Самодельные SDR и приемники прямого преобразования: схемы, модули и особенности приема

Компьютерный SDR-приемник на логических микросхемах

Принцип работы классического простого SDR заключается в разделении тракта: аналоговая часть выполняет первичную селекцию и перенос частоты, а дальнейшая цифровая демодуляция и фильтрация возлагаются на программное обеспечение ПК.

Одна из типовых конструкций строится по мотивам схемотехники YU1LM и размещается на стандартной макетной плате для прототипирования размером 5х7 см :

• Задающий генератор: собран на транзисторе VT1 с кварцевым резонатором, выдает сигнал размахом 2,9 В.
• Формирователь квадратуры: делитель 10к/10к задает среднюю точку логических уровней, относительно которой сигнал генератора управляет триггерами 74AC74. Микросхема делит частоту генератора на 4, одновременно обеспечивая сдвиг фаз на 90 градусов (квадратуру), что нивелирует погрешности формы исходного синуса.
• Ключевой смеситель: коммутатор на 74HC4053 управляется квадратурными сигналами через антипаразитные резисторы 100 Ом. Переключение происходит на частоте Fкв/4. Для устранения щелчков на коммутатор подано полпитания через делитель 1к/1к и дроссель 100 мкГн.
• Фильтрация и усиление: цепи 33 Ом — 47 нФ работают как запоминающие элементы. Далее через разделительные конденсаторы 1 мкФ и резисторы 1 кОм сигнал поступает на операционный усилитель. Выходы I/Q подключаются напрямую к линейному входу звуковой карты.

При использовании кварца 14,7456 МГц и АЦП звуковой карты с частотой дискретизации 96 кГц схема показала следующие результаты:

• Рабочая полоса: от 3643 до 3729 кГц;
• Чувствительность: -101 дБм (2 мкВ) при соотношении сигнал/шум 10 дБ;
• Динамический диапазон: 80 дБ;
• Уровень перегрузки (0 дБ): 20 мВ (-21 дБм или S9+50 дБ);
• Собственный шум: -90 дБ (0,6 мкВ, -111 дБм).

Автономный приемник прямого преобразования без намоточных узлов

Необходимость подключения к компьютеру существенно снижает портативность и автономность приемника. В качестве альтернативы собираются конструкции прямого преобразования на базе модулей (модификация DR-3X), не требующие самостоятельной намотки катушек индуктивности .

Аппарат работает автономно, принимая сигналы SSB и CW. Конструкция делится на три отдельных блока на монтажных платах:

1. Тракт прямого преобразования;

2. Синтезатор частоты (заявленный диапазон перекрытия — от 100 кГц до 12,5 МГц);

3. Усилитель низкой частоты (УНЧ) с автоматической регулировкой усиления (АРУ).

Основное энергопотребление в подобных самоделках приходится на оконечный каскад УНЧ при работе на низкоомные наушники или динамик на максимальной громкости. При настройке тракта АРУ важно учитывать его глубину: избыточное усиление может «вытаскивать» паразитные шумы и свисты при отключенной антенне.

Готовые USB-донглы и стационарная аппаратура

В качестве готовой альтернативы самодельным платам часто рассматриваются USB DVB-T донглы на чипах RTL. Их базовое ограничение — отсутствие приема на частотах ниже 24–25 МГц без аппаратных доработок (прямого сэмплирования) или внешнего up-конвертера. Кроме того, они сохраняют жесткую привязку к ПК или ноутбуку.

Для долговременного резервирования на стационарных точках радиолюбители применяют классическую ламповую технику (трансиверы UW3DI-1 с усилителями на ГУ-50, радиоприемники Р-250М, «Волна», «Молибден», «Шорох»)

. Ламповая аппаратура отличается высокой устойчивостью к длительному хранению в неотапливаемых помещениях и способна запускаться при температурах до -40 °C (ограничением выступает только загустевание смазки верньеров).

Борьба с помехами в городских условиях

Прием коротких волн (в частности, диапазона 80 метров / 3,7 МГц) в плотной городской застройке сопряжен с высоким уровнем индустриальных помех, нередко достигающих 8 баллов по шкале S-метра. В таких условиях широкополосные приемники фиксируют сплошной шумовой фон.

За городом тот же радиоприемный тракт демонстрирует чистый эфир и уверенный прием слабых станций. Для частичного решения проблемы помех в городе на КВ применяются узкополосные резонансные магнитные рамки (magnetic loop), представляющие собой антенный контур из проводника и конденсатора переменной емкости, селективно подавляющий внеполосные излучения.