ZMSDR V3 testiranje

U predhodnom clanku sam spomenuo da nova V3 verzija ZMSDR HF prijemnika ima odlicnu dinamicku karakteristiku pa samim tim i figuru shuma, evo par slicica sta to i prakticno znaci.

Na privoj slici se vidi prijemni opseg sa gomilom radio stanica u pozadini i gde je dodatno umetnut veoma jak frekvetno modulisan signal koji ide do -5dB (desni kraj spektra). Primecuje se da ovako jak umetnut signal prakticno nista ne smeta ostalom delu spektra sto pokazuje da je sam duplo-balansirajuci mikser veoma linearan sa veoma malom intermodulacionom distorzijom. Dodatno, slika prakticno pokazuje da dinamicka karakteristika prijemnika prevazilazi tehnicke mogucnosti moje Inverted V antene koja jednostavno ne moze jace da “pokupi” signale iz etra. Da bi iskoristili sve ove potencijale neophodno je koristiti neke drasticno bolje antene koje imaju pojacanje same po sebi (quad-ovi, beam-ovi i sl).

Sledeca slika pokazuje prag shuma koji se krece oko -110dB. Ovo je fantastican rezultat i tehnicki granica moje zvucne kartice TC Electronic Impact Twin. Takodje se uvidja veoma dobra izolacija lokalnog oscilatora od prijemnika pa tako u ovom spektru nema nezjeljenih signala tkz “spoors”. Sve ovo je rezultat raznih eksperimenata u predhodnih par godina i veoma probranih komponenti koje su upotrebljnje u ovom prijemniku kao i sama minituarizacija celog prijemnika (sto nizi napon i potrosnja + sto kraci vodovi na PCB = manje problema). Sve u svemu, dinamike na pretek 🙂

Za kraj, evo slika kako izgleda potpuno sklopljena PCB sa dodatim Microchip PIC18F13K50 kontrolerom.

BTW: Spomenuti Si5351 sa pratecim kristalom se pokazao odlicno u ulozi promenljivog oscilatora tako da nama dragi Si570 (CMOS verzija) ide u penziju 🙂 Obzirom da imamo na raspolaganju jos dva nezavisno kontrolisana izlaza iz ovog oscilatora, te izlaze mozemo iskoristi i za neke druge namene, npr kao signal generator pa prakticno mozemo da napravimo prost mrezni analizator spektra (network spectrum analyzer) sa kojim mogu da se snime prenosne karakteristike filtera i sl gde bi jedan od izlaza bio predajna strana a sam SDR prijemna strana.

73 de YU3MA

Nov ZMSDR prototip

Mali update na temu posle duzeg vremena oko klasicnih SDR prijemnika (ne RTL-SDR), evo prva fotka ZMSDR verzije 3 🙂
Ovo je prototip i nije potpuno kompletiran jer mi ostaje jos CPU PIC18F14K50 da namontiram. Sve ostalo je na svom mestu i u funkciji.

U pitanju je low-voltage verzija koja radi na 3.3V i napaja se sa USB porta (sa veoma prljavih 5V) i trosi oko 21mA.
Upotrbljene su najbolje komponente koje sam mogao da nadjem na trzistu, niskosumni regulator napona, nov Si5351 oscilator sa 10ppm kristalom, low-voltage low-distorsion low-noise OP-AMP OPA1662 (fenomenalan OP, preporucujem ga za sve AUDIO primene), specialni low-distorsion kondezatori u demodulatoru (Taiyo Yuden CFCAP), gomila X7R 1uF keramickih bypass kondenzatora, zastita antenskog ulaza sa BAV99, zastita napajanja sa zener barijerom … Plocica je jednoslojna i napravljena je pomocu toner-transfer metode.

Ovo radi BOLI GLAVA!!! 🙂

Prijemnik ima oko 103 dB dinamike (~85dB SFDR u celom opsegu) i oko 110dB dinamike u pojacivackom stepenu sto predstavlja i praktican limit moje audio kartice. Ovo je fantastican rezultat kada se uzme u obzir da se ceo prijemnik napaja samo sa 5V USB (za ovakve cifre nekada je moralo da se koristi relativno visok napon od cca +/-15V).

Prakticni rezultati kod prijema su sjajni. Osnovno je mogucnost prijema u opsegu 0.1MHz do 30MHz. Takodje je moguc i prijem na UKT ako se slusa kao 5 ili 7 harmonik, naravno sa nesto slabijom osetljivoscu, npr sa par metara zicom radiodifuzni FM radi super i u stereo modu :)) Naravno, ovde je caka sa BPF filterima sa kojim se izolujemo od KT/UKT.

Po meni ovo je vrhunac u ovoj tehnologiji sa duplo-balansirajucim mikserom i ne verujem da moze da se napravi bolje od ovoga. Shema ove konstrukcije je prakticno ista ona koju sam postavio pre vise od godinu dana samo su sad upotrebljne kvalitetne komponente i koristi se low-voltage aktivna elektronika.

Bice jos novih informacija kada osposobim CPU na plocici (sad koristim eksternu I2C komunikaciju) …

73 de YU3MA

Prvi utisci | Si5351A Clock Generator 8kHz – 160MHz

Posle duzeg vremena i komplikacija sa nabavkom pa kasnije sa izradom mini probne plocice, uspeo sam da pokrenem u rad nov IC od Silicon Labs Si5351A. U pitanju je I2C programabilni generator ucestanosti u opsegu 8kHz do 160MHz.

Ovaj IC moze da se smatra kao naslednik Si570 promenljivog oscilatora dobro poznatog u SDR krugovima. Bitna razlika je sto Si5351 koristi spoljni kristal za svoj glavni oscilator od kojeg kasnije pravi ostale ucestanosti. Obzirm da se koristi relativno jevtin kristal a i sam IC je prilicno povoljan, realizacija promenljivog oscilatora u ovoj varijanti ispada prilicno povoljnije od cene jednog Si570! Da li odnos cene znaci da je i losiji, to ce mo tek videti nakon testiranja i prakticne eksploatacije.

Prva bitna prednost Si5351 je mogucnost da generise veoma sirok spektar ucestanosti u opsegu 8kHz do 160MHz. Na ovaj nacin napokon mozemo da se spusimo u LF ili ELF opseg sa SDR prijemnikom bez upotrebe dodatnih delitelja.

Sledeca fina stvar oko ovog IC je da koristi “stock” (jevtine) kristale od 25 ili 27MHz za svoju referencu. Dodatno, u samom IC su integrisani (programski se bira 6,8 ili 10pF) “load” kondezatori tj kondenzatori za neophodno opterecenje kristala. Mozda ovo ne zvuci kao neka bitna stvar ali na ovaj nacin smo ustedeli 2 spoljna kondenzatora, smanjili “footprint”, smanjili pontencialne probleme oko EMI i dodatno ceo oscilator doveli u optimalne uslove kako bi dobili sto bolju kratkorocnu i dugorocnu stabilnost kao i manji fazni shum. Ja sam u ovom primeru koristio (preporucen od Silicon Labs) SMD 27MHz kristal 7M-27.000MEEQ-T proizvodjaca TXC koji je specificiran za 10ppm gresku. Dodatnim merenjem gotovog sklopa sam dobio oko 13ppm inicialnu gresku sto moze da se prihvati i smatra kao posledica potpuno rucne izrade PCB i sklapanja. Tokom rada i merenjem sa frekvenciometrom nisam primetio da mi se zadnja raspoloziva decimala na raspolaganju pomera (10Hz)!

Dodatno, na Si5351 moze da se prikljuci i neki drugi (da kazem daleko bolji, npr neki TCXO) spoljni oscilator a da se IC i dalje koristi za generisanje razlicitih ucestanosti. Ovo je opcija za neke dosta zahtevnije primene gde je potrebna za jednu ili vise dekada bolja stabilnost/preciznost. Sam IC  ima 0ppm gresku kod generisanja izlazne ucestanosti i prakticno sve nestabilosti iskljucivo dolaze od upotrebljenog oscilaora ili kristala.

Obzirom da ovaj IC ima 3 (zavisno od kucista, maksimalno 8) potpuno nezavisna izlaza na kojima se moze programski postaviti bilo koja ucestanost u specificiranom rangu, dobija se fina opcija koja moze prakticno da zameni sve kristale ili kristalne oscilatore na jednom uredjaju ili PCB. Kod RF primene ovo je odlicna stvar jer mozemo upotrebiti te posebne izlaze npr za prvi IF mikser, sledeci izlaz za oscilator prijemnika, sledeci za oscilator predajnika (dobija se mogucnost full-duplex rada!) ili kao glavni clock za mikrokontroler. U svakom slucaju se uvidja ogroman potencial ovakvog IC kada imamo na raspolaganju vise nezavisnih izlaza.

Jos jedna zanimljiva opcija kod ovog IC je mogucnost da se izlazni naponski nivo moze prakticno birati tako sto se poseban pin namenjen za tu funkciju veze na neko drugo napajanje. Tehnicki govoreci, svi izlazni buffer-i imaju svoje nezavisno napajanje i na taj nacin preskacemo upotrebu nekih spoljnih naponskih konvertera. Jedino ogranicenje ovde je sto moze da se koristi samo naponi manji ili jednaki od 3.3V sto je i napon glavnog napajanja ovog IC. Na zalost, ova opcija ne omogucava prostu (bez dodatnih naponskih konvertera) upotrebu sa 5V TTL logikom.

Sto se tice programiranja ovog IC, na raspolaganju ima preko 200 konfiguracionih registra koji pruzaju veoma velik spektar raspolozivih mogucnosti i tek mi sledi proucavanje svih raspolozivih opcija.

Za sad jedina zamerka koju imam nije vezana za elektroniku vec za mehaniku 🙂 Primerak IC-a koji sam dobio je u veoma sitnom MSOP-10 kucistu a ni spomenuti kristal nije nista veci (vidi fotografiju) tako da zahteva jako finu izradu PCB i kasnije veoma pedantno letovanje pomocu vruceg vazduha sa koriscenjem tecnog kalaja. Probna PCB je uradjena pomocu toner-transfer metode. Inace i sam sam se iznenadio kako je dobro ispala PCB toner-transfer metodom obzirom da je jako sitan raster u pitanju 😉

I za kraj samo da spomenem da Si5351A varijanta u MSOP-10 kucistu ima relativno malu potrosnju struje, ~22mA @ 3.3V dok Si570 trosi oko ~150mA @ 3.3V sto moze da bude zanimljiva opcija za prenosne uredjaje ili uredjaje koji se napajaju sa USB porta.

Ovu su bili prvi utisci. Vise detalja sledi nakon detaljnog testiranja.

73 de YU3MA

Feriti za sirokopojasnu HF primenu iz LAN modula

U nekoliko navrata sam spominjao da je moguce u nedostatku sirokopojasnih feritnih jezgra poput FT37-43 koristiti i jezgra iz starih LAN modula.

Clan ES foruma Markony je uslikao proceduru kako doci to tih jezgra uz pomoc sile 🙂

U ovom primeru je u pitanju potpuno zaliven modul koji nije bas lako rastaviti tako da je neophodno uz pomoc snaznih secica seckati deo po deo crne mase za zalivanje pazeci da se ne ostete jezgra koju su prilicno krta i tako doci do njih.

U svakom slucaju trud se isplati jer su ova jezgra odlicna za sirokopojasnu HF primenu, balune, transformatore impedance i sl.  Po mojih merenjima u rangu  1 – 50MHz uz pravilno motanje sekcija, za transformator impendance 1:4 (50Ω : 200Ω) koja se koriste u SDR prijemnicima, dobija se prilicno ravan frekvetni odziv sa gubicima (insertion lose) oko -1dB. Sama jezgra mogu se koristiti i za vece ucestanosti ali tada dolazi do vecih gubitaka.

UPDATE:

Posle malo eksperimentisanja i merenja, dosao sam do jos par finih izvora feritnih matirijala za sirokopojasne HF transformatore. Zacudjujuce dobro su mi se pokazali feritni prstenovi za suzbijanje smetnji koji mogu da se nadju na ispravljacima tacnije na njihovim izlaznim kablovima (ona crna zalivena “budza” valjkastog oblika). Slicni feritni materijali se mogu naci i kod PC ATX ili drugih SMPS napajanja koji se postavljaju na kablove neposredno posle ulazne 230V prikljucnice. Ovi feritni prstenovi imaju solidne karakteristike (insertion lose < 2dB) ali su prilicno glomazni pa je prakticna upotreba malo otezana.

Slicni feritni prstenovi nesto manjih dimenzija se mogu skinuti sa elektronike za neonske lampe za 230V “grlo” tj stedljiva sijalica. U toj elektronici obicno imaju dve induktivne komponente, jedna je u obliku minijaturnog transformatora sa dva izvoda (to je prigusnica i nju preskacemo) dok je druga mali feritni prsten sa 3 sekcije namotaja koja moze da se iskoristi. Postojeca zica se skine i namota se trifilarno (tri parceta zice odjednom) 5 do 7 navoja lakirane zice, precnik zice nije bitan.

Caka kod ovih sirokopojasnih transformatora (induktivnosti) koji nam trebaju za SDR prijemnike je da imaju veoma mali Q faktor tako da prakticno nisu rezonatni u HF opsegu (<50MHz).

UPDATE 2:

Kratak pregled transformatora i feritnih materijala pogodnih za sirokopojasnu HF primenu:

1) Coilcraft WBC4-6T, transformator 1:4, -0.65dB
2) Coilcraft WB4-6T, transformator 1:4, -0.5dB
3) Coilcraft WB4-1H, transformator 1:4, -0.5dB
4) LAN magnetics, transformator 1:1, -1dB
5) Amidon FT37-43 toroidno feritno jezgro
6) Amidon FT37-43, transformator 1:4, 3 x 10 navoja, -0.5dB @ <40MHz
7) EMI toroidno feritno jezgro
8) EMI / Power ferrites, pogodni za linearne HF pojacivace snage > 50W
9) EMI / Power ferrites, pogodni za linearne HF pojacivace snage i antenske balune spajanjem vise komada

Standard frekvencije pomocu mobilnog telefona

Uradio sam jedan zanimljiv tehnicki zahvat za koji mislim da bi bio interesantan nekim koriscnicima pa da podelim iskustvo.

Ovo je namenjeno za malo naprednije korisnike kojima je potreban izuzetno precizan standart frekvencije sa tacnoscu od 0.05ppm.
Da ne ulazim u pricu sta je i cemu sluci standard frekvencije (etalon) ali svima koji zele bar da bazdare svoje malo starije merne uredjaje ili RF opremu ovo moze biti od pomoci.

U ovom zahvatu sam iskoristio stari mobilni telefon Motorola C139 i iskoristio jednu od vrlo bitnih tehnika koja se koristi u GSM a pomocu koje se pojedinacni telefon striktno frekvetno sinhronizuje sa tornjem (base-station) kako bi cela GSM tehnika mogla uopste da radi. Dakle, base-staion na svojoj strani poseduje uglavnom rubidiumski oscilator u tu svrhu za koji se daje neka minimalna tacnost od 0.05ppm (prakticno je za nekoliko decimale veca!) ali to je neka zagarantovana koja po GSM specifikaciji mora da poseduje telefon. Ukoliko taj glavni oscilator ispadne iz tih okvira (a inace se periodicno menaju zbog starenja), ti rubidiumski moduli se menjaju novim a polovni uglavnom zavrse na Ebay :). Polovni primerci rubidiumskih modula za koje imam informacije su imali gresku od oko 0.17Hz @ 10MHz. Znaci sa strane tornja ima uvek izuzetno precizan standart frekvencije.

Sam telefon pomocu svog internog baseband programa i preko FCCH kanala ima nacin da se “zakljuca” na specificiranu ucestanost tako sto ce svoj glavni oscilator da pomeri koliko treba, uglavnom preko varicap diode.

U ovom prakticnom primeru, telefon kada se ukljuci na izlazu iz oscilatora ima neku ucestanost koja je poprilicno van opsega koji je potreban (ovde se radi o delovima Hz na ucestanosti od 26MHz!) usled raznih razloga (i nebitno je sto je “pobego”) ali cim krene da “trazi mrezu” on je vec svoj interni oscilator zaklucao tj korigovao!

Dakle na ovaj nacin mozemo da dobijemo vrlo tacan izvor ucestanosti od 26MHz sa tacnoscu od 0.05ppm (+/- 1.3Hz). Ovo je vise nego dovoljno za sve amaterske potrebe i zgodno da se kalibrisu merni uredjaji starije generacije. Izlazni napon je relativno niskog nivoa pa je za drajvovanje nekog TTL kola potreban nekakav buffer.

Ko zeli da od ovoga dobije i neku drugu ucestanost, to vec zahteva neku drugu tehniku, uglavnom PLL baziranu ali evo jedan odlican IC za tu namenu Si5351. Bitno je spomenuti kod ovog IC da on moze da generise prakticno bilo koju ucestanost do 160MHz sa bilo kojim referetnim klokom, naravno i od ovih 26MHz!

Prica oko ovoga ide jos dalje ali samo da spomenem da trenutno za ovaj telefon i jos neke modele iz ove serije postoji open-source baseband software! Zamena postojeceg Motorolinog baseband programa sa osmocomBB je neophodna ukoliko zelite da ovaj izvor od 26MHz imate stalno na izlazu jer telefon zbog svoje power-saving rutine ne drzi oscilator aktivnim (ukljucuje se na zahtev, recimo kod pritiskanja tastature). Kod osmocomBB kompletna power-saving funkcija nije implementirana tako da je izlaz oscilatora uvek aktivan.

Evo i slicica kako sam to ja odradio na telefonu Motorola C139. Zuta strelica oznacava mesto prikljucivanja (47. nozica TRF6151 IC).

UPDATE:
Sad jos zanimljivi deo, uz pomoc USB DVB-T dongla koji se sa software-om pretvara u SDR prijemnik, moguce je “primati” i spektar/kanale od GSM-900 banda a samim tim i FCCH kanal.

Spomenuta ekipa iz Osmocom je danas pustila prvu verziju “kal” programa prepravljen za ove DVB-T prijemnike pomocu koga se moze izmeriti ppm odstupanje oscilatora dongla (koji inace radi na 28.8MHz) u poredjenju na referetnu ucestanost dobijenu od tornja preko FCCH kanala. Dobije se recimo “average absolute error: 34.376 ppm” sto bila greska od “citavih” 990Hz ovog kristalnog oscilatora. Prelepo 🙂 Sad bar znamo “tacno” na kojoj ucestanosti radi njegov oscilator i slicno kao sa mobilnim telefonom mozemo da to iskoristimo u svrhu kalibracije drugih uredjaja.

Cisto poredjenja radi, evo uporedni pregled nekoliko vrsta oscilatora i njihova preciznost (ppm):

XO – Standardni quarz ili kristalni oscilator: 10 – 300 ppm
DTCXO – Digitalno temperaturno kompeziran kristalni oscilator: 0.5 – 5 ppm
TCXO – Kristalni oscilator sa kontrolisanom temperaturom: 0.1 – 0.01 ppm
RbXO – Rubidiumski oscilator: 0.00001 ppm

Korisni linkovi:
https://github.com/steve-m/kalibrate-rtl
http://bb.osmocom.org/trac
http://bb.osmocom.org/trac/wiki/Hardware/SerialCable
http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/Si5351.pdf
http://steve-m.de/pictures/rtlsdr_external_clock.jpg
http://steve-m.de/projects/rtl-sdr/clock/calypso_26MHz.jpg
http://thre.at/kalibrate/#install
http://xbsd.nl/2011/07/pl2303-serial-usb-on-osx-lion.html
http://wlanbook.com/usb-to-serial-adapter-for-mac-os-x-lion-with-driver/
http://en.wikipedia.org/wiki/Crystal_oscillator
http://www.youtube.com/watch?v=I55uLRRvLCU

Svi krediti za ovu “caku” idu Osmocom timu i posebno Steve Markgraf-u koji je sve to osmislio.

Sacuvajte vase stare Motorole C1xx, mozda vam zatrebaju!

RTL-SDR – 2. deo

Prica oko RTL-SDR postaje sve zanimljivija iz dana u dan zahvaljujuci ogromnom zalaganju autora drajvera i pratecih SDR programa. Obzirom da pricamo o SDR (Software Defined Radio), programi i drajveri za jedan te isti hardware su od presudnog znacaja za ispravan rad. Primera radi, za par meseci glavni RTL-SDR driver je doziveo veliki broj izmena i popravki tako da trenutna verzija moze slobodno da se smatra potpuno funkcionalnom. Takodje je od skora spojena osnovna funkcionalnost ovog drajvera sa specificnim opcijama koje se ticu DC (Direct Conversion) funkcija koje omogucavaju prijem signala od 0 do 28.8MHz uz male modifikacije na samom uredjaju. Detalji oko ove modifikacije se mogu naci u mom predhodnom clanku ovde. Ovaj DC mod je primamljiv velikom broju KT radio operatora ili korisnicima koji vole da slusaju ogroman izbor radio stanica na ovom podrucju (SWLing) u analognim ili digitalnim modovima poput DRM. Takodje, upotrebom “virtualnih kablova” moguce je signal preusmeriti u neki drugi program za demodulaciju specificnih modova ili protokola. Primer solidnog programa za demodulaciju vecine radio amaterskih modova je Fldigi.

Jos jedna zanimljiva opcija RTL-SDR drajvera (rtl_tcp) je mogucnost da se I/Q stream sa samog uredjaja preko LAN ili WiFi mreze moze proslediti na drugi racunar koji ce vrsiti demodulaciju signala. Posto sam drajver dolazi kao izvorni kod, postoji mogucnost prevodjenja (compile) i upotrebe sa relativno skromnim HW platformama kao sto je na primer Raspberry PI ili cak na OpenWRT routerima u cilju dislokacije samog RTL-SDR prijemnika tj postavljanja prijemnika fizicki uz samu antenu sto moze da nam pruzi bolji prijem (izbegava se slabljenje VF signala kroz kablove) i ustedu na problematicnim koaksialnim kablovima.

Trenutno veoma zanimljiv program za demodulaciju signala je SDR#. Ovaj program je pisan na .NET platformi sto omogucava rad kako na Microsoft Windows operativnim sistemima (native) tako i na Linux i Mac OS X koriscenjem MONO emulacione platforme. Naravno, na Windows platformi se mogu ocekivati najbolji rezultati po pitanju brzine rada i stabilnosti. Program iz dana u dan dobija nove funkcionalnosti ali navescu samo nekoliko:

– Mogucnost rada sa skoro svim aktuelnim SDR uredjajima (SoftRock baziranih preko zvucne kartice, RTL-SDR i sl)
– Denodulacija za AM, LSB, USB, NFW (narrow FM), DSB, CW-L, CW-U
– Demodulacija WFM (wide FM) tj radio difuznog FM za opseg 88-108MHz sa podrskom za Stereo signal i RDS
– Potpuno podesiv demodulacioni filter (propusna sirina i strmina)
– Originalni algoritam za korekciju I/Q signala
– Podesiv AGC (automatska kontrola jacine audio signala)
– Podesiv Squelch (automatsko mutiranje audio signala)
– Podesiv FFT i Waterfall prikaz
– Mogucnost funkcionalne nadogradnje preko Plugin-ova

Iako ja SDR# koristim na Mac OS X operativnom sistemu preko MONO platforme, rezultati prijema i prikaza su sasvim korektni. Evo par slicica uslikanih prikikom radioamaterskog KT takmicenja gde prva slika prikazuje veci broj stanica koje emituju RTTY signal dok druga prikazuje stanice koje emituju signal sa LSB modulacijom. Obratite paznju da su prikazani samo uski delovi spektra od rasplozivih 2MHz sirine. Takodje na drugoj slici se moze uociti relativno veliki dinamicki opseg gde se pojedini signali krecu cak i do +40dB po S skali (najcrveniji signal) bez primetnih problema oko zasicenja IF stepena koji se cesto vidjaju u SoftRock baziranim konstrukcijama.

Dodatno na drugoj slici se uvidja jedna radio stanica (zuto-cvena traka sa peckicama u desnom delu spektra) gde operater koristi verovatno rucno pravljen linearni pojacivac ali koji je totalno razdesen i “prsti” van dozvoljenih specifikacija za LSB modulaciju. Tacnije, signal je previse pojacan (sto bi mladi rekli, “napanjio pojacalo”) i dolazi do distorzije VF signala i tako smeta ostalim ucesnicima takmicenja koji su bili prinudjeni da se sklone od njega u stranu a pritom gubeci deo i onako uskog radio spektra koji je propozicijama postavljen za to takmicenje 🙂

I za kraj, kao sto sve u zivotu nije savrseno tako ni ovaj RTL-SDR nije savrsen. Osnovne moje zamerke se odnose na RTL2832U i njegov DDC stepen koji nije bas najsjanije resen tako da na pojedinim centrlnim ucestanostima dolazi do jako loseg potiskivanja gornje i donje slike signala tkz “Image rejection“. Sledeca slika prikazuje te probleme gde crveni signali (dobijeni iz Marconi 2019 signal generatora) predstavljaju “prave” signale dok plavo-zuti predstavljau laznu sliku istih tih signala ciji se intenzitet menja u zavistnosti od udaljenosti od centralne frekvencije.

U cilju prevazilazenja ovih problema, pozeljno je postaviti specificne centralne frekvencije prijemnika za optimalni prijem odredjenih opsega.
Ovo prakticno znaci da ce prijem signala recimo na 3.7MHz biti dosta cistiji ukoliko se postavi za centralnu frekvenciju 3MHz pa slusati gornji deo spektra nego postaviti 4MHz pa slusati donji deo spektra.
Za radio amaterske KT opsege, ekperimentalnim putem sam dosao do sledecih centralnih frekvencija:

– 80m band – 3MHz
– 40m band – 7Mhz
– 20m band – 13.5MHz
– 15m band – 21.5MHz
– 10m band – 27.5MHz

PS: Jedna ohrabrujuca vest, obzirom da se doticni tuner chipovi E4000 i FC0013 vise ne proizvode a preostalih zaliha je sve manje, na trziste se pojavila nova nada, R820T od firme Rafael Microelectronics koji po preeliminarnim podacima ima bolje karakteristike od doticnih. Ostaje jos da vidimo i prve primerke takvih stikova 😉

Korisni linkovi:
http://sdr.osmocom.org/trac/wiki/rtl-sdr
http://superkuh.com/rtlsdr.html
http://www.reddit.com/r/RTLSDR/comments/s6ddo/rtlsdr_compatibility_list_v2_work_in_progress/
http://sdrsharp.com
http://cgit.osmocom.org/cgit/rtl-sdr/
http://webchat.freenode.net/?channels=#%23rtlsdr
http://gnuradio.org/redmine/projects/gnuradio/wiki
http://www.sm5bsz.com/linuxdsp/hware/rtlsdr/rtlsdr.htm
http://steve-m.de/projects/rtl-sdr/tuner_comparison/
http://superkuh.com/gnuradio/R820T_datasheet-Non_R-20111130_unlocked.pdf
http://erewhon.superkuh.com/gnuradio/Elonics-E4000-Low-Power-CMOS-Multi-Band-Tunner-Datasheet.pdf

SDR# instalaciona skripta za Linux i Mac OS X
http://pastebin.com/eDA0p4u8

Do sledeceg pisanja,
73 de YU3MA

Prepravka DVB-T USB prijemnika sa RTL2832U za HF 0-28MHz

FOR UPDATED VERSION OF THIS POST PLEASE VISIT MY NEW BLOG HERE:
http://yu3ma.net/wp/?p=370

DVB-T USB stikovi su prvestveno namenjni za prijem digitalne televizije u VHF i UHF frekventnom podrucju. Uz malu modifikaciju koju sam ovde predstavio, preskakanjem prvog tuner integrisanog kola i prikljucivanjem VF signala direktno na RTL2832U je moguce primati radio signale u opsegu 0 do 28.8MHz sto je  vrlo interesantno KT radio operatorima ili korisnicima starijih radio stanica koji zele da moderniziju svoj uredjaj tako sto ce ovakav sklop prikljuciti na IF stepen uredjaja i prakticno dobiti SDR pan-adapter.

Kao prvi korak oko ove modifikacije neophodno je utvrditi koji je tacan tuner IC u samom USB stiku. Za varijante sa E4000, modifikacija je krajnje jednostavno jer nije potrebno uklanjati C1 i C2 kondenzatore zato sto se iz drajvera ovaj tuner IC moze potpuno iskljuciti tj postaviti u High-impendance mode tako da ne smeta prijemu snignala. Za ostale tunere, neophodno je ukloniti C1 i C2.

Sledeci korak je izrada i postavljanje TR1 trasnformatora koji ce nam obezbediti transformaciju impedanse sa 50ohm na 200ohm i konverziju ne-balnsirajuceg signala u balansiraju (diferencialni) neophodan za ulaz u AD konverter RTL2832U. Za najbolje rezultate je pozeljno koristiti Mini Circuit T1-6T-KK81 transformator. Na zalost, ovaj transformator je jako tesko nabaviti na nasem a i stranom trzistu. Kao alternativa, moguce je koristiti feritno jezgro Amidon FT37-43 ili minijaturna feritna jezgra iz rasturenih LAN modula. Takodje moze da se koristi bilo koji wideband VF transformator, recimo neko iz razhodovanih antenskin TV pojacivaca. Moram napomenuti da feritni prstenovi i jezgra iz SMPS (ATX ispravljaci za PC) ne mogu da posluze u ovu svrhu.

Transformator se pravi tako sto se uzme tri parceta tanke (nebitan je precnik) lakirane zice i zajedno se provuku 5 puta kroz jezgo. Ovaj nacin motanja se zove “trifilarno”. Od ta tri provodnika prvo izdvojiti jedan koji ce nam sluziti kao primar, na shemi oznaceno sa brojevima 1 i 4. Ostala dva provodnika spojiti “na red” tako da prakticno dobijamo duplo duzi provodnik vodeci racuna o pocetku i kraju zice, dakle da kraj jednog provodnika bude spojen na pocetak drugog. Sekundarnu sekciju je potrebno prikljuciti na prvu i drugu nozicu RTL2832U, najbolje kod kondezatora zbog nesto veceg raspolozivog prostora za lemljenje. Primarnu sekciju transformatora je pozeljno prikljuciti na neki mali VF konektor koji ce biti fizicki postavljen na samoj plocici prijmnika.

Evo slicica kao primer kako to sve moze da se izvede uz upotrebu rucno pravljenog transformatora sa feritnim jezgrom iz rasturenog LAN modula.

Jos par korisnih prepravki vezanih za ovu modifikaciju se ticu dodatnog filtriranja napajanja i signala koji dolaze sa USB kabla. Prva je dodavanje tantal kondenzatora od 1uF na napajanje radi boljeg filtriranja 5V jednosmernog napona. Druga modigikacija se svodi na dodavanje EMI feritnih prstenova na sam USB kabal u cilju sprecavanja smetnji koje mogu da dodju od samog racunara. Naravno, moze da se koristi USB kabal koji vec poseduje takve prstenove. U vezi filtriranja EMI smetnji pogledajte moj clanak ovde.

Za kraj, samo da dodam da je veoma pozeljno koristiti nisko propusni filter (LPF) za 30MHz ili specifican propusni filter (BPF) ispred VF ulaza u ovaj uredjaj radi uklanjanja potencialnih smetnji koje mogu da dodju iz drugih opsega radio spektra, najcesce iz FM radio difuznog opsega.

Happy SDR-ing … 🙂

UPDATE 30.11.2012:
Kod izrade transformatora sa FT-37 jezgrom je potrebno namotati 10 navoja trifilarno za postizanje najboljih perfomansi za HF opseg. Primer jednog takvog transformatora (druga slika, oznacen brojem 6) mozete pogledati u ovom clanku.

UPDATE 31.01.2013:

Link-back:

http://mbrochand.chez-alice.fr/radio/Modification_RTL2832U.pdf
http://www.hamradio.selfip.com/i6ibe/rtl2832hf/dongle.htm
http://blog.livedoor.jp/bh5ea20tb/archives/4263275.html
http://pmr446.xooit.com/t4047-SDR-recepteur.htm?start=30
http://www.hrvhf.net/index.php?option=com_jfusion&Itemid=110&jfile=index.php&topic=2072.75
http://vk.com/dvb_tv
http://radioamateur.xooit.fr/t242-Un-tuner-TNT-USB-en-SDR-0-60MHz.htm
http://rogovsky.livejournal.com/387951.html
http://knietzsch.de/radio-tv-world/amateur_radio/sdr.htm
http://www.brugtgrej.dk/forum.php?mode=thread&obj=28062
http://www.ukrtvr.org/forum.html?func=view&catid=6&id=38550
http://awaitingstock.wordpress.com/page/6/
http://on4jx.net/content/analyseur-de-spectre-partir-dune-cl-usb-destin-la-r-ception-de-la-t-l-vision-num-rique
http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t=22261&page=4
http://kaiyanotako.blogspot.com
http://radioproffi.ucoz.ua/forum/7-131-5
http://www.radioscanner.ru/forum/topic45014-93.html

73 de YU3MA

RTL-SDR – 1. deo

Vec neko duze vreme je u SDR krugovima vrlo aktuelna varijanta bazirana na jeftinom DVB-T USB uredjaju koji uz adekvatne drajvere i programe moze da sluzi kao Software Defined Radio prijemik za opseg od 50MHz do 1700MHz a uz male HW prepravke i za HF oseg od 0Mhz do 28.8MHz.

Ovaj mali simpaticni uredjaj je prvestveno namenjen za prijem FM Radia i digitalne televizije po DVB-T standardu ali obzirom da je nasa RATEL agencija odlucila da zvanicni standard u Srbiji bude DVB-T2 ovaj uredjaj ce tesko biti iskoriscen u tu svrhu a inace i jedan od razloga zasto se takvi i slicni USB uredjaji ne prodaju na nasem trzistu. Ukoliko zelite da pribavite jedan ovakav primerak po ceni od 17€, mozete posetiti (proverena prodavnica) DealExtreme. Sledeca slika prikazuje unutrasnjost Ezcap DVB-T primerka koji mi je stigao sa DX:

Sta je u celoj ovoj prici sa ovim USB uredjajem tako zanimljivo?

Da prvo objasnim sta sadrzi ovaj uredjaj u sebi. Postoje X varijacija na ovu HW konstrukciju ali je svima zajednicko da poseduju jedan digitalni tuner IC i jedan baseband AD konvertor IC sa USB interfejsom. Za tuner se prvo pocelo sa Elonics E4000 sa kojim jos pre nekoliko godina bio projektovan cuveni SDR FUNcube USB dongle. U medjuvremenu je firma Elonics otisla pod led i na trziste se pojavio vrlo slican FC0012 i FC0013 firme Fitipower digitalni prijemnik.

Sledeci blok diagram prikazuje unutrasnju strukturu E4000 IC koja skoro indenticna kao i kod FC0012/13.

Iz prilozene slike se odmah da zakljuciti da je ovo vec vidjen koncept koji se primenjuje kod Softrock i ostalih SDR konstrukcija stim da je ovde u E4000 to sad sve integrisano u jednom IC. Na zalost, za ovaj E4000 niti FC0012/13 trenutno nije javno dostupna tehnicka dokumentacije, tj dostupna je samo na zahtev uz potpisivanje NDA ugovora.

U poredjenju sa FunCube gde je koriscen custom baseband AD i DSP procesor, kod ovih novih DVB-T USB uredjaja se umesao veliki proizvodjac Realtek koji je izbacio na trziste RTL2832U chipset i automatski doveo do drasticnog obaranja cene ovakvih gotovih uredjaja. RTL2832U je dvokanalni AD konverter sa diferencialnim ulazima, rezolucije 8bita sa maksimalnim sample rate od 3.2Msps. U ovom IC se dodatno nalazi i digitalni down-konverter (DDC) koji je prvestveno postavljen kako bi se medjufrekvenca (IF) iz tunera mogla postaviti na bilo koju frekvenciju ali je uprava on iskoriscen i za “hakove” sa direktnim prijemom HF osega. Takodje RTL2832 poseduje integrisan USB 2.0 interface kao i I2C port za kontrolu tunera. Dodatno ovaj IC zadrzi i jos neke funkciske blokove vezane za samu DVB-T televiziju ali nam oni u ovom trenutku nisu bitni.

Cela prica pocinje kada se “skontalo” da ovaj RTL2832U moze da radi AD konverziju i da izlazne podatke izbacuje kao RAW (ne procesiran/ne kompresovane) zapis sto omogucava da na PC racunaru radimo dalje procesiranje ili demodulaciju koja se oslanja cisto na upotrebljeni software. Otuda njega u SDR svetu 🙂

Nastavak sledi …

DSP Radio USB Si570 Controller – Download

DSP Radio USB Si570 Controller (beta) verzija nakon malo testiranja i sa par novih funkcija je konacno dostupna za preuzimanje u binarnom formatu. Ova verzija nije savrsena ali je sasvim funkcionalna. Jedna od novih funkcija je ta da je moguce ukucati u polje za ucestanost direktno numericku vrednost koja ce biti poslata preko USB interfejsa ka Si570 oscilatoru tako da je moguce koristiti ovaj program za kontrolu oscilatora nevezano od DSP Radio aplikacije.

Program poseduje u sebi i nezavisni driver za komandno okruzenje (Contents/Resources/hidtest2) koji prakticno upravlja USB PIC 18F2550 kontrolerom baziranom na firmware-u objavljenoj na SourceForge stranici ovog projekta. Raspolozive opcije ovog drivera moguce je dobiti kucanjem u komandnom okruzenju (shell) “./hidtest2 -h”. Zamenom ovog drajvera sa adekvatnim u okviru aplikacionog paketa, moguce je koristiti ovu GUI aplikaciju i za druga HW/SW resenja za upvaljanje lokalnim oscilatorom SDR primopredajnika.

Preuzmanje aplikacije SDRBrowserV2.app.zip iz SVN repozitorijuma (putanja trunk > SDRBrowser > SDRBrowserV2.app.zip):
http://sourceforge.net/p/usbpicsi570/code/

EMI suppression

Evo jedan konkretan slikovit primer koliko moze da utice kvalitet NF kabla na prijem kod SDR prijemnika. SDR je zgodan za poredjenje jer se kod njega svi ti problemi tacno “vide” a naravno sve se to desava i kod klasicnin krijemnika samo se malo teze uocava. U ovom malom eksperimentu sam pustio prijemnik i u toku rada brzinski zamenio kablove kako bi tacno mogao da uporedim. U pitanju je kabal za povezivanje SDR prijemnika sa zvucnom karticom.

Kabal br 1 je rucno sastavljen sa dodatim EMI feritnim prstenovima (EMI suppression) za suzbijanje smetnji dok je br 2 kompletno fabricki bez feritnih prstenova.

Razlika je ocigledna, kod kabla br 2, brum i shum oko nulte ucestanosti (0 – 3kHz) je drasticno izrazen dok kod kabla br 1 to skoro da uopste nepostoji. Ova pojava se drasticno uvecava kada je prijemni signal nizeg inteziteta pa je neophodno da se izvrsi dodatno programsko pojacanje signala (software gain).

U ovom slucaju je masa od USB i masa od signalnog kabla bila potpuno/galvanski razdvojena. Kada sam probao sa spojenim masama (naravno sve zavisi od kompletne postavke racunara/zvucne kartice) dobio sam jos gomilu fleka (uspravne linije oko nulte ucestanosti veoma jakog intenziteta) koje su kod kabla br 2 bile drasticno izrazenije. Naravno, sam kvalitet kabla takodje ima veliki uticaj pa je preporucljivo za povezivanje SDR prijemnika sa zvucnom karticom koristiti sto je moguce bolji kabal posto je to “usko grlo” cele postavke. Svi ti problemi koji se vide na ekarnu se narvno i prakticno cuju kod prijema!

Posto suzbijanje smetnji kod radio uredjaja ima veliki uticaj na kompletan prijem, evo primer kako treba sve kablove koji ulaze i izlaze iz uredjaja dodatno “blokirati” sa feritnim prstenovima visokog permabiliteta. Na slici se vide dva kabla sa fabricki dodatim feritnim prstenovima dok su druga dva kabla rucno sastavljena.

Mislim da ce vam ovaj mali primer biti od koristi 😉