2021年的时候,因为持续无法短波开台,索性把短波电台都卖了,开始尝试一些有挑战的波段,做一些技术储备。于是我瞄准了国内HAM基本没有涉及的波段中的相对入门的波段,1.3G业余段。尝试打造一套自己的1.296GHz电台。
1.3G业余段在国内的无线电划分中属于次要业务,可以使用的范围是1.240GHz - 1.300GHz。国际上通常做DX在1.296GHz上。
1.3G业余段目前的支持多模式的商品电台非常少,常见的只有Kenwood的TS-2000X和Icom的IC-9700。TS-2000X在国内的保有量少得可怜,IC-9700除了万把出头的昂贵的价格外,频率不稳的问题也存在。所以,DIY的路子可能更适合我。
参考了老外的方式,都是使用144/430的成品电台,通过上变频器,滤波器,功放使用。但是2021年的,SDR技术非常成熟了,没必要使用如此原始的方案,直接用SDR直推是可行的。说干就干!
因为本人是软件相关专业毕业,没接触过电路板设计,所以,决定先试试设计一个144MHz功放试试水。参考了G4DDK的方案,最终也做出来了,还没有进行测试,本文也不展开讲了
核心
首先是最核心的信号频率源,这里选择了HackRF one在作为核心,它有丰富的GPID控制,很不错的社区和可开发性。我可以直接在hackRF上实现sequencer,此外还能通过接口引入高精度时钟,不用担心频率飘了。但是缺点是,不支持收发隔离...这个有点烦,我还得再接个继电器
前置放大器
在设计前置放大器之前,我需要先明确我的目标功率是多少?我给自己定的目标是150瓦。
PS:为什么是150瓦?常用的电路板材质为玻纤混压板(FR-4),因为1.2G已经属于高频的范畴,能量并不是随着铜导线走,而是在介质中跑。这时候,FR-4的缺点就非常明显了,首先是玻纤容易受潮,受潮会导致介电常数改变,导致阻抗改变。还有FR4介点常数大,损耗略大,TG值较低,发热也不稳定。而且所可以参考版本的MOSFET其P1dB约为150瓦
我的HackRF在1.296GHz上的输出功率在11dBm,这是个非常小的功率,而要达到MRF6S9160H理想P1dB的52dBm则至少需要32.5dBm。这时候就需要设计一个前置放大器。
MRF6S9160H datasheet
在参考了W1GHZ的PGA103+用于LNA的设计 W1GHZ Design Link,并查阅了PGA103+的datasheet,我决定大胆的使用两级PGA103+来作为前置放大器。首先这管子不容易自激,噪音也小,而且在HackRF的11dBm一次放大后,差不多能到二次放大的P1dB,最终差不多可以到达33dBm。所以准备先试试水。
于是设计出了此电路 PS: 部分LC电路参考了BG3MDO的设计
在使用了我的CMU200进行测试后,增益非常不错,达到了23.6db的增益且无自激现象。效果不错(此处暂时无图)
功放核心放大
功放的核心放大器使用了DF9IC的MRF6S9160的方案,嗯,直接照搬,因为匹配是比较复杂的,另外超大焊盘对于阻抗控制也非常恶心。目前没有找到什么合适的可以仿真的软件,只能摸石头过河。 DF9IC Design Link 准备春节后进行采购组装
功放核心控制
功放核心控制主要是PTT状态,温度,功率(TX/SWR)的监控,展示,所以目前看来,拥有丰富生态是ATMega328P是最合适的选择。
对于功率的检测,笔者当前的方案是使用30dB的定向耦合器,将正向功率和反射功率耦合出来,通过衰减片后,使用AD8313将射频功率信号转换为电压信号。
对于AD8313,其检测的最大功率为0dBm,另外输出电压幅度也比较小,所以使用LM358将电压变化放大,通过INA226采样,走I2C给ATMega328P来计算出最终功率。
此外ATMega328P还需要控制DPDT射频同轴开关的切换和LCD1206的展示。笔者目前绘制了一片开发板用于验证此方案的可行性。
但是,这块板子还是废弃了,理由是运放设计温漂过大,所以准备采用AD8362的方案,直接有功率对应的电压值,单片机自己的使用ADC采样即可。
所以设计出了第二块板子。换用了STM32G030的方案。
但是呢,SPI屏幕控制上还是存在问题。所以主控部分先烂尾了。
此时,我们回到功放核心部分
未完待续...
特别鸣谢:BG5TOX,BG3MDO,W1GHZ,DF9IC