UAI um receptor SDR simples

( "UAI" is read as "WHY". It is an expression used in Minas Gerais state, Brazil ... If you question what it means, they answer "UAI" is "UAI" uai ! )

Estamos desenvolvendo um circuito para que o ARARINHA trabalhe como transceptor SDR opcionalmente. Assim fizemos um transceptor de frequencia fixa, no caso a Fi do ararinha que é de 10MHz. como o resultado foi acima da espectativa, resolvemos montar um para 40m. Este foi o primeiro passo.

O receptor aqui descrito não pode ser comparado aos kits importados pois fizemos alterações de componentes para tornar a montagem acessivel, mas sempre teremos exemplos de como e onde melhorar.

Diagrama de blocos

A maioria dos receptores SDR possuem um filtro passa banda (band pass filter BPF) e um mixer para tratamento da RF do sinal recebido, estes dois circuitos geralmente causam perdas. Ficando praticamente todo o ganho do receptor para a parte de audio. O "pulo do gato" esta no tratamento e filtragem do audio pelo PC, que dá uma seletividade e sensibilidade extraordinaria. O nosso desenho possue um amplificador de RF que pode ser usado ou omitido, este amplificador possue um controle de ganho no painel.

Esquema

Descrição do funcionamento por blocos

1. Amplificador de RF usamos um circuito comum a nossos projetos, que possui um ganho variavel e se ajusta as impedancias de antena e do filtro passa banda, os resistores de 2k2 e de 1k formam um divisor de tensão da base Vb, no emissor o resistor de 180R limita a corrente do transistor (que sera Ve = Vb - 0,7V ...e Ie = 180 * Ve ainda Ie é quase igual a IC ). Já a Rf circula pelo emissor via by pass formado pelo capacitor de 104 (bloqueia a CC) em serie com o potenciomentro de 1k (ou 470R), este potenciometro regula a RF que passa pelo circuito e o ganho de RF. O transformador ou bobina bifilar reduz a impedancia do coletor em 4 vezes. Utilizamos o transistor 2N3904, mas um transistor de RF tipo 2SC1906 ou BF240 devem dar um melhor resultado de sinal-ruido. O toroide utilizado é um retirado de lampadas fluorescentes compactas (FLC) ou lampadas economicas, enrolamos com fio encapado fino um enrolamento bifilar.

2. Filtro passa banda ou band pass filter (BPF) é um circuito que permite passar somente os sinais de uma faixa especifica e rejeita outras frequencias. Montamos 3 filtros para comparar os resultados. Colocamos um atenuador resistivo de 50R e -3dB na entrada e uma carga de 50 Ohms na saida.

Os dados dois filtros com indutor comercial e com toroides Amidon estão no esquema, com trafos Toko de 10mm com 3 voltas no primario e 18 no secundario, capacitor em paralelo com o secundario de 120pF e capacitor entre bobinas de 4pF.

Pelo grafico (linear) o filtro Amidon apresenta uma caracteristica muito superior aos outros dois (2,7dB de atenuação entre o Amidon e o com indutores comerciais), mas entre o Toko e o montado com indutores comerciais não tem diferença na pratica. Como os toroides Amidon não são encontrados no nosso mercado, resolvemos montar com indutores comerciais. Que tiver os toroides Amidon deve utilisa-los pois em termos de rendimento e filtragem são melhores (devido ao alto Q dos indutores).

3. Mixer ou Misturador montamos este circuito com o 74HC4066, mas é possivel monta-lo tambem com o 74HC4053 e tambem com o otimo FST3253. Os resultados são muito bons com os 74HC mas quem tiver o FST3253 (no site "thepartsplace" o preço é barato U$0,50 e o envio é por envelope bolha) e paciencia em solda-lo, pois é dos SMDs. Minha soldagem como aparece na foto foi com a ajuda de duas trilhas de placas de PC tipo PCI cortadas . O toroide que utilizei foi o retirado de lampadas economicas com fio retirado de cabos telefonicos. Outro ponto interessante é que o nosso mixer usa somente dois misturadores, enquanto os circuitos convencionais usam quatro misturadores.

74hc4066

FST3253

Pas aussi bien que OM F6BCU Mourot assemblé le FST3253.

Transformador ou bobina trifilar

4. QSD ou defasador, este circuito gera dois sinais na frequencia central de recepção defasados de 90 graus. Usando apenas o 74HC74 necessitamos de um gerador com o qudruplo da frequencia desejada. Já com o 74HC04 necessitamos da frequencia em dobro apenas. Aqui tambem é utilizado o 74AC74 que tem um desempenho melhor, optei pelo mais comum o HC .

74HC04 + 74HC74

Frequencia maxima dos integrados da linha 74xx74

74LS74 25MHz .... 74HCT74 60MHz .... 74HC74 82MHz .... 74S74 100MHz ... 74ALS74 150MHz .....74AC74 160MHz...... 74AHCT74 160MHz ..... 74AHC74 174MHz .... 74ACT74 210MHz.

Interessante notar que apenas uma ligação do 74HC74 transforma o divisor por dois em divisor por 4. Este Rx necessita um sinal de 4 vezes a frequencia de recepção.

5. Amplificador de audio aqui tambem usamos um circuito mais simples o TL082 e até o LM358, mas o ideal é usar circuitos de baixo ruido como o NE5532 ou NMJ2068 ou ainda o LM833. Em montagens mais elaboradas os resistores são de 1% e os capacitores alem de otima qualidade são medidos e separados, isto para não mudar a fase entre eles e garantir não gerar ruidos.

Ainda para um perfeito funcionamento é necessario um PC com uma boa placa de som, não é necessario uma placa carissima. A placa deve ter uma entrada estereo ou line in, pois a entrada de microfone é mono e não serve para o SDR. O software utilizado é o WINRD ou o HDSDR ambos são otimos, mas é necessario um ajuste de atraso de fase e balanço entre canais, ambos os programas fazem isto (Channel Skill Calibration), o ajuste é feito de tal forma a eliminar a imagem espelho do sinal, ficando apenas da lateral desejada.

Como VFO utilizamos um DDS mas poderiamos ter usado um VFO, VXO ou mesmo um cristal.

Lembrando a maioria dos radios SDR simples são na verdade radios comuns de conversão direta, e não SDR, ligados ao PC com um rx de SDR ... e mostram o sinal recebido espelhado. Até um Pixie faz isto muito bem e um Neophite fica muito melhor (os rx DC passam a usar os recursos de processamento de audio do software - filtros DSP).

Como funciona o RX :

Funciona como um rx de conversão direta, onde sai o audio pela soma e diferença entre o sinal recebido de antena com o sinal do VFO. Quem montou um RX de conversão direta sabe que se uma estação muito forte estiver proxima do sinal recebido ela entope tudo, pois o rx de conversão direta soma e subtrai sinais audiveis e não audiveis a nivel de dezenas de kHz. O receptor SDR que usa placas de som de 44KHz mostra 22KHz de cada lado da frequencia do VFO. Com placas de som de maior cobertura é possivel ampliar muito a frequencia na tela do PC. Existem placas com cobertura de frequencias mais elevadas e algumas novidades que custam mais de U$500.

Para entender o funcionamento é bem complexo e dificil de colocar no papel, pois ocorrem muitas alterações de fase e os sinais se multiplicam. No final dentro do PC resultam em fases de tal forma que somadas que podem anular uma das laterais e filtram mostrando todo o alcance das placa em kHz e individualmente cada sinal, em uma filtragem que pode ser ajustada a gosto do operador via software. Tambem por software é possivel ouvir FM , AM, LSB, USB e CW. O importante do nosso receptor é fornecer dois sinais de audio defasados em 90 graus para processamento no PC.

Resultados

Estou contente com o desempenho do radio e transformei-o em um transceptor. Portanto somente tenho as fotos do transceptor.

73 de py2ohh miguel