製作低成本上變頻器

前言

    混頻器是一類基本的射頻器件，其能夠改變一個信號的頻率。假如咱們有一個300MHz的信號，將其送入一個100MHz的混頻器，那麼將出來兩個信號：200MHz和400MHz。若是咱們濾除200MHz的信號(使用濾波器)，那麼這個混頻器就叫上變頻器；若是咱們濾除400MHz的信號，那麼這個混頻器就叫下變頻器。

 

參考資料及工具下載

    參考網址：https://retrovoltage.com/2013/02/19/kn0ck-hf-upconverter-fits-inside-the-usb-tuners-enclosure/

    本項目所用到的SA612數據手冊、原理圖下載地址：

    連接：https://pan.baidu.com/s/1aOHoNuOl7SZRSGmAgr2Jrg
    提取碼：2ed1

 

你須要的基本技能

    1.辨別晶振引腳

    2.辨別齊納二極管極性

    3.辨別IC(SA612)引腳定義

    4.識別電容、電感、電阻參數

    5.基本烙鐵焊接能力

    6.基本組裝能力

    7.SDR#的使用技巧(測試你的上變頻器)

 

原理及器件簡介

    原理：  將SDR(RTL2832U+FC0013)接收範圍外(調諧器FC0013的接收範圍爲22MHz----1100MHz)的無線電信號經過天線輸入，並通過40MHz低通濾波器送入混頻器信號輸入端，本地震盪源採用有源晶體振盪器，其發生的信號一樣送入混頻器。這樣，混頻器輸出信號的頻率爲二者的和、差，原先從天線輸入的低頻信號就能夠被SDR獲取，從而向下拓寬了SDR的頻率範圍。

               可是你一樣須要注意，混頻器一樣會引入噪聲！

               爲何要製做上變頻器？若是你想要接收HF波段的信號(3MHz----30MHz，短波)，可是你的SDR沒法有效地調諧到此波段，而且你的錢包告訴你不能去買AD831模塊(65元)+VOC信號源(88元)並組裝爲一個混頻器。若是你恰巧有一些DIY的能力，那麼就開始吧！

               注意，此教程對原做者的原理圖進行了4處修改(下面的原理圖中未畫出)，分別是：1.RF_OUT 和 C11之間插入了一個T電阻衰減網絡。

                                                                                                                       2.經過R1輸入的+5V，改爲了經過R1輸入+3.3V電壓，其中+3.3V爲ASM1117 3.3提供。

                                                                                                                       3.爲SA612供電的+5V改成+8V。

                                                                                                                       4.使用鋰電池和鋰電池充放模塊供電。

原理圖(注意，還須要在此基礎上添加T電阻網絡和3.3V穩壓器，後面介紹)

    SDR：RTL2832U+FC0013的SDR的接收範圍在22----1100MHz之內，這很好，由於涵蓋了ADS-B的頻率範圍(1090MHz)，可是若是你想要調諧到這個範圍外，你有如下三個選擇：一、直接採樣模式(須要修改SDR內部電路的鏈接)。二、上/下變頻器。三、不成熟的驅動。在這裏我僅討論第二個方案。

    低通濾波器：    使用一個截止頻率爲40MHz的低通濾波器，其能夠濾除FM廣播及其它咱們不感興趣的強信號干擾，因此此上變頻器的有效接收範圍爲0----40MHz。

    本地振盪器：    使用125MHz的有源石英晶體振盪器。經過計算，本來在0----40MHz的信號會被移到125----165MHz。

                         爲何不用100MHz的LO(本地振盪器)？若是使用100MHz的鐘振，那麼輸出的信號將出如今FM波段，這聽起來沒問題，但可能會出現干擾。

                         注意，本地振盪器輸出信號的Vpp要在200mV----300mV之間，通常的晶振不知足這個條件，這就須要在晶振輸出信號後加一個T電阻衰減網絡，並作好阻抗匹配(下圖是按照50R----1.5K，衰減24.61dB計算)。若是不使用衰減器，直接將本振信號送入SA612，那麼輸出信號可能會失真。

125MHz有源晶振

T電阻網絡衰減器

 

 

    混頻器：SA612A(NE612A)爲飛利浦半導體在1990年推出的雙頻衡振盪器和混頻器，輸入信號最大爲500MHz，本振輸入最大200MHz，其核心爲一個吉爾伯特倍乘單元，供電電壓4.5V----8V，電流2.4mA。

SA612實物圖

SA612內部框圖

SA612引腳定義

    射頻接口：    SMA母頭，用於鏈接天線和接收機的射頻接口。

                      注意，射頻接口不可避免會帶來插入損耗。

SMA母頭

    其餘元件：    D1是一個3.3V的穩壓二極管，工做在反向擊穿狀態，爲有源晶振供電。

                       C11是一個直流阻斷的電容。

                       供電系統使用鋰電池+充放模塊+ASM1117 3.3的方案，其中充放模塊爲SA612和ASM1117 3.3提供+8V的電源電壓，爲何是+8V，後面會講到。ASM1117 3.3將+8V電壓轉換爲提供給晶振的+3.3V電壓，其輸出的+3.3V電壓對應於原理圖的+5V輸入。

                       注意，實際測得晶振供電電壓1.3V(不是3.3V，若是不懂請仔細察看原理圖)，晶振輸出信號有效值159mV，經過T電阻網絡衰減後有效值爲103mV(與設計的24.61dB不符，可是達到了SA612對本地振盪器的要求)。

 

ASM1117 3.3穩壓電路

 

 

元件清單

    SMA母頭  x2

       27pf         x2

       120pf       x2

       160pf       x1

       0.047uf     x2

       0.01uf       x2

       100pf        x1

       200nH      x4

       180nH      x2

        SA612     x1

        125MHz有源石英晶體振盪器   x1

         3.3V穩壓二極管                    x1

         470R      x1

         22R        x1

         33R        x1

         ASM1117 3.3        x1

         100uF鋁電解電容     x2

         鋰電池     x1 

         鋰電池充放模塊        x1

 

完成後

 

變頻器正面(圖中沒有鏈接鋰電池及充放模塊，直接使用直流穩壓電源供電，下同)

變頻器反面 

正面(添加了鋰電池和充放模塊，而且增長了開關和指示燈) 

反面

沒有打開變頻器

打開變頻器能夠看見在7.8MHz有一個廣播信號

 

測試結果

 給系統提供+8V的電壓，測試獲得電流在20mA左右，計算出功耗爲160mW。

 

改進措施

  1.使有源晶振信號輸出腳儘量靠近IC，而且信號通路應該儘量短、與濾波器保持距離。

  2.有源晶振輸入信號經過一個衰減器，使其Vpp在200mV----300mV之間，再輸入混頻器。

  3.有源晶振和IC電源濾波電容應儘量靠近以上器件電源輸入腳。

  4.給系統採用鋰電池和充放模塊供電，這樣上變頻器就能夠隨聲攜帶。

  5.給系統使用8V供電，SA612能夠有更低的噪聲，可是在20°下，8.5V和6V沒有明顯差異。

SA612的噪聲係數

 

聲明

    原理圖版權歸原做者全部。此教程未經DLHC容許，禁止轉載。DLHC保留全部權利。