзисторов с индентичными характеристиками, но есть и минус - сложность отвода тепла от небольшого радиатора сборки. Поэтому рекомендуется использовать медную пластину между транзисторной сборкой и радиатором, максимально возможной толщины и площади.
В качестве трансформаторов можно использовать:
Т1 - кольцо 7 мм 1000НН, 4x10W ПЭВ 0.25.
Т2 - BN- 43-202 (кольцо 10 мм или два кольца 7 мм), 3х10W ПЭВ 0.3.
Т3 - BN-43-202 (кольцо 10 мм или два кольца 7 мм), 3х10W ПЭВ 0.3.
T4 - BN-43-3312 1 виток с отводом от середины (трубка) + 1 виток с отводом от середины (провод в фторопластовой изоляции, диаметр около 0.5 мм).
Т5 - BN-43-7051 1 виток с отводом от середины (трубка) + 2 витка (провод в фторопластовой изоляции, диаметр около 1 мм).
Реле, подстроечные резисторы и все остальные детали запаиваются сверху, со стороны печатного монтажа.
Рисунок плат усилителя мощности можно найти здесь.
Вытравленные платы предварительного и оконечного усилителя, переключателя антенн и дешифратора ФНЧ усилителя:
АЧХ драйвера на BFG591, печатная плата которого выложена выше, без корректирующих цепей обратной связи коллектор-база:
с корректирующими цепочками обратной связи коллектор-база:
На рисунках АЧХ активирован сдвиг +10 дБ на величину внешнего аттенюатора -10 дБ, подключённого между усилителем и детектором NWT. Подключение корректирующих цепочек обратной связи создают завал характеристики в области низких частот, выравнивая АЧХ на верхних, однако падает коэффициент усиления и при большем токе потребления, и предварительный усилитель отдаёт меньшую мощность. Без них получается мощность около 1 Вт (> 7 Вольт на нагрузке 50 Ом) без нагрева транзисторов. С ними - всего около 200 мВт, при большом нагреве транзисторов.
* Трансформатор T1 мотается в четыре, скрученных между собой провода.
Сквозная характеристика усилителя снятая через аттенюатор -30 дБ и с эквивалентом нагрузки 50 Ом:
Из графика видно, что общее усиление PA составляет около 35 дБ. На 20 метровом диапазоне замер показал мощность 20 Вт, при питании оконечного каскада от 12 В источника. Пиковая мощность, которую так любят указывать японцы в тех. данных на свои трансиверы, составляет 40 Вт!
Из-за проблем с самовозбуждением усилителя пришлось установить дополнительный аттенюатор на входе драйвера и зашунтировать первичную обмотку трансформатора Т1 резистором 300 Ом.
(В дальнейшем, при увеличении напряжения питания предоконечного и оконечного каскадов до +24 В, удалось получить мощность на выходе трансивера около 60 Вт! Пиковая мощность при этом составила 120 Вт).
=================================================
Платку коммутатора двух антенн (совместима с платой ключей выложенной выше) в *.lay можно взять здесь. Реле использовано такое же, как и в усилителе мощности трансивера SW-20xx (SRD-S-112D). Реле впаивается снизу, поэтому печатку для ЛУТа нужно отзеркалить. Нужно обратить внимание на полярность подключения обмотки реле, так как есть подозрение, что это критично из-за присутствия в маркировке реле буквы "D" (встроенный диод).
=================================================
Промежуточный момент сборки трансивера:
=================================================
Проведены замеры IMD параметров передающего тракта трансивера. IMD передающего тракта платы AVALA при 23% мощности (при больших значениях мощности появляются паразитные частоты излучения, что говорит о переизбытке усиления на плате DSP) показал значение -53 дБ, что является очень неплохим параметром. Уровень двухчастотного генератора, при этом, на качество излучаемого сигнала не влияет. Замер сделан при 100% уровне этого генератора:
Для примера замер этого же параметра при 100% выходной мощности с выхода AVALA:
Далее IMD передающего тракта был проверен на выходе двухтактного драйвера на двух BFG591, при той же мощности в 23% и получен параметр -46 дБ, для чего каскад пришлось перевести в режим А:
Ну и IMD оконечного каскада с выходной мощностью 20 Вт, при установке выходной мощности с платы AVALA 23%, показал -35 дБ, что является лучшим параметром, чем а IC-7600 (-32 дБ):
Ну и несколько замеров уровней шумовой дорожки и перегрузочной способности приёмного тракта трансивера при наличии сигнала в полосе пропускания:
По уровню шумовой дорожки в моём варианте на диапазоне 20 метров:
Без УВЧ: -118 дБ,
PRE1: - 116 дБ,
PRE2: -99дБ,
PRE1+PRE2: -97 дБ.
Уровни меняются около +/_ 1...2 единицы.
Перегрузки возникают при уровне -16 дБ на измерителе Тюльпана-DSP. Причём виден чёткий порог их возникновения.
Калиброванный S-метр Тюльпана показывает около 9+60 дБ - куда уж лучше! 
До кучи померил уровни входных сигналов с ГСС, при которых возникают перегрузки на экране панорамы:
Без УВЧ: 40 мВ,
PRE1: 7 мВ,
PRE2: 1.2 мВ,
PRE1+PRE2: 0.7 мВ.
=================================================
На этом трансивере проведено более сотни SSB связей на всех диапазонах - корреспонденты отмечают хорошее качество сигнала.
=================================================
06.05.2015 г.
Подключён к контроллеру датчик температуры DS18B20, что позволяет контролировать температуру радиатора или транзисторов оконечного каскада. К сожалению, китайцы напутали с цветовой маркировкой проводов датчика - пришлось повозиться...
Зелёный - к 14 pin XS9 платы контроллера, красный и жёлтый - на землю.
=================================================
Получил от китайских коллег импульсный блок питания на 24...30 В 15А, теперь можно провести эксперименты с увеличением выходной мощности оконечного каскада при условии, если блок не будет создавать помех для приёма:
Проверено - помех блок питания не создаёт и нагрузку держит отлично!
Чуть позже, купил в этой же фирме импульсный блок питания на 13.8 В 30А, хотя у других продавцов можно было взять немного дешевле, но решил не рисковать, так как предыдущий блок, на 27 В, помех приёму не создавал.
И был очень огорчён, когда увидел на панораме кучу "палок" чередующихся через несколько десятков килогерц. Причём они появлялись только при подключённой антенне, что позволило сделать вывод об их проникновении через антенный вход приёмного тракта трансивера. Однако, когда соединил минус источника с его корпусом, добавив блокировочный конденсатор на 1.5 мкФ в эту же цепь (удивило, что получилось подключение параллельно перемычке, идущёй на корпус, но помехи это убрало!), прямо на клемах блока питания - уровень "палок-журчалок" уменьшился на панораме до нуля! Очень доволен!
=================================================
30.08.2015 г.
Провёл поиск причин наводок от цифровой части трансивера на вход приёмного тракта. Установлено, что проникновение помехи происходит по цепям земли соединений экранированных проводов, идущих из одного экранированного отсека трансивера в другой.
Для уменьшения этого эффекта включил развязывающие индуктивности последовательно с экранами экранированных проводов на их выходе в отсеке системного блока индикации и управления. Дополнительно включил резисторы 200 Ом МЛТ 0.125 последовательно в шины управления, идущие из системного блока.
Нестабильность показаний КСВ метра удалось ликвидировать путём включения таких же резисторов непосредственно на разъёме системной платы и добавлением на этом разъёме двух блокировочных ёмкостей 10н.
После дополнительных мероприятий наводки уменьшились до минимального уровня. Например, на 10 метровом диапазоне, шум эфира полностью маскирует их остаток.
| 
