SDR приемник, в статье представлена схема простого SDR приемника, скажем так для начинающих, кто желает ознакомится с техникой SDR и ее работой. Эта схема собрана на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Приемник позволяет принимать радиолюбительские станции, работающих как SSB, так и CW (телеграф). Приемник работает в популярном диапазоне 80 м. Схема приемника простая и не нуждается в кропотливой настройке, а при правильной сборке работает при первом включении.
Приведенная схема SDR приемник максимально простота (но не в ущерб параметрам приемника). Хорошие динамические параметры обеспечиваются использованием цифровых ключей в качестве смесителя. Избирательность приемника достигается в низкочастотном тракте, благодаря использованию алгоритмов цифровой обработки сигналов. Для приема станции требуется компьютер со звуковой картой. Все, что нам нужно, это даже старенький компьютер (с процессором не хуже Pentium IV 1 ГГц или аналогичный и не менее 256 МБ оперативной памяти в случае Windows XP и 512 МБ в случае Windows Vista). Как показывает практика, настройка программного обеспечения достаточно простая, что не представляет проблем ни для кого.
Принципиальная схема SDR приемник показана на рисунке в статье. Многим в основном не нужно разбираться в деталях работы схемы. Но непременно нужно знать, что схема представляет собой приемник с прямым преобразованием частоты, использующий фазовый метод подавления зеркального канала. В схемах с прямым преобразованием частоты сигнал может быть принят дважды, один раз — когда частота настраиваемого генератора выше частоты гетеродина, и когда она ниже. Пример будет выглядеть так, например, когда у нас частота гетеродина 3600 кГц и принимаем сигнал с частотой 1 кГц, этот сигнал может быть принят как при частоте гетеродина 3601 кГц (3601 кГц — 3600 кГц = 1 кГц), так и 3599 кГц (3600 кГц — 3599 кГц = 1 кГц). Благодаря фазовому методу мы получаем только один из сигналов, например, 3601 кГц — 3600 кГц = 1 кГц.
На входе SDR приемник установлен полосовой фильтр изготовлен из типовых дросселей с индуктивностью 10 мкг и полосой пропускания около 350 кГц. На практике этот фильтр не нуждается в настройке. Входное сопротивление фильтра 50 Ом в полосе пропускания. После фильтра находится смеситель на мультиплексоре 74HC4053 (в качестве альтернативы можно использовать микросхему 74HCT4053). Нормальная работа каскадов микросхемы обеспечивается внутренней логикой 74HC(T)4053 и соответствующим образом сформированным сигналом, управляющим работой мультиплексора (триггеры D-типа).
Согласование со стороны входа обеспечивает сама антенна (сопротивлением 50 ом), а со стороны фильтра — сопротивлением проводимости ключей примерно 60 Ом (зависит от производителя микросхемы). РЧ-сигнал «закорочен» на землю через сопротивление ключа и емкость. Полярность входов мультиплексора снижает сопротивление ключей и уменьшает искажение сигнала, вызванное самим ключом. РЧ-сигнал необходимые для управления работой мультиплексора, производятся двумя D-триггерами микросхемы 74АС74. Микросхема, состоящая из триггеров, генерирует два высокочастотных сигнала сдвинуты по фазе на 90°, необходимые для подавления зеркального канала преобразования частоты. Для нормальной работы схемы частота на входе триггеров должна быть в четыре раза выше частоты приема.
На выходах триггеров частота в 4 раза ниже. В приемнике в качестве генераторов выполняют кварцевые генераторы, благодаря чему схема не нуждается в тщательной настройке и работает очень надежно (не требуются отдельные элементы, такие как катушки или конденсаторы). В схеме приемника используются два генератора, первый с частотой 14 400 МГц, второй с частотой 14 850 МГц. Первый генератор позволяет принимать RTTY и телеграф, второй SSB. Примененный метод коммутации генераторов позволяет использовать два генератора в одной схеме и использовать генератор TCXO. Схема включения обеспечивает полярность триггеров, поэтому требуется меньший уровень сигнала, управляющего триггерами. Коммутация выполнена диодами ВА479, с чуть худшим эффектом здесь можно использовать диоды 1N4148.
Сигнал, представляющий собой разность частот, усиливается двумя малошумящими операционными усилителями типа NE5532. Коэффициент усиления этой схемы зависит от отношения сопротивления в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя и сопротивления на его входе (4700 Ом), что в нашем случае усиление можно увеличить, увеличив сопротивление в цепи отрицательной обратной связи (к примеру 22 кОм), но не уменьшать значение 470Ом для увеличения усиления. Конденсатор емкостью 100 пФ в цепи обратной связи усилителя подавляет высокочастотные продукты смесителя. Резисторы 100 Ом на выходе усилителя предотвращают возбуждение операционных усилителей при более длинных кабелях, соединяющих приемник с компьютером.
В этом SDR приемник можно использовать и другие операционные усилители, но предпочтительнее малошумящие с малыми искажениями. Одна из лучших, это AD8599 от Analog Devices, она в SMD корпусе и для ее установки нужен переходник или развести плату непосредственно под нее, и еще стоимость данной микросхемы не общедоступна. Питается приемник от двух стабилизаторов, один 78L05, другой 78L06. Весь приемник питается от 9 В и дает усиление по напряжению примерно в 47 раз.
Для новичков лучшей программой будет SDRadio. Эта программа отличается исключительной простотой использования, легкой настройкой и безотказной работой во всех операционных системах. Дополнительным преимуществом программы SDRadio являются очень хорошие алгоритмы DSP, благодаря которым принимаемый сигнал имеет очень приятное звучание. После обычной установки программы нам необходимо ее настроить.
Настройка требуется только в том случае, если на вашем компьютере установлено более одной звуковой карты. Во вкладке Options программы SDRadio выбираем Select Sound Card, после чего указываем, какую карту мы будем использовать в качестве входа (подключение приемника), а какую в качестве выхода сигнала (подключение динамика или наушников). В качестве входных данных мы выбираем лучшую музыкальную карту, которая у нас есть.
Выбираем Audio Input, Options, Properties, Mixing device (выбираем карту, которая работает как вход сигнала), Recording, OK, отмечаем Line IN, ползунком линейного входа настраиваем чувствительность аналогового входа. На панели ставим опцию Denoiser (удаляет шумы и импульсные помехи из принимаемого сигнала, в ПО предусмотрено три варианта удаления помех, самый универсальный — промежуточный этап — Mid). Программа запускается кнопкой RX, выключается кнопкой St.By.
Значение частоты используемого в данный момент кварцевого генератора, деленное на 4, следует ввести в программное обеспечение приемника, что позволит нам в реальном режиме видеть частоту рабочей станции. Для диапазона 80 м мы используем LSB. Принимаемую частоту можно грубо настроить ползунком вверху, а точнее прокруткой мыши. Также можно настроить полосу пропускания фильтра низких частот. Для станций, работающих SSB, обычно достаточно диапазона низких частот 300Гц-2600Гц, для CW 800-1000Гц.
Для установки максимального подавления зеркального канала включаем генератор 14400 МГц, а далее включим вспомогательный генератор на 14336 МГц. Напряжение питания на вспомогательный генератор подается только во время коррекции затухания зеркального канала. Один из выходов счетчика будет иметь частоту 3,584 МГц (14,336, разделенное на 4). Сигнал с частотой 3,584 МГц настолько силен, что достаточно того, что генератор находится на той же плате, что и приемник, и его не надо никуда подключать. На экране монитора мы должны увидеть полосу с частотами 3,584 и 3,616 кГц (зеркальный сигнал). Опции Swap I <-> Q выставляем так, чтобы сигнал с нужной частотой был самым сильным, и после включения опции Sound Card Channel Skew Calibration во вкладке Options двигаем ползунки, чтобы минимизировать зеркальный сигнал. Станции, работающие в эфире, можно наблюдать в панораме программы. Еще можно добавить, что вспомогательный генератор можно и не монтировать при наличии генератора, с которым можно все настроить.