Charly 25 - ein neues C25 Mainboard mit umfangreichen Features

DC9OE
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Charly 25 - ein neues C25 Mainboard mit umfangreichen Features

Beitragvon DC9OE » 06 Sep 2018, 18:38

Liebe OM’s hier im Forum,
heute gibt es mal wieder einen Update für diejenigen die unser Charly 25 Projekt interessant finden und dessen Fortschritt gerne verfolgen möchten.

Das bereits angekündigte neue Charly 25 Mainboard nimmt langsam Formen an – anbei ein Foto von der Vorder- und der Rückseite eines ersten Vorserienmusters.
IMG_8165.JPG

IMG_8167.JPG

Unser Ziel ist es einen übersichtlichen TRX auf Basis Red Pitaya / Stemlab zu bauen der wirklich alle Möglichkeiten des Stemlab Boards ausnutzt.
Dabei haben wir auch die (selten verfügbare) modifizierte Version des Stemlab ohne analoge Frontend Komponenten mit berücksichtigt – sie bietet eine eindeutig bessere Performance im Einsatz als SDR TRX.

Die große Anzahl SMA Buchsen und Relais mag zunächst abschrecken, ist aber dem Umstand geschuldet dass wir dieses Board als Kern aller weiterer Projekte betrachten und somit alle Wünsche realisiert haben die uns im Verlauf der letzten 4 Jahre so eingefallen sind.
Zunächst einmal werden die Red Pitaya Anschlüsse direkt an 4 SMA Anschlüsse durchgeschleift, d.h. man kann den Red Pitaya im eingebauten Zustand mit seinen Standard Applikationen benutzen wenn man diese Anschlüsse an die Frontplatte oder die Rückwand eines zu bauenden Gerätes führt
(ähnlich Hamlab – bei uns steht aber die SDR Funktionalität im Vordergrund, die Stemlab APPS sind eine nette Beigabe..).

Mit dem Einsatz unserer modifizierten Version von Power SDR werden dann alle weiteren Zusatzfunktionen zugreifbar.
Nachfolgende Übersicht zeigt den Nutzen der SMA- und aller anderen Anschlüsse:

Anschlüsse.PNG


Das Board ist vorgesehen maximal 2 RX Filterboards im Format 100mm x 200mm mit aufzunehmen, zu diesem Zweck sind 2 x I2C Anschlüsse zur Steuerung vorhanden.
Die Platine ist als 4-fach Multilayer Board ausgeführt, und hat das Format 200mmx200mm.
In der Mitte des Boards ist eine Trennmöglichkeit vorgesehen.
Falls jemand das Format 100x200mm bevorzugt können die beiden Platinen im Huckepack Verfahren übereinander gestapelt werden (z.B. für Vertikaleinbau in 19“ Einschübe)..
Für das Durchschleifen der HF zwischen den dann entstehenden beiden Hälften sind SMB Anschlüsse geplant, diese sind steckbar.
Für alle anderen Signale sorgen Kontaktleisten oder Flachbandkabel im 2,45mm Raster.

An Sonderfunktionen haben wir folgendes mit aufgenommen:

Power
- Einen DC/DC Converter für die Reduzierung der Spannung von 13,8V auf 5V bei einem maximalen Strom von 5A. Diese 5V stehen als 2 x 5,1V /2,5A an einem internen Anschluss zur Verfügung (für Red Pitaya, Lattepanda, Raspberry etc.)
- Da somit ein einfacher Akku Betrieb möglich ist, haben wir noch eine Akku Schutzschaltung gegen Tiefentladung mit vorgesehen (bemessen für Bleiakkus)
- Das Board schaltet bei Überspannung ab und ist auch gegen falsche Polarität geschützt.
- Ein intern verfügbarer 13,8V Anschluss liegt hinter dieser Schutzschaltung und schützt damit auch alle anderen Teile des Gerätes.

Funktechnische Sonderfunktionen
- Ein SW gesteuerter Abschwächer kann als Pre-Distortion Abschwächer entweder für die interne PA oder mit externem Koppler für eine externe PA mit genutzt werden
(wir planen die Pre-Distortion Einstellung zu automatisieren, das wird eine Sonderfunktion in Power SDR)
- Bereitstellung eines Signals für Hüllkurven gesteuerte PA’s
- Intermodulationsarmer Tiefpass und PA Driver vorgesehen für Red Pitayas ohne analoges Frontend
(diese haben kein Antialaiasing Filter und liefern nur ca. 3dBm Output am TX Ausgang – unser Treiber hebt das Signal an und erreicht einen Intermodulationswert von -55dBc bei +16dBm output)
- SW gesteuerte HF Ausgänge für den Anschluss von Transvertern für die VHF/UHF Bänder
- -32dB Koppler Ausgänge für vorlaufende und rücklaufende Signale, verfügbar für Pre-Distortion, Phasenmessung etc.
- BCD Ausgang zur Frequenzübergabe an externe PA’s
- Max. 500V/8A PTT Anschluss um auch beliebige ältere Geräte schalten zu können

Standardfunktionen

RX
- 2 gleichwertige Kanäle mit integriertem 55MHz TP, SW gesteuerten Abschwächern und jeweils 2 schaltbaren übersteuerungsfesten Vorverstärkern (jeweils 17 +/-1 dB)
(erlauben uneingeschränkten Diversity und/oder x-band Betrieb)
- Empfindliche Empfangskanäle ( bis .- 139dBm / 500Hz BB) mit sehr guter Großsignalfestigkeit (Abhängig vom eingesetzten Red Pitaya/Stemlab)
- Getrennte Anschlüsse für jeweils einen Preselektor pro Kanal

TX
- 20W von 160m bis 6m*
(* 6m nur nutzbar wenn das Stemlab TX Signal durch das RX Empfängerfilter geschleift wird, dazu verfügen die RX Filter über Einschleif Möglichkeit des Sendesignals – ansonsten Gefahr von Nebenwellen vom Stemlab Board!!)
- PA getestet mit 10W bis 15W out auf 472KHz für Testzwecke
- Gegenüber den Vorgängerplatinen verbesserte Intermodulation
- Verbesserte Tiefpässe erfüllen kommerzielle Normen
- ein zusätzlicher A/D Wandler auf dem Board übernimmt die gleichgerichteten Signale des Messkopplers und ermöglicht die Anzeige von Ausgangsleistung und SWR im User Interface von Power SDR

Soweit zum Stand des Boards – als nächstes stehen umfangreiche Tests des Boards an und eine SW mäßige Erweiterung von Power SDR um alle Funktionen auch nutzen zu können.
Danach werden etwaige Bugs beseitigt und das Board in der finalen Version gefertigt.

Nächste Schritte:
- Der CODEC wurde neu entwickelt, verbessert und unseren Bedürfnissen angepasst – ein separater Bericht folgt
- Die Frontplatte ist noch zu überarbeiten (ein paar zusätzliche Features und etwas breiter)
- Der neue Rechner (Lattepanda Delta) wird sehnsüchtig erwartet und die Auswahl eines höher auflösenden Displays steht noch an
- Die mechanische Gestaltung des Innenlebens des Gerätes ist noch einmal im Hinblick auf thermische Optimierung und Nachbausicherheit zu überarbeiten
- Und letztendlich planen wir 5 Geräte aufzubauen und zu testen – bzw. von Kollegen testen zu lassen – abhängig vom Ergebnis gibt es noch ein paar Optimierungen

Die vorgestellte Leiterplatte wurde bereits extern bestückt und wir erproben derzeit die Zusammenarbeit mit einem Dienstleiter um auch größere Stückzahlen als 5 fertigen zu können.
Die Bauteileanzahl auf dem Board ist in der Zwischenzeit enorm angewachsen und obwohl das Layout nach Möglichkeit Lötfreundlich gestaltet wurde
(hauptsächlich im Hinblick auf einfache Reparierbarkeit)
scheint es nicht mehr sinnvoll eine Handbestückung vorzunehmen
(sie wäre aber nach wie vor machbar - minimale Bauteilegröße SMD805)

Zum Schluss noch eine Bemerkung zum Einsatz des Boards.
Es wurde primär dafür entwickelt möglichst vielen OM’s in unserem OV den einfachen Bau eines sehr leistungsfähigen und ungewöhnlich flexiblen TRX mit einem Red Pitaya / Stemlab zu ermöglichen.
Es ist aber nicht auf diesen Einsatz beschränkt.
Alle Funktionen sind per I2C gesteuert und deren Umschaltung könnte auch z.B. von einem Arduino übernommen werden..
In diesem Falle könnten beliebige Analoge oder digitale TRX Signalquellen mit dem Board verbunden werden – der Experimentierfreude sind also keine (Red Pitaya) Grenzen gesetzt.

Soweit der heutige update, wir freuen uns über das große Interesse an unseren Basteleien und natürlich auch über Feedback oder möglicherweise doch noch offene Wünsche.

73, Edwin – DC9OE
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Re: Charly 25 - ein neues C25 Mainboard mit umfangreichen Features

Beitragvon DH1KLM » 06 Sep 2018, 18:55

Alle Achtung, da steckt ja wirklich eine Menge Entwicklungsarbeit drinnen.
Da wurde ja an alle Eventualitäten gedacht.
Ich gehe einmal davon aus dass sich diese Platine dann auch nur von der C25 PowerSDR Version entsprechend steuern läßt.
Nach dem voraussichtlichen Preis frage ich jetzt mal nicht. ;)
Ich wünsche euch noch viel Spaß und Erfolg mit diesem Projekt.
73 de Sigi, DH1KLM
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Re: Charly 25 - ein neues C25 Mainboard mit umfangreichen Features

Beitragvon DC9OE » 06 Sep 2018, 20:30

Hallo Sigi, danke für die Lorbeeren...
- also die Platine lässt sich auch ganz simpel per Arduino oder Raspberry Pi steuern ( alle Funktionen per I2C)
- natürlich geht bei Power SDR nur die unsrige Variante (die ist aber rückwärts kompatibel zu allen anderen Geräten, wir addieren nur Funktionen und nehmen keine raus)
- der Preis liegt derzeit noch im Schmerzbereich... man wird sehn ob man da was optimieren kann (über größere Stückzahlen)

73,Edwin - DC9OE
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Re: Charly 25 - ein neues C25 Mainboard mit umfangreichen Features

Beitragvon DK5QH » 07 Sep 2018, 21:15

Hallo Edwin,
das sieht ja wirklich toll aus, herzlichen Glückwunsch!
Ergänzend meine Frage zu Euren Bandfilter-Entwicklungen, was ist daraus geworden?
73's Ernst DK5QH
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Re: Charly 25 - ein neues C25 Mainboard mit umfangreichen Features

Beitragvon DC9OE » 07 Sep 2018, 23:47

Hallo Ernst,
das Bandfilter ist nach wie vor aktuell.
Ich habe eine Version in meinem Prototypen Charly verbaut und bin begeistert, das Filter funktioniert klasse.
Wir haben auf dem neuen Charly Board pro Kanal 2 RX Verstärker verbaut mit jeweils 17 +/-1 dB Verstärkung ( insgesamt also 4 da 2 Verstärker pro RX Kanal) , mit insgesamt maximal 34 bis 36dB Verstärkung pro Kanal.

Ohne Bandfilter kann man die volle Verstärkung nicht wirklich nutzen (deswegen gibt es in Power SDR die Möglichkeit geringere Werte einzustellen) weil einem alle möglichen Signale (hauptsächlich Rundfunksender) den RX zustopfen.
Mit Bandfilter geht es sehr gut, man kann praktisch jede beliebige Verstärkung einstellen ohne Probleme - RX Empfindlichkeit ist also kein Thema.
Unsere Bandfilter Platine werde ich noch ein bisschen überarbeiten weil ich die Stecker Typen am neuen Charly Board geändert habe aber ansonsten bleibt sie so wie sie ist.
In Heft 11 der CQDL werde ich ausführlicher darüber berichten.
Ich habe auch versucht die gleiche Bandfilter Architektur für VHF zu nutzen (für einen 2m Transverter), das funktioniert auch mit SMD Bauteilen sehr gut da im VHF Bereich Luftspulen zum Einsatz kommen können.
(das geht bei KW nicht, hier bräuchte es Ferrit Spulen und die würden Intermodulation erzeugen ).

Werde versuchen das 12 Band HF Filter Board (11 Amateurfunk Bänder + 1 Durchgang für Rundfunkempfang) als fertiges Modul verfügbar zu machen.
Für uns wird das Filter Board ein fester und unverzichtbarer Bestandteil des Charly 25 TRX und zwar 2 Stück, jeweils einer pro HF RX Kanal (der Aufwand ist natürlich erheblich, 44 Spulen pro Filter.....).

Ich hoffe das beantwortet Deine Frage.

73,Edwin - DC9OE

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