Projekat mreznog/antenskog HF analizatora

Referentni napon, tj. njegovo merenje na ulazu u RLB (port 1) svakako je vrlo bitno za kasniju matematicku obradu.

Pitanje je, posto ne meris fazu, da li ce biti dovoljno obicno merenje ispravljenog napona ili da i ulazni signal jos jednom SDR-ujes kroz drugi kanal (2 SDR dekodera mozda omoguci i merenje faznog pomaka). U tako dekodovanim izlazima I1/Q1 i I2/Q2 sigurno postoji dovoljno informacija za vrlo precizno ocitavanje ali ostaje pitanje sofvera koji ce to obradjivati.


P.S> SWR meren energijom 0.1W i 100W uvek ostaje teoretski isti (ako zanemarimo gubitke na vodovima i spojevima) i zavisi jedino od Z na datoj frekvenciji. Oblik signala ne menja stepen prilagodjenja Z pa samim tim ni odnos stojecih talasa (SWR).

Potpis

73 de Zele YU2AX

Vrtim se oko te ideje sa dva demodulatora tj da merim nesto u dve fazne tacke mada ne mogu to u glavi jos uvek da sastavim.

Mislim da je ipak prostije ici na klasican fazni detektor (XOR kolo) gde bih na kraju dobio direktno neku naponsku vrednost za fazni pomeraj.

Potpis

Site about Software Defined Radio – SDR
http://yu3ma.net/
https://github.com/yu3ma
On-line LM317 kalkulator

Upravo pogledao filtere i sinula mi ideja koju ne moras usvojiti..
Recimo sa ovog dijagrama upotrijebiti sva tri serijski onda bi selektivnost bila perfektnija a nezeljene stvari takoreci ateunirane i to posteno..Jest da bi se zrtvovao koji decibel ali to je manji problem od nezeljenih harmonika i slicno.Jer opet ces ti odrediti gdje je referntna tacka mjerenja zar ne.
[img][/img]

Potpis

Ja sam iz BiH sporo "kontam"pa molim za razumijevanje!

To nije losa varijanta ali mi je upravo sinula jos jedna zanimljiva i lako ostvarljiva ideja.

Sto ta centralna frekvencija filtera ne bude recimo 32768Hz? :)

Kao sto rekoh, prostiji mi je HW ako idem na nizu ucestanost, a sa druge strane ovo je poznata frekvencija jevtinih kristala za satove. ;)
Pogadjate, mogu sa 3-4 takva kristalica napraviti veoma ostar BPF, diskretan kristalni filter!

Mada treba prvo videti da li je potreban toliko ostar filter uopste. Recimo -40dB je hiljaditi deo napona, kolicka je to greska kod merenja?
Onaj obicni filtercic ima 45-60dB atenuaciju van opsega sto mislim da je sasvim dovoljno za merenje sa tamo nekim 10bit AD koji imam na raspolaganju u PIC.

Potpis

Site about Software Defined Radio – SDR
http://yu3ma.net/
https://github.com/yu3ma
On-line LM317 kalkulator

Mislim da selektivnost (sirina) filtera nije toliko vazna jer se ovde ne radi o prijemniku koji treba da izdvoji zeljenu stanicu iz mnostva drugih bliskih po frekvenciji, vec pokusavas da se oslobodis harmonicnih frekvencija, zar ne?

Potpis

73 de Zele YU2AX

Za ovu vrstu detekcije SDR je suvisan. Na jedan ulaz faznog detektora vodio bi signal koji stize i na port 1, na drugi ulaz detektora isao bi signal sa porta 2 od RLB. Postoje HC kola koja mogu da rade na dosta visokim frekvencijama, verujem da bi HC4046 mogao da izgura mozda i do citavih 30MHz, a mozda cak moze i da se konstruise detektor od HC logickih kola (npr FF HC74 ide i do nekih 70MHz, AC74 preko 120MHz).

Sirina impulsa koje bi dobio na izlazu bili bi frekventno zavisni pa bi tu bilo malo matematike da se napravi neka tabela za preracunavanje. Naime, ako bi dobijeni signal filtrirao kako bi dobio jednosmerni signal za merenje A/D konvertorom, napon za isti fazni pomeraj bi varirao u zavisnosti od frekvencije merenja. Cak nisam sasvim siguran da bi i filtrirani signal mogao da se meri obicnim A/D (pre bih tu upotrebio neki sigma-delta ADC).

Ako bi isao na merenje sirine impulsa dobijenih na detektoru to je vec prilicno cupavo jer ti impulsi mogu da budu veoma uzani tako da bi bilo nemoguce izmeriti ih obicnim PIC-om.

Jos jedan problem kod ovakvog merenja je i variranje nivoa signala na portu 2, neki put vraceni naponi su vrlo mali pa ne bi mogli da budu obradjeni klasicnim logickim kolima. Ovaj problem izrazen je i kod skupih "profi" kola za tu namenu, kao npr. AD8302.

Potpis

73 de Zele YU2AX

Po skici koju sam postavio se vidi koncept 3 uredjaja u jednom, SDR prijemnik (standardno za HF), signal generator i mrezni analizator.
U tom smislu kada vec imam I/Q demodulator iskoristio bih i kao detektor sa filterom. Sam I/Q ce tu morati da radi na 120MHz tako da samo AC ili LVT TTL serija i dolazi u obzir.
Tu je potreban i switch koji ce da prebacuje ulaz i izlaz ka detektoru.

Sto se tice snage nije nikakav problem, 3V na ulazu za pocetak je OK, za izlaz bi mogla da se uradi jos jedna opcija sa log amp-ovima i to ima da radi ko sat. Upotrebi se OTA (CA30xx ili TI) kao logaritamski pojacivac i upravo nam "razvuce" to dole sto ne mozemo da izmerimo tako "sitno" i posle dobijemo direktnu logaritamsku vrednost. To je caka! To u sustini ima isti ovaj Analog Devices u sebi samo prodaju zapakovano 10x skuplje.

Za fazni detektor neki brzi TTL da se uzme, ne bih tu nesto komplikovao.
Posto bih inace sve pravio za 3.3V treba da vidim koji IC bi mogao da zavrsi posao faznog detektora.

Za A/D hajde trenutno da probamo sa integrisanim u PIC jer je lakse za razvoj, moze tu da se stavi svasta.

Potpis

Site about Software Defined Radio – SDR
http://yu3ma.net/
https://github.com/yu3ma
On-line LM317 kalkulator

Sinoc sam probao ponovo malo oko RLB i guranja sa cetvrtastim signalom.

Elem situacija je sledeca, kada se gura most sa veoma brzim (high slew rate) cetvrtastim signalom, u sustini se na povratku iz mosta vide nekakve krivulje ali su prilicno deformisane i mislim da ce to praviti problema faznom detektoru, jednostavno previse su deformisane i detektor bi cas okinuo ovako, cas onako, nepouzdano.

Medjutim, kada se tu u lanac SG postavi jedan prost 30MHz LPF (3th order), ta cetvrtka se toliko procisti i dobije se drasticno bolja situacija, prakticno nesto sto licni na trapezasti signal, vuce (naravno) ka trouglastom i sinusoidnom obliku i tacno vidim lepe tranzicije kroz nulu sto mi je bitno za ispravno okidanje faznog detektora.

Ovo je u sustini super, to po meni moze da radi veoma veoma lepo, tacno vidim kada recimo na Z port prikljucim antensku kutiju i okrecem L/C na njoj kako mi se menja faza i intenzitet povratnog signala. Isto kao sto smo zakljucili, povratni signal se veoma priblizava sinusnom obliku sto je takodje dobro zbog cistije situacije oko faznog detektora.

Misterija oko ovog cetvrtastog signala je definitivno razresena :) To moze da se koristi i sa par filtercica to ima da radi ko bombona. Dakle imacu fazu i dva napona (ono sto sam pisao u predhodnim postovima sa 455kHz filterom) i to su 3 velicine sa kojim mislim da moze prakticno sve ostalo da se preracuna.

Dakle sve oko RLB sam prakticno razradio, ostaje mi da vidim kako da realizujem nekakav prekidac sa PIN diodama ili nekim FET koji ce mi prabacivati PORT1/2 ka ulazu u I/Q demodulator. Ostaje mi i izbor XOR integralca i to se priblizava nekoj prakticnoj konstrukciji!

Potpis

Site about Software Defined Radio – SDR
http://yu3ma.net/
https://github.com/yu3ma
On-line LM317 kalkulator

Slazem se, LPF na izlazu iz SG je resenje za harmonike. Kada bi Fg frekvencija LPF bila dovoljno niska i sto bliza frekvenciji generatora, kao i da je LPF dovoljno velikog reda, dobijeni signal na njegovom izlazu bio bi skoro sinusnog oblika. Ako nije previse komplikovano mozes da ugradis vise LPF, po jedan za svaki bitni KT opseg.

U SDR tematiku prilicno malo se razumem, tacnije ne znam sta se tacno dobija od signala na drugoj strani detektora kao ni algoritam kojim kompjuter to pretvara u audio signal. Zato ako moje sledece pitanje bude malo priglupo ne zameri.

Elem, posto je pitanje cetvrtki i harmonika reseno zasto je potreban filter i samim tim pomak od 455kHz koji sa signal generatora vodis u SDR detektor? Bez tog Fout + 455kHz pomaka, na izlazu iz detektora imao bi audio frekvencije koje sasvim lako mozes da obradjujes odnosno izbor faznog detektora postaje jednostavniji, zar ne? Velicine koje bi uporedjivao jesu I1/Q1 i I2/Q2, odnosno referentni signal iz generatora (port 1) i signal sa RLB (port 2) propusteni kroz SDR detektor (ili kroz 2 kanala SDR-a).

Potpis

73 de Zele YU2AX

Fazni detektor koji planiram da postavim ce raditi direktno na radnoj ucestanosti, uzimace se sa PORT 1 i 2 i tu se ne mesa I/Q uopste. Tehnicki i nebi mogao na drugom mestu da to detektujem, ko zna kako bi to ispalo da detektujem fazu na MF, verovatno lose.

Sto se tice SDR, tacnije I/Q demodulatora, najprostije je to uporediti sa klasicnim duplobalansirajucim mixerom (DBM). To isto tako radi samo nema diodice u sebi vec aktivne prekidacke elemenete. E sad su prakticno na taj DBM samo dodali caku da se dobije i jos jedan Q izlaz koji je 90 stepeni pomeren pa se na osnovu toga u SW pravi sva ona SDR ludnica, ni ja ne znam tacno kako to matematicki rade.

Znaci I/Q demodulator ako bi gledali samo I izlaz radi potpuno isto kao DBM samo sa drasticno manjim konverzionim gubicima (DBM prosecno ima -6dB, ovi I/Q ~-1dB).

Dakle sa tako dobijene MF cu uci u keramicki filter da jos to malo proscistim i to dalje ce ici u ispravljac/detektor. Ovde nije bitna faza, samo napon.

BTW: jedini problemcic za sad koji sam primetio je taj da kada fizicki prikljucim ulaz od I/Q demodulatora, na mostu se jos pojave anomalije koje dolaze od nesavrsene izolacije LO/IN/MF. Ovo verovatno moze da se prevazidje ili onim prekidackim diodama koje mi u svakom slucaju trebaju ili neki buffer izmedju da me odkaci od brljotina koje dolaze iz demodulatora za trenutak kada enablujem merenje faze da bih imao sto cistiji signal.

Potpis

Site about Software Defined Radio – SDR
http://yu3ma.net/
https://github.com/yu3ma
On-line LM317 kalkulator

Aha, znaci nesto poput onog R2 prijemnika od KK7B? Konverzioni gubitci i nisu od prevelikog znacaja, oni uvek mogu da se nadoknade povecajem izlaznog nivoa SG ili pojacanjem u NF delu nekim OP.

Znaci, kod SDR-a ono umnozavanje frekvencije oscilatora (x2, x4, x8) prakticno odredjuje jedino broj semplova u jedinici vremena, a ne i samu prijemnu frekvenciju? U softveru se oznaci koja multiplikacija je koriscena pa na osnovu toga se u PC-ju sklapa audio signal. Tj, da li moze da se koristi isti oscilator za recimo 7 i 14MHz, s tim da se u softveru jednom selektuje multiplikator 4 a drugi put 8 (ili 2)?




_{[Ovu poruku je menjao YU2AX dana 19.03.2013. u 14:51 GMT+1]}

Potpis

73 de Zele YU2AX

Da tako nesto samo sto su u toj konstrukciji implementirali DSP procesor koji radi demodulaciju (isto ono sto i radi PC SDR software). To je moguce zato sto se barata sa relativno uskim BW, par kHz pa je kolicina informacija koju DSP treba da obraduje relativno mala. Za vece BW reda 96 - 192kHz kolicina informacija se vec drasticno povecava i neophodan je mnogo snazniji CPU za obradu i zato se to premesta na PC gde ima takvih resursa.

Inace konverzioni gubici nisu strasni ali je upravo to jedna fina prednost SDR jer prakticno ne treba nikakav RF predpojacivac, to samo po sebi je dovoljno osetljivo. A ako i zafali kao sto kazes, to se na NF nivou pojacava sto je daleko lakse neko to raditi na RF.



Kod I/Q principa se uvek ide tacno na x4 vecu ucestanost LO da bi na kraju sa 4 unutrsnja prekidaca "slozio" rezultujuci signal. SW-u nije bitno kako si ti dobio rezultat, samo da bude slozen i da ima 0 i 90 stepeni.

Pogledaj ovaj dokument koji objasnjava I/Q princip:
http://www.norcalqrp.org/files/tayloe_mixer_x3a.pdf

Mada sam vidjao u nekim sklopovima da idu i na x8 vecu ucestanost pa dobijaju segmente po 45 stepeni i jos na to ne dva nego 4 A/D konvertera pa sa tim dobijaju jos bolje karakteristike (mislim da se to koristi u GSM predajnoj tehnici).

Potpis

Site about Software Defined Radio – SDR
http://yu3ma.net/
https://github.com/yu3ma
On-line LM317 kalkulator

Izabrao sam XOR kolo za fazni detektor, SN74LVC1G86, taman mala 5-pinska "buvica", jedna XOR logicka jedinica.

Medjutim ovde cu imati problema sa logickim nivoima, nevezano koju tehnologiju IC upotrebim :(
Neznam kako to da prosto resim. Naime ako napajam sve sa 3.3V njemu je potrebno >2V da bi ukapirao kao logicku jedinicu a <0.8V da bi spustio na nulu.
Kako to moze da se resi? Da stavljam neki "uoblicivac" signala pre toga ili nesto da muckam sa dvostrukim (virtualnim napajanjem / masom) ... ne znam.

Da li moze nesto prosto sa nekim MOS-FET da se pojaca toliko signal da prakticno dodje u klipovanje, da dobijem opet cetvrtku od sinusa :)

Ili mozda AC-coupled Schmitt trigger sa recimo SN74LVC2G14?

Potpis

Site about Software Defined Radio – SDR
http://yu3ma.net/
https://github.com/yu3ma
On-line LM317 kalkulator

To jeste veliki problem, dovoljan napon za logiku. Problem je posebno izrazen kada meris niske impedanse tipa 5 - 10 oma i manje, kao npr ulaz u neki tranzistorski PA. Zato bih ja ipak ostao pri tvojoj prvobitnoj ideji sa SDR detektorom, a I1/Q1 i I2/Q2 mozes da obradis nekim analognim komparatorom tipa LM311 u domenu audio frekvencija. Sad, sta se tacno dobija na tim I/Q izlazima i da li je moguce to obraditi obicnim analognim kolima posebno je pitanje i o tome ne mogu mnogo da kazem.

Potpis

73 de Zele YU2AX

Na zalost, nisam ja imao ideju oko faznog detektora sa I/Q demodulatorm, ne znam kako bi to moglo.

Inace problem nije sa niskim imedancama, tu je problem kada se priblizim nominalnoj 50Ohm impedanci tj kada je RLB u balansu prakticno imam jako mali vracen signal, tu ni pomocu trikova ja ne znam kako moze to da se detektuje, nema sta da se detektuje, skoro ravna linija!

Evo kako to izlgeda i prakticno mereno direktno na RLB:

Potpis

Site about Software Defined Radio – SDR
http://yu3ma.net/
https://github.com/yu3ma
On-line LM317 kalkulator

Hmm, mislim da sam tek sad ukapirao ustvari nasta si mislio.

Ti si mislio da stavim prakticno dva nezavisna I/Q demodulatora, po jedan sa obe strane RLB?
Koristio bih vec opisan princip za detekciju napona tako. A za fazu je isto tako moguce onda to raditi prakticno na MF delu, u audio spektru pa tu da koristim prostije (sporije) OP i ostalo.

To nije losa varijanta ali bih onda morao da se oprostim od funkcije klasicnog SDR prijemnika :) Nije to ni toliko bitno, ne mora da ima tu funkciju, neka to radi neki drugi uredjaj ;)

Ako bih isao onda tako, radi uproscavanja cele konstrukcije ne bih onda isao na duplo-balansirajucu varijantu (zahteva balun/trafo i dva 1:4 MUX) vec na jednostruki pa bi prakticno tu isao samo jedan prekidacki IC.

Taj prekidacki IC bi se i onako gurao sa jednim istim LO (sinhronizovano) pa bi i MF produkt bio sinhronizovan tj dobio bi razlicite faze ako je tako na mostu, zar ne?
Probacu to cim ugrabim vremena, cisto da vidim da li se to isto preslikava na MF kao sto sam postavio na onom oscilogramu koji je na radnoj ucestanosti.

Potpis

Site about Software Defined Radio – SDR
http://yu3ma.net/
https://github.com/yu3ma
On-line LM317 kalkulator

Pa da, tako nesto mi je bilo na umu. Na kraju krajeva, pocetni zahtev je bio da se napravi analizator sa sto jeftinijim i lako dostupnim materijalom, SDR prijemnik i nije neophodan u celoj prici. Ali sto ne iskoristiti mogucnost jeftinog detektora, jeftinog cak i kad je dupliran.

Jeftina kola tipa HC4066 mogu da se lako nabave, OP takodje. Opseg do 30MHz bi bio pokriven. Dinamika i osetljivost nisu od previse velikog znacaja pa mogu da se koriste sasvim obicni i lako dostupni IC.

Na portu 1 imas referentni signal a na portu 2 mereni signal. Razliku medju portovima ocitavao bi na I/Q izlazima. Obicnim LM311 dobio bi informaciju o pomeraju faze, merenjem naponskih nivoa ostalo. To mi nekako sad izgleda moguce ali treba to sve i realizovati, proracunati i obraditi. Ali deluje mi da ima smisla pa mozda vredi pokusati.

Potpis

73 de Zele YU2AX

Ima smisla, zato sam se i uhvatio za tu temu jer je definitivno dosao trenutak kada bar za HF mogu veoma povoljno da se sklope takvi merni uredjaji koje smo nekada sanjali da imamo :) Mada ni sad nije bolja situacija ali se tu gadjaju sa nekim gigahercima a ja hocu samo 30MHz :)

Da ne bude zabune, HC4066 ne moze da pokrije ceo HF opseg jer on mora da ima mogucnost rada na 4x vecoj ucestanosti, dakle 120MHz jer je to brzina prekidanja onih analognih prekidaca ili nesto vise da ne ulazim u njihove granice gde pocinju da "brljave". Tu ide 74ACxxxx serija ili vec neke novije low-voltage, konkretno 74CBT3253 ili 74CBTLV3253 koji se vec duze vreme uspesno koriste za HF opseg jer imaju najmanji Ron otpor od svih ostalih.

Dinamika i osetljivost kao sto kazes nisu kriticni (obradjivace se volti i mili volti, ne mikro volti) i u tom smislu je stvarno bezpotrebno ici na duplo-balancirajucu varijantu koja zahteva balun/trafo koji se inace malo teze nalaze.
Pokusao bih da izbegnem transformatore, u prvobitnoj ideji sam imao 3 a nov zakljucak je da bi mogao samo jedan koji je neophodan za RLB, mada to treba isto razmotriti da li moze most da se napravi samo sa R/C a da ima priblizne karakteristike kao sa transformatorom.

Potpis

Site about Software Defined Radio – SDR
http://yu3ma.net/
https://github.com/yu3ma
On-line LM317 kalkulator

Da, 120MHz takt je potreban ako striktno pravis onaj Taylorov mesac koji si poslao. Ali zasto je za ovu namenu potrebno da se koriste cetvrtine perioda, za uporedjivanje faza sasvim dobro moze da posluzi i poluperioda. Opet dobijas I/Q signal samo sa 2x nizom (tj. visom) takt frekvencijom - 60MHz. HC4066 tu vec moze nekako da se izbori. Sta vise, dovoljno je samo jednan IC za dva kanala. U nastavku sheme nema potrebe za koriscenjem integratora (prvi OP nakon switch kola u klasicnoj SDR koncepciji). Mozda to nece biti pravi I/Q ali mislim da ce za potrebe merenja to biti sasvim odgovarajuce. I onako to ne vodis u PC vec obradjujes "na licu mesta". Sta mislis o tome?

Posto vec imas dobar SDR "na stolu" pokusaj da uporedis na osciloskopu sta se dobija kada smanjis takt frekvenciju na pola a spojis zajedno 0/90 i 180/270 izlaze, plus preskocis integrator (prvi OP), da li se dobijaju ispravne poluperiode?

Potpis

73 de Zele YU2AX

Pa iskreno ne bih toliko sakatio I/Q demodulator pa da radim sa poluperiodama. Ismo mi se hvata upotrebio ovaj-ili-onaj analogni prekidac, oba mogu da se nabave kod nas po skoro slicnoj ceni. U svakom slucaju ce ici samo jedan prekidacki IC.

Inace cekam da mi stigne materijal i to ce malo potrajati a ne bih da razbucam moj trenutni SDR jer je u SMD tehnici pa bi morao da secem stampu i sl. Ne zurimo nigde, taman dok ne stigne materijal da malo to bacimo na papir i analiziramo ...

Potpis

Site about Software Defined Radio – SDR
http://yu3ma.net/
https://github.com/yu3ma
On-line LM317 kalkulator