A korábban megjelent, szoftverrádiókról szóló írásomban szó esett egy magyar eredetű fórumról, mely mára számos sikeresen üzembe állított készüléket tud maga mögött. Cikkem a projekt által feldolgozott FlexRadio Systems debütáló digitális készülékét, az SDR-1000 adóvevőjét hivatott bemutatni, párhuzamba állítva HA9KLA panelterveire alapozó HA-SDR építésre.

1. ábra

Korábbi cikkemet nem kívánom ismételni, ezért nagyvonalakban ejtsünk pár szót – csupán bevezetésként – a szoftverrádióról, melynek alapelve, hogy az antennáról érkező nagyfrekvenciás jelet a lehető legkorábbi fokozatban alakítsa digitális folyammá. Természetesen az így megvalósított preszelekció igen nagy sebességű A/D átalakítót igényel, ami beszerzése amatőrök számára nem, vagy csak nehezen oldható meg akár a rövidhullámú tartományokra is. Így az SDR-1000 is tartalmaz analóg egységeket, a nagyfrekvenciás jel előszűrését követően QSD valamint komparátor fokozatokat követően jut a jel a digitális feldolgozást végző asztali számítógépbe, aminek az analóg-digitális konvertere – esetünkben a hangkártya – tulajdonságai határozzák meg a vevő főbb paramétereit. Ugyanezen számítógép párhuzamos portja vezérli egy illesztőáramkörökön keresztül a rádió AD9854 IC-jét és sávszűrőjét is. Az Analog Devices által gyártott TQFP tokozású félvezető egy kompakt megoldást nyújtó DDS, mely paraméterét tekintve mintegy 300 MHz-ig üzemképes. Működése során disszipációját figyelembe véve hűtőfelülettel kell felszerelni, mely lehet egy ragasztott kisméretű hűtőborda is. A szintézert kiszolgáló lokálág a gyári kapcsolásban 200 MHz, azonban a nehezen beszerezhető DIP tokozású oszcillátort kiválthatjuk. Az alkalmazott szoftver beállítási lehetőségét figyelembe véve a legnagyobb, hússzoros szorzóval akár 10MHz-től is lehetőségünk van fémtokozású oszcillátort használni. Elfogadott megoldás, hogy a könnyen beszerezhető 100MHz-es oszcillátort építsük be készülékünkbe. Az egyéb felvetéseket és építő jellegű ötleteket is felvonultató HA-SDR blokkvázlata a 1. ábrán látható.

Main board, a főpanel

2. ábra

A HA-SDR főpanelje az 5. ábra szerinti main (fő) valamint a 6. ábrán látható I/O kapcsolást hordozza, fizikailag is jól elkülönítve egymástól az  opcionális külső egységeket vezérlő jumpersorokkal. Az SDR-1000 kapcsolási rajza ez utóbbi kapcsoláshoz sorolja a tápfeszültségek ellátását biztosító IC7-IC11 komplexumot is, ami a HA-SDR paneljén nem kapott helyet, így a sematikus valamint a panel beültetési rajza eltérést mutat részben hiányzó alkatrészek, részben az additív R_a, R_b, valamint C_a, C_b. A közös földet használó feszültségek például ATX szabványú PC tápegységről (2. ábra) csatolhatóak a tüskesorokra az 1. táblázatban feltüntetettek szerint. Tápfeszek: +V: +12V; -V: -12V; VCC: +5V; DVDD: +3,3V; AVDD: +3,3V. A DVDD és AVDD tápok az AD9854 belső felépítéséhez is igazodó analóg- valamint digitális részegységek tápellátására szolgál. A főáramkör tartalmazza többek között a DDS-t, mely integrált megoldásként állítja elő a 90 fok fáziskülönbséggel bíró I és Q oszcillátor jeleket, az azt követő négy darab 70 MHz határfrekvenciájú aluláteresztő szűrőt (LPF), mely két alternatívában is bemutatásra kerül (az eredeti alkatrészeket felvonultató 3. és a vele analóg 4. ábra) valamint a DS90LV028-al felépített nullkomparátorokat is.

3. ábra

4. ábra

A készülék adóoldala szimmetrikus differenciál-erősítőkkel indul. A kapcsolás alapvető feladata, hogy az IC7 és IC8 segítségével a bemeneteikre juttatott I és Q jelből azok 180-180 fokkal eltolt jeleit is az IC4 Tayloe-detektor bemenetére juttatják.

Szintén a főpanelon találhatóak a némítást és az INA163 bementeinek kapcsolásával érzékenységet szabályozó K1 és K2 relék, valamint az I/O áramkörök: a DDS-t vezérlő párhuzamos port illesztőegysége (IC1-IC4) és a külső, opcionális egységeket vezérlő IC6 csatlakozófelülete. A HA-SDR panel főáramkörének alkatrészlistája lentebb található.

5. ábra

6. ábra

C1, C3, C5, C6, C7, C8, C9, C11, C41, C42, C61, C60: 100n 1206
C2: 100n 0805
C4, C40, Ca, Cb: 10n 1206
C12, C19, C22, C29: 1 0805
C13, C20, C23, C30: 6 0805
C14, C21, C24, C31: 5 0805
C15, C26, C34, C37: 33 0805
C16, C17, C18, C25, C27, C28, C32, C33, C35, C36, C38, C39: 22 0805
C41: 1u 1206
C43: 47u (16V) 6,3×5,5
C44, C45, C51, C52: 22u (35V) 6,3×5,5
C46, C47, C49, C50, C53, C55, C56, C57: 1u 3216
C48, C54, C58, C59: 12n 1206

R1: 1,3k 1206
R2: 3,9k 1206
R5, R6, R17, R18: 1k 1206
R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14: 200 0805
R20, R22: 68 1206
R15, R16: 150 0805
R19, R21: 330 1206
Ra, Rb: 680 0,4W

IC1: AD9854 TQFP
IC2: DS90LV028 SO8
IC3, IC4: FST3253 SO16
IC5, IC9: INA163UA SO14
IC7, IC8: DRV135 SO8
OSC: 10-200MHz, 3,3V DIL14/8

K1, K2: A5W-K –

L1, L2, L3, L4: 470nH 0805
L5, L6, L7, L8, L9, L10, L11, L12: 390nH 1206

TR1 FT37-43 gyűrűre 3×7 menet trifilárisan, 0,3 milliméter átmérőjű, lehetőleg selyemszigetelésű litzéből. A főpanel beöltetési rajza a 7. ábrán található.

7. ábra

A panel külső vezérlés csatlakozósorától balra lévő I/O áramkör listáját az alábbi lista foglalja össze. Azon elemek típusai, amik a tápfeszültséget szolgáltató áramkör miatt nem kerültek beültetésre, nincsenek feltüntetve.

C1, C2, C8, C9, C10, C16, C17: 100n 1206
C3, C4, C5: 1u
C6: 33u
C7: 1u
C11: 47u
C12: 22u
C13, C14: 100n
C15: 10u
C18: 10u

D1, D2, D3, D4, D5, D6: 1N4148 0805
IC1, IC4: 74AC574S SO20W
IC2, IC3: 74LCX574S SO20W
IC5: 74AC14D SO14
IC6: ULN2003AD SO16
IC7, IC8: 78L05
IC9, IC10: TPS76833
IC11: NMA1215S
L1: 220uH
L2, L3: 330uH

R1, R3, R4: 10k 1206
R2: 10k 0805
R5, R8, R9: 1k 0805
R6, R7: 16k 0805

A szűrőpanel (BPF)

8. ábra

Az egyik legszembetűnőbb eltérés az SDR-1000 és a HA-SDR készüléke között a szűrőáramkörben (8. ábra) található bemenőköri tekercsek. Az eredeti készülék SMD induktivitásainak jósága releváns a fokozatra nézve, ezért az új konstrukció azok toroidokra készített változatát tartalmazza. A 0-2,5 2-6 5-12 10-24 20-40 és 30-60MHz-es sávszűrőket a szoftver által vezérelt K1-K12 relék kapcsolják az aktuális frekvencia függvényében, a K13 adás-vételt váltó relé az IC2 köré felépített 20dB erősítésű, így mintegy 1W kimenő teljesítményt produkáló végfokozat kiiktatását végzi.

A sáv- és az adás-vétel váltó reléket az IC1 vezérli az I/O paneltől kapott vezérlőjel után.

A panel aktív és passzív alkatrészeinek listáját valamint a tekercsek adatait a lenti listában foglaltam össze. A panelbe beépítésre került néhány tápfeszültség szűrését végző induktivitás és kondenzátor (C_a-f, L_a, L_b), amik az SDR-1000 kapcsolásában nem szerepelnek.

C1, C3, C5, Ca, Cb, Cc, Cd, Ce: 100n 1206
C2: 6,8u (16V) 6,3×5,5
C4, Cf: 100n 0805
C6, C8, C9, C11: 1000 1206
C7: rövidzár
C10: 680 1206
C12, C14: 470 1206
C13: 180 1206
C15, C17: 270 1206
C16: 82 1206
C18, C20: 220 1206
C19: 47 1206
C21, C23: 100 1206
C22: 56 1206

R1, R4: 100 0,6W
R2, R3: 422 0,6W
R5, R6: 1k 1206

IC1: ULN2003AD SO16
IC2: OPA2677U SO08

K1-K12: PRME 15005AB
K13: A5W-K

La, Lb: 330 uH

Tekercsadatok:

L1, L3:nyitott
L2: 3,9 uH T50-2 27 menet 0,6 mm CuZ
L4, L6, L8: 1,8 uH T50-2 16 menet, 0,6 mm CuZ
L5: 2,7 uH T50-2 21 menet, 0,6 mm CuZ
L7, L9: 0,68 uH T50-2 9 menet 0,8 mm CuZ
L10, L12: 0,33 uH T50-2 5 menet 0,6 mm CuZ
L11: 1 uH T50-2 10 menet 0,6 mm CuZ
L13, L15, L16, L18: 0,15 uH T50-6 4 menet 0,8 mm CuZ
L14: 0,68 uH T50-6 9 menet, 0,8 mm CuZ
L17: 0,27 uH T50-6 6 menet, 0,8 mm CuZ

9. ábra

A TR1 és TR2 egyaránt FT37-43 gyűrűre készülnek, 0,3 mm-es lehetőleg selyemszigetelésű litze huzallal. TR1 szekunder 10, primer 8 menet egymással szemben, TR2 trifiláris 7 menet. A sávszűrő panel beültetési rajza a 9. ábrán látható.

A szoftver és alapvető funkciói

A FlexRadio Systems SDR-1000 készüléke mellé a FlexRadio által fejlesztett PowerSDR szoftvert kínálja korlátlanul letöltésre és felhasználásra. A telepítést követően az első indítást megelőzően a program feltesz néhány egyszerű kérdést: milyen rádióhoz kívánjuk használni, van-e 2m-es adóvevő konverterünk, külső végfokunk, automata antennahangolónk, belső referenciaoszcillátor, USB-kábel, végül a hangkártya típusát kell megadni. A választható készülékek között szerepel a SoftRock rádiója is, mely az RT korábbi számában már közzé lett téve [2]. A kérdésekre adott szelekciós válaszok után megjelenik a főablak (10. ábra), amin a kapcsolók egy modern adóvevő legtöbb funkcióját felsorakoztatják.

10. ábra

A szükséges beállításokat, beleértve a kalibrációt is, a varázslón kívül elvégezhetjük a főablakon választható Setup menüben (11. ábra). A lokáloszcillátor frekvenciájához tartozó szorzót is itt állíthatjuk be. Az egyes opciók, menüpontok egy gyakorló rádióamatőr vagy informatikus számára egyértelmű magyarázattal szolgálnak, de bárki számára érthető beállításokat kínálnak fel – úgymint az alkalmazott LPT port, lokálfrekvencia és a készülék működését meghatározó szűrő és kijelző beállítások.

11. ábra

A rádió funkcióit a főablak kezelőfelületéről érhetjük el. A panel legnagyobb részét magát a spektrumképet megjelenítő kijelző (12. ábra) foglalja el, melyen közvetlenül hangolható a készülék, a megfelelő jelszinthez állítható a szűrő karakterisztikája, valamint a raszter a kívánt mértékben csökkenthető vagy növelhető.

12. ábra

A szoftver két szimulált VFO-t üzemeltet, melyek frekvenciáját közvetlenül is beírhatjuk bármelyik, a spektrumkijelző felett lévő sorba (13. ábra), vagy az egér scroll gombjának görgetésével – a kívánt helyiérték fölött tartva azt – változtathatjuk.

13. ábra

14. ábra

A két VFO frekvenciakijelzője közötti ablakban határozhatjuk meg a léptetés mértékét is, valamint a lehetőségként kínálkozó SPLIT üzemmód esetén hasznos lehet (ilyenkor a B VFO frekvenciáján indul adás), ha szinkronba állítjuk a VFO-kat az itt lévő gombok segítségével. Praktikus, hogy a frekvenciák alatt azok tartományba eső felhasználási területe is megjelenik. Közöttük való váltást, szinkronizálási módot, elhangolási lehetőséget a 14. ábra szerinti panelon végezhetjük.

15. ábra

A különböző amatőrsávok nyomógombot kaptak (15. ábra), így egyszerűen válthatunk közöttük, amellett, hogy a sávra vonatkozó beállításokat a szoftver tárolja, így visszatérve a frekvencia, üzemmód és a szűrő újbóli beállításával nem kell bajlódni. Hasonló kényelmet ad a szoftver automata antennahangoló használata során.

A PowerSDR üzemmódonként előre definiált szűrőkkel kényeztet bennünket (16. ábra), ám a korábban említett kényelmet itt nem élvezhetjük: a jelszinthez alakított beállítás a sávok váltásával még az egyéni szűrők kiválasztása esetén is elvész, csupán az üzemmódhoz tartozó, gyári beállítás tér vissza.

16. ábra

A főablakon van mód továbbá az AGC fokozat, az előerősítő, a DSP, a spektrumkép különböző megjelenítésének beállítására, szintúgy, mint ahogy megannyi apróbb funkció eléréséhez is találhatunk rajta kezelőszerveket (VOX, Mikrofon érzékenység, adás és vételoldali ekvalizer, stb).

Az építés és nyákkészítés megkezdése előtt érdemes internetes rádióamatőr fórumokat felkeresni a témában, ahol rengeteg információval gazdagodhat az érdeklődő. A kétoldalas panelek közvetlenül rendelhetőek a korábban utángyártással megbízottól, de a gyakorlattal rendelkezők a melléklet szerint házilag is elkészíthetik. A főpanel mérete 189×100, míg a szűrőpanel 128×115 milliméter.

Az utánépítéshez sok siker, a hardver és szoftver komplexumának teljes kiismeréséhez, lehetőségeinek kiaknázásához minden kedves amatőr számára kellemes időtöltést, jó szórakozást kívánok!

Mai szemmel

Az Si570 és az USB mindent kiszorított, így elgondolkodtató, ki a jó ég épít külsőleg párhuzamos vezérlésű DDS-t? A készüléknek sajnos a fele az LPT porté, így mára elavultnak mondható a konstrukció, dacára az új generációs elvnek. A párhuzamos programozásnak másik nagy hátránya, hogy egyre kevesebb gépet találni, ahol jelen van ez a nyomtatóport, a készülék pedig emulált portokkal nem igazán üzemel. Sokat fejlődött a hangkártya is: ma már nem találni 96 vagy 192 kHz minta alatt hangeszközt.