SDR Micron, приемник с прямой оцифровкой и USB подключением от N7DDC

[rolin]

Всем привет. Данный приемник был задуман как замена SDR Minor еще 5 лет назад и только сейчас, наконец-то, я смог доделать его.
Максимально простой, дешевый, малогабаритный - надеюсь, любой желающий повторит его как конструкцию выходного дня.
Все исходные коды, будь-то программные реализации или прошивки для этого проекта будут опубликованы.
Основу устройства представляет очень доступная, современная и дешевая ПЛИС серии Cyclone 10 - 10CL010YE144C8G (менее 10 долларов).
Интерфейс связи с компьютером выполнен на чипе от FTDI FT232HQ, обеспечивающая высокую скорость передачи данных по USB 2.0.
Радиотракт содержит дешевый легкодоставаемый 14 бит АЦП ADS6143. Подойдут любые из списка ADS6142, ADS6143, ADS6144I, ADS6145 или 12-ти битные ADS6122, ADS6123, ADS6124, ADS6125.
В режиме ожидания приемник потребляет от шины USB около 200 мА, в рабочем режиме 470 мА, что очень близко к максимальному возможному потреблению для шины. Имеет смысл попробовать поставить малопотребляющий АЦП вроде AD9649 / AD9629.
Задающий генератор для АЦП используется типа 5P49V5923, это программируемый, очень дешевый генератор на любую частоту, тактируется от стабильного генератора 10 МГц.
Частота генерации задается с помощью записи его регистров в момент старта приемника. В исходниках прошивки можно найти файлы инициализации для других частот, сгенерированные фирменной программой от IDT.
Частота принята как 76.8 МГц, максимальная частота приема при этом 30 МГц. С этой частотой АЦП потребляет умеренный ток.
Выходной семпл-рейт приемника может быть любой из списка: 48 kHz, 96 kHz, 192 kHz, 240 kHz, 384 kHz, 480 kHz, 640 kHz, 768 kHz, 960 kHz, 1536 kHz. Последние два режима выдают 16-ти битные семплы для экономии трафика передачи данных.

Вложение 319544 Вложение 319545 Вложение 319546

Приемник может выдавать также данные для wide bandscope, что пока не реализовано ни в одной программе.

Для приемника разработана и испытана плата полосовых фильтров, которая устанавливается сверху вторым этажом. Частоты раздела 0 - 2.5 МГц, 2.5 - 6.0 МГц, 6.0 - 12.5 МГц, 12.5 - 20.0 МГц, 20 - 30 МГц.
Частоты подобраны таким образом, чтобы предотвратить перегрузку АЦП мощными внеполосными сигналами.
В качестве аттенюатора в первом образце используются два реле с резисторами, но я решил их заменить на микросхему PE42641. Причина заключается в том, что я разработал плату фильтров для приемника, совмещенную с УКВ трактом на известной микросхеме R820T2, что обеспечит прием вплоть до 1.7 ГГц, а значит нужен соответствующий аттенюатор.
Также, для приемника разработана плата фильтров, совмещенная с трансвертером 2-х метрового диапазона, выполненным на основе высокоскоростного ключевого смесителя. С генератором 100 МГц он обеспечит качественный прием в диапазоне 130 - 160 МГц. Но, к сожалению, для этого тактирование АЦП должно быть 122.880 МГц а максимальная частота приема должна быть ограничена 55 - 60 МГц.
Этот вариант я оставлю на потом, вариант с R820T мне видится более интересным.

Для приемника разработан бутлоадер, позволяющий легко и просто менять прошивки. Достаточно лишь единожды после сборки прошить бутлоадер в приемник программатором. Никакая неудачная прошивка не способна вывести из строя приемник, каждый раз после включения питания, приемник снова готов к прошивке.

На данный момент для приемника написана EXTIO.dll, позволяющая работать с большим количеством программ. Среди них такие известные и качественные программы, как HDSDR, SDR Uno, SDR Sharper.

Все исходники, прошивки, печатные платы, драйвера, описание протокола и сисок компонентов вы можете найти в моем аккаунте на GitHub https://github.com/Dfinitski/SDR-Micron

Первое видео - демонстрация работы приемника с программой SDR Sharper



Добавлено через 8 минут(ы):

Для приемника также разработана активная широкополосная рамочная антенна, именно с ней он работает на видео.

Вся документация на антенну выложу позже.

Графики АЧХ платы фильтров

Вложение 319548 Вложение 319549 Вложение 319550 Вложение 319551 Вложение 319552

[rolin]

vadim_d, не знаю, что это за тест, но в списке подключенных устройств приемник имеется. При использования команд драйвера типа чтения/записи, возвращается ошибка. При использовании команд получения инфо об устройстве, возвращаются нули или ничего, даже серийный номер прочитать нельзя.

Мануалы советуют команды, для отключения собственного VCP драйвера, чтобы он не мешал работе основному direct драйверу, но в моем случае они не сработали.

VCP драйвер - это драйвер виртуальных COM портов для FTDI устройств для всяких USB шнурков, вот этот драйвер является встроенным. А мне нужна работа с основным драйвером, с которым высокоскоростная передача данных осуществляется.

[rolin]

В новой прошивке 1.3 отлажена работа обзора в широкой полосе от 0 до 30 МГц совместно с QUISK 4.1.45

Благодаря наличию большого обьема оперативной памяти в Cyclone 10, приемник буферизирует аж 16 тысяч отсчетов для отрисовки панорамы, так же, как в Анжелии.
Для сравнения, Hermes 10E выдает только 1 тысячу.

К сожалению, имеется ошибка в обработке данных и бендскоп работает нормально только при малых уровнях сигнала на АЦП.

Решил выложить пока как есть.

В архиве hardware файл для QUISK, будет работать только в 4.1.45 и выше. Также будет полезно посмотреть его, там очень просто о том , как устроен протокол обмена.

Новые версии QUISK позволяют очень просто подключить к нему любой приемник.

Вот так это выглядит сейчас. Жаль, нельзя зуммировать

[rolin]

Оказалось, что 93С46 просто не поддерживается, моя ошибка.

Используйте 93LC56B или 93LC66B

[vadim_d]

не знаю, что это за тест

Ну обычно замкнуть в каком-то месте принимаемый поток назад на передачу, хоть программно, хоть аппаратно, и посмотреть, пропирают ли данные . Я в Линуксах совсем не специалист, как я понимаю VCP драйвер не позволяет установить максимальные скорости, доступные в чипе?

[rolin]

как я понимаю VCP драйвер не позволяет установить максимальные скорости, доступные в чипе?

Максимальная скорость через COM порт, если сильно не ошибаюсь - 2.5 Мб в секунду. Максимальные возможности чипа - 60 МБ в секунду, то есть 480 Мб в секунду.

Сегодня запустил плату приемника с АЦП AD9649. Для прикола и вообще, с целью обмануть судьбу, приобрел дешевую 20 МГц версию за всего 23 доллара.
То, что оно в принципе должно работать на 76.8 МГц, сомнений не было, потому что вход тактирования у них расчитан до 300 МГц. Вопрос только как оно будет работать.

Ответ - ужасно работает. Шумовая полка мгновенно деградирует даже при подаче слабого сигнала на вход. Вокруг сигнала образуется 4 - 5 пичков зеркально, фантомы по всему диапазону как забор. Замерять параметры смысла не было.

Заменил АЦП на такой-же, но 65 МГц версию (лежала в тумбочке), все стало сильно лучше, чутье - 127 дБм, переполнение -12.5 дБм, динамический диапазон был намерян 102-104 дБ.
По-хорошему, нужно покупать 80 МГц версию и пробовать, цена 42 доллара, недорого. Может 106 - 108 дБ ДД получится.

Ток потребления приемником - 330 мА, даже с учетом тока потребления R820T на плате фильтров, приемник легко влезет в разрешенные 500 мА для USB 2.0. В отличие от версии на TI.

Герберы платы и прошивку выложил на Гитхаб.

[rolin]

К сожалению, jlcpcb.com в очередной раз прогнала туфту. Маска налазит на площадки, паять невозможно. Наверное, лучше переплатить у pcbway или oshpark

[UT0UM]

прогнала туфту

странно
у меня такого нет
и отверстия для теплоотвода нормально сделали

причем нормальные оба варианта - и с ошибкой (черные) и без ошибки (зеленые)



п.с. может мы в разных jlc заказывали?

п.п.с кстати, кому нужны платы, обращайтесь в личку
отправлю по Украине

[rolin]

UT0UM, из трех вариантов плат, одна с дефектом у меня. Все 5 штук.

Отправил фотки менеджеру, но думаю, мне уже не ответят
Хотя, может скажут, что дефект незначительный и пайке не мешает.

[UT0UM]

Хотя, может скажут, что дефект незначительный и пайке не мешает.

у меня недавно на нескольких платах из заказа дырки в маске на дорожках были закрашены кисточкой
натыкал им
дали купон на 15 долл, чтобы я перезаказал платы
хотя тоже вроде пайке не мешает

[Kia2700d]

с дефектом у меня. Все 5 штук.

ролин, ты сам такие герберы нарисовал (см картинку). у jcl может и бывают ошибки, но в данном случае они не виноваты имхо.