Software Defined Radio -програмно обумовлене радіо, нова течія у побудові радіоаматорських конструкцій, де частина функцій приймача (місцями та передавача) перекладені на комп'ютер (мікропроцесор, мікроконтролер). Погляньмо на структурну схему:
Сигнал з антени надходить на вхідні ланцюги, де відфільтровується від непотрібних сигналів, може посилюватись або ділитися, все залежить від завдань пристрою. У змішувачі корисний сигнал поєднується з сигналами гетеродина. Так, саме сигналами! Їх два, і вони зсунуті по фазі на 90 градусів щодо одного.
На виході змішувача ми вже маємо сигнали звукової частоти, спектр яких лежить від частоти гетеродина вище та нижче. Наприклад: гетеродин дорівнює 27,160мегагерц, а частота корисного сигналу 27,175мегагерц, на виході змішувача маємо сигнали частотою 15килогерц. Так! Знову два. Їх ще називають IQ сигналами. Аудіо підсилювачем рівень доводиться до потрібного рівня та подається на АЦП. По зрушенню фаз IQ сигналів, програма визначає вище або нижче гетеродина був корисний сигнал і пригнічує дзеркальну смугу прийому непотрібну.
Приблизно на тих же принципах, до речі, працює і SDR передавач: зрушений по фазах низькочастотний сигнал з ЦАП, змішується з гетеродином в змішувачі, на виході ми маємо вже модульований високочастотний сигнал, придатний для посилення потужності та подачі на антену.
Також слід зазначити, що з'явилися ще більш сучасні SDR системи, в них корисний сигнал подається на швидкодіючий АЦП.
У радіоаматорській техніці нижнього та середнього сегмента в основному як АЦП використовується звукові карти комп'ютера. Як вбудовані в материнську плату, так і зовнішні, що підключаються USB або вставляються в PCI роз'єм материнської плати. Причина цього проста: зазвичай вбудовані в материнську плату звукові карти не блищать хорошими характеристиками і компенсують установкою зовнішніх. Смуга огляду (смуга, в якій sdr здатний прийняти корисний сигнал без перебудови гетеродина) безпосередньо залежить від звукової карти: чим вища частота, яку здатна оцифрувати звукова карта, тим ширша смуга огляду. Зазвичай це значення 44 кілогерці (смуга огляду 22), 48 кілогерці (смуги 24), 96 кілогерці (48) і навіть 192 (96) кілогерці. У техніці високого сегмента застосовують якісні та дорогі АЦП, сигнал із яких перетворять вбудованим у SDR мікропроцесором до зрозумілого комп'ютера.
Основна перевага SDR технології в радіоаматорській практиці: це велика кількість видів модуляцій, регульовані параметри трансівера (адже обробка сигналів йде програмно) та панорамний огляд діапазону.
Оскільки SDR трансівери та приймачі за своєю суттю є приймачі та трансівери прямого перетворення, буде корисно ознайомитися з теорією процесів, що відбуваються в даних пристроях. Як саме виділяється чи формується необхідна бічна смуга в SDR стає зрозуміло після прочитання документа.
Фанати гурту ПЕЛАГЕЯ ("Полефани") У Контакті
Концерт на площі Мініна в Нижньому Новгороді 9 Травня 2013
Міні-концерт у Магасі (Інгушетія) 4 Червня 2014
Створіть тему (якщо її ще не створено) на форумі http://ra3pkj.keyforum.ru
SDR HAM - Вступна інформація
Увага! У зимовий час можливий вихід з ладу мікросхеми CY7C68013 через пробою статичною електрикою, що накопичується в повітрі та на навколишніх предметах, а потім стікає непередбачуваним шляхом. Необхідно, щоб обладнання було заземлено, а земляна шина SDR була з'єднана з корпусом комп'ютера окремим дротом. Дотик до плат і деталей на платах, які підключені до обладнання, проводити тільки після зняття статичної електрики з рук, наприклад, торкнувшись масивних металевих предметів. СПРАВЖНЯ рекомендую підключити корпус USB-роз'єму (який на платі SDR) безпосередньо до земляної шини SDR, для чого необхідно закоротити паралельний ланцюжок C239, R75 (біля USB-роз'єму).
З приводу придбання чистих плат звертатись до Юрія (R3KBL) [email protected]
Скажу відразу - я не виготовляв цей трансівер, просто мені цікава сама тема та результати. Тим більше, що в трансівері застосований синтезатор на AD9958 моєї розробки, а також написана мною нова прошивка для інтегрованого в плату USB-перехідника, яка замінила вихідну застарілу прошивку від німця (про це сказано нижче).
Загальна інформація
Трансівер SDR HAM є клоном SDR-1000, конструктивно розроблений Володимиром RA4CJQ. У трансівері використано відомі схемні рішення, напрацьовані багатьма радіоаматорами. На відміну від відомого "київського" клону SDR-1000UA досить помітна. Короткий опис особливостей:
1. Одноплатна конструкція.
2. Підсилювач потужності передавача не менше 8 Вт (у кого є талант, той може вичавити і більше).
3. Синтезатор частоти на мікросхемі DDS AD9958 із низьким рівнем спурів (синтезатор описаний тут: ).
4. Управління трансівером через USB ( USB-перехідник конструктивно описаний тут: , але для SDR-HAM прошивка спеціальна !!!).
5. Харчування: +13,8В та двополярне +-15В.
6. Двоступінчастий релейний атенюатор на вході приймача.
7. Вимірювач КСВ та потужності.
8. Робота без гальм у БУДЬ-ЯКИХ операційних системах Windows без встановлення драйвера (використовується системний HID-драйвер самої Windows), що стало можливим після заміни прошивки інтегрованого в плату USB-перехідника (про це сказано нижче).
Інформація про прошивки та програмне забезпечення
Трансівер працює з офіційними PowerSDR від FlexRadio Systems версій не вище 2.5.3 (починаючи з версії 2.6.0 трансівер SDR-1000 та його клони не підтримуються), але працює з PowerSDR 2.8.0 від KE9NS, яка була у свою чергу адаптована під SDR -1000 радіоаматором Excalibur (останній писк моди). Тут докладніше про цю версію 2.8.0.
Контролер AT91SAM7S (використовується для управління синтезатором AD9958) слід прошивати як описано тут: .
Тепер поговоримо про прошивку м ікросхеми пам'яті 24C64, яка необхідна для функціонування контролера CY7C68013 як USB-перехідник. Історично, коли трансівер пішов у маси, в мікросхему пам'яті "заливали" прошивку USB-LPT перехідника від "німця" (описаний у мене на сайті), але як виявилося, у версіях Windows вище, ніж Windows 7-32, прошивка по-людськи не працює. Гальма та проблеми з цифровим підписом драйвера! (Власники Windows XP і Windows 7-32 можуть спати спокійно). Проблема була вирішена після написання мною нової прошивки, яка працює в будь-яких операційних системах без гальм і до того ж не вимагає встановлення драйвера (Windows сама знайде у своїх засіках HID-драйвер). Прошивка створена мною у співдружності з US9IGY.
Але є нюанс - ПЕРЕпрошивка мікросхеми пам'яті, що знаходиться наплаті, що вимагає вправ з паяльником, так як пов'язана з підняттям однієї ніжки мікросхеми і підключенням тимчасового тумблера (про це буде сказано нижче). Прошиття в платі ЧИСТОЇ мікросхеми (тобто у свіжовиготовленому трансівері або коли мікросхема пам'яті встановлена їх магазину) не вимагає додаткових вправ з паяльником. Обидва варіанти Вашої поведінки описані нижче:
1. чисту мікросхему пам'яті 24C64 слід прошивати як описано тут: за винятком того, що використовується спеціальна нова прошивка і не встановлюється згаданий в кінці зазначеної сторінки основний робочий драйвер. Завантажити нову прошивку sdr_ham.iic: sdr_ham.zip . Прошивка прошивається в самому трансівері через USB (у цьому ж архіві лежить прошивка sdr_ham.hex для тих, хто забажає прошити мікросхему пам'яті поза трансівером, тобто за допомогою програматора). Перед прошиванням не забудьте переставити джампер на платі (який близько 24C64) у положення дозволу програмування, а також не забудьте потім після прошивання повернути його до початкового положення.
2. хто перепрошуватиме мікросхему пам'яті 24C64 (яка має стару прошивку від "німця"), повинен зробити все те саме, що описано вище в пункті 1, але з урахуванням наступного: відпаяти тимчасово ніжку 5 мікросхеми 24C64 (робимо вигляд, що у нас чиста мікросхема) і підключити її через тумблер, переставити джампер на платі (який близько 24C64) у положення дозволу програмування і при розімкнутому тумблері підключити SDR до USB-гнізда комп'ютера. Далі включити живлення SDR та запустити програму прошивальника. Безпосередньо перед прошивання замкнути тумблер. Після прошивання вимкнути SDR та відновити все назад.
Для довідки. SDR (а точніше його USB-перехідник) визначається комп'ютером як Пристрій HID, у властивостях якого є такі ID: VID_0483 і PID_5750.
Після того, як весь клопіт з прошивки завершено, можна сміливо видихнути і вже спокійно помістити в папку з PowerSDR файл Sdr1kUsb.dll від RN3QMP - завантажити sdr1kusb_rn3qmp.zip . У PowerSDR в меню General -> Hardware Config поставте галочку "USB Adapter".
Інформація для власників різних інших SDR-трансіверів! У прошивці мікросхеми пам'яті 24C64 (для CY7C68013) я обмежився лише тим, що потрібно для SDR HAM. Прошивка не призначена для модернізації USB-перехідників на CY7C68013 для SDR-1000 із DDS AD9854. Це підтверджується експериментом UR4QOP у трансівери від UR4QBP – DDS AD9854 не працює! Так що констатую, що прошивка призначена лише для SDR HAM. Щось адаптувати в прошивці для інших застосувань (крім як для SDR-HAM) не маю часу та мотивації.
Чисті плати від yuraws
Чисті плати з металізацією отворів, паяльною маскою та маркуванням.
Пряма сторона:
Зворотній бік:
Схема
Завантажити та розпакувати схеми (а також креслення плати з двох сторін) у форматі PDF: sdr_ham_shema_pdf.7z Ці ж схеми для загального ознайомлення показані нижче.
Вхідний атенюатор, УВЧ:
Діапазонні смугові фільтри (на схемі кільця Amidon вказані кольором – червоні T50-2, жовті T50-6):
Змішувачі, підсилювачі приймача та передавача:
Автоматика управління_1:
Автоматика управління_2:
Синтезатор частоти:
Перехідник USB/LPT:
Мікроконтролер управління синтезатором частоти:
Підсилювач потужності передавача та АЦП вимірювача КСВ та потужності:
Плата
Якісні креслення плати у форматі PDF знаходяться у тому ж документі, що й схеми (завантажити у попередньому параграфі). Нижче показано загальний вигляд для ознайомлення:
Дизайнерський проект
Завантажити проект (зі схемою та платою): project_sdr_ham.7z Переглядач AltiumDesignerViewer на офіційному сайті: http://downloads.altium.com/altiumdesigner/AltiumDesignerViewerBuild9.3.0.19153.zip
Список елементів
Перелік від RA4CJQ сформований автоматично програмою розведення друкованої плати, тому назви багатьох елементів мають конкретний, а умовний характер. Майте на увазі, що такі назви часто не придатні для складання замовлень на елементи у магазинах. Завантажити перелік елементів у форматі Excel 2007-2010: sdr_ham.xlsx.
Перелік від Стіва (KF5KOG). Цей перелік, крім того, включає посилання на магазини Mouser та Digikey (назви елементів клікабельні). Вказані назви за каталогом цих магазинів (вони трохи відрізняються від назв самих виробників елементів): Parts List with Manufacturer part Numbers
Помилки та удосконалення
Іноді від радіоаматорів надходять повідомлення на форумах про помічені помилки, а також пропонуються різні вдосконалення. У міру можливості я тут їх публікуватиму.
#1. На платі переплутано позиційні позначення резисторів R90 і R94 в обв'язці одного з транзисторів RD06 підсилювача потужності. На малюнку правильне позначення (резистори позначені виділенням):
#2. У схемі УВЧ, в ланцюзі живлення мікросхеми DA1 AG604-89 резистори R5 і R6 повинні бути по 130 Ом кожен.
#3. Неодноразово повідомлялося, що на чистих платах від виробника (посилання на виробника нагорі сторінки) зустрічаються коротуни в зоні елементів ДПФ. Причому опір коротунів може бути різним, наприклад кілька Ом і вище. У режимі прийому це не особливо помітно на слух, а ось при передачі мала вихідна потужність. Також коротуни зустрічалися в зоні мікросхем INA163, що виражалося в дисбалансі сигналів, що подаються на лівий та правий канали звукової карти. Часто коротун не видно навіть при великому збільшенні. У таких випадках коротухи треба "випалювати" електричним струмом невеликої напруги, але достатньої потужності.
#4. Зауважте, що мікросхема DD6 на платі спочатку розгорнута на 180 град. проти мікросхемами DD4, 8, 9. Це правильно! Можна машинально припаяти DD6 аналогічно DD4, 8, 9 і це неправильно.
#5. Трансівер вимагає для живлення зовнішню двополярну напругу +-15В (крім напруги +13,8В). В принципі можна живити від трансформаторного джерела +-15В, але багато радіоаматорів застосовують мікросхеми перетворювачів DC/DC, мирячись із деяким збільшенням шумів від таких перетворювачів. Для цього виготовляють хустку, на якій розпаюють мікросхему та елементи обв'язування, а саму хустку розміщують на платі трансівера. Використовують мікросхеми MAX743 (перетворювач з +5В на +-15В), посилання на даташит http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX743.pdf , в датасіті є малюнок друкованої плати, обв'язка мікросхеми досить складна. Також використовують мікросхеми P6CU-1215 (з +12В +-15В) або P6CU-0515 (з +5В +-15В), що вимагають менше елементів обв'язки, посилання на даташит http://lib.chipdip.ru/011/DOC001011940 .pdf. Також згадуються мікросхеми RY-0515D і NMV0515S (обидві з +5В +-15В), остання шумить мало. Треба сказати, що з використанні перетворювачів з +5В +-15В потрібно збільшений радіатор на стабілізатор +5В, т.к. Струм споживання перетворювачів помітний.
#6. Для отримання вихідної потужності 10Вт (і більше) слід замінити транзистори RD06HHF1 на RD16HHF1. Струм спокою кожного транзистора виставити 250мА. Якщо розмір радіатора дозволяє, то можна зробити струм спокою значно більшим. Stew KF5KOG в yahoo-групі пропонує змінити номінали елементів обв'язування цих транзисторів. Конденсатори C254,268 змінити на 0,1 мк, а резистори R91,102 змінити на 680 Ом.
#7. ВЧ-трансформатор на біноклі BN-43-202 на виході підсилювача потужності дуже гріється. Пропонується замінити осердя на трубки 2643480102 FERRITE CORE, CYLINDRICAL, 121OHM/100MHZ, 300MHZ. Розміри Dзовнішн.12,3мм х Dвнутр.4,95мм х Довжина 12,7мм, матеріал-43. Даташит http://www.farnell.com/datasheets/909531.pdf (на фото справа лежить для порівняння колишній трансформатор на біноклі):
Stew KF5KOG в yahoo-групі пропонує замінити сердечник на BN43-3312. Конденсатор C261 змінити на 100пФ, при цьому вихідна потужність на діапазоні 6м виходить не менше ніж 8Вт (при використанні транзисторів RD16HHF1). Вторинна обмотка 3 витки!
Інакше вирішував проблему радіоаматор із ніком Lexfx (форум CQHAM). Він встановив додатковий дросель (на схемі червоним), при цьому середній висновок бінокля вже не використовується. Серце дроселя 10х6х5мм (ймовірно 1000НН), 7 витків у два дроти діаметром 0,8мм:
#8. Інформація з yahoo-групи. Щоб зменшити шум УВЧ необхідно відрізати в одному місці земляну доріжку (на малюнку - Bridge gap), а в іншому місці додати SMD-індуктивність, розірвавши тут провідник (на малюнку - Cut Trace):
#9. Для вирівнювання шумової доріжки на панорамі PowerSDR рекомендують зменшити величину ємності конденсаторів C104, 107, 112, 113 (на виходах змішувача приймача FST3253) до 0,012мк або навіть до 8200пф.
#10. Помилка під час розведення плати. Висновки 2,3 (витік, стік) транзистора VT2 IRLML5103, що подає харчування на мікросхему УВЧ, треба замінити місцями. Як це зробити вирішуйте самі. Можливо проводочками. Даташит IRLML5103.pdf
#11. Невдала схема обходу підсилювача потужності. Під час переходу на передачу кабель обходу залишається підключеним до входу підсилювача, що призводить до збудження підсилювача на частоті 50 МГц. Пропонується використовувати вільні контакти реле K26 для повного вимкнення кабелю обходу. Реле К26 має дві групи контактів. Випаюємо К26 (якщо воно вже було впаяне) і виконуємо згідно зі схемою та малюнком нижче. Використовуємо обмотувальний провід ПЕВ для перемичок. Можливо доведеться трохи підігнути ніжки реле перед запаюванням. Буде майже непомітно. На фрагменті плати білими рисками показані місця перерізання доріжок, а тонкими чорними лініями показані дротяні перемички:
Радіатор - алюмінієва пластина завтовшки 3...4мм, закріплена знизу плати на стійках. Транзистори підсилювача потужності та стабілізатор +5В розпаяні на звороті плати та прикручені до радіатора.
Традиційно протягом останнього століття переважав один єдиний метод, що став класичним, - це обертання ручки налаштування певного вузла всередині радіостанції (вхідний контур, гетеродин, синтезатор). Тобто, налаштування, пов'язане з механічною або електричною зміною одного або кількох її. Цей метод налаштування накладає низку обмежень для операторів радіостанцій. Одночасно ми можемо приймати передачу тільки від однієї станції. Для того, щоб послухати іншу станцію, нам потрібно, перш за все, втратити попередню станцію і потім налаштуватися на нову. А це вже якийсь процес, який займає певний час і виключає комплексне і повне сприйняття радіоефіру як джерела інформації. Обмеженість цього методу така, що ми не можемо побачити живий ефір. Спочатку обов'язково потрібно просканувати певну ділянку, а потім розгорнути «заморожене» зображення, як це поки що реалізовано в більшості трансіверів компанії Yaesu.
Крім того, як відомо з теорії побудови сучасних радіоприймальних пристроїв, основне посилення в супергетеродинних приймачах забезпечує його підсилювач проміжної частоти (УПЧ), який визначає реальну чутливість приймача, тобто його здатність приймати слабкі сигнали.
Фільтри зосередженої селекції (ФСС) цього тракту забезпечують селективність (виборчість) приймача сусіднім каналом. Найкраще з цим завданням справляються кварцові фільтри, що мають круті скати характеристики.
На наведеному малюнку показано характеристику фільтра. Його смуга пропускання (ПП) визначається за рівнем 0,7 К, де К - коефіцієнт передачі фільтра. З малюнка видно, що амплітуда перешкод значно ослаблена щодо амплітуди корисного сигналу: К2<К1.
Звідси очевидно, що чим більш пологі скати характеристики, тим менше пригнічується сигнал перешкоди, що заважає, і навпаки. Селективність по сусідньому каналу - це параметр, що характеризує, здатність приймача виділити потрібний сигнал на даній частоті в заданій смузі.
Крім селективності по сусідньому каналу в супергетеродина існує таке поняття, як селективність по дзеркальному каналу, яка визначається конструкцією вхідних ланцюгів приймача.
Але найголовніша особливість супергетеродинних приймачів полягає в тому, що чим нижче значення його проміжної частоти, тим більше прямокутні скати характеристики смугових фільтрів можна отримати і тим вище селективність по сусідньому каналу. Але чим нижче значення проміжної частоти, тим гірша селективність по сусідньому каналу. Тому вибирали компромісне значення проміжної частоти 465 кГц для радіоприймачів, що випускалися в СРСР і 455 кГц для сучасного радіообладнання. Щоб поліпшити селективність дзеркальним каналом, доводилося застосовувати схеми з подвійним і потрійним перетворенням. Але, при цьому, збільшувалися власні шуми приймача, а збільшення кількості змішувачів призводило також до погіршення динамічного діапазону приймача і до зниження стійкості цих приймачів до інтермодуляційних перешкод. Динамічний діапазон визначає здатність приймати слабкий сигнал на цій частоті, коли поруч осторонь іншої частоти включається інша потужна станція. Він визначається лінійною ділянкою характеристики та обмежений «знизу» власними шумами приймача, а «зверху» – нелінійністю елементів схем змішувачів. У сучасному ефірі рівень сигналів в антені приймача може досягати кількох сотень мілівольт. При такому рівні вхідного сигналу прийом не можливий і фактично блокується. Поняття «динамічний діапазон» описує максимальні рівні сигналів, що подаються на вхід приймача, при яких радіоприймальний тракт здатний нормально працювати і не перевантажуватися. Типові цифри динамічного діапазону для трансіверів сьогоднішнього дня становлять 80...100 дБ і дозволяють комфортно працювати в ефірі на одному діапазоні, навіть якщо в радіусі до 1км від вас перебуватиме сусідня радіостанція потужністю 100 Вт.
Основною особливістю трансіверів, виконаних за класичною схемою з кількома перетвореннями, є підвищений рівень теплових шумів всіх напівпровідникових елементів тракту на виході радіоприймача. Чим більше в тракті елементів перетворення та посилення, тим, відповідно, вищий рівень шумів на виході. Сюди ж додаються шуми синтезаторів та інших генераторів. Застосування автоматичного регулювання посилення слабко впливає загальний шум тракту, т.к. кількість елементів посилення/перетворення залишається постійною. Виявляється ця проблема як постійний настирливий шум у навушниках або динаміці радіоприймача навіть з відключеною антеною. При підключенні антени - цей шум може маскуватися шумами радіоефіру, але при цьому втрачається найголовніше - прозорість ефіру, що добре чується будь-яким вухом!
З широким поширенням в останні 20 років цифрової техніки та алгоритмів цифрової обробки сигналів (ЦОС або DSP по англ.), тракт обробки ПЧ стали впроваджувати мікропроцесори DSP. Це дозволило суттєво покращити якість основної селекції сигналу (Смуга фільтра від 50 Гц, рівні придушення сусіднього каналу до -100 дБ) і ввести безліч додаткових і корисних функцій, починаючи від очищення спектра сигналу, що приймається від шумів і перешкод до декодування цифрових видів модуляції.
Впроваджуючи в один корпус кілька радіоприймальних трактів з кількома трактами ПЧ та DSP, виробники навчилися реалізовувати таку нову та популярну функцію, як відображення панорами спектра на робочому діапазоні. Найбільше у використанні цієї технології досягла успіху компанія ICOM.
Однак, коли із застосуванням DSP максимально покращилася селекція по сусідньому каналу прийому, на перший план вийшло кілька проблем, які в попередніх реалізація тракту ПЛ були вирішені приблизно на одному рівні з трактом ПЛ і не були такими актуальними. Це вибірковість по побічним каналам прийому і динамічний діапазон сигналів, що приймаються.
У будь-якому варіанті побудови приймального тракту з однією або кілька проміжних частот завжди будуть присутні побічні канали прийому. Це звані дзеркальні канали від частот ПЧ і канали від перетворення на гармоніках. Їхня поява пов'язана як з математикою перетворення сигналів, так і з нелінійністю елементів перетворення, без яких не можна обійтися в принципі. Кількість побічних каналів прийому може бути дуже великою і залежить від кількості ПЛ та їхнього номіналу. Виробники намагаються вирішити проблеми, що виникають, різними способами і хитрощами, придумуючи нові способи придушення побічних каналів прийому. Це і мінімізація кількості ПЧ, і вибір ПЧ набагато вище частоти сигналів, що приймаються, і застосування складних схем попередньої селекції. На сьогоднішній день типова цифра придушення дзеркальних каналів становить приблизно -60...-70 дБ. Її достатньо для того, щоб у сучасному перевантаженому ефірі більш-менш перебуває комфортно.
Позбавиться якщо не всіх, то хоча б від більшості описаних вище проблем дозволили методи прямого перетворення сигналів з радіодіапазону в спектр звукових частот і обробка кінцевого сигналу фазовим способом, де основне посилення та обробка сигналу відбувається не на проміжній, а на низькій (звуковій) частоті .
Принцип прямого перетворення був відомий ще 30-х роках минулого століття. Але в той час, при тій елементній базі отримати прийнятну якість прийому було неможливо. Радіоаматори повернулися до приймачів та трансіверів прямого перетворення вже у 70 роки минулого століття. У нас у країні піонером у цій став Володимир Тимофійович Поляков, який написав безліч статей та випустив книги з техніки прямого перетворення. Опубліковані ним практичні схеми приймачів і трансіверів, які працюють на принципі прямого перетворення, повторили багато радіоаматорів, у тому числі і початківців. Але на той час елементна база не дозволяла досягти відчутної переваги, крім собівартості в порівнянні з супергетеродинами. Нині, з появою комп'ютерів, мають сучасні звукові карти, у яких виробляється основна обробка сигналів, техніка прямого перетворення переживають своє друге народження.
Сьогодні комп'ютер дедалі більше входить у наше життя. Якщо раніше, ще якихось 15 років тому застосування ПК обмежувалося лише веденням апаратного журналу, управлінням трансівера по САТ-інтерфейсу та обробкою сигналу в цифрових видах зв'язку, то вже сьогодні всі виробники сучасного обладнання швидко впроваджують найпередовіші інженерні рішення в схемотехніку сучасних трансіверів. Зі стрімким збільшенням обчислювальних потужностей та мініатюризацією інтегральних схем, з'явилася можливість широкого впровадження мікропроцесорів. Спочатку обробляли детектований НЧ сигнал, потім стали оцифровувати сигнал вже на низькій, наближеній до звукової ПЧ – 12..48 кГц, і програмно кодувати/декодувати будь-які види модуляції. Залишилася та сама технологія основної фільтрації та обробки сигналу на проміжній частоті. Весь упор робиться на розширенні сервісу управління та відображення, поки в 2004-2006 роках на ринок радіозв'язку не вийшла компанія Flex-radio, яка розпочала серійне виробництво трансівера Flex SDR-1000 (Software Define Radio - програмне визначення радіо), що працює за принципом прямого перетворення. Технологічно, це дозволило значно спростити схему та знизити собівартість у порівнянні з класичними трансіверами. У конструкції залишилося лише кілька вузлів: синтезатор частоти, керований від комп'ютера, змішувач прийому та передачі, малошумливий УНЧ, вузли комутації прийому/передачі, підсилювач потужності передавача та діапазонні фільтри.
Приблизно з 2005 року по всьому світу відразу кілька компаній, а також ентузіасти-одинаки почали копіювати трансівер SDR Flex-1000 з будь-якими модифікаціями і без них. Найвідомішим і найпопулярнішим у Росії став клон трансівера від Тарасова, UT2FW. Тільки завдяки його зусиллям для багатьох росіян став доступний 3-х платний, багато в чому покращений варіант-клон трансівера SDR Flex-1000, а також 100 Ватт повністю завершений варіант трансівера.
У Росії трансивери SDR стали відомі завдяки таганрозької компанії Expert Electronics, яка в 2007 році почала випускати свій варіант SDR-трансівера під найменуванням Sun SDR-1. Він є покращеною копією трансівера Flex-1000 і принципово іншою схемою управління. Якщо оригінальний трансівер Flex-1000 мав управління за морально застарілим паралельним інтерфейсом LPT, то розробники Sun SDR-1 управління трансівером реалізували через USB-інтерфейс і повністю з нуля написали свою програму трансівера. Приблизно наприкінці 2005 - початку 2006 року відбувається дійсно епохальна подія, з якої почався переворот у світі радіо та широке поширення архітектури DDC.
Російська компанія з Таганрога Expert Electronics навесні 2012 оголошує про випуск своєї нової рації Sun SDR2.
Наприкінці літа 2012 року вони випускають у продаж свої перші готові трансівери. Таганрогці випустили не просто відносно дешевий і функціонально закінчений DDC/DUC трансівер на КВ діапазон, але ще змогли реалізувати в ньому роботу на УКХ-діапазоні, зробили бездротовий зв'язок з трансівером - повне управління по Wi-Fi, а також все програмне забезпечення для трансівера написати самі з нуля.
Змішувачі, що застосовуються в сучасних приймачах, виконаних за SDR технологією, побудовані за подвійною балансною схемою та вносять мінімум втрат. Завдяки тому, що як елементи змішувача використовуються аналогові високошвидкісні ключі – такий змішувач практично не шумить. Все посилення відбувається на низькій частоті і забезпечується спеціалізованими малошумливими мікросхемами. Щоб зберегти високе значення динамічного діапазону АЦП, посилення УНЧ вибрано мінімально можливим. Воно лише компенсує втрати у змішувачі та вхідних ланцюгах. З виходу АЦП оцифрований сигнал обробляється програмним методом.
Наприклад, у трансіверах Flex SDR це посилення відповідає 20 дБ. Додаткове посилення здійснюється регулюванням малошумного підсилювача (МШУ) за низькою частотою. Навіть без підсилювача чутливість трансіверів Flex SDR становить -116 дБм – це відповідає 0,35 мкВ. З увімкненим підсилювачем в середньому положенні чутливість покращується до значення -127 дБм або 0,099 мкВ, з максимальним посиленням чутливість становить вже -139 дБм або 0,025 мкВ і обмежена вже шумами самого підсилювача.
Порівняно зі звичайними трансіверами, SDR виграє не лише за чутливістю, а й за «шумністю», що є одним із головних суб'єктивних оцінок якості роботи трансівера.
Структурна схема розподілу посилення за основними блоками наведена нижче.
Отже, однією з найголовніших характеристик радіоприймального тракту є його здатність виділяти корисний сигнал необхідної смуги на будь-якій із робочих частот з мінімальними спотвореннями та мінімальною нерівномірністю.
Навіть найпростіший SDR трансівер сімейства Flex, практично перевершує всі апарати з чутливості, хоча й поступається динамічному діапазону. Динамічний діапазон АЦП AIC33 в 16-бітному визначається його вибірковістю по побічним каналам, дзеркальним каналам, і точкою компресії. У SDR-трансіверах точка компресії зазвичай має високий рівень. Вибірковість по дзеркальному каналу в SDR-технології забезпечується правильною симетрією та точністю квадратурних сигналів гетеродина та каналів обробки НЧ. Фактично це забезпечується технологічністю складання друкованої плати, правильністю розведення принципової схеми та правильністю проектування схеми. Усі неточності технологічного циклу автоматично компенсуються вже у програмі обробки цифрового потоку.
У SDR трансіверах сигнал за допомогою єдиного змішувача переноситься з радіодіапазону на низьку ПЧ (0-100 кГц) і оцифровується за допомогою звукової карти, а програмними методами демодулюється потрібна смуга частот з потрібним видом модуляції. Для обчислення фазовим методом потрібна пара максимально ідентичних каналів прийому зрушених фазою на 90 градусів. В результаті перетворення сигналу в 2-х каналах ми маємо дзеркальний канал, що віддаляється на 180 градусів щодо прямого каналу і легко задавлюється програмними методами на -100 ... 140 дБ. Ще простіше виходить селекція сигналу сусіднім каналом. З використанням ЦОС, рівень придушення сусіднього каналу приблизно дорівнює динамічному діапазону АЦП DSP - тобто. легко укладається у цифри -100...-120 дБ з коефіцієнтом прямокутності фільтра дуже близьким до 1.
Досягти таких цифр придушення при використанні аналогових фільтрів у принципі неможливо. Для порівняння, пригнічення сусіднього каналу хорошим кварцовим фільтром на рівні -60дБ відбувається при відбудові на 1...2 кГц. У програмному фільтрі придушення -100 дБ відбувається при відбудові всього на 50-100 Гц. Ця різниця добре помітна у разі, коли сусідній сигнал йде з рівнем 9+40...+60дБ. На класичному аналоговому трансівери ви втрачаєте ефір, поки не відбудуєтеся від сусідньої станції приблизно на 5...25 кГц. При використанні SDR-трансівера, звузивши програмний фільтр на 50-200 Гц, ви сигнал, що заважає, практично перестаєте чути.
Наявність всього одного змішувача в тракті обробки сигналу істотно підвищує «прозорість» ефіру. Ви чуєте найслабкіші сигнали і легко їх поділяєте з найсильнішими, ви чуєте «глибину» і відчуваєте «динаміку» радіоефіру. А комплексна робота з усіма сигналами в смузі 100 кГц дозволяє графічно легко розгорнути спектр смугою до 200 кГц у реальному масштабі часу і зробити з ним те, що вам заманеться. Жодна класика не здатна на таке при аналоговій обробці сигналів!
Блок-схема трансівера Sun SDR2 наведена нижче.
Окрема розмова стосується промальовування панорами спектру. Максимальна роздільна здатність екрана монітора, на якому відображається спектр, становить лише 1080 пікселів. У просунутих відеокартах є можливість розтягувати спектр на 2 монітори – відео драйвер системи Windows це дозволяє зробити. У результаті виходить максимум 2160 пікселів. З усієї кількості точок повну ширину часто використовують дуже рідко, невелику частину точок займають бордюри і обрамлення вікна програми, і часто вікно спектра панорами тримають розгорнутим не весь екран, а лише невелику її частина, тобто. використовується 30...60% максимальної кількості точок.
При розрахунку спектру та фільтрів використовуються складні математичні алгоритми функцій швидкого перетворення Фур'є (БПФ). Кількість точок відліків при БПФ-обробці зазвичай беруть із невеликим надлишком - 4096, 8192 і дуже рідко для специфічних завдань більше 16384 точок. Чим більше використовується точок - тим візуально спектр виглядає красивішим і дозволяє детальніше розглянути елементи сигналу при його збільшенні. Проте, збільшується кількість розрахунків, час розрахунку, час промальовування спектра. Але, навіть 32768 тисяч точок - це справжній мізер порівняно з 30...60 мільйонами відліків, які надходять з АЦП.
Крім основної програми (Expert SDR2), можна відкрити вікна інших програм, наприклад апаратний журнал (UR5EQF Log 3) і т.п.
Нижче наведено фотографію друкованої плати трансівера
Управління з комп'ютера в ньому можна здійснювати за допомогою окремого WI-FI модуля, що купується окремо.
Для багатьох радіоаматорів при виборі моделі трансівера визначальним фактором є його ціна, для інших, менш стиснутих у засобах, - високі параметри та зручність користування. Є любителі «пограти» з новою моделлю, а потім продати її, є «професійні» контестмени, яким потрібні трансівери з «супердинамікою», є фанати певних фірм, які на дух не переносять апаратуру інших виробників.
Однак коли ми говоримо про різні сучасні трансівери, призначені для аматорського KB радіозв'язку, в першу чергу загостримо увагу на обраній виробником концепції таких пристроїв: «класичні» супергетеродини з перетворенням вниз або вгору і тільки аналоговою обробкою сигналу; супергетеродини з перетворенням вниз або вгору зі змішаною обробкою сигналу (аналогової та цифрової); супергетеродини з перетворенням вниз або вгору та широким використанням цифрової обробки сигналу; програмно-визначувані радіопристрою (SDR), в яких аналоговими є вхідні вузли і змішувач, а вся обробка сигналу - цифрова, що здійснюється за допомогою персонального комп'ютера та/або АЦП швидкодіючих і сигнальних процесорів. Багато параметрів такого радіопристрою в основному визначаються алгоритмами обробки сигналу, що застосовуються, і, відповідно, можуть бути поліпшені в міру вдосконалення програмного забезпечення. Крім того, у SDR-трансіверах автоматичне регулювання посилення також реалізується цифровими методами.
Задля справедливості слід зазначити, що під концепцію SDR підпадають і супергетеродини, в яких перетворення частоти використовується для зниження частоти прийнятого сигналу, щоб забезпечити його обробку сигнальними процесорами. Під обробкою сигналу маються на увазі: селекція, фільтрація, регулювання амплітудно-частотної характеристики, режекція несучих і тональних сигналів, що заважають, придушення імпульсних перешкод і фонових ефірних шумів, візуалізація (наприклад, виведення спектру на графічний дисплей) і т.д.
У зведеній таблиці найбільш популярні моделі сучасних трансіверів розташовані у порядку, що визначається сукупністю найбільш значущих електричних параметрів (за результатами вимірювань, проведених у лабораторії ARRL та публікованих у журналах QST). Типовим представником «класичного» супергетеродина з перетворенням нагору і лише аналоговою обробкою сигналу є трансівер Alinco DX-SR8T. Роками відпрацьовані схемотехнічні та конструкторські рішення, мабуть, дозволили створити один із найдешевших трансіверів – «робочого конячка» для рядових радіоаматорів.
Нині трансівери, у яких цифрова обробка сигналу грає другорядну роль, а аналогова - основну, вже рідкість. І це зрозуміло – ми є свідками процесу стрімкого впровадження цифрових технологій практично у будь-якій галузі радіоелектроніки. У приймальних трактах сучасних супергетеродинів найчастіше застосовується розподілена каскадами селекція - спочатку сигнал проходить через досить широкосмуговий аналоговий «руфінг»-фільтр, а подальшу необхідну вибірковість забезпечують додаткові аналогові чи цифрові фільтри.
Сучасні пристрої цифрової обробки сигналу дозволяють створювати пристрої обробки сигналу, близькі до ідеальних, деякі параметри яких значно перевершують параметри аналогових фільтрів (кварцових, електромеханічних і т.д.) та інших традиційних вузлів приймально-передавальної радіоапаратури (шумоподавлювачі, notch-фільтри тощо). д.). Набори вузькосмугових (наприклад, 2,4 і 1,8 кГц, 500 і 300 Гц) кварцових фільтрів застосовуються в деяких моделях трансіверів для розширення динамічного діапазону при малих розладах від частоти сигналу, щоб максимально знизити рівень перешкод у приймальному тракті.
У зв'язку з необхідністю встановлення вузькосмугових фільтрів для отримання максимального динамічного діапазону знаковим стало повернення до перетворення вниз у трансіверах, що використовують супергетеродинну схему. Знову «відкрили» таке перетворення інженери фірми Elecraft, випустивши трансівери К2 і КЗ, які мають приймачі з відмінними параметрами «динаміки». Вигоду від застосування низької проміжної очної частоти відзначили не тільки радіоаматори, які рублем (доларом, євро і т.д.) «проголосували» за ці моделі, а й розробники фірм Yaesu та Kenwood – «китів», які давно й успішно випускають зв'язкову радіоапаратуру. У новинках цих фірм - трансіверах Yaesu FTdx5000 та Kenwood TS-590 застосовується перетворення вниз (точніше змішане, але про це трохи нижче), і ці пристрої дійсно мають відмінні параметри (кожен у своїй ціновій категорії), а вже за співвідношенням «ціна/параметри » TS-590 поки що явний фаворит. Крім відмінних динамічних характеристик, цей трансівер вигідно відрізняють вбудована звукова карта та універсальний USB-порт, що забезпечує керування найрізноманітнішими функціями – CW- та FSK-маніпуляцією, САТ-системою тощо. Правда, якщо в основному приймачі трансівера FTdx5000 на всіх KB діапазонах застосовується «чесне» перетворення вниз (другий приймач цього трансівера має перетворення вгору), то в TS-590 перетворення змішане - в тих діапазонах, де від приймача потрібна максимальна динаміка, використовується перетворення вниз а на незавантажених діапазонах, а також при роботі з «широкими» кварцовими фільтрами в завантажених діапазонах - перетворення вгору.
Отримати сигнал гетеродина з низьким рівнем фазових шумів у системах з фазовим автопідстроюванням частоти значно складніше, ніж у пристроях прямого синтезу частоти, та й схемотехнічно високоякісний синтезатор з ФАПЧ є вельми «навороченим» пристроєм.
Фірма Icom - третій "кит", що виробляє апаратуру для аматорського радіозв'язку, - поки що залишається прихильником супергетеродинів з перетворенням вгору. Однак, судячи з основних електричних параметрів навіть «топових» моделей цієї фірми, такий підхід поки що не дозволяє створити трансівер з максимальними динамічними характеристиками, і «топові» моделі Icom є «міцними середнячками».
Американську фірму Flex Radio Systems цілком можна назвати обурювачем спокою на ринку апаратури для аматорського радіозв'язку. Вже перша модель цієї фірми-програмно-визначуваний трансівер SDR-1000, з яким вона вийшла на ринок радіоаматорської апаратури, - зробила мініреволюцію в умах і перевагах багатьох радіоаматорів. Адже, по суті, було запропоновано абсолютно новий підхід до конструкції трансівера та роботи з ним: замість передньої панелі з дисплеєм та численними ручками управління – екран персонального комп'ютера. Налаштування на сигнал та керування режимами роботи здійснюється за допомогою комп'ютерної «мишки» та клавіатури, у режимі реального часу на спектральному дисплеї відображаються всі сигнали у вибраній ділянці діапазону, налаштування на будь-який з яких відбувається практично миттєво.
Фактично SDR-трансівер фірми Flex Radio Systems - це «чорна скринька» з мінімальною аналоговою частиною, що забезпечує за допомогою квадратурного змішувача перенесення сигналів, що приймаються на низьку частоту, на якій відбувається обробка сигналу персональним комп'ютером. В даний час Flex Radio Systems випускає SDR-трансівери Flex-5000А та Flex-3000 - справді сучасні високоефективні пристрої.
Усі трансівери є програмно-визначуваними (виняток - Alinco DX-SR8T). Це означає, що їх параметри значною мірою залежать від застосовуваного програмного забезпечення, нові версії якого радіоаматори можуть завантажити у свої трансівери з сайтів фірм-виробників. Практика показує, що, як правило, нова версія програми може значно покращити якість роботи трансівера, тому настійно рекомендується проводити оновлення програмного забезпечення.
Питання та міфи про SDR
Питання та міфи
Одне з найпоширеніших питань на сьогоднішній день після покупки SDR-radio – це: Який комп'ютер використовувати? або «Який комп'ютер купити, щоб його вистачило на кілька років?» Якщо відповісти коротко, то сьогодні – будь-хто. І на цьому статтю можна було б закінчити. У мене була можливість протестувати трансівер на кількох комп'ютерах з різними параметрами, з яких я вирішив скласти маленьку статтю про те «Чого і скільки» у відсотках.
На сьогоднішній день, якщо після покупки трансівера ви вирішите відразу оновити комп'ютер, то звернувшись до найближчого комп'ютерного магазину, ви можете зібрати будь-яку систему в діапазоні від 10 до 30 тисяч рублів. Будь-який зібраний сьогодні системний блок комп'ютера забезпечить роботу Power SDR з мінімальним завантаженням ресурсів. Але не всім варто одразу бігти до магазину за новим комп'ютером. За новим комп'ютером варто бігти тільки в тому випадку, якщо у вас досить старий системний блок – це від 2007 року і більше. Моя ж думка, що сьогоднішні, навіть не найдорожчі комп'ютери краще підходять для SDR, ніж найдорожчі, але 3-5 річної давності. Для прикладу, якщо взяти 2х ядерний процесор частотою 2ГГц випуску 2007 року і такої самої частоти 2011 року, то обчислювальна потужність у них відрізнятиметься в рази! А це означає, що програма Power SDR на старому процесорі використовуватиме ресурсів так само в рази більше. Скільки це у цифрах – побачите самі хвилиною пізніше.
Для дослідів я використав кілька комп'ютерів різної комплектації та різних років випуску, кілька ноутбуків і навіть вирішив випробувати пару нетбуків як особливо слабкі, але можливі для використання варіанти. На сьогодні всі комп'ютери, що продаються, можна розділити на кілька категорій:
1. Комп'ютер класичної конфігурації, що включає системний блок з материнською платою та повноцінним процесором – на сьогодні найшвидша система. Цінова категорія 8 - 40 тис. руб. залежно від типу процесора, материнської плати, обсягу ОЗП, вінчестера та відеокарти;
2. Мініатюрні системні блоки, неттопи та моноблоки на основі процесорів АТОМ, які впаяні на материнську плату. Цінова категорія від 10 до 25 УРАХУВАННЯМ;
3. Ноутбуки на основі повноцінних процесорів, цінова категорія від 15 до 50 УРАХУВАННЯМ;
4. Нетбуки на основі процесорів АТОМ з цінами від 8 до 15т.
5. Планшетні комп'ютери з процесорами АТОМ від 15 до 25т.
Всі ці категорії комп'ютерів сьогодні працюватимуть із програмою Power SDR. Відрізнятимуться вони лише кількістю відсотків завантаження системи. Так, нетбуки на основі процесора АТОМ завантажуватимуть систему від 30% і вище. А комп'ютери на основі повноцінних процесорів, максимум до 30%, і те, 20-30% буде на найнижчих процесорах. Слід також знати, що швидкість процесора - не єдиний показник продуктивності комп'ютера, який відповідає за всю математику в програмі Power SDR. Цей параметр залежить від кількості оперативної пам'яті. На сьогоднішній день її має бути мінімум 1ГГб. На цьому мінімумі Power SDR ще буде непогано працювати. І чим слабший процесор, тим більше її кількість критична для нормальної роботи. Нижче за текстом ви побачите це. Тобто. на кількості пам'яті краще не економити, і якщо є можливість – укомплектувати материнську плату пам'яттю максимально можливо.
Для тих же, хто міркує міняти або міняти комп'ютер, а так само, якщо міняти - то на якій, уявляю системи, що тестуються мною:
1. Системний блок на основі AMD Athlon 64 x2 Dual Core Processor 4800+ частотою 2.5ГГц. RAM 4Gb - завантаження 13 ... 16%; ()
2. Системний блок з урахуванням процесора Intel Pentium 4/800MHz(шина) частотою 2.6ГГц, RAM 1Gb – завантаження 25…30%; ()
3. Системний блок на основі процесора Intel ATOM D410, RAM 2Gb - завантаження 34 ... 40%; ()
4. Системний блок на основі процесора Intel Atom D525, RAM 4Gb - завантаження 20 ... 25%; ()
5. Системний блок на основі процесора VIA PV530, RAM 2Gb - завантаження 65 ... 70%; ()
6. Ноутбук Sony процесор Intel Core 2 Duo T6400 2GHz, RAM 4Gb - завантаження 14 ... 16% ()
7. Ноутбук HP процесор Core 2 Duo T8400 2.24GHz, RAM 3Gb - завантаження 18..22%; ()
8. Нетбук Asus EEEPC 900, RAM 2Gb - завантаження 40-45%; ()
9. Нетбук Asus EEEPC 4G, RAM 1Gb у полегшеному режимі 630МГц - завантаження 80 ... 85%; ()
10. Нетбук Asus EEEPC 4G, RAM 1Gb у повношвидкісному режимі 900МГц - завантаження 55 ... 60%; ()
Останні дані із застосуванням таких старих нетбуків як EEEPC 900 та EEEPC 4G показують, що програма Power SDR може працювати і на таких слабких комп'ютерах. Причому ЄЕЕПС 4G працював на зовнішньому 19" моніторі, і в 2х режимах - 630 МГц і 900 МГц. При обох режимах програма працювала, але з різною величиною завантаження процесора. Сьогодні можна придбати нетбук з більш потужним процесором і великою кількістю оперативної пам'яті ОЗУ. їх можна, наприклад, як другий приймач або трансівер для дачі у зв'язці з трансівером Flex SDR-1500.На ноутбуках та на AMD-комп'ютері стояла система Windows 7, на решті – Windows XP Sp3.Трансівер використовувався SDR Flex-1500.
Усі представлені цифри завантаження мають усереднене значення – це ми бачимо на скріншотах. На кожному комп'ютері була встановлена програма лог-журналу UR5EQF і завантаження зростало не більше ніж на 5-7%. Також хочу зазначити, що завантаження процесора практично не залежить від якості застосовуваної відеокарти і кількості пам'яті на ній. При тестуванні програми Power SDR на системному блоці №2 з процесором Intel Pentium 4, я намагався ставити дуже стару відеокарту Riva TNT 2 c 16Mb відеопам'яті та потужну ігрову відеокарту GeForce 6600 з 512Mb відеопам'яті. Цифра завантаження процесора майже змінилася. Це говорить про те, що всі розрахунки DSP блоку в програмі лежать на плечах процесора, що застосовується. А різниця в цифрах завантаження на ноутбуках показує, що під час розрахунків активно використовується ОЗУ. Процесор у ноутбуці НР потужніший і швидший, ніж у ноутбуці Sony на 250МГц, але пам'яті в ньому менше. Відповідно різниця у завантаженні склала близько 7-10% на користь Sony. З показаних цифр, можна припустити, що повноцінні процесори сьогодення – Intel i3, i5, i7 дадуть ще менші цифри завантаження, т.к. вони виконані за більш сучасною технологією і мають набагато більшу продуктивність, ніж старі процесори при тих же значеннях частот.
Особливий інтерес представляє зв'язка SDR Flex-1500 з планшетним комп'ютером на основі процесора Atom N570. На жаль, у мене не було можливості перевірити таку цікаву зв'язку через відсутність планшета для тесту. Якщо у вас буде можливість, проведіть тест і поділіться враженнями… Ймовірно, варто очікувати завантаження процесора в районі 20-40% і дуже цікавий спосіб управління програмою Power SDR пальцевим методом.
Для набору статистики за ступенем завантаження комп'ютера, пропоную кожному, у кого є така можливість, зробити скріншот робочого стола за зразком наведених вище скріншотів і з описом комп'ютера надіслати на . У міру накопичення інформації вона викладатиметься на сайті.
Головний міф – комп'ютер – це страшно, складно та проблемно.
Комп'ютер – це актуальна необхідність сучасного світу, допомагає вирішувати безліч завдань, зокрема. та радіоаматорського характеру. Від розрахунків на сучасному інженерному калькуляторі до моделювання схем та антен. У сфері радіоаматора-короткохвильовика, це в основному управління трансівером, ведення апаратного журналу, формування звітів після змагання, роздрук, прийом та відправка електронних QSL-карток, контроль за проходженням, інформування про появу в ефірі рідкісної, дальньої станції і нарешті, вже сьогодні, повна обробка сигналу як на прийом, так і на передачу в технології SDR. Сучасне програмне забезпечення вже добре вигострене і збої в програмному забезпеченні стали вже рідкістю.
Другий міф - комп'ютерне залізо глючне і комп'ютер складно зібрати стабільно-працюючим.
Часи, коли окремі компоненти системного блоку між собою могли конфліктувати, вже років 10 як канули в лету. Основні гравці комп'ютерного ринку давно один з одним домовилися про протоколи та специфікації. Великі компанії давно скупили дрібні. Основні елементи комп'ютера вже більшою мірою утримуватись на материнській платі і навіть є клас материнських плат, де все в одному в т.ч. та процесор впаяний. Але якщо ви все ж таки боїтеся самі збирати комп'ютер, то сьогодні в магазинах представлений великий вибір вже зібраних системних блоків на будь-який смак і будь-яку цінову категорію. В основі своїй вони вже з встановленим програмним забезпеченням і відтестовані на стабільність роботи. Для тих, що особливо турбуються, можна рекомендувати ноутбук. Ці комп'ютери проходять тестування на заводі-виробнику. Тобто. можна сказати, що на сьогодні хороший ноутбук є не тільки мобільним комп'ютером, а й одним із найстабільніших.
Третій і найпоширеніший міф, SDR – це складно в налаштуванні та роботі.
Складним SDR був на початку своєї появи. Перша реалізація SDR трансівера в особі Flex SDR-1000, а потім усіх незліченних клонів цього трансівера вимагала застосування окремої звукової карти, цілої купи кабелів та проводів. Проблем пов'язаних із цим було море. Від налаштування звукової карти до калібрування програми. Проблеми в роз'ємах, розведення звуку каналами, сумісністю драйверів і операційних систем. Тепер все це у минулому! Наймолодша модель SDR трансівера SDR Flex -1500 вже містить сучасний і якісний АЦП і управляється по єдиному USB кабелю. Також АЦП вже вбудовані в старші моделі Flex-3000 і Flex-5000. Програма налаштування сама встановить потрібні драйвера та відкалібрує софт радіоприймача та передавача. Проблеми придушення дзеркального каналу в діапазонах більше немає. Трансівери SDR Flex-3000 і Flex-5000 (у комплектації Flex-5000ATU) містять у собі автотюнер, і у вас немає необхідності заново налаштовувати антени, якщо ви змінили старий трансівер на новий SDR - трансівер. Тепер просто можна вставити навушники та мікрофон у відповідні гнізда, та працювати в ефірі. І головна особливість нових трансіверів фірми Flex-radio - це повна підтримка і сумісність всіх версій програмного та апаратного забезпечення, що випускаються, з усіма новими версіями операційних систем Windows фірми Microsoft.
Міфи про заземлення
Крім питань пов'язаних із вибором комп'ютера для SDR – трансівера, існує також кілька міфів про заземлення. На мій погляд, це найнебезпечніший і найпоширеніший міф. Історія неВикористання заземлення показує, що історія нікого не вчить. І кожна людина, яка постраждала одного разу досить сильно, потім журиться «Ну чому я не заземлився?», але пізно – все згоріло або сама травмувалася. У гіршому випадку порушення правил експлуатації електрообладнання призводить до смертельного результату. Найчастіший варіант – це пошкоджена апаратура. І особливо прикро, коли ця апаратура коштує дуже великих грошей. Трансівери SDR – класу більше схильні до виходу з ладу через порушення правил експлуатації та заземлення. Це пов'язано зі специфікою роботи блоків живлення. Наслідки неправильного радіочастотного заземлення проявляються у вигляді зависань комп'ютера та трансівера. У особливо важких випадках – це проявляється як «печіння» корпусу комп'ютера чи трансівера.
Розглянемо два види заземлення. Перше – заземлення електротехнічне. Друге – радіочастотне заземлення.
Заземлення електротехнічне- Це такий провід, через який стікає постійний електричний потенціал на землю. Тобто. провідник, що має 0-е електричне опір для постійного струму між пристроєм під потенціалом та землею. У окремому випадку це провід для електричного струму частотою 50Гц.
Як таке заземлення працює?
Якщо, цілком випадково, вигоряє якийсь елемент підсилювача або трансівера, що знаходиться під високою напругою (зазвичай у блоці живлення), або просто відвалюється провід живлення і запобіжник не згорає - то корпус пристрою, підсилювача, блоку живлення та/або трансівера буде під потенціал високої напруги. Доторкнувшись до нього, ви ризикуєте отримати удар електричним струмом. У крайньому випадку вас «пощипле» за пальці, а в гіршому – може вбити. Хороший приклад грубого порушення правил техніки безпеки показу. Щоб відвести високий потенціал з корпусу, потрібно надати йому провідник, який матиме значно менший опір, ніж тіло людини. Ним і є провід заземлення.
У корпусі комп'ютера знаходиться імпульсний блок живлення. Схемотехніка всіх малогабаритних імпульсних блоків живлення така, що на корпусі комп'ютера завждиЄ потенціал, що дорівнює половині живлення електричної мережі між корпусом блоку живлення комп'ютера і землею або 0-им проводом. Іноді та у вимкненому стані (залежить від блоку живлення). Тобто. 100 – 120 Вольт завжди присутній на корпусі. Деяких цей потенціал неодноразово «кусав» за пальці. А тепер уявіть собі ситуацію. Підключаємо до комп'ютера трансівер. Даний трансівер з'єднаний коаксіальним кабелем з антеною, яка на даху або на городі\у полі має гарний контакт із землею або добре заземлена. У цьому випадку між трансівером та комп'ютером буде присутній електричний потенціал напругою 100-120 Вольт. І в момент з'єднання трансівера з комп'ютером, ви можете помітити іскру. А тепер уявіть, як почувається трансівер? Якщо вам пощастило, і загальні контакти пристроїв роз'ємів торкнулися першими, то різниця потенціалу знімається з корпусу і підключення відбувається нормально. А якщо спільні контакти стосуються другим, то цей потенціал безпосередньо прикладається до елементів порту зв'язку і в результаті ми маємо «дефектний» трансівер або комп'ютер з портом, що вигорів. Друзі, це не про вас? Ну слава Богу! Це поки що не про вас. А ось тим, кому не пощастило, зараз напевно сумно згадувати вбитий трансівер або комп'ютер і головний біль, пов'язані з ремонтом і подальшим продажем колишнього мерця. Тому, друзі, обов'язково, перед тим як використовувати SDR - трансівер спільно з комп'ютером, знайдіть будь-яку точку з нульовим потенціалом або заземлення, наприклад, трубу з холодною водою для тих, хто живе в квартирі. Ті, хто живуть у приватному будинку, не полінуйтеся і зробіть контур заземлення, і тільки тоді, заземливши, користуйтеся на здоров'я трансівером та комп'ютером.
Ті, хто розповідає про те, що вони в житті заземленням не користуються, і рекомендують взагалі не користуватися ним – перебувають у «групі ризику» до певного часу. Біжіть від таких порадників подалі, бо вони самі не дотримуються техніки безпеки, так ще й вам нарадять поставити під загрозу своє життя, і життя вашої апаратури.
Особливо це стосується користувачів SDR трансіверів!
Заземлення радіотехнічное - провід, яким «стікає» антеною, що не випромінюється, ВЧ потенціал на землю.
Уявіть собі, що антеним кабелем біжить гаряча безбарвна рідина й у точці живлення антени вона випаровується. А та частина, що не випарувалася, стікає назад кабелем у трансівер, заодно намочивши і трансівер, і проводи живлення та комп'ютер. Ось така це рідина у понад плинному стані. Мало того, вона ще й гаряча, легкозаймиста і до того ж отруйна. Затікаючи в мікрофон, вона починає хлюпати, а затікаючи до підсилювача, починає горіти. У комп'ютері ця рідина замикає всі контакти, і вона починає глючити. Протікаючи проводами електромережі, ця рідина смердить і щипає очі.
Вирішити всі ці проблеми в більшості випадків, допомагає правильне ВЧ-заземлення та ВЧ екранування. Перша точка ВЧ-заземлення повинна бути на правильно виконаній антені. Один з головних елементів антени - це такий відомий конструктив як «пристрій, що симетрує». Воно дозволяє компенсувати ВЧ напругу на кабелі в точці живлення антени кабелем і тим самим мінімізує проникнення ВЧ кабелем в приміщення, де знаходиться передавач. Порівняти пристрій можна з тазиком, куди зайва рідина стікає і її видаляють. Досить часто симметруючим пристроєм нехтують. А даремно. Технічно симетруючий пристрій не є ВЧ заземленням, але в контексті вирішення проблеми він грає одну з головних ролей. Правильно виконаний конструктив антени, має якісне заземлення ВЧ за допомогою електрично заземленої щогли або майданчика кріплення антени. Також головним ВЧ заземленням є хороші противаги антени. Це більшою мірою відноситься до вертикальних несиметричних антен. Якщо їх кількість досить велика (>4..8) і вони налаштовані в резонанс, то ВЧ, що гуляє кабелем, так само буде мінімізовано. Позбутися наведень ВЧ енергії та проникнення ВЧ енергії по кабелю, можна також за допомогою ВЧ бар'єрів або ВЧ ізоляторів. До них можна віднести феритові клямки або феритові кільця, наприклад такі як . Достатньо намотати кілька витків кабелю на такі кільця, і для ВЧ енергії такий кабель матиме високий опір. Даний спосіб ВЧ ізоляції дозволяє ефективно екранувати комп'ютер та трансівер від ВЧ енергії, але не прибирає ВЧ енергію з кабелів та проводів. Цей спосіб придушення ВЧ енергії найбільш ефективний, якщо використовується потужний трансивер SDR типу Flex SDR-3000 і Flex SDR-5000, а також у разі використання зовнішнього підсилювача потужності.
Приватним випадком заземлення ВЧ є електротехнічне заземлення корпусів підсилювача і трансівера. По ньому ВЧ потенціал так само ефективно стікатиме на землю. Пам'ятайте, якщо ВЧ потенціал є на проводах і корпусах під час передачі, він так само є і на прийом! А це означає, що всі перешкоди, що знаходяться в зоні прийому, ви прийматимете не тільки антеною, а й кабелем та корпусом трансівера та комп'ютера. Тобто. винісши антену за межі приміщення передавача, але, не позбавившись ВЧ-наведень, ви будите ловити всі перешкоди з цього приміщення.
У радіоаматорській практиці існують такі ситуації, коли відсутня доступ до електротехнічного заземлення та антена так виконана, що під час передачі "фоніт" буквально вся електропроводка. Наприклад, це може бути повністю ізольований засклений балкон та антена типу «довга мотузка випадкового розміру». У цьому випадку допоможе зняти потенціал із пристроїв така чудова коробочка як «штучна земля». Що вона собою уявляє? По суті, це маленька антена з короткого дроту (від 1 до 2х метрів), що налаштовується в резонанс LC ланцюгами в окремому корпусі. Ця маленька антена відсмоктує потенціал, що залишився, з корпусу трансівера і перевипромінює його в простір в іншому місці від антени з низьким ККД випромінювання. Аналогія - маленький пилосос, який з корпусу відсмоктує ту саму небезпечну рідину, що стекла з кабелю. Такі пристрої можна підключати не тільки до трансівера, але й до комп'ютера в особливо тяжких електромагнітних умовах експлуатації трансівера. Головне – основну антену віднести якнайдалі від цих перевипромінювачів. Американська фірма MFJ випускає готову «штучну землю» під назвою .
Таким чином, якщо ви маєте часті проблеми з комп'ютером не пов'язані з його наповненням, а пов'язані з роботою трансівера на передачу, то найімовірніше – ці проблеми пов'язані з наявністю блукаючих ВЧ струмів по антовому кабелю, корпусу трансівера та комп'ютера. Достатньо правильно виконати антену та все заземлити, і ці проблеми зникнуть. Перевірити характер зависань комп'ютера можна, підключивши замість антени на вихід трансівера. Якщо "підвисання" комп'ютера припинилися, то робимо заземлення та антену.
