Receptor de conversión directa de todas las bandas: 6 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Este Instructable describe un receptor experimental de "conversión directa" de todas las bandas para la recepción de señales de radio de banda lateral única, código morse y teletipo de hasta 80 MHz. ¡No se requieren circuitos sintonizados!

Este proyecto avanzado se basa en mi primer https://www.instructables.com/id/Arduino-Frequency-Synthesiser-Using-160MHz-Si5351 Instructable

El concepto de este receptor se publicó por primera vez en 2001: "Detector de producto y método para el mismo", patente US6230000 B1, 8 de mayo de 2001, Daniel Richard Tayloe,

Paso 1: Teoría

El circuito anterior muestra un interruptor, una resistencia y un condensador conectados en serie.

Mirador AC (corriente alterna)

Si cerramos el interruptor y aplicamos una señal de CA a la entrada, aparecerá un voltaje de CA a través del capacitor, cuya amplitud disminuirá al aumentar la frecuencia debido a la acción del divisor de voltaje.

De particular interés para nosotros es la frecuencia a la que el voltaje de CA a través del capacitor cae al 70% de la entrada. Esta frecuencia, conocida como "frecuencia de corte", ocurre cuando la reactancia Xc del capacitor es igual a la resistencia R. Las frecuencias por encima de la frecuencia de corte se atenúan a una tasa de 6dB / octava.

La frecuencia de corte de mi circuito se ha establecido en 3000 Hz, lo que significa que no hay salida de CA para frecuencias de transmisión y superiores.

Mirador DC (corriente continua)

Si cerramos el interruptor y aplicamos un voltaje de CC a la entrada, el capacitor comenzará a cargarse a ese valor. Si abrimos el interruptor antes de que el condensador se haya cargado por completo, el voltaje en C se mantendrá constante hasta que el interruptor se vuelva a cerrar.

Recibiendo una señal de alta frecuencia

Pasemos ahora una señal de alta frecuencia a través de un interruptor que se abre y se cierra de manera que la misma porción de la señal entrante se presente a la red RC descrita anteriormente. Aunque la señal entrante está muy por encima de la frecuencia de corte de 3000Hz, el capacitor siempre se presenta con la misma forma de onda de CC unipolar y se cargará al valor promedio de esa forma de onda.

Si la señal de entrada difiere ligeramente de la frecuencia de conmutación, el condensador comenzará a cargarse y descargarse a medida que encuentre segmentos de diferentes formas de la señal de entrada. Si la frecuencia de diferencia es, digamos, 1000 Hz, escucharemos un tono de 1000 Hz a través del condensador. La amplitud de este tono disminuirá rápidamente una vez que la frecuencia de diferencia exceda la frecuencia de corte (3000Hz) de la red RC.

Resumen

• La frecuencia de conmutación determina la frecuencia de recepción.
• La combinación RC determina la frecuencia de audio más alta que se puede escuchar.
• Se requiere amplificación ya que las señales de entrada son muy débiles (microvoltios)

Paso 2: diagrama esquemático

El circuito anterior tiene dos redes RC (resistor - condensador) conmutadas. La razón de dos redes es que todas las formas de onda tienen una forma de onda de voltaje positivo y una forma de onda de voltaje negativo.

La primera red comprende R5, el conmutador 2B2 y C8 … la segunda red comprende R5, el conmutador 2B3 y C9.

El amplificador diferencial IC5 suma las salidas positivas y negativas de las dos redes y pasa la señal de audio a través de C15 al terminal de "salida de audio" de J2.

Ecuaciones de diseño para R5, C8 y R5, C9:

XC8 = 2R5 donde XC8 es la reactancia capacitiva 1 / (2 * pi * cutoff-freq * C8)

Los valores de 50 ohmios y 0,47 uF producen una frecuencia de corte de 3000 Hz.

La razón del multiplicador 2 * es que la señal de entrada solo se presenta a cada red durante la mitad del tiempo, lo que efectivamente duplica la constante de tiempo.

Ecuaciones de diseño para R7, C13

XC13 = R7 donde XC13 es la reactancia capacitiva 1 / (2 * pi * cutoff-freq * C13). El propósito de esta red es atenuar aún más las señales y el ruido de alta frecuencia.

El amplificador de audio:

La ganancia de audio del amplificador operacional IC5 se establece mediante la relación R7 / R5 que equivale a una ganancia de voltaje de 10000/50 = 200 (46dB). Para obtener esta ganancia, se ha conectado R5 a la salida de baja impedancia del amplificador de RF (radiofrecuencia) IC1.

El amplificador de RF:

La ganancia de voltaje de IC1 se establece por la relación de R4 / R3 que equivale a 1000/50 = 20 (26dB) dando una ganancia general cercana a 72dB que es adecuada para escuchar con auriculares.

Los circuitos lógicos:

IC4 actúa como un amplificador de búfer entre la señal pico a pico de 3 voltios de la síntesis y la lógica de 5 voltios para IC2. El amplificador de búfer tiene una ganancia de 2 que se establece mediante la relación de las resistencias R6 / R8.

IC2B está cableado como una división por dos. Esto asegura que los condensadores C8 y C9 estén conectados a R5 durante períodos de tiempo iguales.

Paso 3: placa de circuito impreso

Vistas superior e inferior de la placa de circuito antes y después de que se haya ensamblado.

Se incluye un conjunto completo de archivos Gerber en el archivo zip adjunto. Para producir su propia PCB, simplemente envíe este archivo a un fabricante de placas de circuito … obtenga una cotización primero ya que los precios varían.

Paso 4: oscilador local

Este receptor utiliza el sintetizador de frecuencia descrito en

El archivo adjunto "direct-conversion-receiver.txt" contiene el código *.ino para este receptor.

Este código es casi idéntico al código del sintetizador de frecuencia anterior, excepto que la frecuencia de salida es el doble de la frecuencia de visualización para permitir el circuito de división por dos en la placa del receptor.

2018-04-30

Se adjunta código original en formato.ino.

Paso 5: Montaje

La foto principal muestra cómo todo está interconectado.

Se eligieron SMD (dispositivos de montaje en superficie) porque no desea cables largos cuando se cambia a 80MHz. Se eligieron componentes 0805 SMD para facilitar la soldadura manual.

Si bien se trata del tema de la soldadura manual, es importante comprar una plancha con temperatura controlada, ya que demasiado calor hará que las pistas de la PCB se levanten. Usé un soldador de temperatura controlada de 30W. El secreto es usar mucho gel fundente. Aumente la temperatura de soldadura hasta que la soldadura se derrita. Ahora aplique soldadura a una almohadilla y, con el soldador aún en la almohadilla, deslice el componente 0805 contra el soldador con un par de pinzas. Cuando el componente esté colocado correctamente, retire el soldador. Ahora suelde el extremo restante y luego limpie su trabajo con alcohol isopropílico que está disponible en su farmacia local.

Paso 6: rendimiento

¿Qué puedo decir … funciona?

El mejor rendimiento se obtiene utilizando una antena resonante de baja impedancia para la banda de interés.

En lugar de auriculares, agregué un amplificador de audio de 12 voltios y un altavoz. El preamplificador de audio tenía su propio regulador de voltaje incorporado para reducir la posibilidad de un bucle de retroalimentación de modo común a través del suministro de batería de 12 voltios.

Los clips de audio adjuntos se obtuvieron utilizando un bucle de cable sintonizado para interiores de aproximadamente 2 metros de diámetro. El centro del bucle se pasó a través de un orificio de un núcleo de ferrita de dos orificios con un secundario de 10 vueltas conectado entre tierra y la entrada del receptor.

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