Конвертер за SDR DVB-T+DAB+FM с ИС RTL2832U

    На международните електронни пазари показаният DVB-T тунер на базата на RTL2832U се продава на цена под 10$. На база изключително ниската цена и от чисто любопитство с LZ2JOW си купихме по една такава "играчка", която си има външна портативна антена и дистанционно управление с включени в комплекта батерии. По описание приемания диапазон е от 24 до 1700 MHz.

    При това, че не гледам телевизия от много време въобще не съм тествал тунерът приема ли ефирни цифрови телевизии, не приема ли ... Затова пък за другата ми страст: УКВ стерео-приемане въпросното тунерче доказа своята експлоатационна пригодност за запознаване с ефирната обстановка, както и за ежедневно слушане. Дори повече: благодарение на добрата визуализация, софтуерът позволява да се определят (относително) немалко параметри на приеманите сигнали. Заради нискоомния си антенен вход немалко пъти подлагах работата на приемника под съмнение (я дефектни защитни диоди, я дефектна или повредена първа ИС), но поради липса на високочестотен сигнал-генератор измерването на чувствителността не ми се отдаде.  С диапазонна УКВ антена (сгънат дипол за 96 MHz с U-коляно на покрива на 2 етажна сграда) приемникът работи безупречно, като "чува"  местни български и румънски УКВ концертни радиостанции.

    С въпросното устройство местния силистренски ретранслатор R7 ( QTH: KN34PC ) на NFM не звучи добре като модулация, а и поради липса на интерес не съм пробвал на честоти, по-високи от 145 MHz.

    Два дни имаше "заигравка" на 50 MHz-овия диапазон, на който поради "глухия" сезон радиолюбителски връзки не можах да чуя. Затова пък успях да проконтролирам излъчения си сигнал на самоделния трансивър на тези непокорени от мен честоти. Местните таксиметрови служби допълваха шума на първия транзистор .

    Приемникът се справя добре на любителските обхвати над 24 до 28 MHz. Независимо от ниската динамика по вход, приемането на SSB и на телеграф е изключително комфортно - "неща за пипане и ръчкане" в софтуера има безкрай .

    Не мога да свикна с точната настройка с компютърната мишка "върху" кореспондент и с "идеалното" действие на АРУ, вероятно заради което след 10-15 мин. слушане често главата ми става "казан" и не ми остава нищо друго, освен да натисна "десен горен хикс" на софтуера и да приключа с радиоприемането ... Звукът е мнооого далече от мекото лампово звучене ...

    Препоръчвам в началото да се извърши модификация НОМЕР ЕДНО: подменяне на досадния СИН светодиод! . Няма по-досаден индикатор от син светодиод! Очите ми в пряк поглед или още по-зле - с периферното зрение: все са там! След подмяната със ЗЕЛЕН светодиод ... спокойствието е възстановено!

       В интернет има публикации на конвертори с ВЧ смесител дори по небалансна схема (изпълнен с двугейтов транзистор), други: със смесител, изпълнен с ИС CA612/612, с ИС TA7358 и т.н. При моите тестовете за чувствителност със сигналгенератор на честоти в късовълновия диапазон не видях никакъв смисъл да използвам активен смесител.

    При запознаването си с възможните схемни решения (главно от [1]), вариантът за конвертор на къси вълни на Сергей, 4Z5KY ми допадна най-много. Входният филтър е част от неговата конструкция. Аз също предпочитам да използвам филтри там, където е нужно, независимо от трудността по изработката им понякога.

    С фабричен диоден двойнобалансен смесител експериментирах с готови кварцови генератори на 25 MHz, 32 MHz и 50 MHz, свалени от бракувани компютърни компоненти (стари Video-карти, LAN-карти). По-ВЧ нямам :(. С най-високочестотния (50 MHz) при експеримента без каквито и да е филтри се получиха най-малко паразитни смесвания и свистове.

    При теста използвах наличните фабрични смесители тип SAM-2 и IE500. При подмяна със самоделно изработен такъв (изработен с обикновените диоди 1N4148) промяна в работата на слух почти не открих. Дори парадоксално: с двойнобалансен смесител с обикновени импулсни диоди и трансформатори с μ = 1000 като че ли паразитните смесвания се ограничиха. Без изходен МЧ филтър, със смесител IE500 и при приемане на входна честота от 7 MHz на хармоничните на хетеродина до 807 MHz (особено на 3-ти - 157 MHz) се чуват силно, докато със смесителя с 1N4148 и особено на завършената конструкция: с изходен филтър и с диоди КД503А, още на 157 MHz нивото пада почти до шума, докато сигналът на 57 MHz е без промяна.

    Така или иначе главния "виновник" за ниския динамичния диапазон по вход на показаното приемниче с конвертор не е добавения първи смесител, а и бях си поставил задачата нещата да са повече самоделни. Вярно: и кварцовия генераторът можеше да е в дискретно изпълнение, но това оставам за бъдещо експериментиране.

    За мои приятели, колеги и познати изработката на трансформаторите за двойнобалансен диоден смесител винаги е било трудност. Подробни данни за навиването има достатъчно из техническата литература.

    Показвам снимки за улеснение на самостоятелната изработка в стъпки. Важно е трите проводника да са усукани, като броят на навивките е съобразен с материала на феритния пръстен. Минималната индуктивност на получената бобина за 50 омовата секция приемам, че трябва да е 4 пъти повече от индуктивното съпротивление (или 200 ома) за най-ниската работна честота. Така за най-ниска честота 3,5 MHz се получава L ≥ 9 μH, за 1,8 MHz се получава L ≥ 18 μH и т.н. Tтрансформаторите са много широколентови и без специални изисквания покриват далеко зад пределите на късовълновия диапазон. Повторяемостта със случайни феритни пръстени е почти 100%-ова поне за този честотен диапазон.

    За моя случай за идеен радиоприем в най-ниска честота от работния диапазон да бъде в областта на средните вълни навих 3 проводника с 8 нав. на феритен пръстен с μ = 1000. Индуктивността на 50-омовата секция е около 60 μH. След почистване на краищата от изолация, размяната на начало-край на проводниците е според принципната схема, с последващо калайдисване.

    Добър помощник за всякакви ВЧ сметки е безплатната програма RFSim99 [3]. В посочената конструкция я използвах за ВЧ калкулатор, за конструиране на филтри и въздушни бобини. При използването на програмката резултатите за мен са напълно предвидими и с 100% изпълнимост при последващ тест на готовата бобина, кондензатор, филтър и т. н.

Входен филтър (0-30 MHz)

 

Изходен филтър (50 - 80 MHz)

 

Бобините преди монтаж бяха грубо измерени с LC-мер и не се наложи корекция.

Изчисление за L = 50 nH

Изчисление за L = 170 nH

 

Изчисление за L = 270 nH

Изчисление за L = 330 nH

    Всички бобини са въздушни, без сърцевина, навити с проводник ПЕЛ 0,82 на тяло с нужния диаметър. В случая използвах бургия за метал с Ф=6 мм.  Бобините могат да се преизчислят според наличния обем с друг брой навивки и друг диаметър.

    Изработката на посочения конвертор е по познатия начин: без печатна платка, на изрязани островчета с пиличка, макетно ножче и/или ръчна бормашинка. Долната част на фолиото е запазена изцяло. Добре би било генераторът да се екранира допълнително. Материалите са свалени от отдавна неработещи апаратури, с избор за работа във високочестотни вериги. В конструкциите си почти не използвам smd компоненти, иначе по-добрия вариант за повторение е с печатна платка, в smd изпълнение.


55 х 40 mm

Архив [zip,cct,jpg,gif,spl7,lay][618kb]

    Софтуер: За използване с MS Windows XP е необходимо да е инсталиран Microsoft .NET Framework v3.5 и драйвер за устройството Zadig. За управляваща програма първоначално използвах SDRSharp, след това HDSDR, но модифицираната версия SDRSharp_pimped ми харесва най-много. Програмите се подобряват непрекъснато и при желание може да ги намерите из дебрите на интернет.

Тестове от реалния ефир [7 февруари 2015 година]: SDRsharper pumped с красива панорама и удобен интерфейс:

Radio Romania Actualitati, 1 593 kHz, АМ

 

China National Radio, 15 480 kHz, AM

 

Black Sea Contest, 20m, CW

 

Black Sea Contest, 20m, SSB

    При работа с "нормална" късовълнова антена (Inverted Vee за 80 м и за 20 м, захранена с един коаксиален кабел, с връх на 12 метра от земя) се налага да ограничавам усилването от софтуера на 15-20db, а на средни вълни и ниски честоти понякога е нужно да се използва допълнителен входен затихвател.

 

    *** Продължение:

    В други статии бях споменал, че много трудно изработвам корпуси и кутии за самоделните си устройства. Повечето ми готови конструкции си стоят прилежно прибрани на готови платки и дъ-ъ-ълго си търсят "къщички" ...

    Въпросното допълнение към конструкцията възникна като идея в разговор на ежеседмичната ни, петъчна среща на силистренските радиолюбители (tnx. LZ2JOW!).

    Показаната метална кутийка е от LPT Switch и отдавна беше разпробита за друга моя конструкция (самоделен DSB TRX на 40m диапазон) и допълнена със задна алуминиева стена, с монтиран 50 Ω BNC съединител. Оставаше да се монтира съединител за захранването и букса за високоговорител/слушалки.

    DSB трансиверчето на 7 MHz изпълних на модули, но с включените впоследствие блокчета към конструкцията ми беше невъзможно вече да монтирам всичко вътре. Трансиверът остана без корпус, а подготвената кутия остана непотребна.

    Имаше идеи за монтиране на самоделен приемник за FM (88-108 MHz) или за приемник с пряко преобразуване на 7 MHz, но бях ги оставил за някъде в бъдещето.

    В петъчната вечер се занимавах с механичната част: разпробих планките, изрязах носещата платка, намерих нужните крепежни елементи и др. Не исках да губя функционалността на приемничето за работа само в HF обхвата (с конвертора), затова предвидих превключвател.

    Първоначално исках да превключвам входа с ВЧ реле/релета, но нисковолтови такива не ми се намираха. Пластмасово 3V реле показа 7 pF между изключените си контакти и вариантът отпадна автоматично.

    Поради ограничения по ток компютърен USB порт предпочетох механично превключване на входовете. Използвах любимото немско ключе тип "отварящо се око". Подарък ми е от  LZ4SL , надеждно е и не се нуждае от допълнителен индикатор за включено/изключено състояние.

    За включване/изключване на конвертора се нуждаех от трети превключващ контакт, но с помощта на два дросела и два кондензатора въпроса се реши.

    В съботния ден монтирах SDR DVB-T модула (без пластмасовия корпус) и конвертора върху неразядена печатна платка по любимия ми метод (tnx. Miguel, PY2OHH!).

    За дистанционни крачета използвах демонтирани пинове от цангов цокъл за DIP интегрални схеми.

    След общия монтаж и вечерния тест на устройство, при довършителната операция по извеждане на светодиода на лицевия панел в оригиналния за кутийката отвор ми хрумна да опитам да балансирам допълнително диодния двойнобалансен смесител. Най-просто и "безболезнено" изпълних това, като добавих полупроменлив тример-кондензатор към едното рамо.

    Според наличните елементи и монтаж е възможно да се получи баланс с кондензатор в другото рамо. При мен се получи конфигурация като схемата по-горе, при това  измерената стойност на добавения кондензатор е около 15 pF.

    За балансиране използвах приемника, настроен на хетеродинната си честота. Положението на тример-кондензатора се намира лесно и е отчетливо на спектрограмите по-долу.

    Не мога да измеря по-подробно подобрението на параметрите на приемника след балансиране на диодния смесител, но като общо ефектът е към по-добро: "битите" точки по обхватите намаляха по амплитуда, някои изчезнаха, а настройката на усилването на УВЧ ми позволява да настроя на повече усилване, без да настъпи претоварване - подобрения с един компонент, извършено за 1 минута .

Спектър преди баланс на DBM

 

Спектър след баланс на DBM

   Предвид сравнително високата консумация от USB порта препоръчвам приемничето да се захранва към компютъра ако не с "марков" принтерен USB кабел, то поне с проверен такъв.

    При мен използването на "случаен" 3 метров принтерен USB кабел доведе но пълна нефункционалност на устройството.

    След измерване на напрежението на платката се оказа, че то е "само" 3,65V ... при 8,5Ω на проводник от порт до порт. При замяната на USB кабела с "истински" напрежението беше вече 4,92V .

    В заключение искам да спомена: няколкодневното, сумарно няколко часово занимание за изработката на приемния конвертор за DVB-T+DAB+FM тунер на базата на RTL2832U си заслужава времето за изработка! Работата е приятна, мислите са позитивни, а резултатите от работата на приемничето са много-много положителни !

    Материалите са с минимална или нулева стойност, а удоволствието е огромно!

    В ефира на моя QTH с приемника лично аз преоткрих средните вълни, късовълновите концертни радиостанции и съвсем случайно: света на пиратското радиопредаване на АМ (на честоти 3,0-3,1 MHz).

    С пожелания за по-малко QRM.
   
    LZ2WSG, 73!


Литература:

1. www.cqham.ru/forum: RTL2832 / 4Z5KY converter [zip][204kb]
2. MCO 1500A generator [zip,pdf][44kb]
3. RFSim99 на русском / DL2KQ

LZ2WSG, KN34PC,
7 февруари 2015 година,
доп. 19 юни 2015 година