Записки программиста

Есть такой открытый SDR трансивер mcHF, созданный Chris Atanassov, MØNKA в 2014-м году. Проект получился успешным. Его подхватили энтузиасты, что привело к появлению форков как железной, так и программной части. Аппарат стал выпускаться промышленно под названиями RS-918, UHSDR-QRP и другими. Рассмотрим один из таких форков на примере трансивера Amber, он же Янтарь.

Вот как выглядит это устройство:

По формату Янтарь очень похож на Elecraft KX3, только чуть меньше и чуть легче. Трансивер включается нажатием кнопки F7.

Данный экземпляр собрал Игорь, ex UA4PDG. Нынче Игорь работает на Си-Би с DX позывным 50EK605. На фотографии трансивер показан с доработками, сделанными мной. О доработках будет рассказано ниже. Камера плохо передает картинку с TFT-дисплея. Вам придется поверить мне на слово, что в реальности она выглядит куда красивее.

Янтарь — это mcHF, доработанный Юрием, UB8JDC. На сайте проекта есть файлы Gerber, BOM, схемы, инструкция по сборке, а также печатная плата передней панели и STL файлы для 3D-печати. Платы разведены в Sprint Layout. Янтарь бывает в разных модификациях. Данный экземпляр является наиболее навороченной версией, с 4-х дюймовым дисплеем.

Проект прошивки называется UHSDR. Здесь установлен форк от Олега, R1CBU версии 3.3.0. В форке R1CBU реализовано несколько улучшений по сравнению с апстримом. Наиболее важное отличие заключается в поддержке скользящей частоты. Это когда спектрограмма стоит на месте, а двигается только курсор. Обычно спектрограмма движется вместе с курсором, что неудобно.

Для включения скользящей частоты нужно MENU → Standard Menu → RX/TX Freq Slide установить в RX Slide. Перемещение по меню сделано необычно. Энкодер M2 — это перемещение вверх/вниз, а энкодер M3 — открытие/закрытие подменю и изменение значений.

Трансивер имеет магнитный валкодер на сенсоре AS5040:

В ручку вклеен радиальный магнит 6x2 мм, а также вставлен подшипник 6805-2RS. Плата с сенсором вклеена в основание. В собранном состоянии подшипник соединяет ручку с основанием и обеспечивает плавное вращение без люфтов. Основание валкодера крепится к корпусу при помощи трех винтов M3x15. Чтобы головки винтов не терлись о подшипник, головки нужно срезать Dremel’ем. Винты вклеены в основание валкодера при помощи суперклея.

На форуме cqham.ru есть тред с обсуждением данной конструкции. Насколько я понимаю, идею предложил Алексей, UTØUM. STL-файлы выкладывались разными людьми. В данном случае использована модель Владислава, RK9AMX.

Внутри находятся платы Amber RF 2.3 и Amber UI 2.1:

Вид с другой стороны:

Основные компоненты:

• Микроконтроллер STM32H743. Отвечает за отрисовку интерфейса, цифровую обработку сигналов, имеет встроенные RTC;
• 24LC1025 — 128 Кб EEPROM;
• 2 x WM8731 — стерео кодеки со встроенным драйвером наушников. I2S, 24 бита, частота дискретизации составляет от 8 до 96 кГц. Один из кодеков отвечает за формирование I/Q сигналов при работе на прием и передачу. Второй нужен, например, чтобы генерировать сигнал самоконтроля при работе в телеграфе. По схеме предлагается вариант заменить первый кодек на CS4270 (24 бита, частота дискретизации до 216 кГц), но в этом экземпляре стоит WM8731;
• УНЧ — стерео, 3 Вт, на базе LM4952;
• TFT дисплей — 4" на основе ST7796. Имеет touch-панель, только она отключена в настройках трансивера;
• 74CBT3253 — шинные переключатели. Используются для коммутации ДПФ и аттенюаторов. Также на них сделана пара I/Q смесителей. Один смеситель работает на прием, а второй работает на передачу;
• ГПД может быть либо на Si5351, либо на Si570. В этом экземпляре используется Si570. Также стоит датчик температуры MCP9801. Si570 и MCP9801 соединены между собой термически. Зная температуру синтезатора, прошивка может скорректировать его параметры для получения более точной частоты;
• Усилитель мощности здесь линейный, на паре транзисторов RD15HVF1. Он выдает до 10 Вт. На 10 метрах чуть меньше — около 5 Вт;
• КСВ мост — по схеме Стоктона на двух ферритовых кольцах;

Янтарь поддерживает диапазоны 160 метров (1.8-2 МГц) и 6 метров (50-54 МГц). Однако здесь он работает на пределе своих возможностей, и исключительно на прием. В первом случае частота слишком низкая для Si570 (10 МГц, делить на четыре), а во втором — слишком высокая для 74CBT3253 (гарантируется работа I/Q смесителя до ~40 МГц). Характерно, что для обоих диапазонов предусмотрены ФНЧ.

Трансивер требовал кое-каких восстановительных работ. Не считая совсем уж мелких доработок, вот что было сделано:

• Передняя панель начала отклеиваться от корпуса. Она держалась на тонком двухстороннем скотче. Панель была отодрана, а поверхности зачищены наждачкой и обезжирены. Никогда раньше не приклеивал печатную плату к металлу. Решил попробовать полиуретановый клей и оставить склеиваемые поверхности на ночь под прессом. Получилось очень хорошо;
• Кнопки, валкодер и три ручки энкодеров были напечатаны заново на летающем медведе. Старые ручки и кнопки имели ярко выраженные следы износа. Для кнопок был использован масштаб 95.7%, а высота ручек энкодеров выставлена в 121%;
• Разъемы для подключения валкодера были дополнительно закреплены на плате эпоксидным клеем;
• Энкодеры работали нестабильно. То не нажимались, то не вращались или вращались не туда. Это частая проблема дешевых энкодеров. Я заменил их на проверенные энкодеры Bourns PEC11R из запасов;
• В трансивере стоял антенный разъем TNC. Он очень похож на BNC, только с резьбой. Это редкий разъем. Не у всякого радиолюбителя есть соответствующие кабели и переходники. Поэтому разъем был перепаян на традиционный BNC;
• Схема измерения мощности и КСВ находится прямо под антенным разъемом. Занимаясь разъемом, я заметил, что один из резисторов в схеме имеет непропаянный вывод. Данный дефект был устранен;
• Напряжение 5 В здесь берется с импульсного DC-DC преобразователя в самодельном медном экране. Насколько я понимаю, так сделано для снижения энергопотребления. Мне не кажется, что иметь импульсный DC-DC преобразователь на ВЧ плате — такая уж блестящая затея, но пока что оставил все как есть. Я только переместил модуль, чтобы он не висел над другими компонентами, а также обновил двухсторонний скотч под ним;

На счет потребления тока надо отдать должное — Янтарь отлично оптимизирован в этом плане. На прием трансивер потребляет 215 мА при максимальной яркости дисплея. С подсветкой кнопок — 250 мА, а без подсветки и с яркостью дисплея на минимуме — 190 мА. На передачу потребление тока составляет до 1.5 А.

Тестовые радиосвязи были проведены в телеграфе и SSB. Цифровые фильтры работают как положено. Спектрограмма радует глаз и сильно упрощает работу на поиск. Подавление зеркального канала лучше, чем в Elecraft’е. Даже если туда прилетит S9+20, максимум, что вы услышите, будет едва уловимое присутствие. Измеренная чувствительность составила -135 dBm.

Было найдено несколько пораженных частот. Это нередкая проблема для SDR, да и не только для SDR. При казуальной работе в эфире они не мешают.

Пользоваться Amber для работы в SSB — одно удовольствие. С телеграфом все не так хорошо, как хотелось бы.

Переключение на вертикальный ключ осуществляется только через меню. Кабель вертикального ключа или bug’а должен быть распаян единственным верным образом. Мои ключи, естественно, оказались распаяны неверно. При переходе в CW нужно менять выходную мощность, поскольку в этом режиме усилитель имеет другие токи покоя. Цифровой фильтр фактически доступен один, с полосой 450 Гц. Заявлена возможность записи и воспроизведения сообщений, но в UHSDR 3.3.0 они отключены, см комментарии к этому видео. Кнопка SNAP, являющаяся аналогом Auto-SPOT в Elecraft, в этой прошивке тоже отключена.

Настройки выходной мощности оставляют желать лучшего. Трансивер имеет кнопку PWR, переключающую выходную мощность между FULL, 5W и так далее. Однако реальная выходная мощность задается крутилкой PWR, которую нужно повесить на один из энкодеров. Крутилка выбирает значение от 3 до 55. При этом выходную мощность нужно смотреть по встроенному индикатору мощности. Для этого на другой энкодер нужно повесить MTR и выбрать в нем PWR. Трансивер запоминает выбранное значение отдельно для FULL и для 5W. Еще есть режимы 2W, 1W и 0.5W. Однако для них трансивер не хранит настройки, а аппроксимирует из значений для FULL и 5W. Помним, что токи покоя для SSB и CW разные.

Спрашивается, как прикажете работать в SSB и CW, не перестраивая постоянно выходную мощность? Я прошелся по всем диапазонам и настроил выходную мощность для SSB в режиме FULL. Затем я переключился на режим 5W и снова настроил выходную мощность по всем диапазонам, однако в этот раз для CW. В SSB я переключаюсь в режим FULL, а в CW — в режим 5W, и всегда получаю правильную выходную мощность.

Несмотря на озвученные недостатки, в целом, Amber является очень хорошим трансивером. Он может конкурировать с Xiegu X6100 или ICOM IC-705. При этом Янтарь является открытым проектом. Можно найти все компоненты и собрать Amber самостоятельно. Если что-то не нравится в железе или в прошивке, можно доработать их под себя, или найти кого-то, кто доработает. Наконец, можно изучить, как реализована та или иная возможность — просто из любопытства, или чтобы добавить такую же в своем проекте.

Метки: SDR, Беспроводная связь, Девайсы, Любительское радио.