Cómo comenzar a aprender el diseño de circuitos RF y SDR

Answer 1

Radio Ham – Cómo leer, dibujar y entender diagramas de circuitos

Muchos de los recién llegados a Ham Radio consideran que tratar de leer y entender un diagrama de circuito es una tarea muy difícil, he oído a algunas personas decir que nunca entenderán cómo funcionan los circuitos y cómo interactúan con otros circuitos. Una vez fui así también; ninguno de nosotros nació con el conocimiento de la radio, todos necesitamos aprenderlo. La clave para comprender es construir circuitos simples y comprender las leyes que los unen a todos.

¿Cómo empiezas a aprender qué componentes hacen y cómo lo logran? Primero que todo, debes entender que la radio Ham es un pasatiempo técnico que une a personas de todo el mundo, es como una red social gigante, cada una de esas personas comenzó en algún lugar, y esto es lo que hice para ayudar a mi comprensión.

La primera ley que debemos aprender es la ley de ohmios y cómo se calcula la corriente de voltaje y la resistencia en un circuito simple. Debe comprar algunas resistencias, la tabla de pan, que es una pieza experimental de tabla donde se conectan los componentes esencialmente presionando sus cables hacia abajo a través de la tabla; los clips de compresión pequeños mantienen los cables en su lugar. También necesitará un medidor para medir las distintas cantidades electrónicas.

También puede usar el tablero de etiquetas, pero necesitará un soldador, en realidad no es algo malo, porque si su interés como el mío se convierte en más construcción y modificación que la comunicación real de componentes de soldadura en el tablero de circuitos, es una habilidad que deberá practicar. .

Una vez que obtenga sus resistencias y el mejor lugar para comprarlas es en los sitios web de subastas que encuentre en Internet. Muchos vendedores ofrecen bolsas de resistencias de valor estándar o preferidas a precios muy económicos. Aprende la ley de ohmios, no es demasiado difícil, voltios es igual a la corriente multiplicada por la resistencia.

Los resistores en serie, simplemente los suman, 4 ohms más 4 ohms es igual a 8 ohms, y los resistores en paralelo entre sí efectivamente la mitad de la resistencia total, 4 × 4 = 16, 4 + 4 = 8, 16 dividido por 8 es igual a 2. Suelde sus componentes en su panel de anuncios o use su tabla de pan, ya que cada vez que elija el resultado será el mismo. Utilizo el tablero de pan para circuitos experimentales y luego generalmente los transfiero al tablero de etiquetas cuando hago un circuito permanente.

Conecte su batería en serie y en paralelo con una batería de aproximadamente 9 voltios y mida la corriente que fluye alrededor del circuito, necesita conectar el medidor en serie con su circuito para medir la corriente, colocar las sondas del medidor a través de un componente le da el voltaje eso. Existen numerosos sitios web que muestran cómo hacer esto y algunos ofrecen una descripción animada de lo que realmente está sucediendo.

Pase a los capacitores y aprenda las leyes que rodean a los capacitores en serie y en paralelo, lea cómo la distancia de las placas en un capacitor variable cambia el componente; esto lo ayudará a comprender cómo la sintonización de un condensador altera la frecuencia en un receptor o transceptor.

Enrolle los inductores o bobinas con alambre de cobre esmaltado en el Dowling que se utiliza como antiguo, y mídalos después de que haya aprendido los principios básicos de cómo funcionan. Comprenda cómo el número de bobinas o giros y el diámetro del inductor se modifican a medida que los modifica.

Juega un poco con la fórmula de la bobina de Diámetro de la bobina al cuadrado, el Número de bobinas al cuadrado. Divida esto por 18 veces el diámetro de la bobina más 40 veces la longitud de la bobina. Sigue haciendo estos cálculos que te parecen imposibles en esta etapa, pero la práctica es perfecta y en poco tiempo comenzarás a entender la electrónica.

Me mudé a la construcción de conjuntos de cristal simples después de aprender cómo funcionan los componentes individuales, los conjuntos de cristal son muy divertidos. Si ha desarrollado un entendimiento de los inductores o bobinas y condensadores, puede modificar su conjunto de cristal para cubrir otras bandas una vez que haya aprendido cómo las bobinas y los condensadores funcionan juntos como circuitos sintonizados.

Por John Allsopp G4YDM

https://g4ydm.blogspot.co.uk/

Fuente del artículo: http://EzineArticles.com/expert/John_Allsopp/1925417

Answer 2

Sorprendentemente, el diseño de circuitos de RF es la parte más simple del diseño de radio. Los circuitos, como los amplificadores de RF, los mezcladores, los osciladores y los circuitos combinados, piezas de circuito que forman una radio, en su mayor parte ya están resueltos. Los esquemas y las explicaciones están disponibles en muchos libros sobre diseño de circuitos de RF. Un buen libro de texto es RF Microelectronics (2da edición) por Behzad Razavi.

Más bien, un método mejor para aprender el diseño de RF es estudiar primero cómo funciona una radio desde la perspectiva del sistema. Esto puede ser bastante complicado para los sistemas de radio modernos y complejos, como los que se encuentran en un enrutador WiFi con diversidad de antenas. Por lo tanto, debe comenzar por estudiar cómo funciona una radio AM básica (modulación de amplitud).

La radio AM es el método utilizado por las estaciones de radio (música y noticias) en todo el mundo y es una tecnología muy antigua pero simple. También es fácil para un aficionado construir y demostrar una radio AM en un laboratorio básico en casa. Las piezas electrónicas requeridas son muy económicas y la construcción del circuito es muy tolerante. La radio AM, además de la radio abierta, todavía se usa con frecuencia en aplicaciones simples como los juguetes con control remoto y los abridores de puertas de garaje.

Un buen método para comenzar a aprender el diseño de RF a nivel del sistema es utilizar una herramienta de software que admita la simulación de comunicaciones por radio. Por ejemplo, puedes usar SCILAB con Xcos (gratis). Esta herramienta tiene bibliotecas de modelos de dispositivos de radio (símbolos que se colocan en un esquema) que permiten construir rápidamente un diseño de radio desde la entrada de banda base (música) a través del proceso completo de demodulación y modulación de RF (música que se escucha en un altavoz ubicado de forma remota). Para alguien experto en el uso de herramientas de software, tomará menos de un día construir una simulación de radio AM en SCILAB.

Cuando haya desarrollado una sólida comprensión del diseño de RF básico, deberá utilizar una herramienta como SCILAB para estudiar una arquitectura de radio definida por software (SDR). Los bloques de construcción de un SDR no son muy diferentes de los bloques fundamentales de cualquier radio. Uno todavía necesita comprender los conceptos de ganancia, mezcla y filtrado, aunque las funciones se implementan en el dominio digital una vez que una señal de RF se convierte de analógica a digital. Será mucho más fácil comprender los conceptos en el dominio analógico antes de intentar el trabajo en el dominio digital (es decir, SDR).

Una vez que haya aprendido cómo funciona un sistema de radio usando una herramienta como SCILAB, sabrá todas las piezas que se requieren. Luego, puede estudiar cómo cada una de las piezas está diseñada a nivel del dispositivo (es decir, transistores, resistencias, inductores, condensadores, etc.).

Si bien el diseño del circuito de RF es más simple que el diseño del sistema de RF, no es simple. Esto se debe a que lo que uno dibuja en un esquema es típicamente modificado por artefactos no visibles que resultan de construir físicamente el circuito.

A altas frecuencias, como las que se utilizan en un enrutador WiFi, cada componente se acopla a todos los demás componentes mediante un acoplamiento capacitivo o inductivo a través del espacio libre en una placa de circuito. Este acoplamiento no forma parte del esquema esquemático. Esta es la razón por la cual los protectores de metal se utilizan en muchos diseños de radio. Los escudos romperán algunos de los caminos para estos acoplamientos invisibles que de otra manera ocurrirían. Dado que un SDR aún requiere una interfaz analógica en la entrada y la salida, este problema no se mitiga completamente mediante el uso de una arquitectura SDR.

Para minimizar los efectos de los acoplamientos ocultos en un diseño de radio, lo mejor es construir una radio que funcione a una frecuencia muy baja. Por ejemplo, unos pocos megahertz.

Se puede construir un receptor de radio de difusión AM que funcione cerca de 1MHz sin preocuparse por el acoplamiento invisible y el circuito operará muy cerca de lo que se puede observar en un simulador de sistema.

En última instancia, tendrá que dominar el diseño de radio en frecuencias mucho más altas que unos pocos Megahertz. Por ejemplo, un enrutador WiFi funciona en varios GigaHertz; Una frecuencia mil veces mayor con una sensibilidad 1.000 veces mayor al acoplamiento invisible.

Si bien la simulación de una radio multi-Gigahertz en SCILAB no es muy diferente a la simulación de una radio AM, construir esa radio es mucho más complicado. La construcción de radio en frecuencias por encima de unos pocos megahertz que usan partes electrónicas pequeñas se convierte rápidamente en más arte que ciencia.

Independientemente de si la radio es un SDR que utiliza principalmente un código digital o todo analógico, la interfaz para las antenas de recepción y transmisión aún deberá ser analógica. Por lo tanto, es valioso comenzar pequeño y simple (es decir, AM) antes de avanzar a una arquitectura de radio tan complicada como un SDR.

Resumidamente, primero lea acerca de cómo funciona una radio AM utilizando varios artículos en línea. Luego construye un diseño de AM en SCILAB. Luego convierta su diseño a un esquema de circuito. Luego construye el esquema usando partes baratas. Y finalmente probarlo para verificar la funcionalidad.

Si diseña a una frecuencia utilizada por una emisora ​​de radio local de AM, podrá escuchar la transmisión a través de un altavoz. Luego podría pasar por el mismo proceso, solo la próxima vez implementar la funcionalidad con software (es decir, SDR).

Finalmente, deberá aprender todos los métodos de modulación / demodulación utilizados en el diseño de radio. Hay una gran cantidad de métodos y se requerirá una gran cantidad de estudio para aprender la mayoría de ellos, quizás algunos años, especialmente si no tiene una amplia experiencia en la teoría del procesamiento de señales digitales y las matemáticas de alto nivel.

¡Buena suerte!

Answer 3

Argh … Tuve una respuesta mucho mejor, pero cerré la página por accidente y la perdí. Lo actualizaré más tarde. También recomendaría unirme a un club local de HAM Radio, mucha diversión, ya que la gente siempre es amable y puede enseñarte mucho.

Aquí hay una respuesta corta. Siga este curso impartido por el Dr. Rebeiz en UCSD. Es un buen profesor y un buen chico. Tiene todos los libros necesarios y el material requerido.
ECE 166

Archiva todos sus cursos anteriores y resuelve problemas de tareas, exámenes y preguntas. También tiene ejemplos de código de Matlab y todos los libros. Recuerde, cuando se trabaja con Matlab, Matlab significa Matriz no Matemática. Entonces, optimiza tu trabajo utilizando matrices.

Soy dueño de todos los libros que ha enumerado en el programa.

Ingeniería de microondas , Pozar, 3rd Edn, Wiley, 2004 (o 4th Edn, 2012)
Diseño de microondas y RF – Un enfoque de sistemas , Steer, SciTech, 2010
Radiofrecuencia y electrónica de microondas ilustrada , Radmanesh, Prentice Hall, 2001
Fundamentos de Electromagnética Aplicada , Ulaby, Prentice Hall, 2010

Más avanzado, también imparte este curso.
ECE 222A

Aprende los gráficos de Smith para el emparejamiento de la impedancia, son bastante divertidos y te dan una visión del circuito y la señal de una manera. Recomendaría obtener un kit de dibujo, una regla y tal vez un transportador, pero no es obligatorio.

Answer 4

Para la radio definida por software, echaría un vistazo a la radio GNU:

WikiStart – GNU Radio – gnuradio.org

y si desea obtener algo de experiencia práctica sobre lo que la gente realmente ha hecho con SDR, vaya a

websdr.org

y use una variedad de receptores SDR para sintonizar con todas las partes del espectro de radio.

Answer 5

En comparación con el diseño adecuado del circuito de RF, la SDR es tan inferior en el nivel de presupuesto que no aprenderá mucho. A la edad de 13 años, estaba construyendo sets de cristal y radios de válvulas (tubos) a partir de libros de la biblioteca, y luego superhets de transistores. Acabo de entrar en SDR 46 años después y, aunque técnicamente es muy inteligente, oculta todas las tuercas y tornillos que hicieron que la radio fuera divertida. Además, la sensibilidad de las radios erfelxt de transistores es muy superior para algo con tan pocos componentes. Imagina que comes una buena comida cocinada por una computadora y luego una preparada por uno de los mejores chefs. ¡Sin comparación!