Модем

Техническая сторона SDR. Томский проект SDR без ПК

Модераторы: RZ9I, R9IT, R9HBK

Модем

Сообщение R9IT » 07 мар 2011, 15:35

В данной теме будем обсуждать вопросы, реализацию модуля модема для SDR трансивера viewtopic.php?f=47&t=151
Молодой конденсатор без вредных утечек
ищет привлекательную катушку индуктивности
для создания совместного колебательного контура.
Низкие частоты не предлагать.
Аватара пользователя
R9IT
Администратор
 
Сообщения: 611
Изображения: 512
Зарегистрирован: 28 июн 2010, 22:35
Откуда: Оттуда
Категория: Первая

Re: Модем

Сообщение WEST128 » 09 мар 2011, 00:28

Вырисовывается вот такая блок-схема модема. Номинальные уровни на всех входах и выходах радиосигнала - 0 дБм, опорный вход 10 МГц - опция для тех, кому потребуется высокая стабильность. Все цифровые входы и выходы - в стандарте логики CMOS 3.3 В.
Вложения
Модем блок-схема.PNG
WEST128
Администратор
 
Сообщения: 119
Изображения: 0
Зарегистрирован: 09 фев 2011, 22:26
Откуда: Томск
Категория: Нет категории

Re: Модем

Сообщение WEST128 » 12 мар 2011, 12:01

Продублирую здесь свое сообщение из общей ветки.
Думаю, будет интересно взглянуть на картинки по фазовым шумам того решения, которое я сейчас закладываю в модем, картинки из программы ADsimCLK для микросхемы AD9524 (проверена на практике, значения совпадают с точностью не хуже 3 дБ). Кварцевый ГУН заложил не самый плохой, но и не самый лучший, скорее средненьки, ценовой диапазон таких приборов 20-30 $.
Вложения
125 MHz Phase Noise Table.PNG
Таблица фазовых шумов на тактовом выходе 125 МГц
125 MHz Phase Noise Table.PNG (7.72 Кб) Просмотров: 28016
125 MHz Phase Noise.PNG
График фазовых шумов на тактовом выходе 125 МГц
125 MHz Phase Noise.PNG (7.74 Кб) Просмотров: 28016
VCXO Phase Noise.PNG
Шумы кварцевого ГУНа.
VCXO Phase Noise.PNG (9.18 Кб) Просмотров: 28016
WEST128
Администратор
 
Сообщения: 119
Изображения: 0
Зарегистрирован: 09 фев 2011, 22:26
Откуда: Томск
Категория: Нет категории

Re: Модем

Сообщение WEST128 » 15 мар 2011, 00:21

Добавляю расчет структурной схемы приемного канала модема. Расчет больше "на пальцах", сверху над трактом написана мощность полной шкалы и уровень шума в полосе 1 Гц. Фильтры пока не считал, потери даны приблизительно. Штриховые линии в тракте на LTC2208 схематично отображают дифференциальный вариант исполнения для борьбы с низкочастотными помехами вида "блуждаюший ток" на печатной плате. Насколько это необходимо, покажет моделирование, ну а затем и макетирование. Плату постараюсь сделать сразу под два варианта, благо достаточно заложить несколько дополнительных посадочных мест и все. Для бюджетного варианта приемника на AD9215 такие извращения явно избыточны.
Вложения
ADC блок-схема.PNG
WEST128
Администратор
 
Сообщения: 119
Изображения: 0
Зарегистрирован: 09 фев 2011, 22:26
Откуда: Томск
Категория: Нет категории

Re: Модем

Сообщение WEST128 » 19 мар 2011, 14:56

Выкладываю блок-схему на узел передатчика. Основа - двухканальный ЦАП AD9778A (14 бит, 1 ГГц). Спектр до 100 МГц (теоретически можно и выше) формируется непосредственно, работа в диапазонах 2 м и выше - посредством переноса спектра либо классически, либо используя квадратурный модулятор, для чего на плате модема будут заложены опциональные цепи : квадратурные выходы I и Q с полосой до 1 МГц (больше просто не надо, на мой взгляд), и квадратурный модулятор ADL5385 с диапазоном рабочих частот 50-2200 МГц (тут есть одно "но" - сигнал гетеродина для данного модулятора должен быть вдвое выше выходной частоты). Уровень выходного сигнала 0 дБм номинальный.
Вложения
DAC блок-схема.PNG
WEST128
Администратор
 
Сообщения: 119
Изображения: 0
Зарегистрирован: 09 фев 2011, 22:26
Откуда: Томск
Категория: Нет категории

Re: Модем

Сообщение WEST128 » 20 мар 2011, 21:40

Нехорошая штука получается, однако : ног не хватает на ПЛИС в корпусе о 144-х ногах. 74 ноги задействованы под АЦП и ЦАП, 17 под параллельную шину качать данные в DSP, и 4 - обратно на ЦАП. Итого уже 95, а столько нету. Вот сижу и думаю, чего делать. Варианты такие : либо брать ПЛИС в корпусе с 240-ка ногами, но там нет индустриальных, только коммерческие (т.е. на чердаке уже не поставить, только дома), либо разбивать на 2 микросхемы по 144 ноги, одна работает только на прием, вторая - только на передачу. По деньгам разницы нет практически никакой, по помехозащищенности второй вариант даже лучше, цепи приемника отделены от цепей передатчика. Пока думаю.
WEST128
Администратор
 
Сообщения: 119
Изображения: 0
Зарегистрирован: 09 фев 2011, 22:26
Откуда: Томск
Категория: Нет категории

Re: Модем

Сообщение R9IT » 20 мар 2011, 22:50

В масштабах проекта, наверное, не страшно применение 2 ПЛИС. Оно, наверное, и с точки зрения отладки лучше на 2-х.
Молодой конденсатор без вредных утечек
ищет привлекательную катушку индуктивности
для создания совместного колебательного контура.
Низкие частоты не предлагать.
Аватара пользователя
R9IT
Администратор
 
Сообщения: 611
Изображения: 512
Зарегистрирован: 28 июн 2010, 22:35
Откуда: Оттуда
Категория: Первая

Re: Модем

Сообщение WEST128 » 26 мар 2011, 13:00

Принято решение размещать приемник в одной ПЛИС, передатчик в другой. Закладываю корпуса EQFP-144, на передатчик точно будет достаточно EP3C5, приемнику может потребоваться больше ресурсов, поэтому развожу с учетом возможности миграции на более "толстые" микросхемы, вплоть до EP3C25. В меру свободного времени рисую схему и плату, к лету должна увидеть свет :)
WEST128
Администратор
 
Сообщения: 119
Изображения: 0
Зарегистрирован: 09 фев 2011, 22:26
Откуда: Томск
Категория: Нет категории

Re: Модем

Сообщение WEST128 » 14 апр 2011, 21:44

Предлагаю к рассмотрению и конструктивной критике схему передающей части модема (остальная часть в процессе), и примерную компоновку на плате. Формат - P-CAD 2004.
Вложения
14.04.2011.zip
(351.03 Кб) Скачиваний: 428
WEST128
Администратор
 
Сообщения: 119
Изображения: 0
Зарегистрирован: 09 фев 2011, 22:26
Откуда: Томск
Категория: Нет категории

Re: Модем

Сообщение R9IT » 14 апр 2011, 22:22

Оперативно !!! Вот это работа !!!
Молодой конденсатор без вредных утечек
ищет привлекательную катушку индуктивности
для создания совместного колебательного контура.
Низкие частоты не предлагать.
Аватара пользователя
R9IT
Администратор
 
Сообщения: 611
Изображения: 512
Зарегистрирован: 28 июн 2010, 22:35
Откуда: Оттуда
Категория: Первая

Re: Модем

Сообщение WEST128 » 16 май 2011, 21:53

Схема модема практически готова, выкладываю. Осталось доделать аудиокодек, и подумать над тестовыми разъемами. Компоновка на плате пока только основных микросхем, выбранный габарит 100х200 мм уже не кажется слишком большим :) . По желанию можно прикинуть ценник по микросхемам. На неделе сделаю карты питания и тактирования, для самоконтроля. Критика и пожелания приветствуются.
Вложения
16.05.2011.rar
(662.57 Кб) Скачиваний: 448
WEST128
Администратор
 
Сообщения: 119
Изображения: 0
Зарегистрирован: 09 фев 2011, 22:26
Откуда: Томск
Категория: Нет категории

Re: Модем

Сообщение R9IT » 16 май 2011, 23:03

Сильно получается !!! :) Хотя, зная Дмитрия, я и не думал , что будет по-другому..
Вопросик - для подключения модема к другим ВЧ узлам ( входные. выходные цепи) будем использовать именно разъемы SMA? Может предусмотреть рядом с разъемами, контактные площадки для непосредственной припайки проводом ? Или тогда просто не паять эти разъемы в этом случае...
И вопросик по тракту УЗЧ - он сразу будет на плате модема? Хочу динамик поставить на передней стенке.
Молодой конденсатор без вредных утечек
ищет привлекательную катушку индуктивности
для создания совместного колебательного контура.
Низкие частоты не предлагать.
Аватара пользователя
R9IT
Администратор
 
Сообщения: 611
Изображения: 512
Зарегистрирован: 28 июн 2010, 22:35
Откуда: Оттуда
Категория: Первая

Re: Модем

Сообщение rw9hgb » 17 май 2011, 06:32

:clap: Шедевр! все известные мне SDR нервно курят в категории анафемы. :)
И вопрос: какой интерфейс пользователя предполагается для сего чуда? :think:

WEST128 писал(а):По желанию можно прикинуть ценник по микросхемам

Весьма актуальный момент!
rw9hgb
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 07 янв 2011, 10:20
Категория: Третья

Re: Модем

Сообщение rw9hgb » 17 май 2011, 08:31

WEST128 писал(а): расчет структурной схемы приемного канала модема

Растолкуй пожалуйста, если не трудно, теорию данной схемы? Что-то не въезжаю в масштаб уровней сигналов. АЦП 16 бит = 65536 "ступенек". Пусть будет приведенный диапазон сигнала к полной шкале 1 В = 1000000 мкВ. Делим, получаем что-то вроде 15 мкВ на один разряд. Т.е ,вес одного разряда АЦП = 15 мкВ. Пусть драйвер там у тебя 8 дб. Ну, это чуть улучшит... даже не в три раза.
Где собака порылась? :doh:
rw9hgb
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 07 янв 2011, 10:20
Категория: Третья

Re: Модем

Сообщение WEST128 » 17 май 2011, 21:14

Разъемы изначально планировал ставить именно SMA, но можно запаять будет и MCX - защелки. Не понял, зачем надо будет паять проводом ?
УЗЧ не будет, только выход на наушники (20 мВт), + линейные входы и выходы, и микрофон.
Шедевр!
:) Рано еще говорить, вот запустим, и если все будет как задумано, тогда и будем вердикты выносить.
Растолкуй пожалуйста, если не трудно, теорию данной схемы?
Теория очень проста, суть такая : АЦП обладает неким отношением сигнал/шум, определяемым в полосе частот от 0 до половины частоты квантования (первая зона Найквиста). Принято считать, что спектр мощности шума во все полосе равномерен (иногда это бывает не так, но обычно достоверно). В нашем случае полоса 62.5 МГц, сигнал/шум 75 дБ. Теперь, зная, что шум равномерно распределен по все полосе, можно найти шум в любой интересующей нас полосе, обычно это либо 1 Гц, либо полоса частот того сигнала, который мы будет принимать. При сужении полосы частот отношение сигнал/шум улучшается пропорционально 10*log отношения интересующей полосы частот к ширине первой зоны Найквиста, то есть, если нас интересует полоса 3 кГц, то улучшение составит 43 дБ, и результируюшее отношение сигнал/шум 75+43=118 дБ. Если на входе у нас номинальный уровень 1.5 В пик-пик (0.53 эфф.), то уровень сигнала при отношении С/Ш 10 дБ будет 2,1 мкВ.
Интерфейс - да любой, вот Сергей делает походный интерфейс, можно будет через линейные входы и выходы подключить к любой звуковухе (согласен, пахнет извращением, но все же), а также сделать платку-переходник на USB или Ethernet. Послений вариант самый лучший, позволяет ставить устройство где захочется, вопрос только в том, кто делать эту платку будет ?
WEST128
Администратор
 
Сообщения: 119
Изображения: 0
Зарегистрирован: 09 фев 2011, 22:26
Откуда: Томск
Категория: Нет категории

Re: Модем

Сообщение R9IT » 17 май 2011, 22:44

WEST128 писал(а):Не понял, зачем надо будет паять проводом ?


Да это так... недоверие к разъемам SMA :)

WEST128 писал(а): вопрос только в том, кто делать эту платку будет ?


Есть некоторые надежды, что после появления на свет платы модема, народ заинтересуется "по-серьезному" и можно будет выложить как отдельную тему на cqham
Молодой конденсатор без вредных утечек
ищет привлекательную катушку индуктивности
для создания совместного колебательного контура.
Низкие частоты не предлагать.
Аватара пользователя
R9IT
Администратор
 
Сообщения: 611
Изображения: 512
Зарегистрирован: 28 июн 2010, 22:35
Откуда: Оттуда
Категория: Первая

Re: Модем

Сообщение rw9hgb » 19 май 2011, 00:24

Это можно почитать заинтересовавшимся.
Вообще забавная "теория сигналов". Выходит, что и одноразрядным АЦП (компаратор) можно очень даже неплохо принимать - все решит цифровой фильтр. :shhh: :mrgreen:
Вложения
ЦРПрУ.pdf
(274.04 Кб) Скачиваний: 887
rw9hgb
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 07 янв 2011, 10:20
Категория: Третья

Re: Модем

Сообщение R9IT » 19 май 2011, 10:09

Кстати, с потоком в 1 Гбит/с справиться USB3.0 у которого по спецификации 4.8 Гбит/с максимальная
Молодой конденсатор без вредных утечек
ищет привлекательную катушку индуктивности
для создания совместного колебательного контура.
Низкие частоты не предлагать.
Аватара пользователя
R9IT
Администратор
 
Сообщения: 611
Изображения: 512
Зарегистрирован: 28 июн 2010, 22:35
Откуда: Оттуда
Категория: Первая

Re: Модем

Сообщение WEST128 » 20 май 2011, 08:35

Можно и одноразрядным принимать, часть сигма-делта АЦП и ЦАП до сих пор строятся на однобитном преобразователе, и ничего, обеспечивают на звуковых частотах сигнал/шум 80 дБ и более. Кстати, у них есть один очень большой плюс - поскольку порогов всего два, то характеристика между ними, определяемая цифровым фильтром, получается исключительно линейной, достижимая интегральная нелинейность может быть лучше чем 0.001 %.
USB3.0 в принципе чипы уже есть в продаже, Texas Instruments предлагает, а вот как со стороны ПК ?
WEST128
Администратор
 
Сообщения: 119
Изображения: 0
Зарегистрирован: 09 фев 2011, 22:26
Откуда: Томск
Категория: Нет категории

Re: Модем

Сообщение R9IT » 20 май 2011, 10:36

Да, у Техаса есть варианты, а со стороны компьютера - по-моему уже есть материнки с интерфейсом 3.0
Вложения
Super Speed USB RG.pdf
(745.12 Кб) Скачиваний: 855
Молодой конденсатор без вредных утечек
ищет привлекательную катушку индуктивности
для создания совместного колебательного контура.
Низкие частоты не предлагать.
Аватара пользователя
R9IT
Администратор
 
Сообщения: 611
Изображения: 512
Зарегистрирован: 28 июн 2010, 22:35
Откуда: Оттуда
Категория: Первая

Re: Модем

Сообщение WEST128 » 20 май 2011, 21:24

Зачем так сложно, когда уже у нас в продаже есть карточки USB3.0 под PCIe, стоит около 900 рублей. Надо будет прикупить.
WEST128
Администратор
 
Сообщения: 119
Изображения: 0
Зарегистрирован: 09 фев 2011, 22:26
Откуда: Томск
Категория: Нет категории

Re: Модем

Сообщение WEST128 » 22 май 2011, 23:21

Прикинул сегодня ситуацию с питанием, получается интересная картина : если все задействовать по максимуму, то выходит 13.5 Вт (если питать от +5 В) и это без учета 2-х ПЛИС, т.е. суммарно может набраться до 18 Вт. Откуда столько - в принципе, можно сильно выиграть, задействовав импульсные стабилизаторы, но что-то у меня пока такого желания не возникает, больно много от них помех, котороые в самом начале работы ну совершенно нет желания видеть. Исходя из размера платы 100х200 мм, совершенно явственно вырисовывается и радиатор к ней.
Вложения
Карта питания.ods
(16.64 Кб) Скачиваний: 452
WEST128
Администратор
 
Сообщения: 119
Изображения: 0
Зарегистрирован: 09 фев 2011, 22:26
Откуда: Томск
Категория: Нет категории

Re: Модем

Сообщение R9IT » 25 май 2011, 17:05

Вообще интересно как себя поведет импульсный источник. На каких частотах и гармониках будет создавать помехи. Потому как мы все с трансиверами используем импульсные источники MeanWell.
Молодой конденсатор без вредных утечек
ищет привлекательную катушку индуктивности
для создания совместного колебательного контура.
Низкие частоты не предлагать.
Аватара пользователя
R9IT
Администратор
 
Сообщения: 611
Изображения: 512
Зарегистрирован: 28 июн 2010, 22:35
Откуда: Оттуда
Категория: Первая

Re: Модем

Сообщение WEST128 » 26 май 2011, 00:27

Можно только предполагать. Если получиться реализовать потенциал заложенного АЦП, то помехи от источника мы должны обязательно увидеть, хотя бы первые 5 гармоник. В любом случае я буду делать линейный источник питания, вот и сравним.
WEST128
Администратор
 
Сообщения: 119
Изображения: 0
Зарегистрирован: 09 фев 2011, 22:26
Откуда: Томск
Категория: Нет категории

Re: Модем

Сообщение WEST128 » 05 июн 2011, 20:31

Промежуточный этап разработки печатной платы - общая компоновка завершена, в процессе - трассировка сигнальных цепей. Монтаж на плате 100х200 мм будет достаточно плотным, часть комплектующих переношу на нижний слой. Стабилизаторы питания тоже приходится менять на менее габаритные, где позволяет рассеиваемая мощность. В общем, да это и давно было понятно, без фена монтаж будет невозможен.
Вложения
05.06.2011.zip
(924.51 Кб) Скачиваний: 463
WEST128
Администратор
 
Сообщения: 119
Изображения: 0
Зарегистрирован: 09 фев 2011, 22:26
Откуда: Томск
Категория: Нет категории

След.

Вернуться в Техника SDR

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron