Простой SDR на 80-ку

Обсуждение аппаратуры для радиосвязи.
Аватара пользователя
UB9YAQ
Сообщения: 68
Зарегистрирован: 13 май 2016, 10:25
позывной: RA9YRU
Имя: Костя
Откуда: Barnaul

Re: Простой SDR на 80-ку

Сообщение UB9YAQ » 15 сен 2016, 21:42

класс! буду следить за темой!
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2189
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Простой SDR на 80-ку

Сообщение ru0aog » 01 окт 2016, 02:00

Выдался свободный вечер.
По-быстренькому набросал квадратурный детектор:
20161001_015237.jpg
Транс - FT37-43, первичка 4 витка, вторичка 2х12 вит.
Соорудил двуполярное питание. Подал квадратурный меандр от лабораторного синтезатора, сигнал на вход от ГСС и послушал, есть ли что на выходе?
Оказывается, есть :D
Смотрел осциллом, но лучше всего чует звуковая карта. По крайней мере до -98 дБм (3 мкВ) сигнал на водопаде видно.
Как будет ещё время - прогоню поподробнее.
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2189
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Простой SDR на 80-ку

Сообщение ru0aog » 02 окт 2016, 23:03

Я тут провёл кое-какие измерения, которыми уже можно поделиться.
Итак, плата:
20161002_224432.jpg
Питание двуполярное +/-12 В (+/-5 В получаются уже непосредственно на плате).

Генератор даёт два прямоугольных сигнала частотой 3712 кГц со сдвигом 90 градусов:
20161002_224907.jpg
Ко входу платы подключаем ГСС (частотомер в осциллографе конечно плюс-минус лапоть):
Uin-max-2.JPG
Сигналы с выходов I-Q платы подаём на стерео-вход звуковой карты.
Запускаем программу SDR. В моём случае это простенький SDRSharp.
В настройках системы устанавливаем уровень записи звука так, чтобы совместить пик сигнала на шкале с 0 дБ:
Uin-max-1.JPG
Видим, что вторая боковая давится примерно на 30...35 дБ. Имхо, это следствие "грязного" сигнала с DDS и не очень хорошего исполнения входного трансформатора.

Продолжаем.
Уменьшаем уровень ГСС на -60 дБ, смотрим на панораму:
Uin-max-60db.JPG
Ага, пик тоже опустился примерно на 60 дБ.
Значит, шкалу панорамы можно считать условно откалиброванной.

Но как же реальные SSB-сигналы?
К сожалению, антенна в мой шек до сих пор не заведена, и доступна только на балконе (жена пока что против прокладки кабеля).
Но я могу прицепить в качестве антенны петлю из 0,5-метра провода и поработать на эквивалент.
Напомню, что нулевая отметка по частоте - это 3712 кГц.
Звуковая карта работает в режиме 48 кГц х 24 бита, что позволяет просматривать полосу +/-22 кГц от частоты квадратурных сигналов гетеродина.

Итак, USB 3730 (смещение +18 кГц):
USB 3730.JPG
Заметим, что как только отключили ГСС и замкнули вход петлёй, шумовая дорожка снизилась с -80 дБ до -110 дБ.
Шум нуля Гц на уровне -90 дБ, что в общем-то приемлемо.

Теперь LSB 3730:
LSB 3730.JPG
Видно, что подавление боковой -30 дБ.
Динамический диапазон звуковой карты (тут старенькая SB Audigy2 ZS) позволяет отрабатывать сигналы в пределах 110 дБ.
То есть, квадратурный детектор работает! :D

По результатам калибровки:
0 дБ = -3 дБм = 160 мВ,
-100 дБ = -103 дБм = 2 мкВ.
Выходит, чутьё по входу этого детектора - 2 мкВ при соотношении сигнал/шум = 10 дБ.
Последний раз редактировалось ru0aog 02 окт 2016, 23:30, всего редактировалось 2 раза.
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2189
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Простой SDR на 80-ку

Сообщение ru0aog » 03 окт 2016, 09:24

.
Последний раз редактировалось ru0aog 03 окт 2016, 21:24, всего редактировалось 1 раз.
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2189
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Простой SDR на 80-ку

Сообщение ru0aog » 03 окт 2016, 09:57

По поводу подавления второй боковой.
Тут может быть несколько причин:
1. Несимметричность обмоток входного трансформатора.
2. Неточный сдвиг фаз квадратурного генератора.
3. Разность уровней каналов I и Q.

1. Какие косяки мы тут видим?
20161002_224432.jpg
20161002_224432.jpg (91.21 КБ) 968 просмотров
- окружность кольца заполнена неравномерно,
- противофазные обмотки хоть и намотаны сложенным вдвое проводом, но всё равно на кольце расположены недостаточно симметрично.
Так что транс надо перемотать.
Скорее всего с заменой кольца на бинокль - так симметричнее получается :-)

2. Двухканальный DDS выдаёт вот такой сигнал:
90.JPG
Вроде бы нормально, если учесть, что мы управляем цифровым входом коммутатора (т.е. важны моменты перехода единицы и нуля, волнистость вершин роли не играет - ключ уже открыт или закрыт).
Но в спецификации на DDS указана точность сдвига фаз - 1 градус.
К сожалению, для SDR это много... поэтому следует применять быстродействующие D-триггеры для получения чётких квадратур.

3. Параметры микросхем довольно близки, а вот симметричность обмоток транса - нет.
Амплитуда в одном канале может быть чуточку больше, чем в другом. После математической обработки получится ошибка - в виде неподавленной боковой.

В данном случае, все эти три фактора в сумме и дали -30 дБ подавления.
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
R0AEK
Сообщения: 2879
Зарегистрирован: 13 мар 2013, 21:09
позывной: RØAEK
Имя: Саша
Откуда: Железногорск

Re: Простой SDR на 80-ку

Сообщение R0AEK » 03 окт 2016, 11:09

Станислав, попробуй не сложенным в двое, а равномерно скрученными двумя проводами намотать данный трансформатор.
--------------------------
iT-Service-26
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2189
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Простой SDR на 80-ку

Сообщение ru0aog » 03 окт 2016, 13:57

Попробую.
Надо взять диаметр провода потоньше (тут 0,47 мм), иначе от скрутки будет только хуже. Рекомендуется не более 2-3 скрутки на погонный см.
Когда скручиваем провода, то увеличивается их взаимная ёмкость => завал на ВЧ. Но тут пока ВЧ не просматривается :)
Имхо, симметричнее всего получается на биноклях. Скоро должны прийти колечки, вот и попробую склеить стопочку.

Пока что надо "родной" DDS сделать. Начинаю подумывать об Si570 :D
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2189
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Простой SDR на 80-ку

Сообщение ru0aog » 03 окт 2016, 17:26

Нашёл первоисточник ключевого смесителя на 74HC4053.
Некий Род Грин VK6KRG из Австралии прислал в 1999 году в журнал ELECTRONICS WORLD следующую статью:
Rod Green 1999.JPG
Попробую сделать перевод :D

"Пуленепробиваемый" смеситель.
Этот смеситель был разработан для применения в супергетеродинах с подавлением зеркального канала на низкой ПЧ, и может быть использован в приёмниках прямого преобразования.
Входной трансформатор согласует импеданс источника высокочастотного сигнала со смесителем и преобразует входной сигнал в два противофазных сигнала для мультиплексора/демультиплексора 74HC4053.
Резисторы R1,2 нагружают смеситель и обеспечивают токовую нагрузку, в таком типе цепей диплексер не требуется.
Этот ток усиливается в преобразователе ток-напряжение на IC2. Общий коэффициент передачи смесителя устанавливается R5.
ФНЧ на R1,2-C1 ограничивает нежелательные продукты смешения для IC2, а R3 изолирует С1 от входа ОУ на высоких частотах.
При использовании этого смесителя приёмник обеспечит динамический диапазон 132 дБ и коэффициент шума 12 дБ.
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2189
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Простой SDR на 80-ку

Сообщение ru0aog » 04 окт 2016, 11:28

Читаю статьи YU1LM и чувствую, что многое оттуда надо перенести сюда :)

Выше была схема простейшего приёмника прямого преобразования.
Нужен всего-то генератор на интересующую частоту (с TTL уровнями, т.е. 0...+5В).
В результате к выходу ОУ уже можно цеплять наушники и что-то там слушать.
Но получившийся приёмник будет "NO IMAGE REJECTION", т.е. без подавления зеркального канала - он будет принимать одновременно и верхнюю и нижнюю боковые полосы.
Для приёма SSB-сигнала и при отсутствии помех вполне можно ограничиться и этим.

Есть несколько способов подавить вторую боковую.
1. Фильтровый метод.
Применяется в супергетеродинах.
Переносим спектр сигнала на ПЧ и там фильтром (ЭМФ или кварц) давим ненужную боковую.
2. Фазовый метод.
Применяется при прямом преобразовании.
Создаём несколько каналов приёма (т.е. несколько приёмников), но сдвинутых по фазе гетеродина.
Потом получившиеся сигналы складываем в полифайзере с точным поворотом фазы и в сумме получаем нужную боковую.

Фазовый метод не получил широкого распространения из-за сложности схемотехники и исполнения.
Но за последние 15 лет с развитием компьютерной техники стало возможно выполнить это на программном уровне.
Действительно, после прямого преобразования получается сразу низкая частота, которую можно оцифровать звуковой картой.
Два канала (стерео) у карты уже есть - это две фазы. Вполне достаточно для работы фазовым методом.

Итак, нам нужно построить два приёмника и получить две фазы сигнала, назовём их фаза I и фаза Q.
Схема простейшего приёмника - постом выше.
Нам их нужно две штуки, но и у 74HC4053 коммутаторов аж три (один лишний).
Совмещаем и получаем уже знакомую схему.

Единственная загвоздка - получить два сигнала гетеродина, сдвинутые чётко на 90 градусов.
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2189
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Простой SDR на 80-ку

Сообщение ru0aog » 04 окт 2016, 11:41

YU1LM предложил простой SDR приёмник (DR3X) на диапазон 30 кГц...35 МГц с использованием мультиплексора 74HC4053:
DR3X.JPG
Здесь сдвиг гетеродинов выполнен делителем на D-триггерах, следовательно, частота задающего генератора должна быть выше частоты приёма в 4 раза.
Также отсутствует фазоинверсный трансформатор по входу. Поворот фаз на 180 градусов получается путём использования + и - входов ОУ.

Минусы данной конструкции:
- частота гетеродина должна быть в 4 раза выше частоты приёма;
- подавление зеркальной полосы на разных диапазонах - разное. И может меняться от -35 до -60 дБ при расстройке 12 кГц от центральной частоты;
- чувствительность 3...5 мкВ при С/Ш=10 дБ.

Подстройка подавления зеркального канала осуществляется переменным резистором ОУ IC9B и программно (если это позволяет SDR-программа).

Лучшие результаты получались при использовании бОльшего количества фаз и на более скоростных мультиплексорах.
Свое изделие изъяна не имеет.
Ответить