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]

А на фото старый микрон (Cyclone III)?

На фото старая версия, текущая версия платы немного непрезентабельна, но смысл абсолютно тот же. В ближайших планах у меня заказ новых плат и доработка прошивки под прием УКВ с R820T.

Двоякое ощущение, с одной стороны

Удивительно, когда вы видите портативный аппарат, то сразу хотите увеличивать дисплей в нем. А когда компьютерную версию, то уменьшать ...
Я для себя решил дилемму просто - Dell Venue 11 Pro.

Не мешало бы сделать все таки прием в зонах Найквиста для УКВ.

Прием в зонах Найквиста это отстой (для широкополосного обзорного приемника). Буду делать прием УКВ на R820T2.

Хоть мне и нравится панорама, но так намучился "подружить" компьютер со "свистком" и Ensemble что покончил с SDR-ами навсегда.

Свисток через костыли работает, но это изначально не радиолюбительская штука. Не стоит ставить крест на SDR из-за этого. Мой приемник максимально прост в подключении, настройки не требует и вовсе.

Хорошая (на мой взгляд) идея: тактировать r820t не от собственного генератора а от деленного основного.

Хорошая идея, можно сэкономить 10 долларов на термокомпенсированно м генераторе. А делить чем ? Обычной логикой ?

[Sergey_gh]

Можно заливать прошивку в ПЛИС при каждом подключении используя режим bit-bang микросхемы FT232H. Повторяющим тогда вообще ничего прошивать не нужно будет. Ну и чип памяти уходит и никакого бутлоадера не нужно. Заливает ПЛИС-ку FT232H быстро - несколько мегабит в секунду.

[Genadi Zawidowski]

Да делить просто логикой. Я пробовал в плис делить.... грязновато получается. Делить с учётом допустимых частот.

[LZ1AO]

А делить чем ? Обычной логикой ?

74LVC74A, если деление на 4 Вам достаточно. Использовал до 150MHz, с -20 до + 55 градусов, питание 3.3V.
Работать с Quisk планируете?

[rolin]

Можно заливать прошивку в ПЛИС при каждом подключении используя режим bit-bang микросхемы FT232H.

Для этого придется некоторые выводы шины данных FT232H подвести к JTAG входу плисины, то есть повесить на них емкость с непредсказуемым результатом.
Потом, в софте придется предусмотреть прошивку, таскать всегда с собой файл прошивки и т.д. Я выбрал для себя простой вариант, код бутлоадера был уже обкатан в других проектах.

Работать с Quisk планируете?

Да, на Квиск большие планы, в том числе разделение на клиентскую и серверную часть, для удобной работы удаленно.

Также, в планах поднять из забытия некоторые проги с открытым исходным кодом и прикрутить к ним приемник.

[Genadi Zawidowski]

Для этого придется некоторые выводы шины данных FT232H подвести к JTAG входу плисины.

речь про то, что можно обойтись режимом последовательной загрузки с внешним относительно плис тактированием. Jtag не задействован в этом режиме.

[rolin]

Как обещал, выкладываю документацию на антенну.

Кто не знает что такое магнитная рамка в нерезонансном режиме и на что она способна, обязательно читайте мой обзор заводской антенны AML052, которая стала прообразом моего варианта антенны.
http://www.sdr-deluxe.com/publ/obzor...ml052/1-1-0-49

Я назвал свой вариант антенны AML-30, это просто акроним.



На гитхабе вся информация, что есть у меня. https://github.com/Dfinitski/AML-30 Надеюсь, кто-то нарисует схему и я ее тоже добавлю.

В исходниках печатной платы найдете два варианта антенны - под большой и маленький корпус усилителя AD8099, рекомендую собирать под маленький.

Антенное полотно - 5 метров стального тросика в виниловой оболочке, обжатый с концов в обычные SMA разъемы. Думаю, можно использовать аудиокабель в силиконовой оболочке с тем же успехом.
Синфазные дроссели (Common mode chockes) можно заменить на ферритовые кольца с бифилярной обмоткой. От индуктивности такого дросселя будет зависеть нижняя граница рабочих частот.

Антенна прекрасно работает на НЧ, в том числе на десятках килогерц. Работу на ВЧ диапазонах с ней я лично не видел, рекомендовать не могу.

[rolin]

Поясняю работу бутлоадера.

После сборки приемника, нужно с помощью программатора Altera Byte Blaster и любой версии Quartus прошить файл Micron.pof, взятый отсюда. Больше программатор вам не понадобится.

После подключения устройства к питанию, оно остается в неактивном режиме, пока какая-нибудь программа не пришлет команду инициализации. После этого, у программы будет всего одна секунда, чтобы послать устройству команду оставаться в режиме бутлоадера. Сделать это может только специальная программа, которая находится тут . Еxe файл для Windows, .pyw файл для остальных систем.

То есть, для работы с программой бутлоадера, приемник должен быть свежеподключен. Если какая-то программа уже работала с ним, назад в режим бутлоадера он уже не вернется.

После старта программы бутлоадера, нужно кликнуть на кнопку Search.



Программа найдет все подключенные устройства с совместимыми микросхемами FTDI, подключенные к вашему компьютеру. Если одно из них окажется приемником SDR Micron, программа попытается активировать его в режиме бутлоадера. В этом случае зеленый светодиод питания приемника будет светиться, что означает успешную инициализацию, а красный светодиод будет мигать, что означает его работу в режиме бутлоадера. Напротив серийного номера приемника программа напишет Ready.



Если к компьютеру подключено больше, чем один приемник, программа будет работать с первым по списку. Различать их можно по серийному номеру.
Если по какой-то причине приемник не входит в режим бутлоадера, программа покажет ошибку.



Если все хорошо, нажимаем кнопку Browse, выбираем файл прошивки с расширением .rbf и нажимаем кнопочку Write FW. Программа в окне будет показывать что происходит.



Если прошивка завершилась успешно, программа напишет сообщение



При нажатии кнопки Quit, программа закроется, а приемник перейдет из режима бутлоадера в рабочий режим и его тут же можно будет использовать с SDR программами.

Если процесс завершится с ошибкой, можно снова нажать кнопку Write FW.

[rolin]

Видео работы с программой HDSDR, последней на данный момент версии 2.8 beta 11

[KAO]

Спасибо за интересную конь струкцию! Будем посмотреть! Ну и поучимся тоже.