Подключение SDR к Icom IC-910H.
Что такое SDR (Software Defined Radio) можно подробно прочитать на http://www.rw3ps.qrz.ru. Использование SDR для УКВ позволит существенно увеличить эффективность работы в УКВ соревнованиях, через аврору, метеоры, тропо и т.п. Появляется возможность видеть на водопаде, или спектроанализаторе, полосу частот 48 или 96 кГц (зависит от применяемой звуковой карты) и прослушивать параллельно с трансивером через компьютер любой увиденный сигнал, направить точно антенну пользуясь индикатором уровня SDR программы, корректно измерять уровни с генератора шума и шумовых источников, проводить измерения динамических характеристик трансивера и т.д. Появляется второй приемник на частоте +/- 24 кГц (или +/- 48 кГц) от частоты настройки трансивера.
В IC-910H логично установить SDR приемник на 10,85 МГц перед первым фильтром ПЧ в основном приемнике. При этом на "двойке" спокойно реализуется вся полоса 48 (96) кГц. На 432 и 1296 МГц это будет вторая и третья ПЧ соответственно, поэтому полоса будет ограничена фильтрами 1й ПЧ на 432 и 1й и 2й ПЧ на 1296 МГц (после подключения приемника оказалось, что на 432 полоса 15кГц по -1дБ, на 1296 - шире 48 кГц). На водопаде программы мы будем видеть полосу частот +/- 24 кГц (или +/- 48 кГц) от принимаемой трансивером частоты.
Требования к SDR приемнику в соответствии с поставленной задачей:
1. Не высокий динамический диапазон (динамический диапазон трансивера по интермодуляции 3го порядка существенно меньше, чем у SDR приемников на средних звуковых картах).
2. Гетеродин приемника на частоте приема (в трансивере уже есть гетеродин для ПЧ 10,85МГц, то есть не надо применять схему с учетверенной частотой гетеродина для многодиапазонных приемников).
3. Не высокая чувствительность (чусвтвительность всех найденных SDR приемников на 16-20 дБ ниже требуемой для IC-910H, то есть необходимо применение УВЧ на 10,85 МГц перед SDR приемником).
4. Отсутствие дефицитных дорогостоящих компонентов (подавление зеркального канала для УКВ достаточно 40 - 50 дБ).
Поэтому была взята самая простая схема YU1LM - Monoband SDR HF receiver DR2C-YU1LM, стоимость компонентов и материалов не превышает 200р. Приемник удобно расположился вместо опции DSP над платой PLL в жестяной коробочке размерами 51х51х25, на одной из боковин - УВЧ размером 15х15х50. Авторский вариант печатки пришлось уменьшить до размеров 50х50 мм, применив часть смд компонентов. (В печатке автора есть ошибка включения R16, он получился параллельно L1 !!!) Для питания я поставил стабилизатор 7809 на эту же плату.
Вот схема в sPlan 6.0 SDR_IC910H.spl и печатная плата в sLayout 4.0 DR2C-smd2.lay.
Сигнал гетеродина взял из блока PLL (сигнал BFOM), разъем J601, подпаявшись к выходу аттенюатора (где соединяются R626, R627). Так как в режиме приема FM в трансивере используется еще одна ПЧ, гетеродин опускается ниже на 455 кГц, и SDR приемник видит и слышит на 455 кГц ниже. То есть будем считать, что при работе трансивера в моде FM и FMN SDR приемник не работает. Зато в режиме SSB и CW все отлично. Вход SDR приемника через УВЧ примерно 16 дБ подключен экранированным МГТФЭ 0,1 к точке соединения анода диода D54 и контуром L51 на основной плате через конденсатор С1 (см. фото). Коэффициент усиления УВЧ выбрал минимальный, чтобы только увидеть то же отношение сигнал/шум, что и с выхода НЧ трансивера.
Несколько слов по приемнику. Плата двухсторонняя, верхняя сторона (где расположены крупные детали МС, электролиты, не смд конденсаторы, стабилизаторы) - земля, земляные выводы деталей - припаиваются к ней, остальные отверстия зенкуются сверху. У электролитов и не смд конденсаторов вывод на землю припаивается к верхней стороне платы, отверстия под него нет. У микросхем земляные выводы припаиваются к земле верхней и нижней стороны платы. Конденсаторы С13-С20 желательно применить пленочные или бумажные, не имеющие микрофонного эффекта и с хорошим ТКЕ. Нельзя ставить смд. У меня импортная керамика на длинных выводах, микрофонный эффект не сильно проявляется, найду лучше - заменю. Желательно подобрать с наименьшим разбросом С13,С15,С17,С19; С14,С16,С18,С20; R8-R11; R14-R17; R7,R12; R18,R20,R22. Емкости С23,С24,С29,С30 срезают полосу УНЧ в соответствии с полосой звуковой карты 24 или 48 кГц, при необходимости скорректировать. Емкость в фазосдвигающей цепочке С12 у меня получилась около 450 пФ (R3 680 Ом), о ее настройке написано дальше.
Микшер для SDR программ можно настроить как на рисунках. На воспроизведении выключить линейный вход и микрофон, а на записи включить линейный вход.
Для сохранения и быстрого изменения настроек микшера удобно использовать программу QuickMix QuickMix.
Программ для SDR приемников и трансиверов достаточно много. Мне больше всего понравилась WINRAD I2PHD - применительно к поставленным задачам. Вот так выглядят у меня первые 48 кГц диапазона 144 МГц на F9FT 17 el повернутую задом к городу.
Интересная программа M0KGK SDR Decoder, тоже есть водопад, на спектрограмме мой SSB сигнал на передачу на 144 МГц (через запертый диод D54 просачивается достаточный для контроля уровень, то есть можно еще и себя контролировать на SDR приемник в режиме передачи!).
Программа SDRadio I2PHD, более подходит для качественного прослушивания сигналов, есть АМ, ФМ. Нет водопада.
Настройка платы очень проста. После подачи напряжение проверяем напряжения высокоомным тестером: на выходе 7809 - 9В, 7805 - 5В, IC4 NE5532 8p - 9B, 1p,2p,3p,5p,6p,7p - 5B; IC1 74HC4053N 16p - 5B, 4p,15p - 2,5B 1p,2p,3p,5p - 2,5B при поданном сигнале гетеродина; IC2 74HC04N 14p - 5B. Далее надо настроить задержку на 90 градусов одного из выходов гетеродина резистором R3. Для этого воспользуемся программой M0KGK. Устанавливаем программу. Запускаем. Заходим Options/Receiver.../Hardware - выбираем звуковую карту на ввод и вывод и выставляем реальные Sample rate (выше реальных выставлять нельзя) и применяем изменения нажатием Apply и ОК. Нажимаем Start. Должен быть виден шум на уровне -120...-90 дБ (регулируется микшером, диапазон амплитуд на экране спектроанализатора выставляется Options/Receiver.../Display). Подаем сигнал на приемник или трансивер (если приемник уже подключен к трансиверу). Несущая должна быть на 60-80 дБ выше шума. Находим где прямой, где зеркальный канал на экране анализатора (при изменении частоту несущей вверх на спектре она тоже движется вверх, вправо, а зеркальный канал вниз, влево). Уровень несущей прямого сигнала должен быть больше, чем у зеркалки. Если у Вас получилось наоборот, надо сменить выходы I и Q местами (левый и правый). Это можно сделать перепайкой выводов в НЧ разъеме или программно, зайдя в Options/Receiver.../General - Swap I/Q - Apply . По картинке можно попытаться настройкой R3 и R19 подавить зеркальный канал на 40-80 дБ. Если при этом резистор R3 оказался в крайнем положении надо скорректировать C12. Если R3 имеет максимальное сопротивление - С12 надо увеличить на 56 - 100 пФ. Можно для настройки системы использовать: Start затем Options/Receiver.../General - ставим галку Manual - Apply - ОК. Далее Options/Set manual cal point... На 1 экране наводим 500 Гц полосу на несущую прямого канала с помощью кнопок Up и Dn. Next. Next. Guess. Программа сама сбалансирует систему, при этом Вы узнаете, какая ошибка по фазе и амплитуде. Далее можно изменить R3 или R19 и снова Guess. И так до минимальных значений отклонения от 0 градусов и 1 амплитуды (дело в том, что другие программы не имеют вообще, или имеют ограниченную подстройку, так что лучше настроить точно). После этого можно выключить галку Manual и включить Collect auto cal data, Collection data - Veryhigt, Aplly calibration, Apply и ОК. Сейчас программа сама будет калибровать себя при наличии сигнала >30 дБ над шумом. Видеть процесс можно Options/View Calibration Maps... Тут три закладки: фаза, амплитуда и частота сигнала. То есть подав несущую 60-80 дБ над шумом и изменяя ее через 1 кГц (например, вращая валкодер установив шаг в трансивере 1 кГц) раз в 1-2 минуты можно получить графики ошибки фазы и амплитуду системы во всей полосе приема. Вот мои результаты:
После завершения калибровки надо снять установленную галочку Collect auto cal data и оставить Aplly calibration.
В программах I2PHD калибруется вручную одна точка. И не совпадает понятие I/Q (по сравнению с M0KGK), приходится ставить галочку Swap I and Q cannel.
В заключении хочется отметить хорошую работу Noise Blanker в программах с SDR приемником, по сравнению с встроенным в IC-910H NB.