"HAM it up",U/VHF수신기로 HF/MF 수신용 업-컨버터(2)

"HAM it up",U/VHF수신기로 HF/MF 수신용 업-컨버터(2)

 

전자 부품 제조 기술이 발달하여 아주 성능도 좋으면서 소형화된 전자부품들이 값싸게 나오고 있습니다. 전자부품 성능이 좋다는 것은 그 부품이 쓸데없는 잡음을 유발하지도 않고 전기도 적게 소모한다는 뜻이겠지요. P=IV 이니까, 전기를 적게 소모하려면 동작 전압이 낮아야 합니다. 물론 전류도 낮아야 하구요. 낮은 전압에서 적은 전류로 동작하는 트랜지스터를 만드는 일이 아주 중요하군요. 내부가 복잡하든 어떻든 옴의 법칙은 유효합니다. 저항이 적으려면 도선이 굵어야 하는데 크기는 너무 작아졌지요. 그대신 도선의 길이도 아주 짧습니다. 요즘 반도체 부품의 내부에 적용된 옴의 법칙은 가는 도선, 짧은 배선길이, 저전압 동작,저전류소모 입니다.

 

어쨌든 요즘 무선기기와 수십년전을 비교하면 달라도 너무~ 다릅니다. 복잡하기는 왜이리 복잡한지요. 고압을 쓰던 진공관 시절에는 동작 전압이 높아 어지간한 잡음 전압은 신경 쓸것도 없고 부품들도 시원 시원 합니다. 요즘 기기들은 워낙 동작 전압이 낮고 반응하는 주파수 범위는 넓어 겉으로 보기엔 흐믓합니다만 실제 이것을 가지고 뭘 만들려니 넘을 수 없는 사차원 벽이 앞을 가립니다. 동작전압이 낮으니 미세한 잡음도 크게 증복됩니다. 웬만하게 넘어갈 수가 없군요. 이러니 회로는 복잡해지고 기판 구성도 심오해집니다.

PC의 USB에 일회용 라이터 만한 장치를 꼽으면 광대역 U/VHF 수신기가 되는 장치가 있습니다. DVB-T 동글(Dongle, 영어 컴퓨터 용어로 예전에 소프트웨어의 라이센스 코드를 기록해 뒀던 작은 롬 팩 같은 장치를 일컬었던 말인데 요즘은 작은 USB 부가장치등에 다양하게 쓰임)이라는 겁니다. 거의 50Mhz에서 1Ghz에 이르는 U/VHF 대역의 전파를 수신하는 장치인데 단돈 20달러면 구할 수 있습니다. 속을 열어보면 부품이 십여개 붙어 있군요. 그런데 거의 1Ghz에 이르는 엄청난 수신 대역을 자랑하는 이 물건 이라니!

 

이 장치와 관련된 글이 여러차례 카페에 올려졌으니 참고하십시요

http://cafe.daum.net/elechomebrew/FQLS/49

http://cafe.daum.net/elechomebrew/FQLS/69

http://cafe.daum.net/elechomebrew/FQLS/121

http://cafe.daum.net/elechomebrew/FQLS/122

http://cafe.daum.net/elechomebrew/FQLS/124

http://cafe.daum.net/elechomebrew/FQLS/125

http://cafe.daum.net/elechomebrew/FQLS/126

http://cafe.daum.net/elechomebrew/FQLS/123

한가지 아쉬운 점이 있다면 하한 주파수 범위가 단파대를 포함하지 않고 있다는 겁니다. 이 장치를 가지고 장/중/단파대 주파수 범위를 수신 하려는 시도가 바로 주파수 변환기를 다는 것입니다.

DVB-T 동글의 사용가능 하한 주파수가 약 50Mhz이므로 수신 범위를 1Mhz로 낮추려면 49Mhz 짜리 믹서를 부가하면 간단히 해결되겠군요. 1Mhz 주파수를 49Mhz발진 신호와 섞어서 50Mhz 대 수신기로 듣게해주는 장치가 바로 "업-컨버터"입니다. 다행히 성능 좋은 고주파 믹서 칩은 아주 흔하게 구할 수 있습니다.

 

이렇게 간단하게 달아놓고 보니 그럴듯 합니다만 혼변조에 각종 잡음 유입에 난리도 아닙니다. 88Mhz~106Mhz 사이의 강력한 FM 방송국 신호가 유입되는 것이죠. 게다가 50Mhz쯤으로 수신 대역을 올려 놓으니 DVB-T동글의 수신 범위는 0~1Ghz대의 신호가 마구 유입됩니다. 원치 않는 주파수 유입을 막는 방법으로 컨버터 앞 뒤로 차단 필터를 달기로 합니다.

 

 

먼저 강력한 FM 방송국들의 영향을 피하기 위해 국부 발진기 Lo(Local Oscillator)주파수를 강력한 상업 방송국이 사용하지 않는 125Mhz로 선택합니다. 믹서를 통해 0~30Mhz 범위의 신호가 125Mhz~155Mhz로 수신할 수 있게됩니다. 단파대 신호만 가려내기 위해 MIXER 앞에 30Mhz 이하 주파수만을 통과하는 LPF(Low Pass Filter)를 달았습니다. Lo를 125Mhz로 했으면 믹서를 통과하는 주파수는 125Mhz 부터 DVB-T 동글의 상한 주파수인 1Ghz까지 신호가 들어옵니다. 변환된 HF 대의 주파수 125Mhz~155Mhz 수신 범위만 통과하는 BPF(Band Pass Filter)를 달았습니다.

위와 같은 구성의 업 컨버터가 판매되고 있군요.

OPENDOUS UPCONVERTER

http://code.google.com/p/opendous/wiki/Upconverter

 

보기엔 좀 설렁설렁해 보여도 아주 잘만든 기판입니다. PC의 USB포트를 통해 전원이 공급되는데 잡음 유입을 방지하기 위한 조치를 했고, 기판에 실장된 BPF와 BPF의 특성을 측정한 결과도 보이고, 기판 설계시  고주파의 영향도 고려하여 만들었다고 합니다. 실장 실험에 역시 스펙트럼 아날라이져와 트래킹 제네레이터가 동원되고 있네요.

예전에 자작으로 SA612를 사용한 간단한 업 컨버터를 만들어 봤으나 FM방송 혼변조 신호가 아주 심하게 들어오더군요. 그래도 들어줄만 했습니다.

http://cafe.daum.net/elechomebrew/FQLS/124

 

 

그리고 HAM It Up Upconverter를 갈게 됐죠. 위의 보드는 설계한 과정도 그렇고 측정 데이터가 신뢰가 가길래 일단 구입해 봤습니다. 그런데....

(배고풉니다. 밥먹고 계속.. ^^)