Projektując zespół filtrów pasmowych do Jokera uwzględniłem głosy kolegów wykonujących transceiver B-L-U,
by zaproponować w przyszłości BPF równie dobry ale łatwiejszy w wykonaniu i nie wymagający strojenia.
Zadanie trudne, ale możliwe do realizacji. Podobnie jak poprzednio, układ oparłem na opracowaniach YU1LM.
Po przetestowaniu kilku wersji uznałem, że jest spełniająca oczekiwania.
Budowa filtru pasmowego.
Filtr można wykonać wykorzystując rdzenie proszkowe T37, nawijając na nich uzwojenia lub wykorzystując gotowe elementy indukcyjne w postaci SMD.
Najprostszym rozwiązaniem jest oczywiście wykorzystanie elementów SMD, pod warunkiem ich dostępności i wysokiej jakości.
Zestaw elementów indukcyjnych SMD kupiony na AliExpress.
Nie określam ich jako cewki czy dławiki, używam określenia elementy indukcyjne.
Podobnie nabyłem potrzebne kondensatory SMD.
Poniżej zdjęcie w pełni zmontowanej i przetestowanej płytki BPF.
Na zdjęciu widać sześć obwodów filtrów dla pasm: 80m, 40m, 30m, 20m oraz wspólne dla 17-15m i 12-10m.
Przełączanie obwodów dokonywane jest przekaźnikami HFD4-5V. Obwody nie aktywne zwierane są do masy.
Tłumienie „przesłuchu” płytki mierzone pomiędzy gniazdem wejściowym a gniazdem wyjściowym w zakresie od 3 – 100 MHz wynosi ponad 95 dB.
Jest to granicą możliwości dokonania moich pomiarów analizatorem NanoVNA H4, co może oznaczać, że realnie jest jeszcze większe.
Atutem zaproponowanego zespołu filtrów jest to, że po zmontowaniu jest gotowy do użycia. Nie potrzeba nic stroić.
Dla pewności czy nie ma błędów w montażu dokonujemy pomiarów charakterystyk.
Warunkiem sukcesu jest użycie elementów LC o wartościach zgodnych z podanymi poniżej w tabeli.
Tłumienia filtrów w zakresach pasm są w granicach 0,8 – 1,2 dB.
Tłumienia poza pasmowe drugiej harmonicznej są na poziomach ponad 33dB, a trzeciej harmonicznej ponad 53 dB.
Pomiary charakterystyk filtrów.
Pokazuję ogólną charakterystykę, pomiary robiłem bardziej szczegółowiej w pasmach jak i poza pasmami w węższych zakresach przemiatania analizatora.
Pozostałe pomiary pokazałem na filmie z pierwszego uruchomienia BPF.
Pasmo 80m
Pasmo 40m
Pasmo 30m
Pasmo 20m
Pasma 17-15m
Pasma 12-10m
Łącznie jest sześć obwodów filtrów wykorzystywanych dla ośmiu pasm.
Dane użytych indukcyjności i pojemności.
Można próbować wprowadzać niewielkie korekty wartości dla uzyskania jeszcze lepszej charakterystyki, jednak na parametr tłumienia najbardziej wpływa jakość użytych elementów.
Układ sterowania.
Przełączanie filtrów pasmowych dokonywane jest automatycznie ze zmianą wybranego pasma w sterowniku Joker.
Na płytce BPF zostały umieszczone dwa układy scalone PFC8574A i CD4028. Uwaga! Należy użyć PCF8574A z oznaczeniem A, gdyż pracuje on od napięcia 3,3V - to jest napięcie zasilania tych układów od strony ESP32.
Wyjaśnienie dlaczego takie rozwiązanie z dwoma układami.
Układ PCF8574 to 8-Bit I/O expander sterowany z ESP32-S3 magistralą I2C. Na wyjściach P0-P3 uzyskujemy informację w kodzie binarnym o wybranym w danym momencie paśmie.
Wadą PCF8574 jest to, że przy włączeniu zasilania przed podaniem sygnałów sterujących, na jego wyjściach panują stany wysokie H.
Gdybyśmy sterowali przekaźnikami BPF przez tranzystory pośredniczące wprost z PFC8574, to taka sytuacja powodowała by,
że wszystkie przekaźniki zostały by najpierw włączone w stan aktywny i dopiero po przejęciu kontroli przez mikrokontroler pozostałby jeden aktywny.
Aby uniknąć dużego poboru prądu przy uruchomieniu i nieprzyjemnego klikania przekaźnikami, zdecydowaliśmy się wykorzystać pewną specyfikę układu CD4028 czyli BCD-to-Decimal decoder’a.
Schemat połączenia PCF8574A z CD4028.
CD4028 przy podaniu na jego wszystkie wejścia stanów wysokich H, daje odpowiedź stanami niskimi L na wyjściach, które nas interesują.
Dzięki temu po włączeniu zasilania, przekaźniki są nie aktywne do momentu rozpoczęcia pracy sterownika ESP32-S3.
Poniższa tabela przestawia logikę sterowania przełącznikiem pasm oraz sytuację podania stanów wysokich na wejścia DCBA.
W przełączniku pasm wykorzystujemy wyjścia CD4028 oznaczone S1 – S8.
Wyjście S0 jest pominięte, gdyż zwyczajowo odpowiada ono za włączanie filtru pasma 160m. W Jokerze nie ma pasma 160m.
By zachować kompatybilność z innymi rozwiązaniami BPF, które są sterowane CD4028, a mają pasmo 160m, zostało wykonane programowe przesunięcie o +1.
Dzięki temu przy podłączeniu sterownika Joker do BPF z pasmem 160m będzie prawidłowo realizowane przełączanie pasm 80-10m.
Wykorzystując proponowaną płytkę BPF, można wykonać ją dla mniejszej ilości pasm nie obsadzając wszystkich elementów.
W sterowniku wyłączymy pasma które nas nie interesują, a przełącznik będzie działać poprawnie.
W związku z tym, że obwody filtrów dla pasm 17 i 15m oraz 12 i 10m są wspólne, wyjścia z CD4028 dla tych par pasm są połączone przy użyciu diod by dopasować logikę sterowania.
Wyjście P4 PCF8574A zostało wykorzystane do sterowania przekaźnikiem nadawanie – odbiór, który jest włączany przy nadawaniu emisją CW lub włączeniu funkcji TUNE (TX CW).
Jest to potrzebne by podać generowany sygnał fali nośnej z CLK2 Si5351 wprost do filtrów pasmowych z pominięciem modulatora, a następnie do wzmacniacza nadajnika.
Sygnał LOCK z wyjścia P5 realizuje funkcję blokowania przekaźnika (TX CW) w okresie nieustalonych stanów PCF8574A po włączeniu zasilania.
Na płytce filtrów znajdują się kontrolne diody LED sygnalizujące stan włączenia poszczególnych przekaźników przełączających obwody pasmowe.
Umożliwia to szybką kontrolę poprawności pracy całego układu. Diody LED nie muszą być montowane.
Pozostałe testy sterowania BPF.
Moduł cyfrowy Jokera obsługuje komunikację CAT.
Korzystając z programu komputerowego posiadającego przyciski pamięci zapisanych częstotliwości na różnych pasmach, można zdalnie przeprowadzić kontrolę pracy modułu BPF.
Link do filmu na youtube obrazujący pierwsze uruchomienie, funkcjonowanie i test przełączania BPF z komputera.
Pierwsza płytka do wersji podstawowej Jokera została zmontowana i w pełni przetestowana. Pracuje poprawnie.
Na płytce można dowolnie wlutować zworki dla ustalenia adresowania I2C PCF8574. Daje to możliwość stosowania modułu z innymi sterownikami.
Joker w menu serwisowym posiada opcję ustawienia adresu PCF8574 gdybyśmy stosowali go z innym rozwiązaniem BPF.
Inne możliwości.
Jeśli chcielibyśmy wykorzystać moduł BPF do współpracy ze sterownikiem z kodem binarnym dla BPF, to pomijamy PCF8574A, zostawiając na płytce tylko CD4028. W przypadku jeszcze innym możemy podawać sterowanie na bramki 2N7002, które załączają przekaźniki lub wręcz załączać przekaźniki bezpośrednio. Przekaźniki są sterowanie zwieraniem cewek do masy.
Miejsce wlutowania zworek na płytce z opisem montażu.
Ustawienie adresu w sterowniku - domyślnie jest wpisany adres dla wszystkich zworek do masy.
Poniżej zdjęcie ekranu po wejściu do serwis menu - ustawienie adresu PCF8574A.
Widok PCB front wg. aktualnych plików gerber.
Widok PCF rewers wg. aktualnych plików gerber.
Na dzień wpisu nie posiadam kompletnego schematu płytki BPF, gdyż jak niektórzy z kolegów już wiedzą opracowuję PCB bez schematów, a schematy robię dopiero do końcowej wersji układu.
Główne elementy dotyczące filtrów są wyżej podane w tabeli, pozostałe elementy widać na powyższych widokach płytek, wszystkie są opisane na płytkach, można już kompletować.
Dodam tylko, że kondensatory o wartości 100nF, należy nabyć w dużych ilościach, gdyż na samej płytce BPF jest ich ponad 50 sztuk. Tym różni się schemat, który wszystko przyjmie od dobrze zaprojektowanej PCB.
Załączam pliki gerber SDR_BPF_v II (poprawionej) dla płytki BPF spakowane .zip.
Jokera czas zacząć!
UWAGA : W celu zachowania czytelności wątku i możliwości wygodnej aktualizacji wpisów,
bardzo proszę wszystkich o ewentualne dyskusje w przygotowanym do tego miejscu.
Wpisy tutaj będą tworzyły osoby zaangażowane w projekt, przedstawiając bieżące postępy z prac.
Link do dyskusji >>> tutaj <<<
(Ten post był ostatnio modyfikowany: Dzisiaj 19:25 przez SP9LVZ.)
Joker SDR - Simple SDR HF transceiver project
