Receptor de conversão direta para todas as bandas: 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Este Instructable descreve um receptor experimental de todas as bandas de "Conversão Direta" para a recepção de sinais de rádio de banda lateral única, código Morse e teletipo de até 80 MHz. Circuitos sintonizados não são necessários!

Este projeto avançado se baseia em meu primeiro Instructable

O conceito para este receptor foi publicado pela primeira vez em 2001: “Detector de produto e método para o mesmo”, Patente US6230000 B1, 8 de maio de 2001, Daniel Richard Tayloe,

Etapa 1: Teoria

O circuito acima mostra uma chave, resistor e capacitor conectados em série.

Ponto de vista AC (corrente alternada)

Se fecharmos a chave e aplicarmos um sinal CA à entrada, uma tensão CA aparecerá no capacitor, a amplitude da qual diminuirá com o aumento da frequência devido à ação do divisor de tensão.

De particular interesse para nós é a frequência na qual a tensão CA no capacitor cai para 70% da entrada. Essa frequência, conhecida como "frequência de corte", ocorre quando a reatância Xc do capacitor é igual à resistência R. Frequências acima da frequência de corte são atenuadas a uma taxa de 6dB / oitava.

A frequência de corte do meu circuito foi definida para 3000 Hz, o que significa que não há saída CA para frequências de transmissão e superiores.

Ponto de vista DC (corrente contínua)

Se fecharmos a chave e aplicarmos uma tensão DC à entrada, o capacitor começará a carregar nesse valor. Se abrirmos a chave antes que o capacitor esteja totalmente carregado, a tensão em C permanecerá constante até que a chave seja fechada novamente.

Recebendo um sinal de alta frequência

Vamos agora passar um sinal de alta frequência por uma chave que está abrindo e fechando de forma que a mesma parte do sinal de entrada seja apresentada à rede RC descrita acima. Mesmo que o sinal de entrada esteja bem acima da frequência de corte de 3000Hz, o capacitor está sempre sendo apresentado com a mesma forma de onda DC unipolar e carregará com o valor médio dessa forma de onda.

Se o sinal de entrada diferir ligeiramente da frequência de chaveamento, o capacitor começará a carregar e descarregar à medida que encontra segmentos de diferentes formatos do sinal de entrada. Se a diferença de frequência for, digamos, 1000 Hz, então ouviremos um tom de 1000 Hz no capacitor. A amplitude desse tom cairá rapidamente quando a diferença de frequência exceder a frequência de corte (3000 Hz) da rede RC.

Resumo

• A frequência de comutação determina a frequência de recepção.
• A combinação RC determina a frequência de áudio mais alta que pode ser ouvida.
• A amplificação é necessária porque os sinais de entrada são muito fracos (microvolts)

Etapa 2: Diagrama Esquemático

O circuito acima tem duas redes RC comutadas (resistor - capacitor). A razão para duas redes é que todas as formas de onda têm uma forma de onda de voltagem positiva e uma forma de onda de voltagem negativa.

A primeira rede compreende R5, o switch 2B2 e C8 … a segunda rede compreende R5, o switch 2B3 e C9.

O amplificador diferencial IC5 soma as saídas positivas e negativas das duas redes e passa o sinal de áudio por meio de C15 para o terminal de "saída de áudio" de J2.

Projetar equações para R5, C8 e R5, C9:

XC8 = 2R5 onde XC8 é a reatância capacitiva 1 / (2 * pi * cutoff-freq * C8)

Os valores de 50 ohms e 0,47uF produzem uma frequência de corte de 3000Hz

A razão para o multiplicador 2 * é que o sinal de entrada só é apresentado a cada rede pela metade do tempo, o que efetivamente dobra a constante de tempo.

Design de equações para R7, C13

XC13 = R7 onde XC13 é a reatância capacitiva 1 / (2 * pi * cutoff-freq * C13). O objetivo desta rede é atenuar ainda mais os sinais e ruídos de alta frequência.

O amplificador de áudio:

O ganho de áudio do IC5 op-amp é definido pela proporção de R7 / R5 que equivale a um ganho de tensão de 10000/50 = 200 (46dB). Para obter este ganho, R5 foi conectado à saída de baixa impedância do amplificador de RF (frequência de rádio) IC1.

O amplificador de RF:

O ganho de tensão de IC1 é definido pela proporção de R4 / R3, que equivale a 1000/50 = 20 (26dB), dando um ganho geral próximo de 72dB, que é adequado para audição no fone de ouvido.

Os circuitos lógicos:

IC4 atua como um amplificador de buffer entre o sinal de pico a pico de 3 volts da síntese e a lógica de 5 volts para IC2. O amplificador de buffer tem um ganho de 2, que é definido pela proporção dos resistores R6 / R8.

O IC2B é conectado como um divisor por dois. Isso garante que os capacitores C8 e C9 sejam conectados a R5 por períodos iguais de tempo.

Etapa 3: placa de circuito impresso

Vistas superior e inferior da placa de circuito antes e depois de ter sido montada.

Um conjunto completo de arquivos Gerber está incluído no arquivo zip anexado. Para produzir seu próprio PCB, basta enviar este arquivo para um fabricante de placa de circuito … obtenha uma cotação primeiro, pois os preços variam.

Etapa 4: Oscilador local

Este receptor usa o sintetizador de frequência descrito em

O arquivo anexado "direct-conversion-receiver.txt" contém o código *.ino para este receptor.

Este código é quase idêntico ao código para o sintetizador de frequência acima, exceto que a frequência de saída é duas vezes a frequência de exibição para permitir o circuito dividido por dois na placa receptora.

2018-04-30

Código original em formato.ino anexado.

Etapa 5: Montagem

A foto principal mostra como tudo está interligado.

SMDs (dispositivos de montagem em superfície) foram escolhidos porque você não quer cabos longos ao alternar a 80 MHz. Os componentes 0805 SMD foram escolhidos para tornar a soldagem manual mais fácil.

Já que estamos falando de soldagem manual, é importante comprar um ferro com temperatura controlada, pois muito calor fará com que os trilhos do PCB se levantem. Usei um ferro de solda com temperatura controlada de 30W. O segredo é usar bastante fluxo de gel. Aumente a temperatura de soldagem até que a solda apenas derreta. Agora aplique a solda em uma almofada e com o ferro de solda ainda na almofada, deslize o componente 0805 contra o ferro de solda usando uma pinça. Quando o componente estiver posicionado corretamente, remova o ferro de solda. Agora solde a extremidade restante e limpe seu trabalho com álcool isopropílico, que pode ser obtido em sua farmácia local.

Etapa 6: Desempenho

O que posso dizer… funciona !!

O melhor desempenho é obtido usando uma antena ressonante de baixa impedância para a banda de interesse.

Em vez de fones de ouvido, adicionei um amplificador de áudio de 12 volts e um alto-falante. O pré-amplificador de áudio tinha seu próprio regulador de voltagem embutido para reduzir a chance de um loop de feedback de modo comum através da fonte de bateria de 12 volts.

Os clipes de áudio anexados foram obtidos usando um circuito interno de fio sintonizado com aproximadamente 2 metros de diâmetro. O centro do loop foi passado por um orifício de um núcleo de ferrite de dois orifícios com um secundário de 10 voltas conectado entre o aterramento e a entrada do receptor.

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