Zestaw SDR Active Learning Module  ADALM-Pluto firmy Analog Device jest wykorzystywany przez wielu kolegów do pracy via satelita QO-100. Wynika to z atrakcyjnej ceny i doskonałej modulacji SSB. Nie są wymagane żadne dodatkowe konwertery w górę ani w dół. Niemniej jednak możliwe są pewne jego optymalizacje.

1. Montaż w aluminiowej obudowie dla uniknięcia promieniowania radiowego
2. Zmniejszenie dryfu częstotliwości poprzez chłodzenie układu TRX i FPGA
3. Zmniejszenie dryfu częstotliwości poprzez zastąpienie oryginalnego TCXO ± 25ppm poprzez typ ± 0,5ppm
4. Montaż dodatkowego gniazda SMA w celu doprowadzenia zewnętrznego sygnału zegara odniesienia, takiego jak np. GPSDO
5. Rozszerzenie pierwotnego zakresu częstotliwości od 70 MHz do 6 GHz

Plastikowa obudowa

Płytkę Pluto wewnątrz plastikowej obudowy można łatwo wyjąć i umieścić w odpowiedniej obudowie metalowej, np. aluminiowej. Trzeba wyciąć pasujące otwory w przedniej i tylnej ścianie na gniazda USB i SMA.

Chłodzenie pasywne

Aluminiowa obudowa nadaje się także do chłodzenia układów TRX i FPGA. Mój przyjaciel Siegfried Jackstien (DG9BFC) podjął wiele prób, aby znaleźć najlepsze rozwiązanie. Nazwał je „chłodzeniem pasywnym”. Zasada jest pokazana na ryc. 2. Lista komponentów i wiele informacji Siegfried chętnie wyśle na żądanie [1].

Na powierzchni układu TRX i FPGA, a także pod płytką drukowaną należy przymocować podkładki termiczne [2]. Połączenie termiczne z górną powłoką jest zadaniem bloku lub paska aluminium. Zaleca się stosowanie pasty przewodzącej ciepło. Wymiary fizyczne bloku aluminiowego i podkładek termicznych muszą dokładnie pokryć układy scalone, aby uniknąć uszkodzenia pobliskich elementów. Podkładki termiczne są dostępne w różnych rozmiarach. Wybierz typ, który zostanie lekko wciśnięty podczas zamykania obudowy (rys. 2). Chłodzenie obniża temperaturę wewnętrzną, co ma pozytywny wpływ na stabilność częstotliwości.

Oryginalny generator TCXO Pluto

Oryginalny TCXO w Pluto ma tolerancję ± 25ppm. Zastąpiony typem ± 0,5 ppm poprawia stabilność częstotliwości 50 razy! TCXO Pluto działa z zasilania 1,8 V i należy go zastąpić typem zgodnym napięciowo i pinami [3].

Fizyczna pozycja oscylatora Pluto jest zbyt blisko układów TRX i FPGA. Dobrym pomysłem jest zamontowanie zamienionego TCXO na małej płytce i umieszczenie go około 5 cm dalej, a potem połączyć cienkimi emaliowanymi drutami miedzianymi.

Zewnętrzny zegar-oscylator

Każdy TCXO (Temperature Compensated X-tal Oscillator) lub VCTCXO (Voltage Controlled Temperature Compensated X-tal Oscillator) płynie, gdy zmienia się temperatura. Dryf można zminimalizować, gdy temperatura jest utrzymywana na stałym poziomie. Jeden z pomysłów to trzymanie TCXO na zewnątrz w dodatkowej obudowie. Z jednej strony wpływ elektroniki Pluto zostanie wyeliminowany, z drugiej strony można wykorzystać bardzo stabilny sygnał referencyjny GPS. Użyłem frezowanej obudowy przedwzmacniacza LNA o wymiarach 42x32x12 (mm) [4]. PCB przedwzmacniacza musi zostać usunięte, ale złącza SMA i kondensator przepustowy Vcc pozostają w obudowie (rys. 3).

Stosując komponenty SMD można wstawić dwa TCXO. Jeden 40 MHz dla Pluto i oscylator 25 lub 27 MHz jako zdalny zegar konwertera LNB.

Schemat na rys. 5 zawiera dwa oddzielne TCXO. Zasilanie jest możliwe za pośrednictwem kondensatora przelotowego, jak również zdalnie poprzez gniazda SMA. Przy zasilaniu zdalnie po kablu kondensatory we-wy trzeba pominąć. Gdy zasilanie jest doprowadzana przez kondensator przepustowy należy pominąć indukcyjności L1 (L2) .

Rys. 6 pokazuje PCB i rozmieszczenie elementów. Pady do TCXO są uniwersalne i pasują do wymiarów od 1,5 do 5 mm. Zwróć uwagę na zgodność pinów [3]. Mostek masy można pominąć, jeśli płytka jest w metalowej w obudowie, wtedy załatwiają to wkręty mocujące.

Umieść gniazdo do druku SMA na płytce drukowanej Pluto w odpowiednim miejscu i zamocuj za pomocą dwuskładnikowego kleju. Przed przyklejeniem dolutuj do gniazda  emaliowane przewody miedziane. Rys. 8 pokazuje okablowanie gniazda i właściwe położenie podkładek termicznych.

Jeśli zdalne zasilanie nie jest stosowane, należy pominąć cewkę indukcyjną 10 µH.

Rozszerzenie zakresu częstotliwości

Ustawienia fabryczne Pluto obejmują zakres częstotliwości pracy od 325 MHz do 3,8 GHz. Zainstalowany układ AD9363 umożliwia rozszerzenie go od 70 MHz do 6 GHz. Na stronach internetowych można znaleźć niezliczone instrukcje dotyczące „hakowania” zakresu pracy [5]. Być może powoduje to utratę gwarancji.

Zasotosowania Adalm-Pluto nie ograniczają się do QO-100. Wyposażony w odpowiednie oprogramowanie działa dobrze jako analizator widma [6].

Dodatek

[1]  Ask for Pluto information:   siegfried.jackstien@freenet.de 

[2]  Search ebay:  [EC-360™ GREEN]

[3]  Search mouser.com or digikey.com
Pluto:    ASTX-13-C-40.000mhz-i05-t
LNB:     XNCLH25M000THJA0P0

[4]  Search ebay:  Amplifier LNA 50M-4GHz NF=0.6dB

[5]  Google for:    ADALM-PLUTO SDR Hack

[6]  Google for:   adalm pluto spectrum analyser

Reinhardt Weber, DC5ZM weber.r1@t-online.de