【火腿DIY】变身SDR | 老电台Yaesu FT-450D射频分接头改造思路
用于SDR的Yaesu FT-450D射频分接头改造
作者：dtrewren
Yaesu FT-450D是一款现代紧凑型HF / 50MHz收发器，能够覆盖160-6米业余频段，功率输出为100W。
SDRPlay是一款卓越的宽带软件定义无线电，覆盖1KHz至2GHz的频率范围，允许以高达10MHz的带宽观看频谱。
SDRPlay：https：//www.sdrplay.com/
这两件装备本身都很棒。然而，这种指导的目的是将两件设备组合在一起，并且能够充分利用两者的优点。通过这种方式，我的意思是能够像预期的那样使用FT-450D电台（作为窄带无线电收发器），但同时能够使用SDRPlay接收器来显示宽带信道。
这本身就存在问题，因为FT-450D和SDRPlay都需要天线。
第一种方法是简单地使用两个天线。
第二种方法可能是使用单个天线，但使用在线切换来分离RF路径和发送/接收。
第三种也是最好的方法是使用合适的低噪声电路从FT-450D内部分接接收RF路径，并将抽头信号提供给SDRPlay。
最后这种方法使FT-450D和SDRPlay基本上看到相同的天线。低噪声电路仅在接收时供电，因此在发送期间提供实质隔离，保护SDRPlay接收器的输入。低噪声电路具有高阻抗输入，因此对FT-450D内的分接点提供最小负载。
最后一点非常重要，因为FT-450D内的合适分接点位于无源50欧姆带通滤波器的任一侧。由附加电路引入的任何阻抗的加载或改变将改变滤波器的传递函数并且还降低所需信号路径中的功率。
大多数现成的低噪声放大器（LNA）都可以使用反馈来产生增益，并且还具有50欧姆的输入阻抗，这些功能都不是理想的。
Dave G4HUP设计了一个简单的高阻抗抽头电路，可以购买。非常不幸的是，我理解戴夫已经去世了。我参与了设计的一部分并进行了修改，制作了自己的印刷电路板，经过测试并安装在我自己的FT-450D上。
第1步：创建LNA原理图和PCB布局
多年来，我为产品和家庭生产了一些印刷电路板（PCB）。在早期，这涉及使用铜包板，转移和特殊笔将设计绘制到铜上。然后将板蚀刻在氯化铁中以除去暴露的铜并留下所需的轨道。还可以购买光敏铜包覆板并在蚀刻之前使用掩模来制造抗蚀剂。商用的一次性板是非常昂贵的，并且需要的工具是业余爱好者无法获得的。
如今，计算机工具是免费的，可以在几小时而不是几天内广泛用于设计电路板。由于许多廉价的制造商在中国和英国以外的其他地方可以买到，制造成本也大幅下降。然而，一旦你包括运输，说有一个单板生产仍然不是那么便宜。
另一种方法，就是我在该项目中使用的方法，是使用CNC铣床铣削板。显然，你不会购买CNC机器制造一块板，但我已经有一台机器已用于许多其他涉及铣削木材，金属和玻璃的项目。
使用CNC机床铣削PCB需要使用非常精细的切削工具来铣削出所需轨道周围的隔离，但不要磨掉所有的铜。这种方法在构建RF电路时特别有用，因为希望剩余的铜岛充当接地平面，从而改善稳定性和性能。我在这个项目中使用了双面覆铜板，并通过连接顶部和底部铜表面进行钻孔。
使用EasyEDA进行PCB设计
我已经尝试了各种PCB设计包，并且真正选择了一个名为DipTrace的软件包。但是，设计包更加流行，而不是使用独立的应用程序。在一段时间没有使用DipTrace我有点生疏，所以在网上看了一下，找到了一个名为EasyEDA的基于网络的设计工具。我发现这个工具非常好，非常直观且易于使用。很容易在几分钟内生成原理图然后转换为PCB，整个过程花了不到一个小时，包括一些修改和改进。工具设计者显然希望您使用所提供的制造设施，但仍然可以输出行业标准格柏格式的设计，供后续工具链使用。
第2步：使用FlatCAM创建几何和工具路径
在使用EasyEDA创建原理图和PCB布局后，下一步是创建工具路径并最终生成gcode来控制CNC铣床。我已经尝试了各种软件来实现这一目标，并最终确定了FlatCAM。该软件免费，稳定且使用起来非常直观。使用FlatCAM工具路径可以非常快速地创建切割和钻孔。如果需要调整，还有一个非常用户友好的几何编辑器。在此步骤的视频构成部分中，我将展示如何使用FlatCAM导入Gerber文件并执行一些基本编辑。有许多详细的视频可以显示如何使用端到端工具。我只介绍了我需要为此项目专门制作的修改。
第3步：铣削加工 - 数控加工机床
好的，所以在最后几步中已经实现了以下目标：
- 使用EasyEDA捕获电路原理图。
- 从原理图中也使用EasyEDA创建了PCB布局。
- 已为该板创建了Gerber文件，并且还生成了钻取文件。
- FlatCAM已用于创建/编辑路径几何并为板和切口生成gcode。
- FlatCAM已用于导入和缩放钻取文件，从而导致gcode。
所以现在我们有三个用于电路板，切口和钻孔的gcode文件。
下一步是实际开始铣削一些板。我使用的板是双面玻璃纤维铜包板。我本可以在网上订购，但实际上发现Maplin以相当不错的价格做了相当不错的大单，我在一小时内拿到了它 - 只是想要铣削！
我的铣床是Sable 2015，我使用Mach3软件来控制它。为了铣削板轨道浮雕，我使用了0.5mm立铣刀。对于板切口和孔，我使用1.5mm立铣刀。为了在整个电路板上铣削，你显然需要在PCB下铣削一些东西 - 我的轧机床是厚铝板，你不想在那里铣削！我发现PCB的最佳材料是在5mm厚的foamboard下使用。您可以在网上或从工艺品商店非常便宜地选择这个foamboard。用造型刀很容易切割，厚度非常均匀。使用薄的双面胶带将覆铜板安装在泡沫板上。使用相同的胶带将foamboard安装在CNC床上 - 我从来没有在铣削过程中自由移动或移动。
0.5毫米立铣刀显然非常脆弱，因此我的进给率保持在60毫米/分钟。我使用相同的进给率进行切口，以免从固定胶带上移走PCB / foamboard三明治板。
还附有三张图片。一幅图显示了在电路板上的第一次尝试，并且在晶体管焊盘之间最明显地看到了不需要的铜的小区域。通过在FlatCAM中添加几何图形，第二次尝试将这些不需要的铜区域移除。第三张图片显示了最后一块填充了组件的板。
在填充板后，给出一种非常轻的喷漆，以防止铜失去光泽和变色。
第4步：成品板的频率响应
使用频谱分析仪对完成的填充板进行增益表征。设置分析仪以将频率从10KHz扫描到30MHz并测量增益。还通过关闭电源来测量增益，以模拟在发射时无线电中发生的情况，并且需要FT-450D收发器和SDRPlay接收器之间的良好隔离。
LNA的输入电平为-40dBm
图1 - 标记设置为7.1MHz，LNA的增益为+ 2.5dB
图2 - 关闭LNA电源，显示> 34dB的隔离度
图3 - 低频在1.6MHz时下降-3dB
基本上在HF业余频段上，LNA是平坦的3MHz - 30MHz（平坦到~500MHz）
步骤5：分析Yaesu FT-450D以获得合适的RF分接头和功率点
在将LNA板安装到FT-450D之前，必须确定合适的RF分接点和功率点。这是通过使用无线电服务手册并首先查看接收器框图，然后使用原理图改进RF分接头选择来实现的。
首先，我希望SDR能够在任何IF中频转换阶段之前看到连接到FT-450D的天线，因此这大大缩小了调查范围。在第一台IF混音器之前，有两个明显的要点。一旦Rx信号从PA板进入RF-IF板，它就会经过以下阶段：
- 输入电涌保护
- 可切换（继电器）20dB输入衰减
- 一系列八个互斥的开关带通滤波器
- 可切换（继电器）IPO前置放大器
- 第一级IF混频器（第一LO驱动混频器）
因此，两个兴趣点基本上归结为带通滤波之前或之后。我希望SDR能够看到尽可能多的信号，因此决定在带通滤波器网络之前关闭。请记住，用于分接信号的LNA具有高阻抗输入，因此对无线电信号路径的影响将是最小的。
另一个需要考虑的领域是LNA董事会将获得权力的地方。幸运的是，FT-450D原理图非常清晰且注释良好，因此可以找到合适的功率点。所选择的功率点在接收时为LNA供电，但在发送期间使LNA断电。这在发送期间将SDR输入隔离> 30dB。供电的LNA电流消耗约为9mA。
附图显示以下内容：
- 框图中显示的RF抽头点
- 原理图上显示的RF分接点
- 电路板布局上显示的RF抽头点
- 原理图上显示的LNA电源分接点
- 电路板布局上显示的LNA电源分接点
步骤6：将LNA板安装到Yaesu FT-450D上
现在LNA板已经制造，表征并且确定了合适的分接点，以确定实际将电路板安装到FT-450D上的时间。
在这一点上，习惯上指出您执行此修改需要您自担风险。这并不复杂，但总有损坏的风险，我个人不会在仍在保修期内的收音机上进行此修改 - 我确信在修改后保修将无效。我从ebay买了我的FT-450D秒针，所以在我的情况下没有保修担心。
如果您决定进行这样的修改，请仔细并有条不紊地使用 - 适用于大多数微妙情况的明智的说法......测量两次并切一次:)
我决定不在FT-450D外壳上钻任何孔，而是将SDR安装到FT-450D的侧面，然后用一根SMA端接的导线将螺钉直接拧入SDR天线输入端。飞线在无线电出口处固定，以提供应变消除。
见附图....
步骤7：来自RF Tap通过LNA板的SDR操作
在此步骤中有一个短视频，显示正在运行的SDR电台，其天线源是通过LNA板的FT-450D天线分接头。这个测试是在晚上（ish）进行的，并且该频段有点死气沉沉，但SDR的响应是预期的。当FT-450D正在传输时，由于未通电时LNA板隔离，因此SDR的输入被有效静音。
第8步：结论
最重要的是，我对结果非常满意。像所有好项目一样，有三个主要目标......学习新技能，使项目取得成功，并与任何关心阅读这一点的人分享知识。
我在这一点上把我的帽子给了已故的Dave G4HUP。如果不是戴夫的工作，这个项目可能没有实现。我不能声称原始的LNA设计是我自己的，但只是采取了设计并试图以我自己的方式制作它。我只能希望戴夫赞同他的工作正在发展并与他人分享。
总之，该项目取得了成功。
请随时解决任何问题，我会尽力回答。
最好的祝福，
戴夫（G7IYK）
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