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我也做个电台 [复制链接]

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离线lxy
 
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1993
只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2017-02-13
弄了很久了,几个关键模块相继接近完工,特开一贴,记录下过程
结构:一次变频 高中频 短波电台  中频频率45MH,带宽1.2KH   2.4KH   2.8KH   本振及调制LO使用ADF4351做PLL,主要控制开关及控制电压均集成在2.4寸串口指令液晶触摸屏上,电阻触摸屏。中频共用,由于中频频率高,带宽窄,增益高(90dB),所以本机中频与一般接收机中频结构有区别的是本机中频采用4级滤波+4级放大,没有采用常见的集中滤波方式(这个以后讲),整机总结构如下:


目前完工模块有液晶屏编程、单片机、PLL、中频模块、接收前级
1.接收前级框图如下:


PCB:


继电器上面的飞线是因为画板子的时候画错继电器引脚。
接收低通滤波后串接了一个7阶高通滤波器,转折频率3.2MH,用于滤除中波广播干扰。
接收低通滤波用了MCL PLP30和MCL PLP18模块,淘宝上买的。
可选通高频放大器使用MMIC BGA614,收发切换及高频放大选通使用机械继电器控制,低通切换用HMC544A
麦克风的音频放大用LM386,混频器用ADE-1  二极管双平衡混频(动态大,插损比SBL-1小)负增益不到5dB
混频器50欧姆阻抗输出直接连接已经匹配的由2只高基频晶体组成的前置中频滤波器。中频频率45MH,带宽4KHz,此滤波器插损不大,实测3dB。
BGA614 DC-2.4G  ,噪音2dB左右,特性如下:


动态估计也够用了:




中频前置晶体滤波器实测幅频特性如下:(由于混频本振信号50MH的原因,扫频仪显示的是中频在5MH左右,50-5=45)




高频放大器开启后如下图:(增益近8-10dB)



整体测试情况如下图(中间那个铸铝盒子里是单片机和触摸液晶屏,铸铝盒子的左边是   上电源板,  中PLL-B    下PLL-A模块,这个以后在本振一节单独讲)


实测结果;
未开启高频放大,信号旁路直通状态,接收前级总增益为负12dB,开启高频放大后,接收前级总增益负3dB
收发切换正常
高频放大正常
高频放大及旁路直通正常
混频器正常
中频前置滤波正常,不要在意矩形系数,这才第一级中频滤波哦,整个中频共有4级晶体滤波器的,其中两级均是由12只晶体T型结构组成的,最终的中频通带矩形系数在2.1左右(ssb),CW矩形系数4左右。
带通滤波正常,电路图及PCB文件如下:

PCB文件为制版时画的,最后发现继电器引脚有错误,也没有在做更正,电路板上用跳线也可以修正的


MIC音频放大及调制,今天没空了,太晚了,明天继续调吧





[ 此帖被lxy在2017-02-14 10:40重新编辑 ]
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离线BG7MI
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7708
只看该作者 1楼 发表于: 2017-02-14
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离线李智峰
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只看该作者 2楼 发表于: 2017-02-14
要是对讲机模样就好了。
离线bh8dzs
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只看该作者 3楼 发表于: 2017-02-14
关注,记号
离线BA7BK
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只看该作者 4楼 发表于: 2017-02-14
离线BG6AHD
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只看该作者 5楼 发表于: 2017-02-14
持续跟踪!
离线lxy
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1993
只看该作者 6楼 发表于: 2017-02-14
继续昨天的未弄完的模块-高频前级,今天测试发射状态下音频信号调制到中频45MH,并初步滤波,测试方式如下:


实测如下:


         本振给混频器输出45MH信号,与由LM386放大的音频信号混频(音频源为扫频仪1-300000Hz信号扫频),在45MH附近得到两组混频后的信号,由滤波器滤除其中一组的信号的大于3.6KHz的其他信号,将带通内的小于3.6KH的信号输出。将此已经调制的中频信号输出给扫频仪检测端即得到上图所示,得到的结果为:1.带宽正确  2.无用信号被降低近20dB   3.音频信号的确被正确调制了。   这其中无用信号降低仅仅20dB是我没有想到的,我原本以为是阻抗的问题,毕竟音频输出和混频器的阻抗不一致,但是经过混频器串接50电阻后的测试,应该不是阻抗匹配的问题。也许对于ADE-1这样的混频器里面,小小磁环能绕制多大电感的线圈呢,这东西用在音频已经足够憋屈它了吧,没关系,只要正确调制了,还有中频去解决阻带的问题嘛!

       上图中间位置靠左的电路板为电源板,电源板下是散热铝型材兼做MCU各个端口的引出线通道,上图中间位置靠右位置是触摸液晶屏,图中手指正按在触摸屏的PTT按钮上。触摸屏的问题和单片机一起说,不在这里浪费口水。
电源板也没啥好讲的,原来准备用7808做电源稳压,后来考虑到如果整机用内置锂电池工作,串接锂电池电压使用范围是9.-12.6V,而9V电压要想用7808稳压到8V有些勉强,所以改用LM3940低压差稳压芯片。由于本振的两个锁相环模块电损耗较大且使用电压仅3.3V,不得不为这些稳压芯片提供相对良好的散热,这就有了电源稳压板下面的铝合金型材。电源板最左边的三个稳压芯片依次为 PLL-A   PLL-B   MCU供电。左边两个为音频板及备用,中频稳压芯片内置中频模块内,不在此板上。
       到此,高频前级基本调试完毕,接下来需要等待上淘宝定制的机械加工的 模块安装底板 和 高频前级的模块屏蔽壳,据说本周末前会到,这几个机械加工件到了以后,锁相环、MCU/触摸屏、高频前级、中频1、中频2等模块就要工艺安装了。很期待啊
下图是机械加工件的三维视图:



[ 此帖被lxy在2017-02-14 23:52重新编辑 ]
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离线lancer2717
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52
只看该作者 7楼 发表于: 2017-02-15
等着,又是个DIY作品,得收藏一个!加油加油!
铁血重骑(BG6ASE)安徽省合肥市  
1810 5656 999
业余爱好:无限垫,摩托车。。En。。还有票子!!!
离线conjuring
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1629
只看该作者 8楼 发表于: 2017-02-15
貌似是30瓦特的短波手持机。
QQ:2795 022三6
离线lxy
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1993
只看该作者 9楼 发表于: 2017-02-16
       楼上的兄弟啊,这个绝不是手持电台或者短波对讲机哈,仅已经完成的模块都装不进最大号的对讲机啊,估计是背负式短波电台了,不过有一点你猜对了,我预计功率30W。接着说中频,本机中频频率44.9905MHz,三个带宽可由单片机控制选择,分别是1.2KH   /   2.4KH   /   2.7KHZ,,由中频1模块和中频2模块串接组成(中频1和2模块PCB相同,模块2少安装一级放大,模块1,2各包含一级可变增益放大器AD8368,)电路图稍后传上来。各级滤波和放大均使用50欧姆输入输出阻抗,整个中频电路没有特意的阻抗匹配。单级放大采用MMIC SPF-5043担任,这是一款很不错的芯片,详见附件PDF,,噪音低动态大啊。
       说到这里有些题外话,
话题1:我最初从书上看到窄带晶体滤波器难以做高频率,故而见不到高中频一次变频商业机的身影。自然以为业余制作高中频窄带滤波器不现实,后来才深刻理解了书上的意思,大概可以这样理解,晶体滤波器有两种结构一是桥接结构,一是T型结构,有意思的是商品机几乎全用桥接,而业余大多用T型。为什么呢,因为桥接严格要求两两配对的晶体串并频率,但对人工调试要求相对低。而T型恰恰相反,只需一种串并频率和幅频特性一致性好的晶体,但需要人工仔细调试。对于商品鸡生产来讲,人工可是个不可忽视的成本,自然不愿意选用T型结构。而T型是可以在高频率做窄带滤波器的。


话题2:然而桥接结构如果要做成高频率,不光存在高基频晶体价格贵的因素,更重要的是即便是高基频晶体,其晶体的串并频率差会随着频率的升高越来越大,因此如果用桥接做高频率滤波器,无法实现窄带幅频特性。而T型结构则不存在串并频率差的问题,只要一致性好,幅频特性好就可以使用,但是匹配不同的电容电阻,会导致幅频特性变化巨大,且端口阻抗也变化多端,频率越高,越是这样。这就增加了人工调试的难度和繁复性,对于业余爱好者而言,啥都少,就是时间多,人工调试磨人怕什么呢,慢慢调呗。这样业余爱好者制作高基频的高频率窄带滤波器也就是现实的了。


话题3:由于高频率的前提下T型结构的滤波器输入输出阻抗及其敏感,稍有不匹配,幅频特性就惨不忍睹。所以我的办法是在调试前先接好滤波器的前端放大器和后端放大器,在加增益的状态下调整滤波器幅频特性。这样做让我惊喜的是调试好的滤波器最佳输入输出阻抗就是50欧姆,实际电路中也就不需要额外的阻抗变换原件了,反倒省事。整个中频没有中周也没有自己绕制的电感。
话题4;高基频晶体很难得到,但是踏破铁屑无觅处,我居然也就在淘宝上找着了,且性能很好,价格不贵。


话题5:中频结构的选择,现代商品鸡的中频几乎全是集中滤波的结构,只有老式收音机才一级中频加一级中频又再加一级中频,是集中滤波好吗?不是的,还是成本的原因,集中滤波只要滤波器性能过关整个中频几乎没有人工调试的地方,而多级中频放大滤波则必然有多级的中周匹配,lc谐振,静态电流调整,还是上面老问题啊,人工调试的话成本受不住啊。


话题6:我为什么选择多级中频结构,我也想集中滤波的,但是我发现高频率的前提下,T型滤波器的矩形系数做不高,实际制作中我用到12只晶体做滤波器,其矩形系数也就5左右,明显达不到SSB边带滤波器的性能要求,而串接两个由12只晶体做的滤波器和匹配的放大器后,矩形系数迅速达到2。5附近,基本符合要求了。实际制作中两中频滤波放大模块的串接后的单边带滤波器的矩形系数在2-2.1之间。之所以从实验时的2.5降到实际制作的2.1以下,是因为实际制作中我还额外的串接了两个晶体滤波器。这两个晶体滤波器不是因为矩形系数的需要而存在的,它门各有用处。
        其一,大家看一下上面帖子中测试高频前级的的照片中的电路板,在混频器输出后我直接连接了一个由两个晶体组成的晶体滤波器,两个黑色的、长方形的、贴片的物件(很小),这个滤波器的最主要的使命是滤除从混频来的中频之外的信号,保证中频的纯洁度,这样的话这个滤波器对于矩形系数要求不高对于带宽大于3KH即可,唯一要求的是插损一定不能大(实测2dB),输入输出阻抗必须在50欧姆,这些也都好解决。幅频特性上面帖子的照片中能看到。
       其二,中频最后一级放大器AD8368输入端串接有另一个由两晶体组成的晶体滤波器,这个滤波器一是为了整形中频信号,二是为了降低干扰提高信噪比。实测证明可以提高近10dB的信噪比。


        整个中频我用了三只MMIC SPF-5043,两只AD8368,12只晶体的滤波器插损不到10dB,SPF-5043标称100MH时增益22.5dB,噪音0,.65,我这里用在45MH,估计增益在23dB以上。
        实测中频总增益90dB,
        实测输入-120dBm的信号,输出信号约-30到-35dBm,信噪比25dB。
        实测输入-90dBm的信号,输出信号0dBm,信噪比最好,达60dB。
        实测通过对两级AD8368增益电压的控制(0-1V),增益可变60dB,幅频特性无太大变化。
        实测当输入-100dBm信号强度时,最后一级AD8368的信号强度电压检测端可检出0.25V的直流电压。-100至-120dBm的输入信号强度,则无法检出信号强度电压。


中频1模块的实际测试照片如下:大家注意右手边衰减器的衰减量,单级中频模块在不同输入信号强度的状态下的表现。
这是中频模块1,右上角的那个有小液晶屏的模块是电压控制模块,模拟增益控制电压0-1V,图中黄橙长线是带宽切换,同轴线左进右出



中频模块1最佳性能状态:输入信号强度-60dBm



输入信号强度-90dBm


输入信号强度-120dBm


上图只是中频模块1单独的幅频特性,不是整个中频的幅频特性
  中频模块1和中频模块2级联后整体的幅频特性则有大大提高,今天太晚了,明天晚上再给大家看。
整机中频模块电路图,及PCB图如下,PCB左边小部分是实验用的,需要裁剪掉










[ 此帖被lxy在2017-02-16 09:37重新编辑 ]
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离线李智峰
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只看该作者 10楼 发表于: 2017-02-16
加油!
离线akuan1212
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只看该作者 11楼 发表于: 2017-02-16
真棒
离线ccfx
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只看该作者 12楼 发表于: 2017-02-16
扫频仪器不错  能介绍下不呢  
离线bg6qzj
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只看该作者 13楼 发表于: 2017-02-16
好机器,快点量产
BG6QzJ,QTH,湖北武汉,无线电不仅是业余爱好。使用设备,TGUv2,|c—28,lc一725,lc-7O6,没事喜欢搞些简单的Diy,        QQ3266986143,,微信号。BG6QZJ
离线lxy
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1993
只看该作者 14楼 发表于: 2017-02-16
中频模块相关的芯片资料,机加工件还没起运,预计本周都没法开始组装


[ 此帖被lxy在2017-02-16 17:53重新编辑 ]
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离线lxy
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1993
只看该作者 15楼 发表于: 2017-02-16
这个没量产打算
今天晚上串接了中频1和中频2模块,大家可以看到整体的中频性能了,矩形系数相比上面的单模块提升够大吧
注意左手边的衰减器,整体中频性能中,在输入信号-80dBm的时候,性能最好,输入信号如果是-120dBm时,也比单模块的性能有质的提升。
输入信号-120dBm                                                                   输入信号-80dBm


输入信号-90dBm                                                            CW滤波器1.2KHz, 输入信号-80dBm







[ 此帖被lxy在2017-02-16 21:49重新编辑 ]

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离线lxy
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1993
只看该作者 16楼 发表于: 2017-02-16
谈一谈增益
        都说短波机动态比灵敏度重要,但是归根结底还是要在灵敏度的基础上讲究动态的,要讲灵敏度,便是增益,却绕不过信噪比。
本机增益拟分配 如下:
可选高频放大  +   混频器   +   第一晶体滤波器   +   第一中放   +    第二晶体滤波器   +   第二中放   +    第三晶体滤波器   +   第三中放  
    10dB               -5dB              -3dB                 23dB             -8dB                 23dBdB             -3dB                20dB            

+   第四中放    +      第四晶体率   +   第四中放   +    解调混频   +    音频预放   +   音频功放
        23dB                -8dB                 20dB              -5dB                20dB             30dB

        中频模块实测总增益90dB,与计算误差不大。在放大-120dBm的微小信号时,幅频的阻带特性迅速变差,从最佳性能的60dB下降到了30dB,想来这正是本机放大噪音的重叠。但是即便如此,中频模块对-120dBm这样的微小信号的放大能力,我依然是非常满意的。

        这里我不得不在夸奖一下MMIC SPF-5043 这个芯片,价格不贵,动态不小,噪音不大,增益不小,最最最最重要的,淘宝上随意能买到。要说这个片子的缺点就一个,用在中频45MH已经及其勉强,毕竟标称频率范围是0.05-3.8G,想要用在短波范围已是难为它的事情了,这也是高频前级模块里的高频放大芯片被迫选择BGA-614的原因。两个片子的PDF文件我在之前的帖子里都上传了,大家可以对比看看。

        另外AD8368也是相当的不错,虽然算不上低噪音放大器,但它有几个优点,此芯片最高增益20dB,但增益控制范围是30dB,也就是说,如果处于增益控制最小电压的状态下,这个芯片实际上是没有放大信号,而是衰减10dbB信号的,另外这个芯片集成了信号强度检测,可以很方便的做成自动AGC,这是我目前看到的最适合做中频可变增益放大器的芯片了。比MC1350/AD603之类的片子要好很多,它不像1350噪音那么大,不像AD603要用正负电源,输入输出阻抗不是50欧姆,要用5-7V的控制电压。这个片子输入输出阻抗都是50欧姆,增益控制电压的范围是0-1V,非常适合单片机PWM滤波后直接控制中频增益。

        做到这里,中频输出-30dBm -  0dBm强度的信号给解调混频器,然后音频放大似乎就简单多了,接收音频解调模块、发射射频信号输出模块自然是要做在一张电路板上,一个模块里的,这时候回过头想想前面做的高频前级模块,单元电路几乎一致,仅几个端口连接不同,省点钱吧,我准备用高频前级模块的PCB做接收音频解调模块、发射射频信号输出模块,高频前级画板的时候已经做了埋伏,看看行不行吧。

刚过了没有情人的情人节,刚做了没有中周电感的中频模块,很好!







[ 此帖被lxy在2017-02-16 22:50重新编辑 ]
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离线BD6QOQ
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6850
只看该作者 17楼 发表于: 2017-02-17
回 lxy 的帖子
lxy:谈一谈增益
        都说短波机动态比灵敏度重要,但是归根结底还是要在灵敏度的基础上讲究动态的,要讲灵敏度,便是增益,却绕不过信噪比。
本机增益拟分配 如 .. (2017-02-16 22:24) 

10-5-3=8+23=31-8=24=21+20+23=64-8=56+20=76-5=72+20+30=122dB
呼号:BG6UA/方克魁 (BD6QOQ)
用过的机器短波类:DIY/QRP B2D XDD925 XDD950 FT757GX2 TS450S IC-725A XG5105 FT891
PS:谈理想谈人生也谈风月,不谈爱情。。。。。
离线lxy
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1993
只看该作者 18楼 发表于: 2017-02-17
10-5-3不等于8哈,31-8也不等于24,76-5为什么等于72?整机总增益137dB,你再算算,中频增益要减掉音频增益50dB,解调混频器-5dB,137-50+5=92dB为中频增益


[ 此帖被lxy在2017-02-17 15:43重新编辑 ]
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离线ba2ba
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961
只看该作者 19楼 发表于: 2017-02-17
看来不错,期待实际应用效果。
地址:黑龙江省伊春市伊美区美溪镇新兴小区12号楼一单元201室
姓名:陈铁石/BA2BA
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