Pi Pico Rx - 数字时代的晶体收音机? - 101 件 0.1 文档

作者首次接触电子世界是从一个晶体收音机开始,最初没想到能自己制作收音机且能工作,听到微弱声音后对电子学产生兴趣。如今电子爱好者处于黄金时代,Pi Pico Rx 可能是找回最初那种敬畏和兴奋感的答案。

  • Pi Pico Rx 特点:覆盖 0 - 30MHz,250kHz 带宽,支持 CW/SSB/AM/FM 接收,有 OLED 显示、简单频谱范围、耳机/扬声器、500 通用内存,运行 3 节 AAA 电池,电流消耗小于 50mA。

    • 硬件设计:基于 RP2040 微控制器,PI 口输出正交振荡器,IQ 数据用轮转 ADC 采样,通过低通滤波恢复复杂信号,设计简单便宜,包括前置放大器和低通滤波器 PCB,用 Raspberry Pi Pico 作为核心,内置 ADC 采样,可由电池或 USB 供电,去掉 D1 避免电源竞争。
    • 用户界面:使用 128x64 OLED 显示屏和 I2C 接口, rotary 编码器控制,考虑过用更便宜的部件但最终选择标准编码器,成本是关键因素。
    • PWM 音频:起初考虑用 LM386 音频放大器,后发现 PWM 可直接驱动耳机或小扬声器,用 100uF 电容和 100 欧姆电阻构成 RC 低通滤波器,若需要更好扬声器可使用 TPA2012。
    • QSD 检测器:使用“Tayloe”正交采样检测器,模拟开关选通输入由 Raspberry Pi Pico 驱动,电阻和电容值选择决定增益和带宽,使用 LT6231 或 LTC6227 低噪声运放,可能存在 ADC 混叠问题,可加有源低通滤波器节省成本。
    • 低通滤波器:用于衰减奇次谐波,减少本地 AM 站干扰,用在线工具计算滤波器值,实测滤波器响应,添加外部 AM 带阻滤波器可改善 SW 频段性能。
    • 前置放大器:LW/MW/SW 频段大气噪声高,虽理论上灵敏度足够但实际有内部噪声,用 youloop 天线需加低噪声放大器,如 LTC6226 运放,可调整增益或添加开关衰减器增加接收机通用性。
  • 软件设计:Raspberry Pi Pico 双核心处理器,核心间通过控制和状态结构通信,ADC 接口配置为轮转模式,用 DMA 传输样本,process_block函数实时处理样本,进行直流去除、频率偏移、抽取等操作,不同模式下抽取因子不同改变最终滤波带宽,分别实现 AM、FM、SSB、CW 解调,用 AGC 调整音频输出,音频输出用 PWM 并滤波,数据捕获用于频谱范围显示,可捕获电池电压和 CPU 温度,用户界面简单,有频谱范围显示等功能。
  • 测试与实例:用简单的 youloop 天线测试,展示接收法国语言 SW 广播、Shannon VOLMET、SSB“Rag Chewing”、CW 在 40m 波段等实例。
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