Yaesu FT-450D RF Tap Modification untuk SDR: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Halo siapa saja yang mungkin tertarik, Saya pikir saya sebaiknya menjelaskan terlebih dahulu tentang apa instruksi ini. Ada tiga komponen utama yang terlibat dalam proyek ini sebagai berikut:

Yaesu FT-450D adalah transceiver HF/50MHz kompak modern yang mampu mencakup pita amatir 160-6 meter dengan output daya 100W. Terlalu banyak fitur untuk dicantumkan, jadi Google radio saja jika Anda ingin tahu lebih banyak.

SDRPlay adalah Radio Definisi Perangkat Lunak pita lebar yang luar biasa yang mencakup rentang frekuensi 1KHz hingga 2GHz dan memungkinkan spektrum untuk dilihat dengan bandwidth hingga 10MHz.

SDRPlay:

(Saya tidak memiliki hubungan dengan perusahaan selain telah membeli produk unggulan mereka)

Kedua peralatan ini luar biasa dalam dirinya sendiri. Namun, tujuan dari instruksi ini adalah untuk menyatukan kedua peralatan dan untuk dapat memanfaatkan yang terbaik dari kedua dunia. Maksud saya, dapat menggunakan radio FT-450D sebagaimana yang dimaksudkan (sebagai transceiver radio pita sempit) tetapi pada saat yang sama dapat menggunakan penerima SDRPlay untuk memvisualisasikan saluran pita lebar.

Ini secara inheren menimbulkan masalah karena FT-450D dan SDRPlay perlu melihat antena. Salah satu pendekatan adalah dengan hanya menggunakan dua antena. Pendekatan kedua mungkin menggunakan antena tunggal tetapi membagi jalur RF dan mengirim/menerima menggunakan in-line switching. Pendekatan ketiga dan lebih disukai adalah dengan mengetuk jalur RF penerima dari dalam FT-450D menggunakan sirkuit kebisingan rendah yang sesuai dan menyajikan sinyal yang disadap ke SDRPlay. Pendekatan terakhir ini menghasilkan FT-450D dan SDRPlay pada dasarnya melihat antena yang sama. Sirkuit kebisingan rendah hanya diaktifkan saat menerima dan selama pengiriman memberikan isolasi substansial yang melindungi input ke penerima SDRPlay. Sirkuit kebisingan rendah memiliki input impedansi tinggi sehingga menghadirkan beban minimum ke titik tap dalam FT-450D. Poin terakhir ini penting karena titik tap yang sesuai dalam FT-450D terletak di kedua sisi filter pass band 50 ohm pasif. Setiap pembebanan atau perubahan impedansi yang ditimbulkan oleh rangkaian tambahan akan mengubah fungsi transfer filter dan juga mengurangi daya di jalur sinyal yang diinginkan.

Sebagian besar penguat kebisingan rendah (LNA) yang tersedia menggunakan umpan balik untuk menghasilkan penguatan dan juga memiliki impedansi input 50 ohm - tidak satu pun dari fitur ini yang diinginkan.

Sirkuit tap impedansi tinggi sederhana telah dirancang oleh Dave G4HUP dan tersedia untuk dibeli. Sayangnya, menurut pemahaman saya, Dave telah meninggal. Saya telah mengambil bagian dari desain dan dengan modifikasi, membuat papan sirkuit tercetak saya sendiri, menguji dan memasang ke FT-450D saya sendiri. Proses inilah yang membentuk pokok bahasan dari instruksi ini.

Langkah 1: Pembuatan Skema LNA dan Tata Letak PCB

Gambaran

Selama bertahun-tahun saya telah menghasilkan beberapa Printed Circuit Boards (PCB) untuk produk dan untuk digunakan di rumah. Pada hari-hari awal ini melibatkan penggunaan papan berlapis tembaga, transfer dan pena khusus untuk menggambar desain ke tembaga. Papan kemudian akan diukir dalam Ferric Chloride untuk menghilangkan tembaga yang terbuka dan meninggalkan jejak yang diinginkan. Dimungkinkan juga untuk membeli papan berlapis tembaga yang peka terhadap cahaya dan menggunakan masker untuk menghasilkan penahan sebelum etsa. Memiliki papan satu kali yang dibuat secara komersial sangat mahal dan membutuhkan alat yang tidak tersedia untuk penghobi.

Saat ini, peralatan komputer gratis dan tersedia secara luas untuk mendesain papan dalam hitungan jam bukan hari. Juga biaya fabrikasi telah anjlok dengan banyak perakit murah yang tersedia di Cina dan di tempat lain di luar Inggris. Namun, yang mengatakan memiliki satu papan yang dibuat masih tidak semurah itu setelah Anda memasukkan pengiriman.

Pendekatan lain, dan metode yang saya gunakan dalam proyek ini, adalah menggiling papan menggunakan mesin penggilingan CNC. Jelas, Anda tidak akan membeli mesin CNC untuk membuat satu papan tetapi saya sudah memiliki mesin yang telah digunakan untuk banyak proyek lain yang melibatkan penggilingan kayu, logam dan kaca.

Untuk menggiling PCB menggunakan mesin CNC melibatkan penggunaan alat pemotong yang sangat halus untuk menggiling isolasi di sekitar trek yang diinginkan tetapi tidak untuk menggiling semua tembaga. Pendekatan ini sangat berguna ketika membangun sirkuit RF karena pulau tembaga yang tersisa diinginkan bertindak sebagai bidang dasar yang meningkatkan stabilitas dan kinerja. Saya telah menggunakan papan berlapis tembaga dua sisi dalam proyek ini dan telah mengebor melalui menghubungkan permukaan tembaga atas dan bawah.

Desain PCB menggunakan EasyEDA

Saya telah mencoba berbagai paket desain PCB dan benar-benar memilih paket yang disebut DipTrace. Namun, paket desain lebih populer untuk berbasis web daripada menggunakan aplikasi yang berdiri sendiri. Karena tidak menggunakan DipTrace dalam beberapa waktu, saya sedikit berkarat sehingga melihat-lihat secara online dan menemukan alat desain berbasis web yang disebut EasyEDA. Saya menemukan alat ini sangat baik, sangat intuitif dan mudah digunakan. Sangat mudah untuk menghasilkan skema dalam hitungan menit dan kemudian dikonversi ke PCB, seluruh proses memakan waktu kurang dari satu jam termasuk beberapa modifikasi dan penyempurnaan. Perancang alat jelas berharap Anda akan menggunakan fasilitas fabrikasi yang disediakan tetapi masih memungkinkan untuk mengekspor desain dalam format gerber standar industri untuk digunakan oleh rantai alat berikutnya.

Langkah 2: Menggunakan FlatCAM untuk Membuat Geometri dan Jalur Perkakas

Setelah EasyEDA digunakan untuk membuat skema dan tata letak PCB, langkah selanjutnya adalah membuat jalur perkakas dan akhirnya gcode untuk mengontrol mesin penggilingan CNC. Saya telah mencoba berbagai perangkat lunak untuk mencapai tujuan ini dan akhirnya memilih FlatCAM. Perangkat lunak ini gratis, stabil, dan cukup intuitif untuk digunakan. Menggunakan jalur perkakas FlatCAM untuk papan, potongan dan pengeboran semuanya dapat dibuat dengan sangat cepat. Ada juga editor geometri yang sangat ramah pengguna jika ada yang memerlukan tweak. Dalam video yang membentuk bagian dari langkah ini saya menunjukkan bagaimana FlatCAM digunakan untuk mengimpor file gerber dan melakukan beberapa pengeditan dasar. Ada banyak video terperinci yang tersedia yang menunjukkan cara menggunakan alat ini dari ujung ke ujung. Saya hanya membahas modifikasi yang perlu saya buat khusus untuk proyek ini.

Langkah 3: Proses Penggilingan - Mesin CNC beraksi

Ok, jadi selama beberapa langkah terakhir berikut ini telah dicapai:

- Skema rangkaian telah ditangkap menggunakan EasyEDA.

- Dari skema tata letak PCB telah dibuat juga menggunakan EasyEDA.

- File Gerber telah dibuat untuk papan dan juga file bor yang dihasilkan.

- FlatCAM telah digunakan untuk membuat/mengedit geometri jalur dan menghasilkan gcode untuk papan dan potongan.

- FlatCAM telah digunakan untuk mengimpor dan menskalakan file bor juga menghasilkan gcode.

Jadi sekarang kami memiliki tiga file gcode untuk papan, guntingan, dan pengeboran.

Tahap selanjutnya adalah benar-benar mulai menggiling beberapa papan. Papan yang saya gunakan adalah papan berlapis tembaga fiberglass dua sisi. Saya bisa memesan ini secara online tetapi sebenarnya menemukan Maplin melakukan lembaran besar yang cukup bagus untuk harga yang baik dan saya memilikinya di tangan saya dalam waktu satu jam - hanya ingin mendapatkan penggilingan!

Mesin penggilingan saya adalah Sable 2015 dan saya menggunakan perangkat lunak Mach3 untuk mengontrolnya. Untuk menggiling relief track papan, saya menggunakan end mill 0,5mm. Untuk potongan dan lubang papan saya menggunakan pabrik ujung 1,5 mm. Untuk menggiling menembus papan, Anda jelas membutuhkan sesuatu untuk digiling di bawah PCB - tempat tidur gilingan saya terbuat dari aluminium tebal dan Anda tidak ingin menggilingnya! Saya telah menemukan untuk PCB, bahan terbaik untuk digunakan di bawah PCB adalah papan busa setebal 5mm. Anda dapat memilih papan busa ini dengan sangat murah secara online atau dari toko kerajinan. Mudah dipotong dengan pisau model dan memiliki ketebalan yang sangat seragam. Papan berlapis tembaga dipasang pada papan busa menggunakan selotip dua sisi tipis. Papan busa juga dipasang ke tempat tidur CNC menggunakan selotip yang sama - Saya tidak pernah memiliki papan yang terlepas atau bergerak selama penggilingan.

End mill 0,5 mm jelas sangat rapuh, jadi saya menjaga laju gerak makan saya hingga 60 mm/mnt. Saya menggunakan kecepatan gerak makan yang sama untuk potongan agar tidak melepaskan sandwich PCB/papan busa dari pita pengaman.

Terlampir adalah video yang menunjukkan aksi proses penggilingan:)

Terlampir juga tiga gambar papan final. Satu gambar menunjukkan upaya pertama di papan dan area kecil dari tembaga yang tidak diinginkan dapat dilihat paling jelas di antara bantalan transistor. Upaya kedua, papan area tembaga yang tidak diinginkan ini telah dihapus dengan menambahkan geometri ke dalam FlatCAM. Gambar ketiga menunjukkan papan terakhir yang diisi dengan komponen.

Setelah mengisi papan itu berikan semprotan yang sangat ringan dengan pernis untuk menghentikan noda dan perubahan warna tembaga.

Langkah 4: Respons Frekuensi Papan Selesai

Papan yang telah terisi penuh dikarakterisasi gain menggunakan penganalisis spektrum. Alat analisa diatur untuk menyapu frekuensi dari 10KHz ke 30MHz dan mengukur penguatan. Penguatan juga diukur dengan daya mati untuk mensimulasikan apa yang terjadi di radio saat kami mentransmisikan dan memerlukan isolasi yang baik antara transceiver FT-450D dan penerima SDRPlay.

Level input ke LNA adalah -40dBm

Gambar 1 - Marker diatur pada 7.1MHz, penguatan LNA adalah +2.5dB

Gambar 2 - Daya ke LNA mati menunjukkan isolasi> 34dB

Gambar 3 - Frekuensi rendah turun -3dB pada 1.6MHz

Pada dasarnya di atas pita amatir HF, LNA datar 3MHz - 30MHz (datar hingga ~ 500MHz)

Langkah 5: Menganalisis Yaesu FT-450D untuk RF Tap dan Power Point yang Sesuai

Sebelum papan LNA dapat dipasang ke FT-450D, titik tekan RF dan titik daya yang sesuai harus diidentifikasi. Ini dicapai dengan menggunakan manual layanan radio dan terlebih dahulu melihat diagram blok penerima sebelum menyempurnakan pilihan titik ketuk RF menggunakan skema.

Pertama-tama saya ingin SDR melihat antena yang terhubung ke FT-450D sebelum tahap konversi IF jadi ini mempersempit penyelidikan. Sebelum mixer IF pertama ada dua poin yang jelas untuk disadap. Setelah sinyal Rx memasuki papan RF-IF dari papan PA, ia melewati tahapan berikut:

- Perlindungan lonjakan input

- Redaman input 20dB yang dapat dialihkan (relai)

- Serangkaian delapan filter pass band yang saling eksklusif

- Pra-penguat IPO yang dapat dialihkan (relai)

- Mixer IF tahap pertama (mixer penggerak LO pertama)

Jadi dua poin yang menarik pada dasarnya diringkas sebelum atau setelah penyaringan band pass. Saya ingin SDR melihat sinyal sebanyak mungkin, jadi saya memutuskan untuk melakukan tap off sebelum jaringan filter band pass. Ingat LNA yang digunakan untuk mematikan sinyal memiliki input impedansi tinggi sehingga efek pada jalur sinyal radio akan minimal.

Area lain yang harus dipertimbangkan adalah di mana papan LNA akan mendapatkan kekuatannya. Untungnya skema FT-450D cukup jelas dan beranotasi dengan baik sehingga titik daya yang sesuai dapat ditemukan. Titik daya yang dipilih memberi daya pada LNA saat menerima tetapi mematikan LNA selama pengiriman. Ini mengisolasi input SDR sebesar >30dB selama transmisi. Konsumsi arus LNA bertenaga adalah ~9mA.

Gambar terlampir menunjukkan hal berikut:

- Titik ketuk RF yang ditunjukkan pada diagram blok

- Titik ketuk RF yang ditunjukkan pada skema

- Titik ketuk RF ditampilkan pada tata letak papan

- Titik tekan daya LNA ditunjukkan pada skema

- Titik tekan daya LNA ditampilkan pada tata letak papan

Langkah 6: Memasang Papan LNA ke Yaesu FT-450D

Sekarang papan LNA telah difabrikasi, dikarakterisasi dan titik tap yang sesuai mengidentifikasi waktunya telah tiba untuk benar-benar menyesuaikan papan dengan FT-450D.

Pada titik ini adalah kebiasaan untuk menunjukkan bahwa Anda melakukan modifikasi ini dengan risiko Anda sendiri. Ini tidak rumit tetapi selalu ada risiko kerusakan dan saya pribadi tidak akan melakukan modifikasi ini pada radio yang masih dalam garansi - saya yakin garansi akan batal setelah modifikasi. Saya membeli FT-450D bekas saya dari ebay sehingga tidak ada garansi yang perlu dikhawatirkan dalam kasus saya.

Jika Anda memutuskan untuk melakukan modifikasi seperti itu, lakukan dengan hati-hati dan metodis - gunakan pepatah lama bijak yang berlaku untuk situasi paling rumit …… ukur dua kali dan potong sekali:)

Saya memutuskan untuk tidak mengebor lubang apa pun di casing FT-450D, melainkan memasang SDR ke sisi FT-450D dan kehabisan kabel terbang yang diakhiri SMA untuk memasang langsung ke input antena SDR. Kawat terbang diamankan di titik keluar radio untuk meredakan ketegangan.

Lihat gambar terlampir….

Langkah 7: Aksi SDR Bersumber Dari Ketuk RF Melalui Papan LNA

Pada langkah ini ada video pendek yang menunjukkan radio SDR sedang beroperasi dengan sumber antenanya adalah antena FT-450D yang melalui papan LNA. Tes ini dilakukan larut malam dan pitanya sedikit mati tetapi respons SDR sesuai dengan yang diharapkan. Saat FT-450D mentransmisikan input ke SDR secara efektif dibungkam karena isolasi papan LNA saat tidak diberi daya.

Langkah 8: Kesimpulan

Di atas semua ini, instruksi ini sangat menyenangkan dan saya sangat senang dengan hasilnya. Seperti semua proyek bagus, ada tiga tujuan utama…. untuk mempelajari keterampilan baru, membuat proyek ini sukses, dan berbagi pengetahuan dengan siapa saja yang mau membaca sejauh ini.

Saya saat ini melepas topi saya ke mendiang Dave G4HUP. Jika bukan karena pekerjaan Dave, proyek ini mungkin tidak akan terwujud. Saya tidak dapat mengklaim desain LNA asli sebagai milik saya tetapi hanya untuk mengambil desain dan mencoba membuatnya dengan cara saya sendiri. Saya hanya bisa berharap Dave akan menyetujui karyanya dikembangkan dan dibagikan kepada orang lain.

Kesimpulannya, proyek ini berhasil.

Silakan ajukan pertanyaan apa pun dan saya akan melakukan yang terbaik untuk menjawabnya.

Salam, Dave (G7IYK)