淺談 HF 頻道選擇 band decoder 線路

band_decode_cover


前言

電波傳播理論 topic 太大,那將之斬件分為數編文章。


Why band decoder

頻道選擇器,一般用於 HF,作為 antenna tuner 以致天線陣的切換。本文以 ICOM 最簡單的線路作為 demo,並介紹兩款 open source,以 Arduino nano 為 controller 可用於三大日系品牌的成品 band decoder。


各日系品牌的 HF 頻道選擇法

Kenwood
command 經 com port 發出指令。

Yaesu
BCD 碼

2el_AD

courtesy of https://remoteqth.com/bcd-to-16.php

ICOM

ICOM 不外兩種方法,一是以 CI-V command 經 com port 發出指令。

另一是 ICOM 檯機一般也有 ACC 13pin 的端子,pin 5 是 band 的輸出,以不同電壓代表。一般來說,max 電壓是 8V,每約 1V 代表一至兩個 band。

Icom-7300-ACC


和 Yaesu 的 BCD 一樣,明顯這是舊時代產物,MCU 應用未流行的設計。處理也不複雜,不外是以 op-amp 電壓比較,或以 LM3914 這種 voltage level indicator 處理。有玩過音響的,對其孖生兄弟 LM3915 應不會陌生。

LM3914 在旺角鴻光商場仍有售,仙丹價 $15 大元。


k6xx_band_decode

courtesy of  https://www.k6xx.com/radio/icbsciv.pdf


這是 K6XX 的線路,我接上 LED 代表相應的 band,實際應接繼電器。

K6XX 的線路簡單,三個重點需注意:

那些 inductor,有固然好,無也不碍事。

R2 27k 數值因應不同 LM3914 需調整,我直接用 47k VR 從中間值向下調,直至 0V 代表的 10MHz 不會發出喑光為止。

以我的 IC-7000 為例 (其他 ICOM 也應相若),每 1V 代表的 bands 的誤差頗大。

band_volts


如以 ACC 的 pin 1 固定 8V 輸入 LM3914 作為參考電壓,會導至 24/28MHz 與 50M 以上頻段因電壓太近而誤當是50M 以上頻段。

我的解決方法是以 ACC 的 13.8V 輸出,接 LM1117 adj(LM317 也可) ,將參考電壓拉闊到 8.6V ,讓 24 / 28MHz 與 50M 以上頻段跌在同一組內。那按 24/28M 掣是起碼有反應。


YouTube demo


這個方案簡單,一晚功夫搞掂。短處是部份 band 跌在同一組內。要明確知道使用中的頻段,ICOM 機就需使用 CI-V command 了。


以下是兩款同廠並支援日系三大廠家的 open source 的方案。

https://remoteqth.com/arduino-band-decoder.php

slide-bd-05

第一個是停產了的。 open source 管他停產與否,合用即可。這方案簡單,用家可按自身需要刪減不需的部份 (say 沒有 Yaesu 機,BCD 那部份可省掉)。接電腦的部份用 USB to TTL 取代可更簡潔。


https://remoteqth.com/wiki/index.php?page=Band+decoder+MK2

wiki-bd2-01

第二個 MK2 是仍供貨中,但搞到太複雜了。最敗北是那個 25pin 的 com port。今時今日仲用真係嚇親人。支援三廠的 I/O,有很多方法。一般用家也會用同一品牌以省卻多餘配件。 25 pin 的 com port 是方便生產商,不是方便用家。

這方案唯一可取是有 LCD 顯示和網絡連結而已。

Again,參透線路後,省掉一大堆用不著零件,但很花時間。


總結

雖 band decoder 不是人人用得著,但要自製也不算困難。

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ESP32 iGate 試製

esp32igate_cover


前言

屋搬完,試考完,未病完,但 life 還得繼續…

搬屋對 ham 係好麻煩o既事。成個雞棚拆左,要係新地方起翻,不少接線用唔返,擺放位置也是一個問題。只有得閒做d,慢慢搞。

我也陷入簡單、重覆性高的不想寫;難的,需很花時間的又想攤下先的情況。

廢話少講,入正題。


這個 project 知道了一段時間,由 ver0.3 試到剛發佈的 0.8。是泰國同好 HS5TQA 的傑作。泰國同好(我理解是同一team)有幾個以 ESP 系列做出 APRS project 是不錯的。主攻是小型,附細 oled display 顯示。

但和我之前介紹過的大同小異,所以暫且不寫文介紹了。


Why ESP32 iGate

年代不同,無需再 connect 電腦屏幕做各樣設定。只需以電話,平板等經 Wi-Fi 接入即設定並查看實時數據。

最新的 0.8,oled 會顯示四頁有用資訊,這是前版沒有的。

硬件設計與同一作者的 M17 Gateway 是一樣。

M17 Gateway 的玩法是以一 analog 機接 ESP32 線路,再 forward 到 M17 制式的 chatroom,反之弈然。不過可惜的是我的測試是連她的 Wi-Fi 也連不上。

最後一點是,這個 project 是靚機測試器 …,詳看下文


官網 GitHub 連結:

https://github.com/nakhonthai/ESP32IGate


硬件準備

原設計的 ESP32 module 屬舊款,我用較新的版本。只需腳位跟線路圖對回即可。

輸入有 SQL,一般手機沒這個輸出。實戰測試空接,上天或落地沒甚分別。


軟件準備

下載最新,普通的 ESP32IGate_Vxx bin file 即可。也無需如官網所用的 tools 複雜下載。用 ESPHome-Flasher 簡單下載即可。

留意,module 不要插在線路上下載 FW,必需拔出再經 USB cable 接電腦下載。


初測

上電後,用平板掃描 SSID,應有一個ESP32IGate。接上後,用瀏覽器登入 192.168.4.1。一切順利應可登入 iGate 網頁。設定各 parameter 後 reboot。

ssis

web_m1

web_m_service


實戰測試

以 SDR Angel 監聽 APRS 頻道。FTM-350 和 AT-878UV 作為 tracker 發射 beacon,ESP32IGate 接 UV-5R 作為 iGate 的 TxRx。

sdrangel


結果是不論 SDR Angel 盡收 350 和 878 的 APRS beacon,但 ESP32iGate 皆很間歇性才收到一次半次。起初以為因為沒接上 SQL。

ESP32DR_SimpleCircuit


遂以一開關將 SQL 上天或落地皆沒甚幫助。


web_decode_fail


最後,以 Kenwood 的 TH-F6 換掉接 iGate 的 UV-5R ,並將接 headset 模式轉為 TNC。成功率需大增,但也不是 100% 全收。

esp_rx


menu1


menu2


menu3


menu4



總結

設計概念雖好,但不知是線路過於簡單,或是軟件設計仍有bug。測試還好,用在 production 仍有一段長距離。M17 Gateway 連 Wi-Fi 也連不上,想試也可省回。

可幸的是,發現監聽用最新版的 SDR Angel 功能超強。基本上以前介紹過的 SDR 應用,現在一個 program 就搞掂。有機會再介紹。

雞棚還未搭回,下文如無意外,是不自量力講一些電波傳播活用法。

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