Yaesu FT-450D RF Промяна на крана за SDR: 8 стъпки (със снимки)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2025-01-23 14:36

Здравейте на всеки, който може да се интересува, Мисля, че е по -добре първо да обясня за какво е тази инструкция. В този проект са включени следните основни компоненти, както следва:

Yaesu FT-450D е модерен компактен HF/50MHz приемо-предавател, способен да покрие любителските ленти 160-6 метра с изходна мощност 100W. Твърде много функции за изброяване, така че просто потърсете в радиото, ако искате да знаете повече.

SDRPlay е превъзходно широколентово софтуерно дефинирано радио, което обхваща честотен диапазон от 1KHz до 2GHz и позволява да се гледа спектърът с честотна лента до 10MHz.

SDRPlay:

(Нямам никаква връзка с компанията, освен да съм закупил техния отличен продукт)

И двете тези съоръжения са великолепни сами по себе си. Целта на тази инструкция обаче е да обедини двете части оборудване заедно и да може да използва най -доброто от двата свята. С това искам да кажа възможността да използвам радиото FT-450D по предназначение (като теснолентов радиоприемник), но в същото време да мога да използвам приемника SDRPlay за визуализация на широколентовия канал.

Това по същество създава проблем, тъй като и FT-450D, и SDRPlay трябва да видят антена. Един подход е просто да използвате две антени. Втори подход може да бъде използването на една антена, но разделяне на радиочестотния път и предаване/приемане чрез вградено превключване. Трети и за предпочитане подход е да се прекъсне приемната радиочестотна пътека от FT-450D, като се използва подходяща нискошумова верига и да се представи подслушваният сигнал към SDRPlay. Този последен подход води до това, че и FT-450D, и SDRPlay виждат по същество една и съща антена. Нискошумната верига се захранва само по време на приемане и така по време на предаването осигурява съществена изолация, защитаваща входа към приемника SDRPlay. Нискошумната верига има вход с висок импеданс, като по този начин представя минимално натоварване на точката на отклонение във FT-450D. Тази последна точка е важна, тъй като подходящите точки на докосване в рамките на FT-450D са разположени от двете страни на пасивни 50 омови лентови филтри. Всяко зареждане или промяна на импеданса, въведени от допълнителна верига, ще променят трансферната функция на филтрите и също така ще намалят мощността в желания път на сигнала.

Повечето налични усилватели с ниско ниво на шум (LNA) използват обратна връзка за генериране на усилване и също имат входен импеданс от 50 ома - нито една от тези функции не е желателна.

Една проста схема с кранове с висок импеданс е проектирана от Dave G4HUP и е достъпна за закупуване. За съжаление разбирам, че Дейв е починал. Взех част от дизайна и с модификация, произведох собствена печатна платка, тестван и монтиран на моя собствен FT-450D. Именно този процес формира предмета на тази инструкция.

Стъпка 1: Създаване на LNA схема и PCB оформление

Общ преглед

През годините съм генерирал няколко печатни платки (PCB) за продукти и за домашна употреба. В първите дни това включваше използването на медна дъска, трансфери и специални химикалки, за да нарисувате дизайна върху медта. След това дъската ще бъде гравирана в железен хлорид, за да премахне откритата мед и да остави търсените следи. Също така беше възможно да се закупи чувствителна към светлина медна дъска и да се използва маска за създаване на резистент преди гравиране. Изработването на еднократна дъска с търговска цел беше много скъпо и изискваше инструменти, които просто не бяха достъпни за любителите.

В наши дни компютърните инструменти са безплатни и широко достъпни за проектиране на дъски за броени часове, а не дни. Също така разходите за производство са спаднали, като много евтини производители са налични в Китай и другаде извън Обединеното кралство. Въпреки това, казано, че изработката на една дъска все още не е толкова евтина, след като включите доставка.

Друг подход и методът, който използвах в този проект, е да фрезовам дъската с фрезова машина с ЦПУ. Очевидно няма да купите машина с ЦПУ, за да направите една дъска, но вече имах машина, която е била използвана за много други проекти, включващи фрезоване на дърво, метал и стъкло.

За фрезоване на печатни платки с помощта на CNC машина включва използването на много фин режещ инструмент за фрезоване на изолация около търсените следи, но не и за фрезоване на цялата мед. Този подход е особено полезен при изграждането на RF схеми, тъй като останалите медни острови са желателни да действат като заземяваща равнина, подобряваща стабилността и производителността. В този проект съм използвал двустранна медна дъска и съм пробивал чрез свързване на горната и долната медни повърхности.

Дизайн на печатни платки с помощта на EasyEDA

Опитах различни дизайнерски пакети за печатни платки и наистина се спрях на пакет, наречен DipTrace. Все по-популярно обаче е дизайнерските пакети да са уеб базирани, а не да използват самостоятелно приложение. След като не бях използвал DipTrace от известно време, бях малко ръждясал, затова се огледах онлайн и намерих уеб-базиран инструмент за дизайн, наречен EasyEDA. Намерих този инструмент за отличен, много интуитивен и лесен за използване. Много лесно да се генерира схема за няколко минути и след това да се преобразува в печатна платка, целият процес отне по -малко от час, включително няколко модификации и усъвършенствания. Дизайнерите на инструменти очевидно се надяват да използвате предоставените производствени мощности, но все пак е възможно да експортирате дизайн в стандартен за индустрията гербер формат за използване от следваща верига от инструменти.

Стъпка 2: Използване на FlatCAM за създаване на геометрия и инструменти

След като EasyEDA е бил използван за създаване на схеми и оформление на печатни платки, следващата стъпка е да се създадат инструментални пътеки и в крайна сметка gcode за управление на фрезерната машина с ЦПУ. Опитах различни части софтуер за постигане на тази цел и накрая се спрях на FlatCAM. Този софтуер е безплатен, стабилен и доста интуитивен за използване. Използвайки FlatCAM инструментални пътеки за дъската, изрязването и пробиването могат да бъдат създадени много бързо. Има и много лесен за употреба редактор на геометрия, ако нещо изисква ощипване. Във видеото, което е част от тази стъпка, показвам как FlatCAM се използва за импортиране на гербер файлове и извършване на някои основни редакции. Налични са много подробни видеоклипове, показващи как да използвате инструмента от край до край. Разгледах само промените, които трябваше да направя специално за този проект.

Стъпка 3: Процесът на фрезоване - CNC машина в действие

Добре, така че през последните няколко стъпки беше постигнато следното:

- Схемата на веригата е заснета с помощта на EasyEDA.

- От схемата оформлението на печатната платка е създадено и с помощта на EasyEDA.

- Gerber файлове са създадени за дъската и също така генерират файлове за пробиване.

- FlatCAM е използван за създаване/редактиране на геометрия на пътя и генериране на gcode за дъската и изреза.

- FlatCAM е използван за импортиране и мащабиране на файла за тренировка, което също води до gcode.

Така че сега имаме три gcode файла за дъската, изрязването и пробиването.

Следващият етап е действително да започнете да фрезовате някаква дъска. Дъската, която съм използвал, е двустранна медно облепена дъска от фибростъкло. Можех да поръчам този онлайн, но всъщност открих, че Maplin направи доста хубав голям лист на добра цена и го държах в ръка в рамките на час - просто исках да се фрезова!

Моята фреза е Sable 2015 и използвам софтуер Mach3, за да го контролирам. За фрезоване на релефа на дъската използвах 0,5 мм крайна фреза. За изрязването на дъската и дупките използвах 1,5 мм крайна фреза. За да фрезовате направо през дъската, очевидно се нуждаете от нещо, в което да фрезовате под печатната платка - моето мелническо легло е от дебел алуминий и не искате да го фрезовате! Открих, че за печатни платки най -добрият материал за използване под печатната платка е пяна с дебелина 5 мм. Можете да вземете този пенопласт много евтино онлайн или от занаятчийски магазини. Лесно се реже с нож за моделиране и има много еднаква дебелина. Облицованата с мед дъска се монтира върху пенопласта с помощта на тънка двустранна лента. Пенопластът също е монтиран към леглото с ЦПУ с помощта на същата лента - никога не съм получавал свободна или преместена дъска по време на фрезоване.

Крайната фреза от 0,5 мм очевидно е доста крехка и затова поддържам скоростта на подаване до 60 мм/мин. Използвам същата скорост на подаване за изрязването, за да не извадя сандвича на печатни платки/пенопласт от закрепващата лента.

Приложен е видеоклип, показващ действието на процеса на фрезоване:)

Приложени са и три изображения на финалните дъски. Едно изображение показва първия опит за платката и малки части от нежелана мед могат да се видят най -очевидно между транзисторните подложки. Вторият опит за борда на тези нежелани медни области е премахнат чрез добавяне на геометрия във FlatCAM. Третото изображение показва последната дъска, пълна с компоненти.

След попълване на дъската се дава много лек спрей с лак, за да се спре потъмняването и обезцветяването на медта.

Стъпка 4: Честотен отговор на готовия съвет

Готовата заселена платка се характеризира с усилване с помощта на спектроанализатор. Анализаторът е настроен да премества честотата от 10KHz до 30MHz и да измерва усилването. Печалбата също беше измерена с изключено захранване, за да се симулира какво се случва в радиото, когато предаваме, и изискват добра изолация между приемо-предавателя FT-450D и приемника SDRPlay.

Входното ниво за LNA е -40dBm

Изображение 1 - Маркерът, настроен на 7.1MHz, усилването на LNA е +2.5dB

Изображение 2 - Изключване на захранването на LNA, показващо> 34dB изолация

Изображение 3 - Нискочестотно преобръщане -3dB надолу при 1.6MHz

По същество над ВЧ аматьорските ленти LNA е плоска 3MHz - 30MHz (беше плоска до ~ 500MHz)

Стъпка 5: Анализ на Yaesu FT-450D за подходящ RF кран и Power Point

Преди LNA платката да може да бъде монтирана на FT-450D, трябва да се идентифицират подходяща точка за РЧ и точка на захранване. Това беше постигнато с помощта на сервизното ръководство за радио и първо се разгледа блоковата диаграма на приемника, преди да се усъвършенства избора на RF точка на докосване, като се използва схемата.

Първо исках SDR да види антената, свързана с FT-450D преди етапи на преобразуване на IF, така че това значително стесни разследването. Преди първия IF миксер имаше две очевидни точки за изключване. След като Rx сигналът влезе в RF-IF платката от PA платката, той преминава през следните етапи:

- Входна защита от пренапрежение

- Превключващо (релейно) 20dB входно затихване

- Серия от осем взаимно изключващи се превключващи лентови филтри

- Превключващ (релеен) IPO предусилвател

- Първи етап IF миксер (1 -ви LO задвижван смесител)

Така че двете интересни точки по същество се свеждат до преди или след филтрирането на лентовия пропуск. Исках SDR да вижда възможно най -много сигнал, затова реших да се откажа точно преди мрежата за филтриране на честотната лента. Не забравяйте, че LNA, използвана за изключване на сигнала, има вход с висок импеданс и така ефектът върху пътя на радиосигнала ще бъде минимален.

Другата област, която трябва да се вземе предвид, е мястото, където бордът на LNA ще получи своята мощ. За щастие схемата на FT-450D е доста ясна и добре коментирана и затова може да се намери подходяща точка на захранване. Избраната точка на захранване захранва LNA при приемане, но изключва LNA по време на предаване. Това изолира SDR входа с> 30dB по време на предаване. Консумацията на захранван LNA ток е ~ 9mA.

Прикачените изображения показват следното:

- RF точката на докосване, показана на блоковата диаграма

- RF точката на докосване, показана на схемата

- RF точката на докосване, показана на оформлението на платката

- Точката на захранване на LNA, показана на схемата

- Точката на захранване на LNA, показана на оформлението на дъската

Стъпка 6: Монтиране на LNA платката към Yaesu FT-450D

Сега LNA платката е произведена, характеризирана и подходяща точка на докосване е установено, че е дошъл моментът действително да се монтира платката към FT-450D.

На този етап е обичайно да се посочи, че извършвате тази модификация на свой собствен риск. Не е сложно, но винаги съществува риск от повреда и аз лично не бих извършил тази модификация на радио, което все още е в гаранция - сигурен съм, че гаранцията ще бъде анулирана след промяната. Купих си FT-450D втора ръка от ebay, така че няма гаранция за притеснение в моя случай.

Ако все пак решите да извършите подобна модификация, просто преминете внимателно и методично - използвайте старата мъдра поговорка, която се прилага за най -деликатните ситуации …… измерете два пъти и изрежете веднъж:)

Реших да не пробивам никакви дупки в корпуса на FT-450D, а вместо това да монтирам SDR отстрани на FT-450D и да изхвърля SMA терминален кабел, който да се завинтва директно във входа на антената на SDR. Маховикът е закрепен на изходната точка на радиото, за да осигури облекчение на напрежението.

Вижте приложените изображения ….

Стъпка 7: SDR в действие Източник от RF Tap чрез LNA Board

На тази стъпка има кратко видео, показващо SDR радиото в експлоатация, като източникът на антената му е антенният кран FT-450D чрез LNA платката. Този тест беше проведен късно (иш) през нощта и групата е малко мъртва, но отговорът на SDR е както се очаква. Когато FT-450D предава, входът към SDR е ефективно заглушен поради изолацията на платката LNA, когато не се захранва.

Стъпка 8: Заключение

Преди всичко тази инструкция беше много забавна и съм много доволен от резултата. Както всички добри проекти, има три основни цели … да научат нови умения, да направят проекта успешен и да споделят знания с всеки, който държи да прочете до тук.

В този момент свалям капачката си на покойния Дейв G4HUP. Ако не беше работата на Дейв, този проект можеше да не се осъществи. Не мога да претендирам, че оригиналният дизайн на LNA е мой, а само да съм взел дизайн и да се опитам да го направя по мой начин. Мога само да се надявам, че Дейв би одобрил работата му да бъде разработена и споделена с другите.

В заключение, проектът е успешен.

Моля, не се колебайте да пуснете всички въпроси и аз ще направя всичко възможно да отговоря на тях.

С Най-Добри Пожелания, Дейв (G7IYK)