Rev 1837 Rev 1840
Line 12... Line 12...
12 \title{Softwarově definovaný přijímač SDRX01B} 12 \title{Softwarově definovaný přijímač SDRX01B}
13 \author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz } 13 \author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz }
14 \maketitle 14 \maketitle
15   15  
16 \begin{abstract} 16 \begin{abstract}
-   17 Cílem této konstrukce je vytvořit dostupný softwarově definovaný přijímač pro použití v radioastronomii. A nahrazuje tak původní čistě analogové konstrukce, jako RadioJOVE a další.
17 \end{abstract} 18 \end{abstract}
18   19  
19 \begin{figure} [htbp] 20 \begin{figure} [htbp]
20 \begin{center} 21 \begin{center}
21 \includegraphics [width=80mm] {SDRX01B_Top_Big.JPG} 22 \includegraphics [width=80mm] {SDRX01B_Top_Big.JPG}
Line 25... Line 26...
25 \tableofcontents 26 \tableofcontents
26   27  
27 \section{Technické parametry} 28 \section{Technické parametry}
28 \begin{table}[htbp] 29 \begin{table}[htbp]
29 \begin{center} 30 \begin{center}
30 \begin{tabular}{|c|c|c|} 31 \begin{tabular}{|c|c|p{5cm}|}
31 \hline 32 \hline
32 \multicolumn{1}{|c|}{Parametr} & \multicolumn{1}{|c|}{Hodnota} & \multicolumn{1}{|c|}{Poznámka} \\ \hline 33 \multicolumn{1}{|c|}{Parametr} & \multicolumn{1}{|c|}{Hodnota} & \multicolumn{1}{|c|}{Poznámka} \\ \hline
33 Napájecí napětí analogové části & $\pm$10V & 100mA \\ \hline 34 Napájecí napětí analogové části & $\pm$10V & 100mA \\ \hline
34 Napájecí napětí digitální části & +5V & 300mA \\ \hline 35 Napájecí napětí digitální části & +5V & 300mA \\ \hline
35 Napájecí napětí LNA & do +20V & max 500mA \\ \hline 36 Napájecí napětí LNA & do +20V & max 500mA \\ \hline
36 Frekvenční rozsah & 0,5 - 200 MHz & Při osazení vybranými součástkami i 450MHz \\ \hline 37 Frekvenční rozsah & 0,5 - 200 MHz & Při osazení vybranými součástkami i 450MHz \\ \hline
37 IIP3 & $>$ 0dB & Předběžný údaj \\ \hline 38 IIP3 & $>$ 0dB & Předběžný údaj, je velmi závislý na parametrech zvukové karty \\ \hline
38 Šumové číslo & $<$ 30dB & \\ \hline 39 Šumové číslo & $<$ 30dB & \\ \hline
39 \end{tabular} 40 \end{tabular}
40 \end{center} 41 \end{center}
41 \end{table} 42 \end{table}
42   43  
Line 49... Line 50...
49 \includepdf[pages={1,2,3,4},landscape=true]{../../SCH/sdrx.pdf} 50 \includepdf[pages={1,2,3,4},landscape=true]{../../SCH/sdrx.pdf}
50   51  
51 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. 52 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.
52   53  
53 \subsection{Odrušení} 54 \subsection{Odrušení}
54 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 neidukoval signál v analogových obvodech. 55 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.
55   56  
56 \subsection{Mechanická konstrukce} 57 \subsection{Mechanická konstrukce}
57   58  
58 Mechanická konstrukce je řešena na dvouvrstvé desce s geometrií se základovou deskou MLAB (Pro lepší odstínění přijímače je vhodné použít duralovouu 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 dlohodobá stabilita je ho vhodné umístit do termostatovaného boxu společně s LO. 59 Mechanická konstrukce je řešena na dvouvrstvé desce s geometrií 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.
59   60  
60 \section{Výroba a testování} 61 \section{Výroba a testování}
61 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. 62 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.
62   63  
63 \subsubsection{Osazení} 64 \subsubsection{Osazení}
64 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 pastového tavidla. 65 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.
65   66  
66 \subsubsection{Nastavení} 67 \subsubsection{Nastavení}
67 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.) 68 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.)
68 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 časti 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). 69 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).
69   70  
70 \section{Programové vybavení} 71 \section{Programové vybavení}
71   72  
72 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. 73 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.
73   74