SQUARE SDR – Remote HF Transceiver 160-10 m

 

(Poslední aktualizace: 25. 1. 2024 20:40)

W230325.02 TOP Real
Osazená deska plošných spojů druhé verze W230325.02
W230325.03 TOP Real
Osazená deska plošných spojů třetí verze W230325.03
W230325.05
Připravovaná pátá verze PCB W230325.05.

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
  • odběr proudu při příjmu bez zapnutého ventilátoru cca 185 mA
  • odběr proudu při vysílání (CW 5 W) bez zapnutého ventilátoru cca 1350 mA
  • 12-bit ADC/DAC
  • Gigabit Ethernet
  • External Clock I/O
  • LED indikace relé na desce
  • SWR (PSV) metr
  • interní ventilátor 80 x 80 mm
  • integrovaný TTL 3V3 napěťový interfejs sériového rozhraní včetně možnosti připojení pull-up rezistorů na datové linky přes propojky. Možnost připojení Hardrock-50 (konektor DB-9 ACC na zadním panelu)
  • konektor U.FL na desce pro připojení u.Fl (IPEX) – SMA female pigtail na zadní panel (RX Direct Input)
  • 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

 

SQUARE SDR Front
Pohled na přední stranu (render z CAD)

 

SQUARE SDR Rear
Pohled na zadní stranu (render z CAD)

 

Deska plošných spojů:

W230325.02(PCB Top)
Horní strana
W230325.02(PCB Bot)
Spodní strana

 

Popis konektivity na desce plošných spojů:

W230325.02(PCB Top) Assembly

 

Popis konektorů a LED na předním a zadním panelu:

CASE 126x110x46 SQUARE-SDR-P1 FULL FRONT L

  • 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

CASE 126x110x46 SQUARE-SDR-P1 FULL REAR L

  • 13. 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
  • 14. Konektor SMA, RX přímý vstup přijímače. Možnost připojení adaptéru pro Pure Signal. Spolu s výstupem TX se může použít SQUARE SDR jako RF front end pro plně duplexní provoz. Běžně se nepoužívá
  • 15. Konektor DB-9, sériové rozhraní TTL 3V3 (ACC) pro připojení externích zařízení. Možnost připojení a ovládání externího koncového stupně s anténním tunerem Hardrock-50. 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 99 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.

Mechanical ISO Render Dim
Hliníkový profil se sílou stěny 4 mm
Mechanical ISO Render
Celková sestava, hliníkový profil je zprůhledněn

 

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.

W230325.02 PCB P2

K této možnosti je také navržena alternativa předního panelu:

SQUARE SDR Front P2


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.

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), ovládat externí pásmovou propust. Tento pin je ale v SQUARE SDR primárně určen pro řízení ventilátoru. Jinak vám bude ventilátor pískat podle zvoleného pásma.

Thetis Setup 01

Pro uživatele programu SDR Console, musí bý zvolena tato volba.

SDR-Console Options 01

 

Ukázka při příjmu v programu SDR Console:

 

SQUARE SDR v provozu:

20231001 165843


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 SQUARE SDR​


Projekt a dokumenty:


Odkazy:

SQUARE SDR na YT kanálu od Amateurfunk mit Pit ( DL6KA ) Ham Radio:


Obrázky z výroby:

Subscribe
Upozornit na

28 Komentáře
Inline Feedbacks
View all comments
Kevin
18. 2. 2024 9:32

Hi,
i just want to ask if we can use hl2factorytest with your boards.
Are they compatible or are you using a special version of it?

Kevin
Reply to  WIDE SERVIS
19. 2. 2024 10:35

You posted a video of it here:
https://www.facebook.com/61550955020388/videos/367192002646147/

Is that the original software of the hermes lite project from https://github.com/softerhardware/hl2factorytest or did you modified it in some way?

Kevin
Reply to  WIDE SERVIS
19. 2. 2024 13:43

Okay, it seems that hl2factorytest includes just that hl2setup.
Can you tell me what you modified? Or better just link to your version.
The problem is that i get errors when testing a Square-SDR, but the board seems to work just fine, so i think that the tool from HL2 project is not 100% compatible anymore with the Square-SDR project. Maybe you changed some filter values or some limit values?

Stefan DC4HF
25. 12. 2023 13:24

Hello and merry christmas!
Can you please publish your updated W230325.03 design files?
What changes did you made at the voltage supervisor?

Kind regards, 73
Stefan, DC4HF

Translate »
28
0
Would love your thoughts, please comment.x