Zanim omówię szczegółowo rozwiązanie najpierw opiszę ogólny schemat urządzenia, które w całości mieści się (bez PA) na czterech płytkach ok. 63x136mm oznaczonych jako h0, ha, hb i hc. Takie oznakowania można znaleźć na rysunku gdzie płytki h0 i ha to właściwe formowanie sygnału dlatego umieściłem je w jednym bloku dodatkowo narysowane są oddzielnie w trybie odbioru i nadawania.
[Obrazek: https://lx-net.pl/walet/image/ogolny.jpg]
Gdyby był kłopot z odczytem drobniejszych szczegółów to dokładny obraz znajduje się w pliku.pdf
Podczas odbioru sygnał z anteny w zasadzie przechodzi bez zmian na przekaźnikach przez płytkę hc a dalej, na płytce hb jest filtrowany w filtrach pasmowych, przełączanych za pomocą magistrali I2C. W ten sposób sygnał dostaje się na płytkę ha gdzie na wejściu znajduje się tłumik na diodach PIN i wzmacniacz MAR6. Tłumik służy do analogowo/cyfrowej realizacji ARW. Stąd sygnał trafia do mieszacza Tayloe gdzie wydzielone zostają sygnały I oraz Q i są wzmacniane przed wprowadzeniem do części cyfrowej procesora ESP32A1S. Procesor przeprowadza transformatę Hilberta oraz filtruje dane używając cyfrowego filtra dolnoprzepustowego (3.6kHz lub 2.4kHz) lub filtra pasmowego 800Hz co się może przydać przy pracy CW. Tak zmodyfikowane sygnały I oraz Q zmieniane są do postaci analogowej i sumowane na sumatorze rezystancyjnym. Sumowanie tworzy właściwy sygnał jednowstęgowy a wybór wstęgi zapewnia kolejność sygnałów taktujących mieszacz Tayloe o czym dalej. Elementem końcowym toru odbiornika jest wzmacniacz z klasyczną regulacją wzmocnienia co pozwala na pracę ze słuchawkami lub głośnikiem.
W trybie nadawania układ działa początkowo inaczej w zależności od rodzaju emisji. Przy pracy CW właściwa częstotliwość generowana jest w układzie SI5351 i doprowadzona do płytki filtrów hb. Przy pracy SSB sygnał z mikrofonu najpierw jest wzmacniany w tym samym wzmacniaczu, który podczas odbioru wzmacnia sygnał końcowy Rx-a a następnie procesowany jest numerycznie podobnie jak przy odbiorze a więc najpierw wydzielone zostają kanały I oraz Q za pomocą transformaty Hilberta oraz zostaje ograniczone pasmo sygnału za pomocą filtra 2.4kHz. Po zamianie na postać analogową sygnały I oraz Q doprowadzone są do mieszacza Tayloe skąd sformowany sygnał doprowadzony jest do płytki filtrów hb. Tu jednak, inaczej niż przy odbiorze, sygnał jest wstępnie wzmacniany (14 lub 30dB) a następnie przechodzi przez filtr pasmowy dla ustawionego pasma pracy. Dodatkowo, w przypadku pracy CW sygnał ma kształtowane zbocze przednie i tylne. Sygnał CW lub SSB wyprowadzony zostaje na gniazdo sterujące wzmacniacz mocy PA. Wzmocniony sygnał z PA ma również swoje gniazdo na płytce hc, która w zasadzie służy wyłącznie funkcjom nadajnika: filtrowaniu oraz pomiarom przy nadawaniu. Na płytce hc znajdują się 4 filtry dolnoprzepustowe o częstotliwościach 4MHz, 8MHz, 16MHz i 32MHz. Przełączanie filtrów umożliwia magistrala I2C. Płytka zawiera także mostek SWR służący do pomiaru dopasowania anteny oraz pomiaru mocy. Dane pomiarowe podczas nadawania przekazywane są do procesora również za pomocą magistrali I2C.
Procesor ESP32A1S ma wbudowany kodek audio oraz przetworniki A/C i C/A. To pozwala na opisane wyżej manipulacje sygnałami I oraz Q. Poza tym procesor steruje kolorowym ekranem dotykowym, steruje generatorem SI5351, kontroluje enkoder, steruje magistralą I2C, sprawdza stan przycisków i wykonuje wszystkie inne potrzebne funkcje i operacje. Procesor posiada dwa rdzenie, z których jeden dedykowany jest wyłącznie do obsługi cyfrowej sygnałów I oraz Q podczas odbioru i nadawania a drugi robi całą resztę. Taki podział wynika z konieczności przetwarzania on line sygnałów audio podczas odbioru i nadawania co zapewnia wyłączenie jednego z procesorów z innych aktywności nie wymagających ścisłego reżimu czasowego.
Generator Si5351 steruje dwoma sygnałami F0 i F1 (przesuniętymi o 90 stopni) sterującymi mieszaczami Tayloe podczas odbioru i nadawania. Częstotliwości taktowania mieszaczy są dwukrotnie większe niż właściwa częstotliwość pracy urządzenia a rodzaj wstęgi zapewnia przesunięcie w fazie o 90 stopni między sygnałami. Jeśli to F0 wyprzedza F1 o 90 stopni powstaje górna wstęga a jeśli jest odwrotnie powstaje dolna wstęga. Formowanie sygnałów F0 i F1 zapewniają układy 7474 oraz 7486. Jest możliwe uzyskanie właściwej formy sygnałów F0 i F1 wprost przez manipulację fazy w generatorze SI5351 ale niesie to pewne wady o czym napiszę dokładniej podczas szczegółowego opisu tej części schematu.
cdn. lj
Github
[Obrazek: https://lx-net.pl/walet/image/ogolny.jpg]
Gdyby był kłopot z odczytem drobniejszych szczegółów to dokładny obraz znajduje się w pliku.pdf
Podczas odbioru sygnał z anteny w zasadzie przechodzi bez zmian na przekaźnikach przez płytkę hc a dalej, na płytce hb jest filtrowany w filtrach pasmowych, przełączanych za pomocą magistrali I2C. W ten sposób sygnał dostaje się na płytkę ha gdzie na wejściu znajduje się tłumik na diodach PIN i wzmacniacz MAR6. Tłumik służy do analogowo/cyfrowej realizacji ARW. Stąd sygnał trafia do mieszacza Tayloe gdzie wydzielone zostają sygnały I oraz Q i są wzmacniane przed wprowadzeniem do części cyfrowej procesora ESP32A1S. Procesor przeprowadza transformatę Hilberta oraz filtruje dane używając cyfrowego filtra dolnoprzepustowego (3.6kHz lub 2.4kHz) lub filtra pasmowego 800Hz co się może przydać przy pracy CW. Tak zmodyfikowane sygnały I oraz Q zmieniane są do postaci analogowej i sumowane na sumatorze rezystancyjnym. Sumowanie tworzy właściwy sygnał jednowstęgowy a wybór wstęgi zapewnia kolejność sygnałów taktujących mieszacz Tayloe o czym dalej. Elementem końcowym toru odbiornika jest wzmacniacz z klasyczną regulacją wzmocnienia co pozwala na pracę ze słuchawkami lub głośnikiem.
W trybie nadawania układ działa początkowo inaczej w zależności od rodzaju emisji. Przy pracy CW właściwa częstotliwość generowana jest w układzie SI5351 i doprowadzona do płytki filtrów hb. Przy pracy SSB sygnał z mikrofonu najpierw jest wzmacniany w tym samym wzmacniaczu, który podczas odbioru wzmacnia sygnał końcowy Rx-a a następnie procesowany jest numerycznie podobnie jak przy odbiorze a więc najpierw wydzielone zostają kanały I oraz Q za pomocą transformaty Hilberta oraz zostaje ograniczone pasmo sygnału za pomocą filtra 2.4kHz. Po zamianie na postać analogową sygnały I oraz Q doprowadzone są do mieszacza Tayloe skąd sformowany sygnał doprowadzony jest do płytki filtrów hb. Tu jednak, inaczej niż przy odbiorze, sygnał jest wstępnie wzmacniany (14 lub 30dB) a następnie przechodzi przez filtr pasmowy dla ustawionego pasma pracy. Dodatkowo, w przypadku pracy CW sygnał ma kształtowane zbocze przednie i tylne. Sygnał CW lub SSB wyprowadzony zostaje na gniazdo sterujące wzmacniacz mocy PA. Wzmocniony sygnał z PA ma również swoje gniazdo na płytce hc, która w zasadzie służy wyłącznie funkcjom nadajnika: filtrowaniu oraz pomiarom przy nadawaniu. Na płytce hc znajdują się 4 filtry dolnoprzepustowe o częstotliwościach 4MHz, 8MHz, 16MHz i 32MHz. Przełączanie filtrów umożliwia magistrala I2C. Płytka zawiera także mostek SWR służący do pomiaru dopasowania anteny oraz pomiaru mocy. Dane pomiarowe podczas nadawania przekazywane są do procesora również za pomocą magistrali I2C.
Procesor ESP32A1S ma wbudowany kodek audio oraz przetworniki A/C i C/A. To pozwala na opisane wyżej manipulacje sygnałami I oraz Q. Poza tym procesor steruje kolorowym ekranem dotykowym, steruje generatorem SI5351, kontroluje enkoder, steruje magistralą I2C, sprawdza stan przycisków i wykonuje wszystkie inne potrzebne funkcje i operacje. Procesor posiada dwa rdzenie, z których jeden dedykowany jest wyłącznie do obsługi cyfrowej sygnałów I oraz Q podczas odbioru i nadawania a drugi robi całą resztę. Taki podział wynika z konieczności przetwarzania on line sygnałów audio podczas odbioru i nadawania co zapewnia wyłączenie jednego z procesorów z innych aktywności nie wymagających ścisłego reżimu czasowego.
Generator Si5351 steruje dwoma sygnałami F0 i F1 (przesuniętymi o 90 stopni) sterującymi mieszaczami Tayloe podczas odbioru i nadawania. Częstotliwości taktowania mieszaczy są dwukrotnie większe niż właściwa częstotliwość pracy urządzenia a rodzaj wstęgi zapewnia przesunięcie w fazie o 90 stopni między sygnałami. Jeśli to F0 wyprzedza F1 o 90 stopni powstaje górna wstęga a jeśli jest odwrotnie powstaje dolna wstęga. Formowanie sygnałów F0 i F1 zapewniają układy 7474 oraz 7486. Jest możliwe uzyskanie właściwej formy sygnałów F0 i F1 wprost przez manipulację fazy w generatorze SI5351 ale niesie to pewne wady o czym napiszę dokładniej podczas szczegółowego opisu tej części schematu.
cdn. lj
Github