Odbiornik na pasmo lotnicze

Chciałbym zaprezentować kompletną konstrukcję odbiornika/skanera na pasmo lotnicze, czyli tzw. Air Band. Pokrywa on cały zakres częstotliwości przeznaczonych do komunikacji głosowej w tym paśmie, a odbierana częstotliwość jest wyświetlana na wyświetlaczach LED. Posiada również automatyczny i ręczny układ blokady szumów tzw. squelch. Na płytce znajduje się także wzmacniacz do bezpośredniego podłączenia głośnika lub słuchawek. Całość może być zasilana z zasilacza wtyczkowego lub gniazda zapalniczki w samochodzie.

Wstęp
W sieci raczej nie znajdziemy dużej ilości opisów budowy takich odbiorników, a jeśli już coś trafimy to albo są to kilkutranzystorowe "zabawki" bez syntezy częstotliwości albo bardziej złożone odbiorniki, które niestety mają co najmniej kilka obwodów strojonych. Czytając opis budowy takiego odbiornika często natrafimy w końcu na stwierdzenie "aby zestroić odbiornik trzeba mieć dostęp do miernika częstotliwości, generatora...". I tutaj dla osób nie mających dostępu do opisywanych przyrządów zazwyczaj kończy się lektura artykułu. Prezentowana konstrukcja jest nieco inna, ponieważ została zbudowana w oparciu o mniej typową koncepcję. Dzięki temu w odbiorniku jest tylko jeden obwód strojony, więc można go zestroić na słuch lub inną metodą opisaną dalej.

Budowa
Komercyjne odbiorniki/skanery na to pasmo, podobnie jak na amatorskie pasmo 2m budowane są często jako superheterodyny z podwójną przemianą częstotliwości. Pierwsza pośrednia jest zazwyczaj gdzieś pomiędzy 30-45MHz, a druga 455kHz. Budując jednak samemu taki odbiornik trudno jest zdobyć gotowy filtr na pierwszą pośrednią, a po drugie nie łatwo dobrać do tego jeszcze rezonator kwarcowy do drugiej heterodyny.



Podstawowym założeniem w opisywanym odbiorniku było wykorzystanie gotowej i dostępnej w handlu głowicy UKF i nie ingerowanie w nią. Wybór padł na małą i popularną głowicę DT2200, spotykaną także pod nazwą GLORIA lub jeszcze innymi. Częstotliwości z pasma lotniczego, które znajduje się powyżej pasma UKF CCIR "przenosi" niżej konwerter zbudowany w oparciu o dobrze znany układ LA1185. Do generatora heterodyny potrzebujemy rezonatora 30MHz. Ponieważ taki akurat rezonator nie był łatwy do dostania zastosowany został rezonator z krótkofalówek-zabawek 27,125MHz. Głowica DT2200 ma pewien zapas przestrajania, więc udaje się ją przestrajać praktycznie w pełnym zakresie, chociaż może to zależeć od konkretnego egzemplarza.

Z głowicy otrzymujemy drugą w tym przypadku częstotliwość pośrednią 10,7MHz, która przechodzi przez filtr drabinkowy na dwóch rezonatorach kwarcowych 10,7MHz. Mamy jednak pewien problem, bo wykonaliśmy już dwie przemiany, a większość scalonych układów demodulatorów AM została zaprojektowana do pracy przy częstotliwościach co najwyżej megaherca. Rozwiązaniem okazał się raczej mało znany układ scalony TDA9830. Jest to demodulator AM przeznaczony do zastosowania w odbiornikach telewizyjnych do demodulacji sygnału fonii w standardzie L. Układ ten posiada wzmacniacz pośredniej pracujący aż do 70MHz z wbudowanym układem ARW i wysokiej jakości synchroniczny demodulator AM. Dodatkowo w układzie znajduje się bufor-selektor sygnału audio, który został wykorzystany do budowy filtru dolnoprzepustowego w topologii Sallen-Key'a. Sygnał audio po regulacji głośności trafia do wzmacniacza mocy TDA7233S.

Częstotliwość drugiej heterodyny jest kontrolowana przez układ KIC9256P. Jest to pętla PLL wymontowana z uszkodzonego radia samochodowego. Układ ten jest odpowiednikiem TA9256P produkcji Toshiba. Jest to dość egzotyczny w Polsce układ, ale po niewielkiej przeróbce płytki i programu prawdopodobnie możliwe będzie zastosowanie układu LM7001, który jest już dostępny za grosze.

Pozostała cyfrowa część odbiornika jest typowa. Mikrokontroler ATmega88 steruje wyświetlaczami, wysyła polecenia do układu syntezy częstotliwości, odczytuje stan impulsatora, a także na odpowiednim wyprowadzeniu układu demodulatora cały czas monitoruje poziom ARW, który po przetworzeniu wykorzystuje do wyciszania sygnału audio, gdy nic nie jest odbierane.

Wyciszanie może odbywać się przez zwieranie sygnału audio przed regulacją głośności przez wyjście układu syntezy typu open-drain lub sterowanie wyprowadzeniem MUTE wzmacniacza mocy. W pierwszym przypadku nie uzyskujemy całkowitego wyciszenia, w drugim wyciszenie jest całkowite, ale wzmacniacz włącza się z dość znacznym opóźnieniem. W odbiorniku ostatecznie wykorzystana została pierwsza metoda.

Automatyczny squelch
Ponieważ brak blokady szumów w odbiorniku jest dość irytujący, początkowo w programie sterującym zaimplementowany został ręczny układ squelch. Impulsatorem ustawiamy próg, przy którym sygnał jest przyciszany, gdy odbierany jest tylko szum. Jednak chcąc odbierać także słabe sygnały musimy dość często regulować poziom, co jest dość uciążliwe. Z tego powodu w programie zaimplementowany został również automatyczny squelch, znany chociażby z nowszych odbiorników CB. Próg jest na bieżąco i automatycznie przez program ustalany i wykorzystywany do samodzielnego podjęcia decyzji kiedy wyłączyć wyciszanie, co zapewnia wysoki komfort użytkowania. Jego czułość można zmienić w programie sterującym.

Montaż
Płytki zostały zaprojektowane tak, aby całość zmieściła się w obudowie KM-50 z czerwonym filtrem. Większość części powinna być do kupienia bez problemów. Układu TDA9830 należy szukać w sklepach (także internetowych i serwisach aukcyjnych), które specjalizują się w sprzedaży podzespołów do sprzętu RTV. Podobne do niego, ale nie będące zamiennikami są TDA3843 i STV8225.

Jako X1 można użyć dowolnego rezonatora z zakresu ok. 27-32MHz, ale pod warunkiem, że jego częstotliwość dzieli się bez reszty przez 25kHz. Przy skrajnych wartościach głowica może nie być w stanie przestrajać się w pełnym zakresie. Jeśli zastosujemy inny rezonator niż 27,125MHz należy wyliczyć trzy wartości z niżej podanych wzorów i zapisać wyniki w pliku pll.h programu sterującego: PLL_MIN_VALUE = (128,7 - X1_FREQ) / 0,025; PLL_MAX_VALUE = (147,675 - X1_FREQ) / 0,025; PLL_OFFSET = (110,7 - X1_FREQ) / 0,025.

W razie problemów z rezonatorami X2 i X3 można spróbować użyć zwykłych filtrów ceramicznych FCM10,7. Jako wyświetlacze wykorzystane zostały archaiczne już CQZP-12, ale ponieważ udostępniam projekty płytek można dostosować je bez większych problemów pod dowolne wyświetlacze. Na płytce umieszczone zostało także złącze do klawiatury, nie jest to złącze ISP do programowania. Dzięki temu będzie można w przyszłości rozbudować nieco funkcjonalność odbiornika. W roli anteny można użyć zwykłą antenę teleskopową od odbiornika UKF.

Strojenie
Do zestrojenia mamy tylko jeden obwód tuż przy antenie. Można dokonać tego na słuch, ale lepiej użyć squelch'a. Przełączamy squelch w tryb ręczny i ustawiamy na samym progu, gdy sygnał audio jest przyciszony, a następnie regulujemy trymerem tak, aby odblokować squelch. W ten sposób powinno dać się znaleźć takie położenie trymera, w którego wąskim wycinku regulacji układ squelch się odblokowuje.

Ze względu na użycie gotowej głowicy UKF i konwertera odbiornik ma tą niedogodność, że pierwsza pośrednia nie jest jedną częstotliwością, a zmienia się w całym zakresie UKF, przez co sygnały bliskich stacji radiowych mogą przenikać do głowicy i zakłócać odbiór na konkretnych częstotliwościach. Nie jest to jednak aż tak silne zjawisko, ponieważ wykorzystywanie innego rodzaju modulacji i mieszacza podwójnie zrównoważonego znacznie je tłumi. Zalecane jest również zaekranowanie konwertera w ten sposób, aby jego ekran połączył się z metalową obudową głowicy.

Uwagi końcowe
Ponieważ może zajść potrzeba użycia nieco innych rezonatorów, układów scalonych, wyświetlaczy i ewentualnej konieczności dokonania drobnych modyfikacji płytek udostępniam zarówno pełne kody źródłowe programu na mikrokontroler, jak i projekty płytek w formacie Protela99 tak, aby można było bez problemów we własnym zakresie dokonać niezbędnych zmian. Być może ktoś również zechce wykorzystać fragment kodu programu sterującego z tego odbiornika we własnej konstrukcji, chociażby odpowiadający za automatyczny squelch czy odczytujący stan impulsatora z zaimplementowaną w nim programową filtracją drgania styków.

Na zakończenie warto wspomnieć, że odbiornik można także dostosować do odbioru map pogodowych z satelit NOAA. Konieczne byłoby w tym przypadku zastąpienie układu TDA9830 jakimś demodulatorem FM (np. TBA120U), zastąpienie X2 i X3 filtrami FCM10,7 i dokonanie korekty częstotliwości w programie sterującym dla układu syntezy.