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楼主: Julie

【参赛】DIY 30波段二次变频AM/SSB/FM收信机

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 楼主| 发表于 2020-2-1 09:05:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 Julie 于 2020-2-1 09:18 编辑
aihao 发表于 2020-2-1 08:32
嗯嗯,现在明白了,再问下4148好用么?不是波段开关要用pin二极管么?


我试验时用1N4148作为波段滤波器切换,在频率30MHz以下,波阻抗200~300欧没有发现问题,工作条件为:正向接通电流约14.5mA, 反向切断电压约 - 9. 8v。实际装机改用普通微型波封的开关二极管(无型号,性能同1N4148)。您讲的PIN二级管好像是用在电调高频衰减器上的。
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发表于 2020-2-1 11:25:39 | 显示全部楼层
Julie 发表于 2020-1-31 21:50
5V输出约580mA(和LED显示的笔划和工作状态有关)7805的输入电压约8. 8V(满载)

散热压力还是挺大的。
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 楼主| 发表于 2020-2-1 12:38:37 | 显示全部楼层
lq19512003 发表于 2020-1-30 22:52
请楼主看一下站内消息,谢谢!

题目(DIY 30波段二次变频AM/SSB/FM收信机)中的FM,严格讲是业余窄带调频(NBFM )。为了严谨,请lg19512003超版帮我更改题目为:
DIY 30波段二次变频AM/SSB/NBFM收信机
谢谢 lg19512003超版!

Screenshot_20200201-122158.jpg

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 楼主| 发表于 2020-2-1 13:40:41 | 显示全部楼层
上传Rx_v103. asm和Rx_v1_03. hex
Rx_v103.zip (5.01 KB, 下载次数: 662)

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发表于 2020-2-1 14:14:44 | 显示全部楼层
请楼主再移步站内消息,谢谢!
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发表于 2020-2-1 16:33:52 | 显示全部楼层
很赞的一个作品,从手工到成品,从硬件到软件,能做这样付出会很多。如果楼主有需要,我免费提供你murata原厂的CFZM455M通讯用陶瓷滤波器和90MHZ声表滤波器。你直接站内消息。
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 楼主| 发表于 2020-2-1 17:08:52 | 显示全部楼层
lq19512003 发表于 2020-2-1 14:14
请楼主再移步站内消息,谢谢!

谢谢超版!
Screenshot_20200201-165610.jpg

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 楼主| 发表于 2020-2-1 17:26:03 | 显示全部楼层
huangzs 发表于 2020-2-1 16:33
很赞的一个作品,从手工到成品,从硬件到软件,能做这样付出会很多。如果楼主有需要,我免费提供你murata原 ...

非常感谢huangzs! 我做了这台收信机后估计3年内不会再玩同类项目了。您的滤波器和SWAF很难得的,留着吧,有感兴趣的技术话题我们可以讨论,谢谢!
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 楼主| 发表于 2020-2-2 08:25:28 | 显示全部楼层
补充1

(5) FM窄带鉴频
选用老式通信对讲机用的IC MC3361,不用它的2nd本振部分,电路很简单。

电路:(已传 )

PCB:
NFM-1.jpg

安装:
NFM-2.jpg
NFM-3.jpg
NFM-4.jpg

(6)脉冲噪音抑制(NB)
选用老式收音机用的IC upc1018作为辅助中放,仅用它的IF放大和AGC部分,选用时间常数很小的快速干扰脉冲检波,让它对接收信号中的脉冲干扰能快速反应,控制二极管双平衡开关对主信道中放的接收信号进行噪音抑制,提高对接收等幅报(CW)的清晰度。

电路:( 已出an)

PCB:
NB-0.jpg

调试:
调好辅中放455kHz的中周NB IFT-3;
调好电子开关的输入455kHz中周NB IFT-1和输出455kHz中周NB IFT-2,在NB开关 off 状态下调节电子开关的平衡微调电阻NBW,使输出信号(NB IF-II out)的上下幅度一致;
合理选择和设计好NB IFT-2的变比,实测这个脉冲噪音抑制单元没有插入损耗(约 0dB)。

组装:
NB-1.jpg
NB-2.jpg
NB-3.jpg

(7)二次变频(Conv I & II)

电路:(已传 )

RFT,IFT1-1,IFT1-2,IFT1-3,LOT,IFT2-1的制作数据:

RFT: 0.12mm漆包线,初级6匝,次级双线并绕各15匝,NXO-10高频磁环内径3mm外径5mm厚3mm,宽频,屏蔽壳;
IFT1-1:0.12mm漆包线,初级双线并绕各3匝,次级1匝,工作频率48MHz,配谐电容33pF,7.5mm x 7.5mm x 12mm(高)调芯式高频“中周”骨架;
IFT1-2:0.12mm漆包线,初级6匝,次级1匝,工作频率48MHz,配谐电容33pF,7.5mm x 7.5mm x 12mm(高)调芯式高频“中周”骨架;
IFT1-3:0.12mm漆包线,初级1匝,次级双线并绕各3匝,工作频率48MHz,配谐电容33pF,7.5mm x 7.5mm x 12mm(高)调芯式高频“中周”骨架;
LOT:0.12mm漆包线,6匝,在1匝处抽头,工作频率48.6MHz,配谐电容33pF,7.5mm x 7.5mm x 12mm(高)调芯式高频“中周”骨架;
IFT2-1:0.08mm漆包线,初级双线并绕各68匝,次级14匝,工作频率455kHz,配谐电容200pF,7.5mm x 7.5mm x 12mm 收音机用的调帽式中周骨架。

除了RFT和IFT2-1,绕制好的这些高频中周都用扫频仪检测和预先调好磁芯的位置。

Conv-6.jpg
图中的频标点为48MHz

买来的3SK122双栅MOSFET(配对)
Conv-2.jpg
收藏的晶体/陶瓷/LC滤波器
Conv-3.jpg
PCB:
Conv_0.jpg

安装:
Conv-4.jpg
Conv-5.jpg

(8) 第二本振(LO-II)
选择一个47.6MHz泛音晶振(基频为15.867MHz),用3倍频的方式得到第二本振47.600MHz。
电路:(已传 )

PCB:
Lo_0.jpg
组装:
LO-1.jpg
LO-2.jpg
LO-3.jpg
LO-4.jpg

调试:
Lo_5.jpg

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 楼主| 发表于 2020-2-2 10:35:44 | 显示全部楼层
补充2

(9)高放(RF Amp)
这个高放是宽频的,位于接收机的前端,电路虽不复杂,但要做好它却花了很多心思。要求全频工作(100kHz~30MHz),较低的输入和输出阻抗(50欧),有一定的电压增益(大于15dB),超动态(强信号dBm级输入不阻塞),自身低噪音(弱信号dBu级接收不被掩盖),高线性(低的3阶互调产物)。试过2SC3358、BFR91、J212 JFET、2SK30 MOSFET、uPC1651G IC等多种线路,结果都不满意(无法通过仪器的严格测试),也试过6K4电子管,结果相当满意,最后从一个成品的0.1MHz~1.2GHz LNA放大器(指标:增益18.5dB,噪音低于2dB,动态6dBm)中拆下一个MMIC,印有GA0-D2,具体型号未知,装于一块14mm x 8mm的单面板上,去掉原来的SMD扼流电感,自制一个高频扼流圈装于背面。该电路的工作电压是5V,工作电流约28mA,实测电压增益为16.6dB(测试频率7.4MHz),全频段100kHz~30MHz的增益平坦度 –0.5dB ~ +0.5dB(超级稳定,没有寄生自激点)。加电时整个电路用继电器控制接入,不加电时电路为直通,不用人工/自动增益控制,避免在特殊无线电环境接收时可能产生的“诡异”现象。

电路:(已传)

PCB小板:
RF-0.jpg
RF-2.jpg
RF-1.jpg

PCB:
RF-3.jpg

安装:
RF-4.jpg
RF-5.jpg

(10)输入滤波器(Input & Filter Bank)

电路:(已传)

50欧3~18dB 高频衰减器
IP-1.jpg

50欧:50欧 Balun
IP_2.jpg

滤波器组PCB:
FL_0.jpg
滤波器“中周”的制作数据:
LPF0:L0–1,0.12mm,38T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
L0–2,0.12mm,50T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
L0–3,0.12mm,38T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
L0–4,0.07mm,144T,“10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
BPF1:L1–1,0.12mm,46T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
             L1–2,0.12mm,38T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
L1–3,0.12mm,24T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
L1–4,0.12mm,38T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
L1–5,0.12mm,46T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
BPF2:L2–1,0.12mm,26T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
             L2–2,0.12mm,28T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
L2–3,0.12mm,14T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
L2–4,0.12mm,28T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
L2–5,0.12mm,26T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
BPF3:L3–1,0.12mm,21T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
             L3–2,0.12mm,19T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
L3–3,0.12mm,12T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
L3–4,0.12mm,29T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
L3–5,0.12mm,21T,  “10.7MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 10mm(H);
BPF4:L4–1,0.12mm,44T,  “38MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 12mm(H);
             L4–2,0.12mm,36T,  “38MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 12mm(H);
L4–3,0.12mm,25T,  “38MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 12mm(H);
L4–4,0.12mm,36T,  “38MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 12mm(H);
L4–5,0.12mm,44T,  “38MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 12mm(H);
BPF5:L5–1,0.12mm,30T,  “38MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 12mm(H);
             L5–2,0.12mm,25T,  “38MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 12mm(H);
L5–3,0.12mm,17T,  “38MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 12mm(H);
L5–4,0.12mm,25T,  “38MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 12mm(H);
L5–5,0.12mm,30T,  “38MHz中周”骨架,7.5 x 7.5 x 12mm(H)。

安装:
FL-1.jpg
FL-2.jpg
FL-3.jpg

输入电路PCB:
IP_0.jpg
安装:
IP_3.jpg
IP_4.jpg
IP_5.jpg
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 楼主| 发表于 2020-2-2 12:42:01 | 显示全部楼层
补充3

(11) 第一本振(LO-I)
采用DDS的方式,产生第一本振信号48.155~78.055MHz,用的是从网上买来的成品AD9959单元电路板(0Hz~200MHz),分辨率1Hz,有四个独立的RF输出。

电路:厂家没提供,参阅AD9959的官方网站 http://www.analog.com,AD9959.pdf
dds-1.jpg
dds-2.jpg

仅用AD9959的一个输出CH0作为第一本振信号(正弦波),其它的CH1、Ch2和CH3留空不用(其实,AD9959这3个输出是可以独立使用的,应该把它们分别作为本机固定的第二本振47.600MHz和单边带接收的两个BFO 453.500kHz / 456.500kHz,可惜了,浪费了)。
用该组件自身带有的STM32F103 32bit MPU控制器和软件,设定的DDS第一本振频率63.205MHz,接入电路,可以收听频率为15.150MHz的电台。
dds_3.jpg
dds_4.jpg
dds_7.jpg
显示屏:
dds_5.jpg

接收频率显示单元:用的是网上邮购的成品通信机用频率显示器(1Hz~550MHz),用LCD0802(装机后改用LCD1602)显示接收频率,自带PIC16F628A处理器和程序。输入DDS第一本振信号49.045MHz, 将offset设定为f – 048.055MHz,直接显示接收频率0.990MHz,可收听到本地的AM990华人电台。
f_1.jpg
f-2.jpg
f_3.jpg
dds_6.jpg

11)控制电路(Ctrl)

1.32波段编码:
将普通的双刀32档的波段开关的线选输出进行编码,输出10进制BCD波段码 01d~32d,驱动2个7段共阴LED(红)对应显示01~32。
波段01:100kHz~500kHz长波和500kHz~1MHz中波I,频率覆盖范围
     900kHz;
波段02:1MHz~2MHz中波II,波段的频率覆盖范围1MHz;
波段03~30:分别对应2MHz~30MHz共28个短波段,每个波段的频率覆盖范
           围都是1MHz;
多余的波段31和32留空不用。

B32-1.jpg

2.6滤波器译码器
将32个波段信息按要求译成6个输入信号滤波器(LPF,BPF1~5)的线选通,用一个7段共阴LED(绿)对应显示滤波器的号0~5。
0#:波段01选通LPF(<1MHz[+50kHz]);
1#:波段02选通BPF1(1MHz[-100kHz]~2MHz[+200kHz]);
2#:波段03~04选通BPF2(2MHz[-200kHz]~4MHz[+200kHz]);
3#:波段05~08选通BPF3(4MHz[-200kHz]~8MHz[+200kHz]);
4#:波段09~16选通BPF4(8MHz[-500kHz]~16MHz[+500kHz]);
5#:波段17~32选通BPF5(16MHz[-500kHz]~30MHz[+500kHz])。

为了优化机内电磁干扰环境,这个编码、译码器和LED数显不敢用uP的动态处理,采用的是全静态硬编码和硬译码的方法,编码使用一片古董级的(2k x 8bit)静态电可擦除EEPROM X2816A直接烧码输出。7段LED的译码用CMOS CD4511B,3位显示最少需要9条数据线,X2816A只能提供8条数据线,最后一条用1/3 CD4023译码得到。

电路: (已传)
  
EEPROM数据:
EPROM.jpg
PCB:
B32-2.jpg

没有花时间去优化线路板的设计,单面板布线草图,有20多根条跳线,惭愧,凑合着用了。

组装:
B32-3.jpg
B32-4.jpg

3.调谐飞轮步进脉码
用的是从喷墨打印机拆下的打印头移动位置码片和光电头,将码片用热熔胶粘贴在调谐的飞轮上,这个光电头有一前一后两路输出,通过对这两路信号相位的比较,可以判断调谐飞轮是左转(频率负步进)或右转(频率正步进)。
Tuning0-1.jpg
Tuning0-2.jpg

调谐和波段的操作和控制暂由一片PIC16F84完成,主要功能是处理调谐飞轮和波段选择位置的信息。调谐慢步进是 +/- 100Hz,中步进是 +/- 1kHz,快步进是 +/- 10kHz,调谐飞轮转动一圈约可产生334个脉冲,0~8每9~16个脉冲产生一个步进。30个波段的预设定频频率点fo(中点)和各波段的低端fmin / 高端频率fmax是用软件定义的,有点唬人(严格从硬件上讲,本机6个分段滤波器对应的只是6个硬件波段)。之所以划分成30个波段,主要是考虑人机友好操作,想找回用飞轮调谐的感觉,其实也是因为用16 bit的调谐寄存器无法全频段+/- 100Hz步进调谐,不得不要分成多波段。当各个波段的调谐频率达到低端fmin / 高端频率时,软件锁定调谐飞轮产生的脉冲为无效脉冲,不会“过界”。

电路:(已传)

电路板:
16F84-2.jpg
16F84-1.jpg
16f84-3.jpg
16f84-4.jpg

最后把DDS AD9959、ARM STM32F103和PIC16F628A三块成品小板装上,大功告成。

bord-1.jpg

附注:装机时发现DDS板的RF输出插座几乎顶到电源变压器,无法插入SMA RF插头,又不想直接在PCB的背面直接焊电缆,只好把DDS板和控制板互调位置,翻转180度安装。

软件:
1. 主程序 (已传)
2. 波段频率设定 (已传)
3. 调谐 (已传)
附件:Rx_v1_03.asm,Rx_v1_03.hex  (已传)

修改1:软件装机后,想用PIC16F84的RB0的外部中断代替RB7的变化中断,而硬件RB0已被波段数据线占用,因此用跳线将PIC16F84的RB0和RB7互换,修改软件的波段数据采集如下:
; ----------------------------- get band data ------------------------------------
    movf    PORTB,0
    movwf    b_temp        ; read band data
    rlf    b_temp,1    ; left shift
    btfss    STATUS,C    ; swap data from RB7 to RB0   
    goto    set_0
    goto    set_1
set_0    bcf    b_temp,0
    goto     mask
set_1    bsf    b_temp,0    ; done
mask    movlw    0x3F
andwf    b_temp,0    ; mask tuning data
    movwf    band        ; get band data
    return
; ---------------------------------------------------------------

修改2:试机时发现当调谐飞轮在到达各个波段的高端或低端进行低速/中速/高速多次往回操作后,会分别影响到各自波段的高/低端限制频率fmax/fmin,一般在+/- 几百Hz,有时达+/- 几个kHz,最多有+/- 10kHz,虽然这些没有影响到正确的调谐频率,只是影响各自波段的高/低端限制频率fmax/fmin定位(有点像普通机械调谐系统的回差偏移现象),虽然没有超过原设计各自波段的高/低端限制频率的余量+/- 20kHz,但总是感觉不完美。怀疑是2个16 bit调谐步进寄存器的来回进位、借位操作、fmax和fo的锁定/解锁、快/中慢调谐切却换、飞轮抖动误码消除….. 哪个环节引起,想破头也不知道软件的这个Bug在哪?只好打个补丁程序,利用fmax_M到达fmax时强制对fo_L、fo_M进行中点定位和利用fo_L和到达fmin时强制对fmax_M、fmax_L进行“中点+offset”锁定。这样就可以把各个波段的高/低端限制频率fmax/fmin定位误差控制在+/- 几百Hz内。想进一步完美则必须考虑将2个16 bit调谐步进寄存器升级为2个24 bit(好像少有24 bit的uP,应该直接升级到2个32 bit)。理论上对于+/- 20kHz 的1MHz频段进行100Hz步进调谐,寄存器要用到14 bit(实际用16 bit),如果进行10Hz步进调谐,寄存器要用到17 bit(实际用24 bit),如果进行1Hz步进调谐,寄存器要用到20 bit(实际用24 bit),如果要全波段80.000kHz~30.020000Mhz进行1Hz步进调谐,寄存器要用到25 bit(实际用32 bit)。本机暂用的8 bit PIC16F84已经力不从心,应该优选32 bit的uP。

补丁程序:
; -------------------- automatic homing -------------------------
; for band 2~30
    incf    fmax_M,0    ; try fmax_M +1
    btfss    STATUS,Z
    goto    chk_0
    incf    fmax_L,0    ; try fmax_L +1
    btfss    STATUS,Z
    goto    chk_0
    movlw    0x14        ; force fo centring
    movwf    fo_M
    movlw    0x50
    movwf    fo_L        ; done
    return
chk_0    movf    fo_M,0        ; check fo = fmin
    addwf    fo_L,0
    btfss    STATUS,Z
    return
    movlw    0xEB        ; force fmax offset centring
    movwf    fmax_M
    movlw    0xAF
    movwf    fmax_L    ; done
    return
; ------------------------------------------------------------------------------

4.其它
(1)+5v辅助电源 (已传)
(2)VU音频电平表电路:
到了整机组装的最后时刻,发现面板的VU音频电平表空着,原来它的驱动电路给漏了。只好再加一小块电路板。输入音量电位器前的解调音频信号,经一对JFET放大后驱动这个100uA小指针表,整定Vi=85mV(1kHz)时指示0dB(自定义的,不是标准)。

电路:(已传)

电路板:
VU-4.jpg
组装:
VU-1.jpg
VU-3.jpg

(四)整机总装
数字控制板:(已传)
屏蔽板:(已传)
接收电路主板:(已传)

最后装上VU表的驱动小板:

VU-2.jpg



补充完毕。



16f84-7.jpg
16f84-0.jpg
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发表于 2020-2-2 16:58:45 | 显示全部楼层
厉害了啊!这板子布线太美了,有点专业机的意思。
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发表于 2020-2-2 17:15:08 | 显示全部楼层
楼主是外国人吧?
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发表于 2020-2-2 17:34:45 | 显示全部楼层
太厉害了!还是汇编语言
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发表于 2020-2-3 05:42:00 | 显示全部楼层
漂亮!!!!!!!
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