Archive
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
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
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 …
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 😉
ZMSDR I/Q TX – 2. deo
Da li ste slusali mozda album od Disciple A Kitchme – I Think I See Myself On CCTV?
Sada mogu i ja da kazem slicno, I Think I See Myself On WebSDR! 🙂
Slika prikazuje prijem signala (ljubicasti spektar) koji salje ZMSDR (samo nosilac, bez modulacije) sa snagom od 5W na 520km udaljenoj lokaciji. Prijemni signal je relativno slab, S6 po “S” skali tj skoro na ivici prijema. I ovako slab signal je za mene odlican rezultat sto pokazuje da je TX koncept koji sam predstavio poptuno ispravan.
Sam I/Q modulator je vrlo malo izmenjen. OPA1632 diferencijalnog pojacivaca koji je uzgred mozda jedan od najboljih audio operacionih pojacivaca koje je Texas Instruments napravio, u mom konceptu se nije pokazao bas najsjanije. Ovaj OP je prilicno zahtevan po pitanju napona napajanja kao i potrebne struje. Posledicno ovaj OP se prilicno greje i bez ozbiljne dvoslojne PCB koja je projektovana tako da dodatno i odvodi toplotu, tesko da moze da se koristi. Takodje, njegova velika mana je sto ne moze da na svom izlazu daje napone koji su bliski naponu napajanja i samim tim gubimo deo snage koju moze da proizvede (non rail-to-rail).
Sa druge strane, THS4521 koji sam trenutno postavio u modulator je totalno druga prica. Ovo je Low Power, Low Noise, Rail-To-Rail diferencijalni operacioni pojacivac predvidjen za 5V napajanje. Sa ovim OP sam dobio vise snage sa nizim naponom napajanja (5V) u odnosu na OPA1632. Dodatno, ovaj OP se uopste ne greje pa je njegovo mesto u ZMSDR TX zagarantovano.
Naravno, 5W koje spominjem nisu dosli direktno iz modulatora vec od prostog single-band linearnog pojacivaca sa jednim IRF510 tranzistorom koji je spojen na izlaz iz modulatora. HF pojacivac je sklopljne po ovoj shemi uz malu modifikaciju, ulazni atenuator i RX/TX preklopnik je izbacen i koriscen je samo 80m-ski filter. Signal iz pojacivaca je dalje spojen na Inverted V antenu preko MFJ-945D antenske kutije. Tehnicki je potrebno dodati jos jedan mednju pojacivacki stepen izmedju I/Q modulatora i IRF510 kako bi dobili jos vise izlazne snage ali ja u mom slucaju nisam koristio – bilo mi je zanimljivije ovako.
Sledeca vrlo interesantna funkcija ovog ZMSDR I/Q modulatora se svodi na to da je moguce dobiti kako single-ended tako i diferencijalni izlaz iz modulatora prostim ukrstanjem 4 izvoda na CBT3253 (2. grana u kolu – protivfazno). Diferencijalni izlaz daje nekoliko vrlo bitnih prednosti. Kao prva je drasticno manje izoblicenje signala i bolja izolacija od lokalnog oscilatora. Ono sto je ovde poenta, ovakav diferencijalni signal mozemo dalje pojacati sa nekim opet vrlo pristupacnim brzim drajverskim IC koji mogu direktno da guraju gornju i donju granu jacih izlaznih FET tranzistore u push-pull pojacivacu cime izbegavamo koriscenje ulaznog transformatorskog kola za pojacivac koji je inace vrlo kritican i po pravilu problematican za nabavku dok sa druge strane dobijamo drasticno bolje karakteristike generisanog signala uz manje komponenti.
Posto je cela ova postavka prilicno interesantna za experimentisanje, bile su mi potrebne dodatne izmene u DSP Radio programu koji nazalost nije open source. Medjutim, kratak e-mail autoru Sebastianu Mrozeku DL2SDR sa nekoliko zahteva za izmenu su urodile plodom! Sebastian je u roku od par sati izbacio novu verziju DSP Radio 1.3.4 sa novim funkcijama te mu se ovom prilokom zahvaljujem na zalaganju. Nova verzija izmedju ostalog donosi i mogucnost da se sirina (bandwith) TX signala sada moze proizvoljno menjati isto kao i kod RX sto daje dodatne mogucnosti za upravljanje generisanim / modulisanim signalom. Sa ovom funkcijom je cak moguce napraviti i neku vrstu prostog mreznog analizatora ali o tome kada dodje vreme.
ZMSDR I/Q TX
Prica o SDR predajniciima zahteva razumevanje rada SDR prijemnika. ZMSDR prijemnik je baziran na duplo balansirajucem “Tayloe” mikser-u. TX zahteva prakticno iste elemente ali signale je neophodno poslati u suprotnom pravcu. Ideja da se koristi jedan isti sklop uz upotrebu relejnih prekidaca je zanimljiva kada se pogleda da je na trzistu dostupan minijaturni “reed” releji koji je predvidjen za rad na visokim ucestanostima. Detalji oko ovoga uskoro.
Za predajnik je dakle neophodan modulaciski sklop koji nase I/Q signale iz programa mesa sa podesenom ucestanoscu lokalnog oscilaora kako bi se kao rezultat tog mesanja dobio signal na izabranoj ucestanosti i osobina koje smo postavili iz SDR programa.
Sledeca slika prikazuje spektralni izgled I/Q signala koji se generisu iz DSPRadio programa.
Prakticna realizacija modulatorskog (mikser) sklopa se svodi na upotrebu CBT3253 prekidackog kola dok se komplementarni I i Q signali dobijaju upotrebom diferencialnog pojacivaca OPA1632.
Ovaj HF predajnik moze raditi u opsegu 0 – 30MHz i prakticno sa svim vrstama modulacija (SSB, LSB, CW, FM, AM, DRM i ostali digitalni modovi). Ucestanost lokalnog oscilatora (LO Input) mora biti 4 puta veca tj isto kao i kod prijemnika.
Update 1: Kratak update, gore prikazani koncept se pokazao kao ispravnim i mali prototip koji sam napravio ovako je PRORADIO!
Update 2: situacija sa ovom shemom postaje sve zanimljivija. Posle malo testiranja, koncept sa diferencijalnim pojacivacem se pokazao kao jako dobar jer njegova simetricna struktura u potpunosti “lezi” ovoj nameni. Evaluacijom sheme dosao sam do zakljucka da izlazni transformator NIJE potreban kao ni druga grana miksera tj izlaz sa nozice 9 iz CBT3253 (eventualno paralelnim povezivanjem obe grane mesaca mozemo prepoloviti njegove gubitke tj prepoloviti unutrasnji otpor prekidackih elemenata). Takodje prvi rezultati daju veoma dobar rezultat sto se tice izlazne snage. Po mojem pre-eliminarnom merenju, moguce je dobiti 100-150mW snage sa SSB modulacijom direktno iz samog mesaca! Jos jedna zanimljiva stvar lezi u tome da cak ni negativno napajanje za operacione pojacivace nije neohodno, uz malu posledicu da gubimo deo izlazne snage zbog cinjenice da ovi pojacivaci nisu “reail-to-rail”. Upotrebom alternativne varijante kao npr THS4521 diferencijalnog pojacivaca (rail-to-rail output) i ovaj problem bi verovatno bio resen uz opciju da je moguce kompletan sklop napajati samo sa jednostrukih +5V bez degradacije perfomansi! I zadnja bitna izmena, kondenzatori na izlazima pojacivaca (koji su za prijemnik sluzili kao integrator) takodje NISU potrebni. Jos jedna fina stvar vezana za ove pojacivace i njegovog “bias” (2 nozica) ulaza lezi u tome da smo tako izbegli 10-ak elemenata koji su u nekim drugim slicnim shemama sluzili za simetriranje DC ofseta sa leve i desne strane mesaca – ovde se to radi automatski! Jedina mana (ako to uopste moze da se tako i nazove) lezi u tome da je neophodno koristiti opornike (R1 – R8) sa veoma malom tolerancijom, reda 1% ili manje kako bi odrzali apsolutnu simetriju diferenijalnog pojacivaca.
Update 3: Postavljena prva verzija sheme SDR I/Q modulatora
73 de YU3MA
DRM – Digital Radio Mondiale – Dream Radio
Slikovit primer iz DRM programa Dream Radio, radio stanica DRM RUVR 1B drugi program na fkrekvenciji 9764KHz koriscenjem ZMSDR radio prijemnika.
Odlicno se cuje, dobre propagacije, zanimljiv sadrzaj …
DRM RUVR 1B je Ruska radio stanica koja u odredjenim terminima emituje radio program u DRM (Digital Radio Mondiale) formatu preko KT opsega na Srpskom jeziku. Nazalost, trenutno u Srbiji nema (komercijalnih) radio stanica koje emituju signal na kratkim talasima u DRM niti bilo kom drugom formatu.
Tehnika potrebna za emitovanje DRM signala je u ovom trenutku vrlo prosta i dostupa cak sta vise to je jedna te ista tehnika koja se koristi posljednjih nekoliko decenija samo malo “pametnije” iskoriscena. Vecina komercijalnih radio stanica koriste svoju postojecu (staru) opremu za emitovanje AM modulisanog signala na kratkim talasima ali uz DRM interface emituju i digitalni zvucni signal slusaocima kao u primeru sa slike.
SDR PA3FWM vs YU3MA
Posle izmene koncepta koji sam predstavio u verziji V2.1 revizija 3 ZMSDR-a, prijem signala se drasticno poboljsao. Dodatni BPF fino podesen za 3.7MHz je uneo dodatno poboljsanje. Koliko je to sve dobro ispalo, mozete videti u prilozenoj slici gde uporedno prikazujem frekventni spektar oko 3.7MHz sa ZMSDR poredjen sa cuvenim DC SDR-om (websdr) od PA3FWM. Slika govori sama za sebe … 😉
YU3MA.net 