Mobira/Salora 24-sarjalaisen modernisointi

Tässä artikkelissa läpikäydään Mobira/Salora 24-sarjalaisen radion muuttamista radioamatöörikäyttöön hieman "yksi kide per yksi kanava" -tapaa modernimmalla lähetymisellä. Tarkempi tekninen dokumentaatio tulee tarjolle myöhemmin GitHubiin.

Taustaa

"Loppuelämän tarpeisiin", voisi todeta Otaniemen kerhon 24-sarjalaisten Mobiroiden varannoista vuonna 2024. Alkuun suhtauduin itsekkin skeptisesti tuohon laitteeseen ja useampi sellainen onkin jo joutunut purkutuomion alaiseksi Kauniaisten kerholla, sori siitä. Laitteesta löytyy analogisäätäjälle hyviä komponentteja, kuten esimerkiksi keloja, mikseri ja säätökonkkia. Suurin osa tarjolla olevista laitteista on joko SRP24- tai RC24-laitteita. Kyseessä on siis VHF-alueen FM-radiopuhelin jonka päätteestä lähtee parhaimmillaan noin 15W. Laitteen oskillaattori toimii täysin kidelähtöisesti, eli kide per kanava. Tämän vuoksi modaaminen radioamatöörikäyttöön vaatisi investointeja kiteisiin ja silläkin saisi vasta yhden kanavan. Jos yksi kide maksaa halvan kaukomaa-dualbander-kapulan verran niin ei ihmekkään että nämä radiot ovat jääneet pölyttymään kellareihin. Kehitys on kehittynyt kuitenkin niin pitkälle että ei ole enää temppu eikä mikään muodostaa laitteen tarvitsema oskillaattori ilman monimutkaisia kidekomplekseja. Avainsana "si5351"!

SRP24

Aloitin kronologisesti vanhemmasta radiotyypistä, näissä on vielä Saloran logo eikä Mobiraa. Saamani esimerkkiyksilöt ovat kahdella vastaanottimella varustettuja joten aloitin purkamalla ylimääräiset piirilevyt. Yhden vastaanottimen mallissa on erikseen vastaanottimen etupää ja välitaajuusaste omilla levyillään, kahden vastaanottimen levyllä ne sijaitsevat fyysisesti samalla levyllä. Komponenttien layout on kuitenkin identtinen joten osaamattomana amatöörinä jopa minä tunnistin ne. Kakkosvastaanottimen kaverina on oma kideoskillaattorilevy, kohinasalpa ja antennisignaalin splitteri. Kaikki nämä ja myös ykkösvastaanottimen kideoskillaattori saivat lähteä.

Jokainen 24-sarjalainen on omanlaisensa käsityö. Laitteissa on erilaisia käyttölaitteita, erilaisine kontrolleineen ja nappuloineen. Jokaisen liittimen jokainen pinni tuli reverse-engineerattua ja selvitettyä mitä se tekee ja mihin se on käyttölaitteessa kytketty. Otin lähtökohdaksi että johdotan kaikki omistamani yksilöt tukemaan sitä yhtä käyttölaitetta (virtakytkin, salvanohitus, toistinpiippa, volume ja 10-asentoinen kiertokytkin) jonka omistan. Käyttölaitteen kiertokytkimen asennot nostavat osoitelinjojen jännitteitä 0 -> 10V joten johdotin ne saataville lähelle tulevaa oskillaattoria. Kaksi momentary-tyyppistä nappulaa johdotin kohinasalvan ohitukseen ja toistinpiippaa varten. Kohinasalpa on helppo ohittaa maadoittamalla yksi nasta kohinasalvan levystä. Toistinpiippa taas maadoittaa pinnin joka käynnistää lähetyksen ja kytkimen toinen puoli taas kytkee 10V jännitteen linjaan josta logiikka tietää että nyt tarvitaan 1750Hz oskillaattoria.

Modaus sujui hyvin siihen asti kunnes tajusin että SRP24 ei sisällä päätteen jälkeistä alipäästösuodinta. Tässä radiossa sen olisi tarkoitus olla laitteen telakassa antennilinjassa. Olin saanut laitteen jo vastaanottamaan uudella paikallisoskillaattorilla (esitellään seuraavassa kappaleessa) mutta päätin että tässä vaiheessa parempi vaihtaa hieman uudempaan RC24-radioon joka sisältää tuon alipäästösuodattimen vakiona. Palaan tämän radion modaamiseen myöhemmin, kenties pelkkä alipäästösuodattimen lisääminen riittää.



RC24

Toistin kaikki toimenpiteet mitä olin tehnyt SRP24-radiolle joten kaikki meni jo varsin tutusti. Saamani RC24-yksilö oli varmasti ollut täysin samanlaisessa käytössä kuin SRP24. Kummassakin oli kaksi vastaanotinta ja samantyylisiä kiteitä kanavina. Huomaa messingin värinen kotelo pääteastelevyllä, se on se 2m alipäästösuodin.



si5351 ja Arduino = uusi sydän Mopelle

Kaikkien toiminnallisuuksien keskuksena toimii Arduino Nano koska se tarjoaa tarvittavat väylät si5351-piirin ohjaamiseen ja myös USB-väylän ohjelmointia varten.

Tarvittavat toiminnallisuudet

Mopen retrofit-yksikön tulisi toteuttaa seuraavia tehtäviä:
  • Korvata kideoskillaattoriyksikkö si5351-piirillä
  • CTCSS-aliäänen generointi
  • 1750Hz avauspiipan generointi
  • 10-asentoisen kanavarummun dekoodaaminen oikeaksi kanavaksi
  • Optio: Modernin pulssienkooderin käyttö kanavan valintaan
  • Optio: OLED-näytön ohjaaminen

Kideoskillaattorin korvaaminen

Tämä on varsin suoraviivaista. si5351 saa käskynsä Arduinolta I2C-väylän kautta ja sen ulostulon voi kytkeä suoraan jakaja/kertojalevylle josta signaalin toinen (tai kolmas) harmooninen menee vastaanottimelle ja modulaattorille.Modulaattorille menevän signaalin taajuus riippuu siitä onko laitteen modulaattorissa 10,7MHz (simplex-laite) vai 13MHz (toistinerotus-laite) kide. Aikaisemmissa modauksissa on joutunut mahdollisesti hankkimaan tuon 10,7MHz kiteen jotta saisi laitteen lähettämään ja vastaanottamaan samalle taajuudelle. Nyt kun kaikki kontrolli tulee Arduinosta, voidaan alkuperäinen 13MHz kide jättää paikoilleen.


CTCSS-aliääni ja 1750Hz toistinpiippa

Tämä vaatii Arduinosta pinnin per toiminto ja niiden perään omat alipäästösuotimensa joka tekee kanttiaallosta enemmän siniaaltoa. Jännitti etukäteen hyväksyykö toistimet tuota aliääntä mutta hyvin kävi, ainakin Espoon toistimen kanssa.

Kanavarummun dekoodaaminen

Laite käyttää "miellyttävää" 0V/10V jännitetasoa kanavalogiikassaan joten Arduinon 0V/5V-tasolle siirtymiseen tarvitaan kahden vastuksen jännitteenjakoa. 10-asentoiselta kanavarummulta tulee kuusi jännitelinjaa jotka Arduino lukee. Matriisina logiikka näyttää seuraavalta käyttölaitteen pinneissä 31-37:


Optiot (pulssienkooderi ja OLED-näyttö)

Koska käyttölaitteita on saatavilla vähemmän kuin radioita niin on selvää että jossain vaiheessa myös käyttölaite kaipaa modernisointia. Oma koodaustaitoni ei kuitenkaan riitä tähän joten jätän laitteeseen vain optiot I2C-väyläiselle OLED-näytölle ja pulssienkooderille.

Muut väylät

Kanavarummun signaalien lisäksi Arduinolle/Arduinolta tuodaan seuraavat tiedot laitteen tilasta
  • TX-linja (linja ylhäällä = laite lähettää)
  • Kutsulinja (linja yhäällä = KUTSU-nappia painetaan)
  • Käyttölaitteen LED (laitoin tämän ilmaisemaan että kanava on toistinkanava)

Prototyyppi

Ensimmäinen prototyyppi sisälsi Arduino Nanon, jänniteregulaattorin, si5351-protomoduulin, aliäänen/toistinpiipan alipäästösuodattimet sekä tarvittavat jännitteenjakajat laitteen logiikkatasojen muokkaamiseen. Prototyypin avulla jokainen toiminnallisuus voitiin testata ja minä pystyin myös opettelemaan paremmin Arduino-koodauksen saloja.



Ensimmäinen piirilevyversio

Tätä postausta kirjoittaessa ensimmäinen piirilevyleiska on vasta KiCadissa. Oli erittäin tärkeää testata laitteen jokainen toiminto ja varmistua että kytkentä on toimiva. Esimerkiksi CTCSS-aliäänigeneraattorin DC-erotus olisi jäänyt muuten puuttumaan.


Next steps

Luonnollisesti seuraava askel on piirilevyversion teettäminen ja prosessin toistaminen "tuotantoversiolla" ja uudella pakasta vedetyllä yksilöllä. Myös SRP24 kaipaa sen puuttuvan alipäästösuodattimen sillä vanhanmallisia telakoita ei ole ollut tarjolla. Kun rauta on todistettu toimivaksi saattaisi yhteisöstä löytyä seuraavia ja parempia koodareita jotka osaisivat suunnitella koodin tehokkaammaksi.

Joel OH2CBD

Comments