Yaesu FT-450D RF Tap Modification for SDR: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

مرحبًا بأي شخص قد يكون مهتمًا ،

أعتقد أنه من الأفضل أن أشرح أولاً ما يدور حوله هذا الدليل. هناك المكونات الرئيسية المشاركة في هذا المشروع على النحو التالي:

Yaesu FT-450D هو جهاز إرسال واستقبال حديث مدمج HF / 50MHz قادر على تغطية نطاقات الهواة 160-6 متر مع خرج طاقة 100W. يوجد عدد كبير جدًا من الميزات في القائمة ، لذا ما عليك سوى البحث في الراديو على Google إذا كنت تريد معرفة المزيد.

SDRPlay هو راديو رائع النطاق عريض محدد بالبرمجيات ويغطي نطاق تردد من 1 كيلو هرتز إلى 2 جيجاهرتز ويسمح بعرض الطيف بنطاق ترددي يصل إلى 10 ميجاهرتز.

SDRPlay:

(ليس لدي أي اتصال بالشركة بخلاف شراء منتجها الممتاز)

كلتا القطعتين من المعدات رائعة في حد ذاتها. ومع ذلك ، فإن الغرض من هذا التوجيه هو الجمع بين قطعتين من المعدات معًا والقدرة على استغلال أفضل ما في العالمين. أعني بذلك أن تكون قادرًا على استخدام راديو FT-450D كما كان مقصودًا (كجهاز إرسال واستقبال لاسلكي ضيق النطاق) ولكن في نفس الوقت تكون قادرًا على استخدام مستقبل SDRPlay لتصور قناة النطاق العريض.

يطرح هذا مشكلة بطبيعتها حيث يحتاج كل من FT-450D و SDRPlay إلى رؤية هوائي. أحد الأساليب هو ببساطة استخدام هوائيين. قد يكون الأسلوب الثاني هو استخدام هوائي واحد ولكن مع تقسيم مسار التردد الراديوي والإرسال / الاستقبال باستخدام التبديل في الخط. الطريقة الثالثة والمفضلة هي الاستفادة من مسار استقبال الترددات الراديوية من داخل FT-450D باستخدام دائرة مناسبة منخفضة الضوضاء وتقديم الإشارة التي تم النقر عليها إلى SDRPlay. يؤدي هذا النهج الأخير إلى رؤية كل من FT-450D و SDRPlay أساسًا للهوائي نفسه. يتم تشغيل دارة منخفضة الضوضاء فقط أثناء الاستقبال ، وبالتالي أثناء الإرسال توفر عزلًا جوهريًا يحمي الإدخال إلى مستقبل SDRPlay. تحتوي الدائرة منخفضة الضوضاء على مدخلات مقاومة عالية وبالتالي تقديم حد أدنى من الحمل إلى نقطة الضغط داخل FT-450D. هذه النقطة الأخيرة مهمة حيث توجد نقاط الضغط المناسبة داخل FT-450D على جانبي مرشحات تمرير النطاق الخاملة 50 أوم. أي تحميل أو تغيير في الممانعة بواسطة دائرة إضافية سيغير وظيفة نقل المرشحات ويقلل أيضًا من الطاقة في مسار الإشارة المطلوبة.

تستخدم معظم مكبرات الصوت منخفضة الضوضاء (LNA) المتوفرة على الرفوف التغذية المرتدة لتوليد الكسب ولديها أيضًا مقاومة إدخال تبلغ 50 أوم - أي من هذه الميزات غير مرغوب فيها.

تم تصميم دائرة صنبور بسيطة عالية المقاومة بواسطة Dave G4HUP وكانت متاحة للشراء. للأسف الشديد ، أفهم أن ديف قد توفي. لقد أخذت جزءًا من التصميم ومع التعديل ، أنتجت لوحة الدوائر المطبوعة الخاصة بي ، واختبارها وتركيبها على FT-450D الخاص بي. هذه هي العملية التي تشكل موضوع هذه التعليمات.

الخطوة 1: إنشاء مخطط LNA وتخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور

ملخص

على مر السنين ، قمت بإنشاء عدد قليل من لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) للمنتجات وللاستخدام المنزلي. في الأيام الأولى ، كان هذا ينطوي على استخدام لوح نحاسي مكسو ، وعمليات نقل وأقلام خاصة لرسم التصميم على النحاس. ثم يتم حفر اللوح في كلوريد الحديديك لإزالة النحاس المكشوف وترك المسارات المطلوبة. كان من الممكن أيضًا شراء لوح نحاسي حساس للضوء واستخدام قناع لإنتاج مقاومة قبل الحفر. كان الحصول على لوحة لمرة واحدة تم تصنيعها تجاريًا مكلفًا للغاية والأدوات المطلوبة التي لم تكن متاحة للهواة.

في الوقت الحاضر ، أدوات الكمبيوتر مجانية ومتاحة على نطاق واسع لتصميم اللوحات في غضون ساعات وليس أيام. كما انخفضت تكاليف التصنيع مع توفر العديد من المصنّعين الرخيصين في الصين وأماكن أخرى خارج المملكة المتحدة. ومع ذلك ، فإن الحصول على لوحة واحدة لا يزال غير رخيص بمجرد تضمين الشحن.

طريقة أخرى ، والطريقة التي استخدمتها في هذا المشروع ، هي طحن اللوح باستخدام آلة طحن CNC. من الواضح أنك لن تشتري آلة CNC لصنع لوحة واحدة ولكن لدي بالفعل آلة تم استخدامها في الكثير من المشاريع الأخرى التي تشمل طحن الخشب والمعدن والزجاج.

لطحن ثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام آلة CNC يتضمن استخدام أداة قطع دقيقة جدًا لطحن العزل حول المسارات المطلوبة ولكن ليس لطحن كل النحاس. هذا النهج مفيد بشكل خاص عند بناء دوائر التردد اللاسلكي لأن الجزر النحاسية المتبقية مرغوبة للعمل كمستوى أرضي يحسن الاستقرار والأداء. لقد استخدمت لوحًا نحاسيًا مزدوج الجوانب في هذا المشروع وقمت بالحفر من خلال ربط الأسطح النحاسية العلوية والسفلية.

تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام EasyEDA

لقد جربت العديد من حزم تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور واستقرت حقًا على حزمة تسمى DipTrace. ومع ذلك ، من الشائع أكثر أن تكون حزم التصميم قائمة على الويب بدلاً من استخدام تطبيق مستقل. بعد أن لم أستخدم DipTrace في بعض الوقت ، كنت صدئًا بعض الشيء ، لذا نظرت حولي عبر الإنترنت ووجدت أداة تصميم على شبكة الإنترنت تسمى EasyEDA. لقد وجدت هذه الأداة ممتازة وبديهية للغاية وسهلة الاستخدام. من السهل جدًا إنشاء مخطط في غضون دقائق ثم تحويله إلى ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، استغرقت العملية بأكملها أقل من ساعة بما في ذلك بعض التعديلات والتحسينات. من الواضح أن مصممي الأدوات يأملون في استخدام مرافق التصنيع المتوفرة ولكن لا يزال من الممكن تصدير تصميم بتنسيق جربر القياسي الصناعي لاستخدامه بواسطة سلسلة أدوات لاحقة.

الخطوة 2: استخدام FlatCAM لإنشاء مسارات الهندسة والأدوات

بعد استخدام EasyEDA لإنشاء التخطيط التخطيطي وتخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، فإن الخطوة التالية هي إنشاء مسارات الأدوات وفي النهاية gcode للتحكم في آلة الطحن CNC. لقد جربت العديد من البرامج لتحقيق هذا الهدف واستقرت أخيرًا على FlatCAM. هذا البرنامج مجاني ومستقر وسهل الاستخدام تمامًا. باستخدام مسارات أدوات FlatCAM للوحة ، يمكن إنشاء كل من القطع والحفر بسرعة كبيرة. يوجد أيضًا محرر هندسي سهل الاستخدام للغاية إذا كان أي شيء يتطلب تعديلًا. في مقطع الفيديو الذي يشكل جزءًا من هذه الخطوة ، أعرض كيفية استخدام FlatCAM لاستيراد ملفات جربر وإجراء بعض عمليات التحرير الأساسية. هناك العديد من مقاطع الفيديو التفصيلية المتاحة التي توضح كيفية استخدام الأداة من البداية إلى النهاية. لقد غطيت فقط التعديلات التي احتجت إلى إجرائها خصيصًا لهذا المشروع.

الخطوة 3: عملية الطحن - آلة CNC قيد التشغيل

حسنًا ، تم تحقيق ما يلي خلال الخطوات القليلة الماضية:

- تم التقاط مخطط الدائرة باستخدام EasyEDA.

- من التخطيطي ، تم إنشاء تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور أيضًا باستخدام EasyEDA.

- تم إنشاء ملفات جربر للوحة وأيضًا حفر الملفات التي تم إنشاؤها.

- تم استخدام FlatCAM لإنشاء / تحرير هندسة المسار وإنشاء رمز gcode للوحة والقطع.

- تم استخدام FlatCAM لاستيراد وتوسيع ملف الحفر مما أدى أيضًا إلى gcode.

حتى الآن لدينا ثلاثة ملفات gcode للوحة ، والقطع والحفر.

المرحلة التالية هي البدء في طحن بعض الألواح. اللوح الذي استخدمته عبارة عن لوح نحاسي من الألياف الزجاجية مزدوج الجوانب. كان بإمكاني طلب هذا عبر الإنترنت ، لكنني وجدت بالفعل أن Maplin قامت بعمل ورقة كبيرة رائعة بسعر جيد وكان في يدي في غضون ساعة - أردت فقط الحصول على الطحن!

آلة الطحن الخاصة بي هي Sable 2015 وأنا أستخدم برنامج Mach3 للتحكم فيها. لطحن تخفيف مسار اللوحة ، استخدمت مطحنة نهاية 0.5 مم. بالنسبة للفتحة والثقوب للوحة ، استخدمت مطحنة نهاية 1.5 مم. من أجل الطحن من خلال اللوح ، من الواضح أنك بحاجة إلى شيء يمكن طحنه تحت PCB - سرير المطحنة الخاص بي مصنوع من الألمنيوم السميك ولا تريد أن تطحن في ذلك! لقد وجدت أن أفضل مادة يمكن استخدامها تحت PCB هي مادة رغوية بسمك 5 مم. يمكنك اختيار لوح الرغوة هذا بسعر رخيص جدًا عبر الإنترنت أو من متاجر الحرف اليدوية. من السهل قطعها بسكين النمذجة ولها سمك موحد للغاية. يتم تثبيت اللوح النحاسي على اللوح الرغوي باستخدام شريط رفيع من الوجهين. يتم تثبيت لوح الرغوة أيضًا على سرير CNC باستخدام نفس الشريط - لم أحصل أبدًا على لوحة مجانية أو تتحرك أثناء الطحن.

من الواضح أن المطحنة الطرفية مقاس 0.5 مم هشة للغاية ولذا أحافظ على معدل التغذية عند 60 مم / دقيقة. أستخدم نفس معدل التغذية للقطع حتى لا أطرد شطيرة PCB / Foam من شريط التثبيت.

مرفق مقطع فيديو يوضح إجراء عملية الطحن:)

كما تم إرفاق ثلاث صور للوحات النهائيات. تُظهر إحدى الصور المحاولة الأولى على السبورة ويمكن رؤية مناطق صغيرة من النحاس غير المرغوب فيه بشكل أوضح بين وسادات الترانزستور. تمت إزالة المحاولة الثانية لهذه المناطق النحاسية غير المرغوب فيها عن طريق إضافة الهندسة إلى FlatCAM. تُظهر الصورة الثالثة اللوحة النهائية مليئة بالمكونات.

بعد ملء اللوح ، تم رشه ببخاخ خفيف للغاية بالورنيش لمنع تلطيخ النحاس وتغير لونه.

الخطوة 4: استجابة التردد للوحة النهائية

تم تمييز اللوحة المأهولة النهائية باستخدام محلل الطيف. تم إعداد المحلل لاكتساح التردد من 10 كيلو هرتز إلى 30 ميجا هرتز وقياس الكسب. تم قياس الكسب أيضًا مع إيقاف التشغيل لمحاكاة ما يحدث في الراديو عندما نقوم بالإرسال ويتطلب عزلًا جيدًا بين جهاز الإرسال والاستقبال FT-450D وجهاز استقبال SDRPlay.

كان مستوى الإدخال إلى LNA -40dBm

الصورة 1 - تم ضبط العلامة على 7.1 ميجاهرتز ، يكون كسب LNA + 2.5 ديسيبل

الصورة 2 - إظهار القوة لـ LNA من العزلة> 34 ديسيبل

الصورة 3 - التردد المنخفض يتدحرج -3 ديسيبل لأسفل بسرعة 1.6 ميجا هرتز

بشكل أساسي على نطاقات الهواة HF ، يكون LNA مسطحًا من 3 ميجا هرتز إلى 30 ميجا هرتز (كان مسطحًا حتى 500 ميجا هرتز)

الخطوة 5: تحليل Yaesu FT-450D للحصول على صنبور RF مناسب ونقطة طاقة

قبل أن يتم تركيب لوحة LNA على FT-450D ، يجب تحديد نقطة ضغط RF ونقطة طاقة مناسبة. تم تحقيق ذلك باستخدام دليل الخدمة الراديوية والنظر أولاً إلى مخطط كتلة جهاز الاستقبال قبل تنقيح اختيار نقطة ضغط التردد اللاسلكي باستخدام التخطيطي.

بادئ ذي بدء ، أردت أن يرى جهاز SDR الهوائي متصلاً بـ FT-450D قبل أي مراحل تحويل IF ، مما أدى إلى تضييق نطاق البحث إلى حد كبير. قبل خلاط IF الأول ، كانت هناك نقطتان واضحتان للاستفادة منهما. بمجرد دخول إشارة Rx إلى لوحة RF-IF من لوحة PA ، فإنها تمر عبر المراحل التالية:

- حماية من زيادة المدخلات

- قابل للتبديل (مرحل) توهين دخل 20 ديسيبل

- سلسلة من ثمانية مرشحات تمرير نطاق بتبديل متبادل

- المضخم المسبق IPO القابل للتحويل (الترحيل)

- خلاط المرحلة الأولى IF (الخلاط الأول LO)

لذا فإن النقطتين المثيرتين للاهتمام تتلاشى بشكل أساسي قبل أو بعد ترشيح تمرير النطاق. كنت أرغب في رؤية SDR لأكبر قدر ممكن من الإشارة ، لذا قررت الاستفادة قبل شبكة مرشح تمرير النطاق. تذكر أن LNA المستخدم للنقر على الإشارة له مدخلات مقاومة عالية وبالتالي سيكون التأثير على مسار إشارة الراديو ضئيلًا.

المجال الآخر الذي يجب أخذه في الاعتبار هو المكان الذي سيحصل فيه مجلس إدارة LNA على قوته. لحسن الحظ ، يكون مخطط FT-450D واضحًا تمامًا وموضحًا بشكل جيد ، وبالتالي يمكن تحديد موقع نقطة طاقة مناسبة. تعمل نقطة الطاقة المختارة على تشغيل LNA عند الاستقبال ولكنها تقلل من تشغيله أثناء الإرسال. هذا يعزل إدخال SDR بمقدار> 30 ديسيبل أثناء الإرسال. الاستهلاك الحالي لـ LNA الذي يتم تشغيله هو ~ 9mA.

توضح الصور المرفقة ما يلي:

- نقطة ضغط التردد اللاسلكي الموضحة في مخطط الكتلة

- نقطة ضغط التردد اللاسلكي الموضحة على التخطيطي

- نقطة ضغط التردد اللاسلكي الموضحة على تخطيط اللوحة

- نقطة ضغط LNA تظهر على التخطيطي

- نقطة ضغط LNA تظهر على تخطيط اللوحة

الخطوة 6: تركيب لوحة LNA على Yaesu FT-450D

الآن تم تصنيع لوحة LNA وتمييزها وتحديد نقطة نقر مناسبة حان الوقت لتناسب اللوحة فعليًا مع FT-450D.

في هذه المرحلة ، من المعتاد الإشارة إلى أنك تقوم بإجراء هذا التعديل على مسؤوليتك الخاصة. إنه ليس معقدًا ولكن هناك دائمًا خطر حدوث تلف ولن أقوم شخصيًا بإجراء هذا التعديل على راديو لا يزال تحت الضمان - أنا متأكد من أن الضمان سيكون باطلاً بعد التعديل. لقد اشتريت جهاز FT-450D الخاص بي من موقع ebay ، لذلك لا يوجد ضمان للقلق في حالتي.

إذا قررت إجراء مثل هذا التعديل ، فانتقل بعناية ومنهجية - استخدم القول المأثور الحكيم الذي ينطبق على المواقف الأكثر حساسية … قم بالقياس مرتين واقطع مرة واحدة:)

قررت عدم حفر أي ثقوب في غلاف FT-450D ولكن بدلاً من ذلك أقوم بتركيب SDR على جانب FT-450D ونفد الرصاص المنتهي SMA لربطه مباشرة في إدخال هوائي SDR. يتم تأمين طرف الذبابة عند نقطة خروج الراديو لتوفير تخفيف الضغط.

انظر الصور المرفقة….

الخطوة 7: حقوق السحب الخاصة قيد التشغيل مصدرها صنبور RF عبر لوحة LNA

في هذه الخطوة ، يوجد مقطع فيديو قصير يظهر راديو SDR قيد التشغيل مع مصدر الهوائي الخاص به وهو هوائي FT-450D عبر لوحة LNA. تم إجراء هذا الاختبار في وقت متأخر (العش) في الليل وكانت الفرقة ميتة بعض الشيء ولكن استجابة SDR كما هو متوقع. عندما تقوم FT-450D بإرسال المدخلات إلى SDR ، يتم كتم صوتها بشكل فعال بسبب عزل لوحة LNA عند عدم تشغيلها.

الخطوة 8: الخاتمة

قبل كل شيء ، كانت هذه التعليمات قدرًا كبيرًا من المرح وأنا سعيد جدًا بالنتيجة. مثل كل المشاريع الجيدة هناك ثلاثة أهداف أساسية…. لتعلم مهارات جديدة ، ولإنجاح المشروع ومشاركة المعرفة مع أي شخص يهتم بقراءة هذا الحد.

لقد قمت في هذه المرحلة بخلع قبعتي إلى الراحل Dave G4HUP. لولا عمل ديف ، فربما لم يتحقق هذا المشروع. لا أستطيع أن أدعي أن تصميم LNA الأصلي هو تصميمي الخاص ولكنني فقط اتخذت تصميمًا وحاولت صنعه بطريقتي الخاصة. لا يسعني إلا أن أتمنى أن يوافق ديف على تطوير عمله ومشاركته مع الآخرين.

في الختام ، كان المشروع ناجحًا.

لا تتردد في طرح أي أسئلة وسأبذل قصارى جهدي للإجابة عليها.

تحياتي الحارة،

Dave (G7IYK)