(Poslední aktualizace: 16. 9. 2023 08:00)

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 a výstupní 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 1.8 – 30 MHz (160 – 10 m)
• 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 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, přepětí) 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

Pohled na zadní stranu:

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, 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, 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
• 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.

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:

Po asi dvou měsících jsem se konečně dostal k do osazení chybějících komponent a oživení desky. K mému potěšení deska funguje na první zapnutí a příjímač vykazuje šum na prázdno bez připojené antény -140 dBm při nastaveném RX Gain 20 dB. Nastavení pracovních bodů LDMOS tranzistorů (PA Bias) v koncovém stupni jsem provedl v doporučeném programu hl2setup, který to udělá automaticky. Vlastní provoz na pásmech realizuji v programu SDR Console, který promění vaše pracoviště v pokročilý transceiver 🙂

Ukázka při příjmu v programu SDR Console:

SQUARE SDR v provozu (na obrázku je první verze desky W230325.01):

Dne 15. 6. 2023 jsem učinil s touto deskou první spojení v pásmu 7MHz SSB provozem s OK stanicí. A to na anténu FD4, která tedy není zrovna to pravé ořechové, ale v mých podmínkách v paneláku jiná volba zatím není.

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. Koncept Hermes-Lite 2 navrhnul autor Steven KF7O skvěle a patří mu za to nejen můj obdiv.

Odkazy:

• SQUARE SDR – facebook
• Hermes-Lite 2
• N2ADR
• SDR Console

SQUARE SDR je ve stavu výroby, sestavování a testování. Předpokládaný termín dostupnosti prvních 10 kusů je plánován přibližně na konec měsíce října až začátek měsíce listopadu tohoto roku. Bude k dispozici pouze jako celý sestavený produkt v podobě, jaká je vyobrazena v titulku tohoto článku.

Pokud si SQUARE SDR chcete pořídit, přejděte prosím na stránku skupiny SQUARE SDR na facebooku, kde jsou další informace. Nebo mě kontaktujte. Děkuji.