Rev Author Line No. Line
1728 kaklik 1 \documentclass[12pt,a4paper,oneside]{article}
2 \usepackage[colorlinks=true]{hyperref}
3 \usepackage[utf8]{inputenc}
4 \usepackage[czech]{babel}
5 \usepackage{graphicx}
1837 kaklik 6 \usepackage{pdfpages}
1728 kaklik 7 \textwidth 16cm \textheight 25cm
8 \topmargin -1.3cm
9 \oddsidemargin 0cm
10 \pagestyle{empty}
11 \begin{document}
1900 kaklik 12 \title{Softwarově definovaný přijímač SDRX01B nejen pro radioastronomii}
1732 kaklik 13 \author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz }
1728 kaklik 14 \maketitle
15  
16 \begin{abstract}
2272 kaklik 17 Cílem této konstrukce je vytvořit dostupný softwarově definovaný přijímač pro použití v radioastronomii. A nahradit tak původní čistě analogové konstrukce, jako RadioJOVE a další. Díky dosaženým parametrům je ale dobře použitelný i v jiných aplikacích, jako například přehledový přijímač pro radioamatéry nebo jako studijní pomůcka pro výuku VF techniky.
1728 kaklik 18 \end{abstract}
19  
20 \begin{figure} [htbp]
21 \begin{center}
1730 kaklik 22 \includegraphics [width=80mm] {SDRX01B_Top_Big.JPG}
1728 kaklik 23 \end{center}
24 \end{figure}
25  
2272 kaklik 26  
27 \newpage
1728 kaklik 28 \tableofcontents
29  
30 \section{Technické parametry}
31 \begin{table}[htbp]
32 \begin{center}
1840 kaklik 33 \begin{tabular}{|c|c|p{5cm}|}
1728 kaklik 34 \hline
35 \multicolumn{1}{|c|}{Parametr} & \multicolumn{1}{|c|}{Hodnota} & \multicolumn{1}{|c|}{Poznámka} \\ \hline
36 Napájecí napětí analogové části & $\pm$10V & 100mA \\ \hline
37 Napájecí napětí digitální části & +5V & 300mA \\ \hline
1735 kaklik 38 Napájecí napětí LNA & do +20V & max 500mA \\ \hline
1830 kaklik 39 Frekvenční rozsah & 0,5 - 200 MHz & Při osazení vybranými součástkami i 450MHz \\ \hline
1840 kaklik 40 IIP3 & $>$ 0dB & Předběžný údaj, je velmi závislý na parametrech zvukové karty \\ \hline
2272 kaklik 41 Zisk & 40-60dB & Lze částečně ovlivnit konfigurací NF zesílení\\ \hline
1728 kaklik 42 Šumové číslo & $<$ 30dB & \\ \hline
43 \end{tabular}
44 \end{center}
45 \end{table}
46  
47 \newpage
48 \section{Popis konstrukce}
49  
50 \subsection{Zapojení}
1830 kaklik 51 Zapojení přijímače vychází z původní konstrukce SDR přijímače DR2G \cite{DR2G} který požívá CMOS součástky. Nyní je u přijímače změněný hlavně obvod vstupu pro lokální oscilátor a umožňuje tak používat přijímač na vyšších kmitočtech, neboť nedělí vstupní frekvenci 4mi, jako původní konstrukce ale pouze 2mi. To mimo jiné znamená, že nejvyšší pracovní kmitočet již není limitován vstupní logikou, ale analogovými spínači a v menší míře i převodníky LVPECL-CMOS těsně před spínači. Použitá diferenciální LVPECL logika navíc také umožňuje podstatně snížit vyzařování. Dále byly vyměněny analogové spínače ve směšovači. Ty nyní spínají trochu rychleji, ale hlavně mají lepší izolační parametry, což umožňuje lepší odstup signálu od šumu.
1728 kaklik 52  
1837 kaklik 53 \includepdf[pages={1,2,3,4},landscape=true]{../../SCH/sdrx.pdf}
54  
1830 kaklik 55 Další nezbytnou součástí přijímače je lokální oscilátor, který se připojuje k přijímači externě pomocí krátkého SATA kabelu. Jako LO lze použít modul CLKGEN01B osazený 570ABB000107DG. SATA kabel je vhodné volit co nejkratší kvůli minimalizaci zemní smyčky a vyzařování.
1728 kaklik 56  
1902 kaklik 57 \includepdf[pages={1},landscape=true]{../../CAM_DOC/O1.pdf}
58  
59 \includepdf[pages={1},landscape=true]{../../CAM_DOC/O2.pdf}
60  
1730 kaklik 61 \subsection{Odrušení}
1840 kaklik 62 Pro správnou funkci přijímače je nutné řádné odrušení napájecích zdrojů. Vhodné je také omezit zemní smyčky a zem rozvádět pokud možno hvězdicově. Konstrukce obsahuje několik Jumperů, kterými je možné různými způsoby propojit země a eliminovat tak proudy tekoucí mezi zeměmi. Zvláště nežádoucí je proměnný proud tekoucí stíněním, například u výstupních CINCHů, připojené Jumpery proto umožňují jejich odpojení od AGND přijímače. V tom případě se ale předpokládá propojení země ADC a AGND externím vedením, tak aby jím tekoucí proud neindukoval signál v analogových obvodech.
1730 kaklik 63  
2272 kaklik 64 Při provozu je také vhodné zabezpečit dostatečný útlum zpětně vyzařovaného útlumu ze směšovače, který by mohl rušit jiná
65  
1728 kaklik 66 \subsection{Mechanická konstrukce}
67  
1902 kaklik 68 Mechanická konstrukce je řešena na dvouvrstvé desce s geometrií kompatibilní se základovou deskou MLAB (Pro lepší odstínění přijímače je vhodné použít duralovou desku ALBASE). Dvouvrstvý plošný spoj je zvolen hlavně kvůli kvalitnímu odstínění okolního rušení horní měděnou vrstvou. To umožňuje přijímače instalovat i velmi blízko sebe případně i nad sebe avšak všechny konektory kromě NF audio výstupu předpokládají přivedení kabelu kolmo na rovinu desky. SMA konektor je možné osadit i úhlový s přivedením kabelu do boku, ale za cenu nepatrně vyššího útlumu úhlového konektoru. Při těsné montáži je potřeba počítat i s určitou teplotní stabilizací, neboť digitální část okolo spínaného směšovače má poměrně velký příkon a způsobuje zahřívání zhruba o 15$^\circ C$ nad okolní teplotu. A pokud je od přijímače vyžadována dlouhodobá stabilita je ho vhodné umístit do termostatovaného boxu společně s LO.
1728 kaklik 69  
70 \section{Výroba a testování}
71 Výrobu vlastní desky pro přijímač nemohu doporučit. Neboť domácí výroba je dvouvrstvého plošného spoje je náročná sama o sobě a tento motiv plošného spoje navíc obsahuje plošky pro komponenty s poměrně vysokou třídou přesnosti.
72  
73 \subsubsection{Osazení}
1840 kaklik 74 Vlastní osazeni přijímače předpokládá zvládnutí SMT technologie. Nejkomplikovanější část je letování analogových spínačů u kterých je nutné dát pozor na přehřátí a je tedy vhodné použít více tavidla.
1728 kaklik 75  
76 \subsubsection{Nastavení}
1830 kaklik 77 Pokud je přijímač osazen bez chyb a zkratů, tak nastavení přijímače spočívá v opatrném připojení na napájecí napětí. (Symetrický napájecí zdroj musí být dostatečně kvalitní a vyhlazený, aby nedocházelo k průniku rušení do analogové části. Je též vhodné aby zdroj měl proudové omezení.)
1840 kaklik 78 Je důležité nastavení shodných amplitud obou výstupních kanálů I a Q na stejnou úroveň pomocí trimru na horní straně desky. To lze udělat buď pomocí zvukové karty a minimalizace zrcadlových kmitočtů nějakého relativně silného AM vysílače a nebo přesněji pomoci dvoukanálového osciloskopu v libovolné části pásma. Lze použít i metodu, kdy pomocí Jumperů, které slouží na výběr zesílení odpojíme jeden kanál (ten ve větvi s trimrem) a v softwaru si označíme aktuální úroveň signálu z antény. Pak analogicky kanál odpojíme připojíme naopak původně odpojený. Pomocí trimru pak nastavíme stejnou hodnotu signálu. Tento způsob je velmi jednoduchý a lze ho použít i za chodu. Ale je potřeba ještě zkontrolovat fázový posun, který by mezi kanály měl být $\pi / 2$. Toto lze udělat pouze osciloskopem, nebo softwarem v počítači ale vzhledem k tomu, že fázový posuv je dán z velké části samotnou konstrukcí a nelze ho ani jednoduše měnit, tak toto měření lze považovat spíše za diagnostiku možného problému. Fázový posun je kritický spíše v části digitalizace signálu (zvuková karta, ADC).
1728 kaklik 79  
80 \section{Programové vybavení}
81  
1830 kaklik 82 Základním programovým vybavením jsou všechny softwary využívající zvukovou kartu v komplexním režimu pro vstup signálu. Tedy například programy jako Winrad, WinradHD či Spectrum Lab. Do kterých je potřeba většinou přidat knihovnu pro ovládání LO s Si570, nebo lokální oscilátor ovládat dalším softwarem.
1728 kaklik 83  
2272 kaklik 84 \section{Důležité poznámky k používání}
85 \begin{itemize}
86 \item Vzhledem k použitému principu spínaného směšovače přijímač z principu poměrně silně vyzařuje zpět do antény. Nesmí se proto využívat k poslechu chráněných pásem přímo bez izolačního členu na vstupu! (izolačním členem je myšlen prvek, který zabezpečí dostatečný útlum signálu směřujícího do antény, obvykle jde o LNA, nebo izolační zesilovač)
87 \end{itemize}
88  
1728 kaklik 89 \begin{thebibliography}{99}
90 \bibitem{DR2G}{Původní konstrukce přijímače DR2G}
91 \href{http://yu1lm.qrpradio.com/SMT SDR RX DR2G-YU1LM.pdf}{http://yu1lm.qrpradio.com/SMT SDR RX DR2G-YU1LM.pdf}
92  
93 \end{thebibliography}
94 \end{document}