Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Радио-76

Легендарный трансивер Радио-76

07.05.2021 12:20:51 | Автор: admin

Для многих радиолюбителей первым собственным трансивером стал Радио-76. Радиостанция эта была разработана в лаборатории журнала Радио Б. Степановым (UW3AX) и Г. Шульгиным (UA3ACM). Конструкция трансивера была простой и хорошо повторяемой.

Актуальность трансивера Радио-76 повысилась, когда в августе 1978 года для советских радиолюбителей вновь открыли для работы диапазон 160 метров. Радиолюбительский позывной для работы на этом диапазоне стало возможным получить уже с 14 лет, причём без сдачи экзамена на приём и передачу азбуки Морзе.

Собрать же юным радиолюбителям свою радиостанцию стало гораздо проще, когда в 1980 году Ульяновский радиоламповый завод начал выпуск радиоконструктора Электроника-Контур-80. Стоил набор 64 рубля, содержал собранные на производстве основную плату и плату гетеродинов (без моточных компонентов), и из него можно было собрать малосигнальный тракт трансивера Радио-76.

У меня чудом уцелела основная плата из этого набора. Что же мне помешало добиться от неё в далёком 1984 году идеальной работы на передачу, можно узнать из публикации.


Структурная схема трансивер


Структурная трансивера Радио-76 была опубликована в журнале Радио, 1976, 6, стр. 19.
Трансивер состоит из трёх плат: основной платы, платы гетеродинов и платы усилителя мощности. Антенный переключатель (1) и диапазонный полосовой фильтр (ДПФ) тракта приёма (2) в состав этих плат не входят.

В режиме приёма радиосигнал поступает через антенный переключатель (1) и приёмный ДПФ (2) на первый кольцевой смеситель (3) основной платы. На первый кольцевой смеситель (3) через переключатель гетеродинов (12) подаётся сигнал ГПД (10). Полученный сигнал промежуточной частоты (ПЧ) усиливается первым усилителем ПЧ (4) и проходит через электромеханический фильтр (ЭМФ) на второй УПЧ. Усиленный сигнал ПЧ с выделенной ЭМФ верхней боковой полосой (ВБП) поступает на второй кольцевой смеситель (7), куда через (12) подаётся сигнал генератора опорной частоты (11). Полученный в результате сигнал звуковой частоты поступает на усилитель низкой частоты (УНЧ) (8).

В режиме передачи на балансный модулятор (DSB) (3) поступает сигнал генератора опорной частоты (11) и модулирующий сигнал звуковой частоты с микрофонного усилителя (9). Сигнал с подавленной несущей усиливается первым УПЧ (4), ЭМФ (5) выделяет в сигнале ВБП. После усиления вторым УПЧ (6) сформированный однополосный сигнал поступает на второй кольцевой смеситель (7), куда также подаётся сигнал ГПД (10). Полученный в результате сигнал радиочастоты проходит через ДПФ (13) усилителя мощности (УМ) (14), усиливается УМ (14) и через антенный переключатель (1) поступает в антенну.

Как мы видим, большинство узлов структурной схемы радиостанции используются и при работе в режиме приёма, и при работе в режиме передачи. Поэтому Радио-76 и является трансивером.

Основная плата трансивера


Основную плату из набора Электроника-Контур-80 я обнаружил в коробке на антресолях. Как она пережила несколько переездов, ума не приложу.

Многие конденсаторы типа К10-7 были поломаны, электролитические конденсаторы за тридцать с лишним лет должны были высохнуть, а подстроечный резистор СПО и в восьмидесятые считался хламом.

Керамические конденсаторы К10-7 были заменены на К10-17, электролитические конденсаторы на импортные, а резистор СПО на Bourns. В процессе отладки были внесены ещё несколько изменений, и теперь моя основная плата трансивера Радио-76 выглядит так:


В 1984 году радиостанция из набора заработала на приём буквально сразу: кварцевый генератор и генератор плавного диапазона (ГПД) запустились без проблем, контуры ПЧ были настроены в резонанс, ВЧ-трансформаторы кольцевых балансных смесителей были сфазированы верно.

Проблемы были с передачей, и их было две: сдвиг частоты ГПД на 200 400 Гц при переключении приём-передача и недостаточное подавление несущей на выходе модулятора DSB.

Проблему со сдвигом частоты я решил, собрав ГПД по более сложной схеме. Качественного же подавления несущей мне добиться так и не удалось, и на сообщения о наличии в сигнале несущей я отвечал, что работаю на радиостанции из набора Электроника-Контур-80.

Схемотехника основной платы


Схема электрическая принципиальная основной платы трансивера Радио-76 была опубликована в журнале Радио, 1976, 6, стр. 21.
Реализация платы из набора отличается заменой транзисторов КТ315 на КТ312 и применением вместо ИМС серии К122 их аналогов серии К118 в корпусах DIP-14.

Основным компонентом схемы является электромеханический фильтр Ф1. На фотографии платы это ЭМФ-9Д-500-3В. Этот фильтр предназначен для выделения верхней боковой полосы сигнала на частоте 500 кГц.

На транзисторе Т1 собран первый усилитель промежуточной частоты (УПЧ) на микросхеме МС1 собран второй УПЧ. На вход первого УПЧ подаётся сигнал с первого кольцевого балансного смесителя. С выхода второго УПЧ сигнал подаётся на второй балансный смеситель.

В режиме приёма через выв. 7 и 8 основной платы на первый смеситель (3) подаётся сигнал с приёмного ДПФ (1), а на выв. 7 и 8 сигнал ГПД (10). Усиленный сигнал ПЧ с выделенной верхней боковой полосой поступает во второй смеситель (7), куда также через выв. 12, 13 подаётся сигнал с генератора опорной частоты 500 кГц (11). Сформированный сигнал звуковой частоты через фильтр нижних частот (ФНЧ) поступает на вход УНЧ (8), собранного на МС2, Т3, Т4 и Т5.

В режиме передачи для формирования сигнала ПЧ с подавленной несущей (DSB) на первый смеситель (3) через выв. 7, 8 подаётся сигнал с генератора опорной частоты 500 кГц (11), а также модулирующий сигнал с выхода микрофонного усилителя (9), собранного на МС3. Усиленный сигнал ПЧ с выделенной верхней боковой полосой поступает во второй смеситель (7), куда также через выв. 7, 8 подаётся сигнал ГПД (10). Сигнал радиочастоты с выхода второго смесителя (выв. 14, 15) подаётся на ДПФ усилителя мощности.

На любительских диапазонах 160, 80 и 40 метров работа ведётся нижней боковой полосой, а электромеханический фильтр в тракте ПЧ выделяет верхнюю. Именно поэтому частота ГПД должна быть выше на 500 кГц частоты принимаемого сигнала.

К примеру, при настройке ГПД на частоту 2400 кГц в режиме приёма трансивер будет принимать сигнал с нижней боковой полосой на частоте 1900 кГц, сигнал с верхней боковой полосой по зеркальному каналу на частоте 2900 кГц, а также сигнал с верхней боковой полосой на промежуточной частоте 500 кГц.

В этом же примере в режиме передачи на выходе второго смесителя будут явно присутствовать сигналы с частотами 500, 1900, 2400, 2900 кГц, а также их гармоники.

Напрашивается вывод: в трансиверах супергетеродинного типа требуется применение качественных диапазонных полосовых фильтров. Без них невозможно обеспечить подавление внеполосных помех.

Отладка основной платы


Памятуя, сколько времени я потратил на борьбу с ГПД, я решил плату гетеродинов не восстанавливать. Вместо неё я собрал простенький синтезатор частот на si5351a с управлением по CAT-интерфейсу:


Для отладки тракта ПЧ был использован радиолюбительский векторный анализатор nanoVNA. Выход прибора был подключен параллельно катушке L1, а вход параллельно L4.

Как только оба контура тракта ПЧ были настроены в резонанс, nanoVNA показал такую вот замечательную АЧХ:

После настройки тракта ПЧ началась балансировка модулятора. На первый смеситель был подан сигнал опорной частоты 500 кГц, а на второй смеситель сигнал с частотой 2400 кГц. Модулятор балансировался подстроечным резистором R2 по минимальному уровню несущей на частоте 1900 кГц. Сигнал контролировался на приёмнике SoftRock RX Ensemble II. На картинке ниже показан лучший результат балансировки:


Результат, прямо сказать, неудовлетворительный: уровень несущей сопоставим с уровнем полезного сигнала. Попытаемся разобраться в причинах и устранить их.

Недостаточное подавление несущей в балансных модуляторах, а первый смеситель основной платы в режиме передачи и является балансным модулятором, вызывается асимметрией схемы. Оригинальная схема серьёзно разбалансирована несимметричным подключением выхода микрофонного усилителя.

Фиксируем начальные условия: отключаем от второго смесителя гетеродин, снова подключаем вход nanoVNA параллельно катушке L4 и получаем на приборе такой вот уровень несущей:


В схеме трансивера Радио-76М2, опубликованной в журнале Радио, 1983, 11, стр. 21, была предпринята попытка сбалансировать модулятор подключением второго дросселя. Подключаем дроссель, видим, что уровень несущей упал на 12 dB:


Оказалось, это ещё не предел: в статье В. Меньшова и А. Булатова Улучшение смесителей в Радио-76 и Радио-76М2 из журнала Радио, 1988, 12, стр. 23-24 была опубликована предельно симметричная схема балансного модулятора, которая даже не содержала балансировочный резистор. Резистор этот пришлось вернуть, чтобы добиться подавления несущей ещё на 10 dB:


Подаём на второй смеситель сигнал с частотой 2400 кГц. На контрольном приёмнике SoftRock RX Ensemble II видим на частоте 1900 кГц сигнал с нижней боковой полосой с подавленной несущей на уровне шумовой дорожки:


При этом на зеркальном канале на частоте 2900 кГц мы видим, как и ожидалось в отсутствие ДПФ, сигнал с верхней боковой полосой:


Вот так, спустя 37 лет, и была решена вторая проблема. Простая переделка простой схемы улучшила подавление уровня несущей на целых 22 dB. Если бы молодость знала!

От автора


Влияние трансивера Радио-76 на развитие советского радиолюбительского движения трудно переоценить. Схема трансивера потрясала своей новизной: кольцевые балансные смесители на диодах, применение интегральных микросхем, усилитель мощности на транзисторах, наконец!

Несмотря на новизну, схема трансивера была простой, понятной и легко настраивалась. Проблемы с АРУ и ГПД были вызваны тем, что Радио-76 являлся своеобразным MVP, урезанной версией, трансивера I категории Радио-77. Ирония судьбы проявилась в том, что народную любовь снискал именно Радио-76.

Многие радиолюбители сразу включились в процесс совершенствования узлов Радио-76. В журнале Радио частенько публиковались схемы усовершенствованных ГПД, телеграфных гетеродинов, цепей АРУ. Основная плата трансивера Радио-76 легла в основу нескольких приёмников и трансиверов.

Степанов и Шульгин кардинально переделали схему трансивера в версии Радио-76М2. Структура радиостанции при этом осталась той же: сообщество признало эту архитектуру классической, её до сих пор наследуют многие любительские трансиверы!

Что касается смесителей: и у гениальных разработчиков происходят накладки!
На русском языке тема широкополосных трансформаторов и кольцевых балансных смесителей была раскрыта в переведённой в 1990 году книге Эрика Тарта Реда Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника. Ни в 1976, ни в 1983 годах ничего подобного в доступе ещё не было.

Главное, что советские радиолюбители получили в своё распоряжение отличную конструкцию, с которой можно было работать в эфире, и которую можно было совершенствовать. Не хватало опыта, не было приборов, некоторые радиодетали приходилось доставать, но это никого не останавливало.

Таким мне и запомнился 1984 год. Это был год, посвящённый отладке моего Радио-76!

Подробнее..

CAT-интерфейс для трансивера Радио-76

13.05.2021 12:17:12 | Автор: admin
В предыдущей публикации о трансивере Радио-76 упоминалось о синтезаторе частоты с CAT-интерфейсом. В этой статье тема CAT-интерфейса будет раскрыта подробней.

CAT-интерфейс (Computer Aided Transceiver) предназначен для управления частотой, видами модуляции и другими функциями радиостанции с помощью компьютера.

В сети есть множество описаний радиолюбительских синтезаторов на базе Si5351, но в массе своей CAT они не поддерживают. Данная публикация этот пробел должна восполнить.

Аппаратное решение


Аппаратное решение не несёт никакой новизны. Синтезатор создавался из того, что было под рукой: плата Black Pill c микроконтроллером STM32F411CEU6, дисплей SSD1306 и микросхема синтезатора частоты Si5351A-B-GT.

Схема подключения Si5351A-B-GT приведена ниже.


Подтягивающие резисторы R1, R2 устанавливаются на выводы дальнего от микроконтроллера устройства на шине I2C. Сигнал с выхода CLK0 подаётся на первый смеситель основной платы трансивера Радио-76. Сигнал с выхода CLK2 подаётся на второй смеситель трансивера. Делители напряжения на резисторах R3, R6 и R4, R5 препятствуют перегрузке смесителей.

Вся схема собрана на печатной плате переходника SSOP-DIP:


Из имеющихся у меня в наличии кварцевых резонаторов на частоту 25MHz и 27MHz ни один на этих частотах не запустился. Параллельно включенные резисторы и конденсаторы ситуацию не спасали. На фотографии кварц, который запустился на частоте 24MHz, когда параллельно ему был включен резистор номиналом 1МОм.

Конфигурация микроконтроллера


Проект создан на основе платы Black Pill c микроконтроллером STM32F411CEU6 в среде разработки STM32CubeIDE:


Шина I2C подключена к выводам PB9, PB10 микроконтроллера. К выводам PB0, PB1, PB2 подключены тангента (PTT, Push-To-Talk) и контакты телеграфного ключа (KEY_DIT, KEY_DAH). Вывод PC13 служит для аппаратного переключения режима приём/передача (RX/TX). Режиму TX соответствует сигнал низкого логического уровня, при этом светится индикатор на плате.

Виртуальный COM-порт создан на основе IP Commucation Device Class. Максимальное количество интерфейсов равно двум. Размер буферов задан равным 64 Bytes.

Программная реализация CAT


Ссылка на репозиторий: https://github.com/dmitrii-rudnev/radio-76-cat

За основу решения была принята система команд для управления популярным трансивером Yaesu FT-817. Описание работы CAT-интерфейса этой радиостанции занимает в руководстве пользователя всего четыре страницы.

Управляющие программы сторонних производителей обычно используют для связи с радиостанцией драйвер OmniRig, созданный канадским радиолюбителем Alex Shovkoplyas (VE3NEA). Описанная реализация CAT-интерфейса использует ограниченный набор команд Yaesu FT-817, поддерживаемый этим драйвером.

При настройке OmniRig для работы с публикуемым решением нужно выбрать в конфигураторе OmniRig тип трансивера FT-817, COM-порт, к которому подключен CAT, и установить скорость порта 9600 бит/с.

Для управления радиостанцией один раз в 200 мс через COM-порт посылается пять байт данных. Пятый байт содержит команду управления, первые четыре байта могут содержать данные или быть пустыми. Радиостанция распознает команду, выполняет её и посылает отклик.

Описанная реализация CAT-интерфейса поддерживает работу в составе радиостанции двух генераторов плавного диапазона VFO A и VFO B. Наличие двух VFO позволяет работать на разнесённых частотах (режим Split), когда приём осуществляется на частоте одного VFO, а передача на частоте другого.

Описанное решение позволяет осуществлять переключение между VFO, перестройку частоты активного VFO управляющей программой, а также производить переключение режимов приём/передача.

Помимо этого, хотя для Радио-76 это и не актуально, оставлена возможность переключения вида модуляции.

Собственно трансивер реализован переменной trx со структурой, приведённой ниже:
typedef enum{  MODE_LSB = 0x00,  MODE_USB = 0x01,  MODE_CW  = 0x02,  //CW-USB  MODE_CWR = 0x03,  //CW-LSB  MODE_AM  = 0x04,  MODE_FM  = 0x08,  MODE_DIG = 0x0A,  //DIG-U  MODE_PKT = 0x0C   //DIG-L} Mode;typedef struct{  Mode mode;     //используемая модуляция из списка  uint64_t vfoa; //частота VFO A в герцах  uint64_t vfob; //частота VFO A в герцах  uint8_t vfo;   //активный VFO: 0, если активен VFO A; 1, если VFO B  uint8_t split; //режим работы на разнесенных частотах: 1, если включен   uint8_t is_tx; //режим передачи: 1, если включен  uint32_t sysclock; //системное время  uint8_t systicks;  //счётчик прерываний SysTick до десяти} TRX_TypeDef;

Системное время используется для отслеживания тайм-аутов. Инкремент trx.sysclock происходит по каждому десятому прерыванию SysTick.

Переключение режима RX/TX осуществляет программный модуль ptt_if.c.

Переключение в режим передача (TX) и возврат в режим приём (RX) производится двумя разными способами:
1. По нажатию (TX) тангенты и её отпусканию (RX) (низкий/высокий уровень на входе PTT).
2. При получении по CAT команды FT817_PTT_ON (0x08) (TX) и получении по CAT команды FT817_PTT_OFF (0x88) (RX).

Следует учесть, что возврат в режим приём возможен только при условии отсутствия всех сигналов переключения в режим передачи.

Обработка состояния телеграфного ключа, а также линий RTS и DTR виртуального COM-порта в публикуемой реализации CAT-интерфейса не предусмотрена.

Связь с драйвером микросхемы синтезатора частоты осуществляет программный модуль vfo_if.c. Модуль меняет настройки синтезатора в зависимости от полученной по CAT частоты, а также режима работы радиостанции.

Модуль cat_if.c содержит драйвер CAT-интерфейса.

Обработчик состояния CAT-интерфейса запускается в бесконечном цикле main.c. Обработчик проверяет наличие подключения по виртуальному COM-порту, и если оно есть, то проверяется наличие данных в буфере CAT-интерфейса.

Если данные в буфере есть, обработчик извлекает из буфера пять байт данных и распознаёт команду по списку поддерживаемых. Если команда распознана, запускается обработчик команды, который обращается или к ptt_if.c, или к vfo_if.c. По результатам обработки формируется отклик, который передаётся в компьютер через виртуальный COM-порт.

Наиболее часто трансивер получает две команды: FT817_GET_FREQ (код команды 0x03) и FT817_READ_TX_STATE (0xF7). По ним он возвращает частоту настройки, вид модуляции, текущий режим приём/передача и режим работы на разнесённых частотах.

Виртуальный COM-порт


Виртуальный COM-порт создан на основе IP Commucation Device Class.

Команды CAT передаются из приёмного буфера CDC в приёмный буфер CAT функцией CDC_Receive_FS из состава файла usbd_cdc_if.c, расположенного в папке USB_DEVICE\App.

Отклик на команды передаётся из обработчика команд CAT-интерфейса запуском функции CDC_Transmit_FS.

Для корректной работы COM-порта в его буфер необходимо прописать параметры подключения:
static int8_t CDC_Init_FS(void){  /* USER CODE BEGIN 3 */  USBD_CDC_HandleTypeDef   *hcdc;  USBD_CDC_LineCodingTypeDef line_coding =  {    /* 9600 8n1 */    .bitrate    = 9600U, /* Data terminal rate, in bits per second */    .format     = 0U,    /* Stop bits: 0 - 1 Stop bit */    .paritytype = 0U,    /* Parity:    0 - None */    .datatype   = 8U,    /* Data bits */  };  hcdc = (USBD_CDC_HandleTypeDef*) hUsbDeviceFS.pClassData;  memcpy ((uint8_t*) hcdc, &line_coding, 7U);  /* Set Application Buffers */  USBD_CDC_SetTxBuffer(&hUsbDeviceFS, UserTxBufferFS, 0);  USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, UserRxBufferFS);  return (USBD_OK);  /* USER CODE END 3 */} 

Без этой записи в буфере OmniRig к COM-порту может и не подключиться.

От автора



Данное решение CAT-интерфейса может работать с любыми доступными радиолюбителям синтезаторами частоты и контроллерами дисплеев с минимальными переделками main.c и vfo_if.c.

Мне будет очень приятно, если эта публикация поможет кому-нибудь реализовать управление по CAT своим радиоприёмником или радиостанцией.

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

  • Имя: Макс
    24.08.2022 | 11:28
    Я разраб в IT компании, работаю на арбитражную команду. Мы работаем с приламы и сайтами, при работе замечаются постоянные баны и лаги. Пацаны посоветовали сервис по анализу исходного кода,https://app Подробнее..
  • Имя: 9055410337
    20.08.2022 | 17:41
    поможем пишите в телеграм Подробнее..
  • Имя: sabbat
    17.08.2022 | 20:42
    Охренеть.. это просто шикарная статья, феноменально круто. Большое спасибо за разбор! Надеюсь как-нибудь с тобой связаться для обсуждений чего-либо) Подробнее..
  • Имя: Мария
    09.08.2022 | 14:44
    Добрый день. Если обладаете такой информацией, то подскажите, пожалуйста, где можно найти много-много материала по Yggdrasil и его уязвимостях для написания диплома? Благодарю. Подробнее..
© 2006-2024, personeltest.ru