Transceptor QRP uSDX 8 bandas SDR

Basado en un diseño de un transceptor para CW monobanda minimalista diseñado por G0UPL y vendido en forma de kit muy fácil de montar ya que tenía muy pocos ajustes y un paso final clase E de alto rendimiento y bajo consumo para llevarlo en la mochila. Este transceptor usa un microprocesador para controlar la frecuencia y añadir un manipulador electrónico.
En este microprocesador, Guido PE1NNZ añadió funciones de recepción SDR y conversión analógica a digital usando los recursos internos del microprocesador. Esto permitió reducir los componentes electrónicos necesarios quedando un transceptor mucho más simple de construir y con caracteristicas notables para un montaje de esta sencillez. A esto se añadió la aportación de Manuel DL2MAN que realizó las placas de circuito impreso en un montaje modular que permite el cambio de secciones del montaje reutilizando el resto. También aportó la posibilidad de pasar de ser un equipo monobanda a multibanda con 3, 5 y 8 bandas conmutables.

Usando la información de como construir un uSDX los chinos han hecho su propia versión de este equipo uSDR. La verdad es que la realización se ve cuidada, la caja de aluminio está serigrafiada y troquelada perfectamente. El botón de sintonía es de aluminio y el altavoz da un nivel de audio más que suficiente en un ambiente poco ruidoso.
Tiene el micrófono incorporado y una batería potente que junto con un pequeño tamaño puede dar mucho "juego" a los que hacen radio de mochila SOTA (Summits On The Air).

No se debe perder de vista que este equipo es minimalista, diseñado para ser ligero y de ultra bajo consumo. Yo no lo he medido pero se espera que en recepción ronde lo 80 mA de consumo y en emisión sobre 450 mA con una potencia de unos 5W gracias al alto rendimiento de el paso final en clase E.
A pesar del simple esquema electrónico el uso del microprocesador como SDR le permite recibir en los modos habituales (CW,USB,LSB,AM,FM) con filtros de recepción en SSB de 3K,2.4K y 1.8K. En CW filtro de 500Hz,200Hz,100Hzy50Hz. Dispone de Noise Blanquer (NB) y reductor de ruido de fondo (NR). Tiene manipulador de telegrafía electrónico con una memoria de llamada y decodificador que recibe CW en una linea de pantalla. Además varios métodos de atenuación.
Dispone de varios métodos de CAG, es un poco lento a la hora de actuar.El diseño original no tiene amplificador de audio, directamente del conversor Digital-analógico de microprocesador sale a los auriculares o altavoz. Afortunadamente el pequeño altavoz que monta tiene bastante rendimiento y con volumen suficiente para entornos tranquilos, pero este sistema tan simple de audio tiende a dejar ruidos raros y una distorsión a bajo volumen del altavoz a pesar de incluir un amplificador de BF con un chip LM386. Con un volumen de 8 o más alto se supera este pequeño fallo.
Le he hecho unas pruebas de sensibilidad en recepción y para recibir una señal 6dB sobre el ruido de fondo (audible) en CW con filtro de 500Hz y volumen al 10: de 3.5 a 21 Mhz necesita -118dB y en 24 y 28 -114dB. No es lo más sensible pero me parece equilibrado a la potencia de salida .. lo que escuchas es más fácil trabajarlo.
Recibe desde 3 Mhz hasta pasados los 30 Mhz de manera continua, por encima de 30 Mhz sintoniza pero la sensibilidad disminuye mucho.
El paso final es con un transistor IRF510 por lo que es robusto y debería soportar desadaptaciones y pruebas de antena, además está fijado al chasis de aluminio mejorando la refrigeración.
La potencia de salida varía mucho según la frecuencia debido al económico transistor MOS-FET del paso final. En 3 Mhz da 5.5W, 7Mhz 4.9W, 10Mh 4.9W, 14Mhz 4W , 18Mhz 3.5W, 21Mhz 2.7W, 24Mhz 1.9W, 28Mhz 1.8W. Todo medido con la batería interna de 12V en CW, supongo que alimentado a 13.8V saldrá algo más y depende del principio o final de banda puede variar mucho el rendimiento.
El receptor puede sintonizar los 50 Mhz, aunque se queda muy sordo y necesita sobre los -76dB para escuchar algo. Se nota que no tiene filtro de entrada.

Se vé que lo han diseñado telegrafistas en el uso que se da a los botones. Pulsando el botón de sintonía una vez se cambia la velocidad de sintonización, y pulsandolo dos veces se cambia de banda entre las de radioaficionados y si lo mantienes pulsado ajusta el volumen .
El botón MODE permite un cambio rápido de modalidad. Un toque corto modo (cw-lsb-usb) AM y FM se activan desde el menú,dos cortos el filtro de recepción, uno largo la sintonía RIT en recepción y dos largos cambia el VFO entre A y B para cambios rápidos de banda o sintonía.
El botón PTT lo pone en emisión, en la pantalla aparece un medidor de potencia que no va del todo mál y un medidor de SWR que a mi me mide un poco de más pero es práctico. El botoncito rojo del lateral hace el efecto del manipulador vertical y el micrófono incorporado permite transmitir en SSB sin más accesorios.

El botón de MENU accede a la activación de opciones y ajustes. Los items del menú se seleccionan con el botón de sintonía y se entra en el parámetro pulsandolo. El valor del parámetro se altera girando el botón de sintonia y se sale del item pulsandolo otra vez.
Pulsar MENU dos veces para salir del modo configuración. Los items del punto 8 del menú debes saber que estas haciendo porque afectan al rendimiento.
Un pequeño manual de la configuración:

1.1 VOLUME Volumen del altavoz/auriculares
1.2 MODE Modo de recepción CW-LSB-USB-AM-FM.
1.3 FILTER BW Filtro de recepción, en SSB: Sin filtro,3khz,2.4Khz,1.8Khz.En CW 500Hz,200Hz,100Hz y 50Hz
1.4 BAND Banda de radioaficionado en uso, frecuencias preprogramadas en cada banda
1.5 TUNE RATE Velocidad de sintonía del botón de dial
1.6 VFO MODE Cambio de VFO en uso, para cambios rápidos de sintonía
1.7 RIT Sintonía incremental en Rx, se accede con el botón MODE
1.8 AGC Control automático de ganancia, influye mucho en el volumen del altavoz
1.9 NR Nivel del reductor de ruido de fondo,0 es apagado
1.10 ATT Atenuador, el receptor tiene varios sistemas de atenuación. Este es más grueso
1.11 ATT2 Este atenuador afecta al nivel central de conversor analógico-digital.
1.12 S-METER Tipo de medidor de señal: en dBm o en unidades S
1.13 SWR METER En transmisión las medidas que veremos: Potencia(FWR) Directa (REF) Reflejada (SWR) o sus voltajes antes de calcular(VFWD-VREF)
2.1 CW DECODER Activar el decodificador de telegrafía
2.4 SEMI QSK Mantiene el PTT activo entre simbolos de telegrafía
2.5 KEYER SPEED Velocidad del manipulador automático, con manipulador yambico

2.6 KEYER MODE Tipo de manipulador: Vertical(Straight) Palas (iambic) tipo A o B si usa memoria de un simbolo para más velocidad
2.7 KEYER SWAP En un manipulador yámbico de palas invierte la posición de puntos y rallas
2.8 PRACTICE Modo práctica .. no se pone en trasmisión
3.1 VOX En modo SSB se activa la emisión por el nivel recibido por el micrófono
3.2 NOISE GATE Nivel de entrada en micro para activar el VOX y poner en transmisión, 0 maxima sensibilidad
3.3 TX DRIVE Nivel de modulación del micro,a mí si pongo más de 4 sale ruido de fondo.
4.1 CQ INTERVAL Segundos entre cada envío automático de la memoria
4.2 CQ MESSAGE Texto de la memoria de llamada. Usar el botón de sintonía para cambiar el texto. Para enviarlo un toque corto en MENU viendo este item
8.1 PA BIAS MIN Nivel de corte de la polarización del transistor final en clase E (yo lo tengo en 10)
8.2 PA BIAS MAX Nivel máximo de polarización del paso final en clase E (yo lo tengo en 240)
8.3 REF FREQ Ajuste del oscilador local para centrar la frecuencia en Rx y Tx
8.4 IQ PHASE Compensar la relación de la fase del mezclador de Rx, Tiene que ser 90 grados
10.1 BACKLIGHT ON/OFF Luz de la pantalla .. a mi no me apaga

El circuito utiliza reles de enclavamiento para seleccionar los 8 filtros pasabanda y consumir lo mínimo. El interruptor de encendido selecciona entre la batería y la fuente externa, además permite apagarlo dejando desconectada la batería por lo que no hay consumos stand-by. No he conseguido ver la capacidad de la batería pero por el tamaño y peso calculo sobre los 6A, que para el consumo de este equipo esta muy bién. La caja es de aluminio y pesa poco por lo que el peso de la batería es lo que marca el peso total del equipo.
Internamente no dispone de sistema de carga de batería por lo que al conector pequeño de alimentación CHARGER solo debe conectarse un cargador de 12.7 voltios para Ni-MH.
Para que no roze la caja con la mesa le he pegado unas patas autoadesivas pequeñas de silicona transparente.

En el lateral dispone de conectores para accesorios, deben de ser del tipo jack 3.5 estéreos. KEY conexión del manipulador vertical o yámbico. PA conexión de salida de PTT para controlar un amplificador. MIC entrada de micro-altavoz externo. UART Salida serie TTL para conectar un CAT con el PC, el protocolo que utiliza es el de Kenwood TS480. SPK altavoz externo de alto rendimiento o auriculares.

El protocolo CAT esta desconectado a pesar de tener el conector, parece ser que el microprocesador no tenía suficiente memoria para activar todas las funcionalidades.
La conexión del microaltavoz exterior no es habitual y es muy posible que microaltavoces comprados en tiendas asiáticas no funcionen, si tienes un microaltavoz de estos supongo que tendrás que desmontarlo y comprobarlo con un tester.La solución más habitual es intercambiar el hilo de masa común por el del altavoz. Es muy fácil que el micrófono externo coja ruidos y RF ya que la entrada está muy poco filtrada, una opción es ajustar el parámetro 3.3 TX DRIVE que ajusta el nivel de micrófono.
Tened en cuenta que el PTT y MIC se comparte con el manipulador de CW por si lo conectais simultáneamente y teneis ruido en SSB, además si la antena tiene muchas estacionarias el paso final altera el rendimiento y puede aumentar la distorsión en la transmisión SSB.

Desconozco la versión de software que utiliza y como Guido PE1NNZ dejó accesible el fichero fuente en GitHub no se si habrán hecho una sub-versión para este equipo. En la placa de circuito impreso están las conexiones para descargar al microprocesador un upgrade del sofware pero están por el otro lado para que no molesten a la batería y hará falta desmontar más si se decide por experimentar con el software.
Es admirable el trabajo de programación usando 8 bits y el compilador de Arduino, en ningún momento se paró o noté algo raro del microprocesador.
Usar un Amplificador de RF clase E es un gran trabajo de diseño. La emisión en clase E tiene un rendimiento de más del 80% por lo que consume la mitad con la misma potencia disipando muy poco calor el paso final. Se basa en bloquear el transistor final en mitad de cada ciclo y aprobechar la tensión acumulada en los condensadores de salida, por lo que el diseño del filtro pasabajos de salida es muy complicado y esencial en el rendimiento. El microprocesador controla la polarización de los transistores finales de RF (menu 8.1 8.2) y mediante programación ha conseguido que emita decentemente en SSB con alto rendimiento.

Unas de las peculiaridades del diseño es que han vuelto a utilizar el mezclador doble con transformador tal como se usaba en el montaje original de G0UPL. A mí me gusta más, aunque suponga usar más componentes se mantiene aislado el chip CMOS de la antena y al ser balanceada la mezcla se eliminan armónicos.

La parte del amplificador de BF con in LM386 y en la entrada un filtro pasabajos simple para intentar eliminar los residuos de conmutación por el uso de la salida del microprocesador como conversor digital-analógico por PWM.
La salida de PA para comandar un amplificador esta optoacoplada.

La placa esta bien montada y puede verse el camino de la señal en recepción. El formato del microprocesador es SMD.
Los toroides estan pegados con silicona para que no se rompan con la vibración.
El conector para la carga de software esta en este lado por lo que no es fácil cambiar la versión del microprocesador, por otra parte lleva de las últimas versiones que ha hecho Guido y no creo que haya necesidad de cambiarla.

Espero que la información te sirva para empezar a usar este transceptor mochilero para SOTA siendo una buena opción si no tienes medios para montarlo desde el diseño original. Es un equipo que se mantiene sencillo electrónicamente pero todo el trabajo lo tiene el microprocesador proporcionandole unas caracteristicas notables.