Stand alone SDR SSB Radio HF Tranceiver

 

Radio Amatir di dunia sampai dengan saat ini masih terus berkembang bahkan dengan berbagai wadah organisasi walaupun seiring dengan perkembangan teknologi lainnya, para penggemar Radio Amatir juga tidak surut dengan berbagai inovasinya. Salah satunya adalah Amatir radio yang menggunakan jalur High Frequensi 3 sampai dengan 30 Mhz yang dinamakan jalur SSB.

Para pengguna di Jalur High Frequensi 3 - 30 Mhz menggunakan beberapa mode baik itu untuk hanya sebagai penerima maupun pemancar yaitu AM, LSB, USB, CW dan lain sebagainya. Jenis-jenis radio atau perangkat yang digunakanpun bervariasi baik itu digital maupun analog. Perkembangan inovasi pengguna yang telah diselenggarakan secara mandiripun sudah menampakan hasil-hasil yang sangat luar biasa dimanfaatkan oleh pengguna-pengguna lainnya.

Saya sendiri juga melaksanakan experiment-experiment pengembangan Teknik radio dikala ada kesempatan melaksanakannya disamping pekerjaan sehari-hari. Experiment yang saya kerjakan adalah mengembangkan sebuah unit radio yang dapat digunakan secara biaya murah dan sesuai dengan keinginan sendiri.

Stand alone Radio SDR SSB Tranceiver  ini terinspirasi dari dikala sedang ramainya muncul di kalangan amatir radio yaitu radio yang dinamakan uSDX stand alone 5 watt menggunakan prosessor atmega328 dengan memeras habis kemampuanya, usdx menggunakan front end Tayloe detector dan pengolahan sinyalnya dikerjakan oleh metode DSP, pengolahan modenya dengan cara membalik input phase quadrature oscillator 0 dan 90 derajatnya, uSDX sendiri terus mengupgrade versi-versinya dikala terdapat pembenahan-pembenahan.

Sama halnya dengan uSDX, Stand alone SDR SSB Radio HF Tranceiver ini adalah upgradable dimaksud halnya dapat disesuaikan lagi dalam sisi software dengan review maupun hal yang dapat meningkatkan kemampuan dan juga memperbaiki bugs yang ditemukan nantinya.

Perhatian saya melirik ke sebuah prosessor ESP32 dari espressif yang saat menulis artikel  ini harga pasaran masih di bawah 100 rebu. ESP32 mempunyai integrated dual Core, dimana seperti mempunyai 2 buah prosessor, Clock bisa di setel sampai 250Mhz , usdx atmega328 sendiri hanya 20Mhz clock, sehingga menurut pendapat saya jika ESP32 nya sudah pas algorithma nya utk pengganti atmega328 akan sangat mumpuni. Kali ini fungsi control yang saya gunakan adalah memanfaatkan fitur Touch Screen TFT LCD ili9341 sehingga tidak menggunakan rotary encoder maupun tombol tombol lainnya. Terkecuali PTT dengan memanfaatkan hanya satu input dari ESP32.

ESP32 

Diagram Blok.

Diagram block yang saya rancang adalah seperti gambar dibawah. 

Receiver.

Metode yang saya gunakan pada saat menerima adalah dengan mencuplik phase I Q dari salah satu sisi IC FST3253 Tayloe Detector dengan algoritma ESP32 wroom sebagai DSP prosessor, selanjutnya dengan menggeser phase audio masing-masing 90° by (-45° dan 45°) menggunakan filter FIR coeff hilbert transform, Freg Center 1.8khz Bandwith 5khz, kali ini sampel 48.0 khz 24 bit ADC kali ini menggunakan Codec I2S modul PCM1802, output DAC dgn Codec I2S CS4344, (penggunaan Codec I2S tipe lain pun sangat memungkinkan)  setelah itu hasilnya difilter menggunakan coeff Biquad IIR filter untuk menentukan bandwith, Ketika dalam proses penggeseran phase berikut serta mencuplik stream audio untuk diolah menjadi FFT yang akan ditampilkan pada Graphic TFTLCD. Pemilihan mode USB (Upper Side Band) maupun LSB (Lower Side Band) dengan cara membalik input audio filter FIR Hilbert transform. 

PCM1802  dan CS4344 

Tranceiver.

         Metode yang saya gunakan pada saat pemancar adalah dengan mencuplik audio dari mic condenser, algoritma ESP32 wroom sebagai DSP prosessor mengolah dengan dengan menggeser phase audio masing-masing 90° by (-45° dan 45°) menggunakan filter FIR coeff hilbert transform sampel 48.0 khz 24 bit ADC menggunakan modul PCM1802, output DAC dengan modul I2S CS4344, lalu membaginya menjadi 4 buah signal yang memiliki 4 phase berbeda menggunakan IC TL084 menghasilkan bentuk quadrature I Q yang diolah di salah satu sisi IC FST3253 Tayloe Detector yang nantinya diperkuat oleh buffer/driver rf Power Amplifier. 

TL084

Quadrature Oscilator.

       IC FST3253 memerlukan dua buah input Local Oscilator yang mimiliki phase 0 dan 90 derajat untuk dapat menghasilkan output In Phase dan Quadrature  atau I dan Q.  oleh sebab itu yang mendapatkan tugas sebagai local oscillator adalah SI5351 dengan memanfaatkan dua outputnya. Salah satu output harus memiliki phase 0 derajat dan output satu lagi memiliki phase 90 derajat.  Hal ini dapat dilakukan dengan memprogram si5351 melalui codingnya, seperti halnya metode yang digunakan oleh uSDX.  Pengalaman yang sudah saya  praktekkan menggunakan ESP32 terkadang terjadi phase error ketika dalam proses tuning beralih frequency sehingga penentuan mode LSB dan USB nantinya menjadi tidak optimal. 

Alternatif lainnnya adalah dengan menggunakan IC flip flop pembagi yang dengan 1 input menghasilkan 2 input berbeda phase 90 derajat. Kali ini saya menggunakan tipe IC flip flop SN74F74 dengan input frekwensi yang digunakan adalah 4 kali dari frekwensi yang di kehendaki. Kenapa saya menggunakan tipe F, hal ini dikarenakan tipe F adalah IC tipe DIP bukan SMD untuk kemudahan menyolder  dan dapat menangani input frekwensi  sampai dengan 125 Mhz, hati hati dengan hal ini dikarenakan contoh tipe SN74LS74 sama sama 74 tetapi tipe LS hanya dapat menghandle sampai dengan 20Mhz saja, untuk dapat beroperasi di rentang 1 - 30 Mhz harus menggunakan tipe SN74F74 atau SN74AC74.

SN74F74

Exciter TRX.

        Skema front end exciter kali ini dengan all tipe SMD komponen adalah sebagai berikut.

L1 merupakan Phase Spliter RF dengan cara menggulung kawat email 0.7 mm pada toroid T50-6 atau T50-2 sebanyak 8 putaran, dua kawat diantaranya dijadikan center top. Selama experiment saya menggunakan kawat email bekas seadanya dan terkadang tidak tahu ukurannya namun semuanya berhasil membelah phase rf sesuai hasil ukur di USB Osciloskop merk Intrustar.

Driver, Syntesizer dan relay

 

DSP versi ESP32 dengan Audio Codec Onboard AC101

Panel 

Exiter

Touchscreen Panel Controller .

Toggle PTT dapat anda lakukan dengan Mengklik/sentung  pada Layar S-Meter

contoh implementasi dengan seluruh control dan setting menggunakan Touchscreen LCD kecuali PTT.

Kali ini system AGC (Automatic Gain Controller) karena mumet sehingga saya hilangkan dan saya ganti system DRC (Dynamic Range Compression) dengan opsi On dan Off agar penerimaan stasiun radio yang bermodulasi besar dan kecil menjadi hampir rata, mengingat penggemar radio HF rata-rata sudah tua termasuk saya supaya tidak kaget jika mendadak ada modulasi yang mengagetkan.

Video percobaan QSO di ORARI 

 FT8.   Penambahan fitur FT 8 dengan mengadopsi Cat Control dengan Protocol Icom746  disisipkan dalam coding Prossessor.    USB Serial TTL sebagai Cat ControlleR,  Pin yang digunakan adalah GND, dataRX dan dataTX.  Direncanakan akan mengadopsi Cat Command dari Kenwood TS-2000 agar lebih flexsibel digunakan dengan software PowerSDR dan lainnya.

Bersambung ( ) ……