(Poslední aktualizace: 23. červenec 2024)
Objednávka výroby
Sledování výroby
Softwarové rádio SDR (Software Defined Radio) je moderní rádiová technologie, která využívá přímého digitálního zpracování signálu. Tato konstrukce obsahuje desku plošných spojů o velikosti 100 x 100 mm, na které je dohromady integrován přijímač, vysílač, koncový stupeň, HPF a LPF filtry.
Inspirace:
Existující projekt SDR transceiveru Hermes-Lite 2 (dále také HL2). Tato deska může fungovat samostatně, nebo se k ní může připojit další rozšiřující hardware přes pinové hřebínky uvnitř a na hraně desky. Toto řešení, hlavně propojení dvou desek na hraně dutinkovou lištou se mi vůbec nelíbí. Navíc při návrhu desky plošných spojů autor moc nešetřil místem a oboustranná SMD montáž je zde zbytečná. Většinou, pro případ použití jako Remote HF transceiveru, se používá stejně jenom rozšiřující deska s HPF a LPF filtry pro radioamatérská pásma od 160 do 10 m – N2ADR. Tak proč to nespojit dohromady?
Realizace:
Aby byla výroba desky plošných spojů (dále také PCB) co nejefektivnější, tak se její rozměry musí vejít do velikosti 100 x 100 mm. Tato velikost je využita a deska má čtvercový rozměr. Proto je v názvu “SQUARE”. Pro jednodušší osazování je deska navržena pro jednostrannou montáž SMD. Byla to pro mě výzva. Celý návrh projektu jsem realizoval v KiCad EDA, který je od verze 7.0 pro mě plnohodnotným profesionálním nástrojem. Návrhem této desky SQUARE SDR jsem si to jenom potvrdil. Krabička a mechanická konstrukce je navržená ve FreeCAD. Topografie rozmístění konektorů na přední panelu je totožná s HL2. Orientace všech signálů připojení je totožná s celou konstrukcí HL2+N2ADR. Z hlediska zachování topologie přední strany původního PCB HL2 a předem daného rozměru pro nový návrh PCB nebylo možné orientaci konektorů logicky změnit k jejich povaze připojení.
Základní specifikace:
- napájecí napětí 11 – 15 VDC
- kmitočtový rozsah RX 100 kHz – 30 MHz / TX 1.8 – 30 MHz (160 – 10 m amatérská pásma)
- integrované HPF a LPF filtry (N2ADR)
- výstupní RF výkon max. 5 W
- příkon při příjmu bez zapnutého ventilátoru cca 3,6 W
- příkon při vysílání (CW 5 W) bez zapnutého ventilátoru cca 18 W
- 12-bit ADC/DAC
- Gigabit Ethernet
- External Clock I/O
- LED indikace relé na desce
- SWR (PSV) metr
- interní ventilátor 80 x 80 mm. Nezávislé řízení, které není v kolizi s PWM Band Volts
- integrované sériové rozhraní (TTL 3.3V). Možnost přímého připojení PA Hardrock-50 (konektor DB-9 ACC)
- * integrované analogové rozhraní “Band Voltage”. Možnost přímého připojení PA Xiegu XPA125B (konektor DB-9 ACC)
- integrovaný konektor SMA (RX) pro připojení sondy “Pure Signál”
- ochrana a indikace nesprávného napájecího napětí (podpětí) nebo nesprávného připojení (přepólování)
- plná SW, GW kompatibilita a funkcionalita s Hermes-Lite 2
- PCB 4 vrstvy, rozměr 100 x 100 mm
- jednostranná SMD montáž
- celkové vnější rozměry v krabičce 126 (š) x 46 (v) x 110 (h) mm
- hmotnost cca 490 g
Rozdíly a vylepšení oproti HL2:
- integrované HPF a LPF filtry (N2ADR)
- LED indikace relé na desce
- interní ventilátor 80 x 80 mm. Nezávislé řízení, které není v kolizi s PWM Band Volts
- * lineární driver pro řízení interního ventilátoru
- integrované sériové rozhraní (TTL 3.3V). Možnost přímého připojení PA Hardrock-50 (konektor DB-9 ACC)
- * integrované analogové rozhraní “Band Voltage”. Možnost přímého připojení PA Xiegu XPA125B (konektor DB-9 ACC)
- integrovaný konektor SMA (RX) pro připojení sondy “Pure Signál”
- ochrana a indikace nesprávného napájecího napětí (podpětí) nebo nesprávného připojení (přepólování)
- jednostranná SMD montáž
- náhrada a doplnění některých komponent pro snadnější vyrobitelnost v EU
- náhrada pulsního zdroje napájecího napětí 1,2V za lineární stabilizátor kvůli eliminaci rušení na dolních pásmech. Od verze PCB 06
- náhrada separátních IC mikroprocesorem STM32 pro řízení ventilátoru, řízení relé pásmových propustí, ADC, BV. Od verze PCB 05
- robustní hliníková krabička s lepším odvodem tepla a s nožičkami
- dodává se kompletně smontovaný a odzkoušený. Je to jednoúčelová konstrukce, ne stavebnice
- kvůli odlišné mechanické konstrukci nelze v krabičce použít rozšiřující deseky pro HL2. Je ale zachován footprint původního pinového headeru DB1 a DB12 na PCB, P4 (PIO) a P3 (LINK)
* ve vývoji
Pohledy na celkovou konstrukci:
Deska plošných spojů:
Popis konektivity na desce plošných spojů:
Popis konektorů a LED na předním a zadním panelu:
- 1. Konektor DC 5.5/2.1mm pro vstup napájecího napětí ze zdroje 11-15 V. Kladný pól je na středovém kolíku. Zdroj musí být dimenzovaný na min. 2.5 A
- 2. LED indikátor aktivity připojení v síti LAN
- 3. LED indikátor připojení v síti LAN
- 4. Konektor ETHERNET RJ45 pro připojení do sítě LAN 10/100/1000 Mbps Ethernet IEEE 802.3
- 5. LED indikátor chyby (nesprávného) napájecího napětí nebo přepólování
- 6. LED indikátor zapnutí a běhu systému
- 7. LED indikátor přepnutí do stavu vysílání
- 8. 9. LED indikátory dosaženého hodnoty vrcholu ADC přijímače
- 10. 11. Dvojice konektorů SMA pro připojení výstupu a vstupu externího hodinového signálu. Možnost vzájemné synchronizace dalších zařízení. Běžně se nepoužívá
- 12. Konektor TRS 3.5 mm Jack pro připojení telegrafního klíče a spínače PTT (Push-to-talk) pro manuální telegrafní provoz. S-GND, R-PTT, T-KEY
- 13. Konektor SMA, RX přímý vstup přijímače. Možnost připojení sondy pro Pure Signal. Spolu s výstupem TX se může použít SQUARE SDR jako RF front end pro plně duplexní provoz. Běžně se nepoužívá
- 14. Konektor SMA, TX výstup budiče koncového stupně vysílače. Výstupní výkon je kolem 40 mW. Tento výstup je aktivní pouze při vypnutém koncovém stupni a nastavuje se v obslužném programu (SDR Console – TX Options). Běžně se nepoužívá
- 15. Konektor DB-9 ACC, pro připojení externích zařízení. Možnost připojení a ovládání externího koncového stupně s anténním tunerem. Zapojení jednotlivých dutinek je na obrázku s popisem konektivity na desce plošných spojů. Pozor, toto rozhraní není RS232, které má odlišně definované napěťové úrovně
- 16. Konektor SMA, ANT připojení antény nebo externího koncového stupně o impedanci 50 ohm. Výstupní výkon integrovaného vysílače je 5W
- 17. Konektor RCA, EXTTR (Externí Transmiter) nebo také externí PTT. Ovládání externího anténního relé, obecného koncového stupně, anténního přezesilovače atd. Výstup je na střední dutince RCA (CINCH) konektoru proti GND stínění. Vnitřně je zapojen jako kladný otevřený kolektor s max. napětím 30 V a proudovým limitem 100 mA.
Robustní mechanická konstrukce:
Základem mechanické konstrukce je hliníkový profil o rozměrech 120 x 40 x 98 mm a síle stěny 4 mm. Do jeho těla jsou strojově vyvrtané otvory pro uchycení bočních panelů, PCB a ventilátoru. Na čelní strany hliníkového profilu jsou usazeny plastové díly, do kterých jsou vloženy boční panely. Boční panely jsou realizovány jako PCB s kvalitním potiskem. Na vnitřní straně PCB bočních panelů je ponechána měď, která je elektricky spojená přes čtyři šrouby v rozích s hliníkovým profilem. To celé zajišťuje dostatečné stínění pro pracovní frekvence vlastního SDR. Celá konstrukce zajišťuje i dostatečné chlazení pro nepřetržitý provoz.
Pro lepší odvod tepla se postarají čtyři tepelné podložky umístěné mezi deskou plošných spojů a hliníkovým profilem krabičky:
- 1. silikonová podložka pro odvod tepla z LDO
- 2. silikonová podložka pro odvod tepla z FPGA
- 3. silikonová podložka pro odvod tepla z RF modemu
- 4. hliníková podložka pro odvod tepla z LDMOS
Silikonová podložka 1. je přidána od verze desky plošných spojů 06, podložky 2. a 3. jsou přidány od verze desky plošných spojů 07.
Alternativní konektor napájení:
Pro stálou instalaci v horších klimatických podmínkách vznikla alternativa osazení desky plošných spojů robustnějším konektorem pro přívod napájecího napětí (P2). Typ použitého konektoru PTR STLZ1550/2G-3.81-H-GREEN s protikusem PTR AKZ1550/2-3.81-GREEN.
K této možnosti je také navržena alternativa předního panelu:
Uvedení do provozu:
Pro maximální a optimální využití hardwaru SQUARE SDR je potřeba dokonalá znalost a nastavení obslužného programu (konzole), kterým se SQUARE SDR ovládá. Při nesprávném nastavení a obsluze nemusí některé části jednotky správně nebo vůbec fungovat.
SQUARE SDR je kompatibilní s veškerým softwarem podporujícím protokol openHPSDR 1. Seznam oblíbených obslužných programů pro ovládání a použití SQUARE SDR jako transceiveru, je totožný jako pro HL2. Nejlépe propracovaný je v současnosti pravděpodobně Thetis.
V obslužném programu (konzoli) se SQUARE SDR vybírá a připojuje jako “HERMES LITE”, “Hermes-Lite”. Proto se mohou použít všechna zveřejněná nastavení pro HL2.
Upozornění pro verze vyrobené před rokem 2024:
Rok výroby se pozná podle prvního dvojčíslí sériového čísla, které je umísténé na zadním panelu v levém horním rohu. Tyto verze nemají oddělené PWM řízení vnitřního ventilátoru (podle původního návrhu HL2) a využívají sdílený signál pro napěťové (úrovňové) přepínání pásmových filtrů, které je generované pomocí PWM. V samotné jednotce SQUARE SDR se pro přepínání pásmových filtrů tento signál nepoužívá. Pro externí přepínání pásmových filtrů je možné ve všech verzích použít sériovou komunikaci vyvedenou na zadním konektoru DB-9 s označením ACC.
Pro uživatele programu Thetis, odškrtněte volbu “Band Volts” v záložce General -> F/W Set. Tato volba umožňuje pomocí napěťové úrovně (generované pomocí PWM) na výstupu FPGA, pin 80 (IO_4), přepínat externí pásmovou propust. Tento pin je ale v SQUARE SDR primárně určen pro řízení ventilátoru. Jinak vám bude ventilátor pískat podle zvoleného pásma.
Pro uživatele programu SDR Console, musí bý zvolena tato volba.
Od verze desky plošných spojů 05, vyrobené od roku 2024 se to řešit nemusí. Na desku byl přidán MCU, který se mimo jiné stará i o řízení ventilátoru.
Reálný provoz:
Ukázka při příjmu v programu Thetis:
Ukázka při příjmu v programu SDR Console:
SQUARE SDR v provozu (verze 06):
Na závěr:
Tato konstrukce SQUARE SDR nevznikla z důvodu tvorby nějakého laciného klonu Hermes-Lite 2, ale z důvodu vylepšení, zjednodušení a celkem tak zefektivnění konstrukce pro jednoúčelové použití. Není to tedy stavebnice. Původní koncept Hermes-Lite 2 navrhnul autor Steven KF7O skvěle a patří mu za to nejen můj obdiv.
Pokud si chcete objednat SQUARE SDR, použijte následující tlačítko…
Objednávka výroby
Sledování výroby
Dokumenty k deskám plošných spojů podle vydaných verzí:
Důležité upozornění: Tyto dokumenty jsou určeny pouze pro vlastní osobní potřebu. Společnost WIDE SERVIS a provozovatel těchto stránek nenesou žádnou zodpovědnost za případné finanční ztráty, škody na majetku a zdraví vzniklé při použití těchto dokumentů.
Odkazy:
Obrázky z výroby:
Videorecenze:
DO6BJ Thomas, první kupující, první člen FB skupiny SQUARE SDR. Short Unboxing.
DL6KA Peter, YT kanál.