low-cost приёмник прямого преобразования (27MHz), критика, альтернативы, мозговой штурм Опции

[Doka]

постановка задачи:
создание встраиваемого в аудиооборудование приёмника СиБи диапазона 27МГц (АМ/ЧМ)
для интеграции в существующее оборудование приёмник должен обладать неким user API - это касается управления частотой приёма, порогом шумодава, видом модуляции, сканированием по сетке.
выходной аудиосигнал скорее всего д.б. цифровым (I2S)

PS: приёмник потребительского класса (не для радиолюбителей (тех что с 11-метровыми антеннами)

обзор существующих реализаций:
что-то как-то после гугления грустно и уныло стало...
доморощенные решения на МС3361 и иже с нею.. да и каких-то бородатых годов всё...
нетехнологичное в изготовлении и требующее настройки (катушки, контуры, проч)

про диапазон этот видимо давно забыли и нету изящных в своей простоте решений стиля si47xx..


как я вижу решение:
уж коль скоро надо соблюсть присутствие user API, т.е. будет микроконтроллер и синтезатор, да еще и некая штуковина, переводящая в цифровой формат выходной аудиосигнал, то почему бы не решить задачу напрямик:

взять пятибаксовый (в российской рознице) TMS320VC5501-300МГц и реализовать весь функционал на нём:

1) входной LC-контур + однотранзисторный МШУ
2) смеситель
3) ФНЧ (тут вопросов больше всего) + АЦП (например, TLV320AIC23B)
4) TMS320VC5501 в качестве демодулятора/постобкатчика сигнала, он же - программный DDS для смесителя

===================================


программный DDS, как я себе его вижу:

для сигнала в 30МГц нужна как минимум в 4 раза большая тактовая (120МГц)
DSP работает максимум на 300МГц, конечно на GPIO он её врядли выдаёт (к сожалению, в документации (Table 5−23. GPIO Pins Configured as Outputs Switching Characteristics) приведена только задержка между клоком и появлению сигнала на выходе: 0...8нс - ну, в общем-то, на 120МГц, как минимум сможет пахать)
на GPIO через DMA выводим сами значения для DDS, рассчитанные на лету для конкретной частоты приёма
т.е. имея таблицу значений синуса 0...2pi и возможность "немного подвигать" частоту приёма, подбираем такую частоту, чтобы в неё уложить минимальное число целых периодов,
которые и будем выводить на GPIO. предварительно записав в DMA число семплов (в которые умещается целое число периодов) для данной конкретной частоты приёма.
подключив к ножкам DSP "прецизионные" резистора получаем подобие ЦАПа, после него ФНЧ и на смеситель..
конечно хотелось бы до сборки макета понять какую картинку на спектроанализаторе можно увидеть (фазовые шумы, вносимые PLL процессора и разбросом времени переключения GPIO и значительной нелинейностью характеристики "ЦАП"), и вынести вердикт - годен/не_годен данный способ для приёма узкополосного сигнала..

ну и вопросы конечно по фильтру (фактически - основной селекции) перед АЦП:

в целом, как я понимаю, именно он вносит основной вклад в избирательность по соседнему каналу,
но, хотелось бы сэкономить и тут, использовав внутренний ФНЧ в TLV320AIC23B, пропорционально снизив частоту её тактирования (думаю фильтры на переключаемых конденсаторах меня поймут..) - в даташите на неё довольно красивые картинки для этого ФНЧ
+ для неё заявлен достаточно хороший динамический диапазон - хоть у неё и есть возможность управлять усилением, всёже хотелось не охватывать её петлёй АРУ..
(хотя, на худой конец, зная качество самого СиБи сигнала, сгодится и такое управление усилением через саму TLV320AIC23B)

__________________________________
ваши ставки, господа-инженеры: будет этот плод изобретательного ума принимать (и понимать) человеческую речь СиБи -диапазона?

[ledum]

А как Вы относитесь к такому http://www.analog.com/en/rfif-components/r...ts/product.html , ну или AD9864, выход вроде квадратуры, в последней - точно, или это из пушки по воробьям? Я бы еще предложил AD6620 с УВЧ и АЦП на андерсемплинге ( или овер? ) и довольно широким (на весь СИ-бэнд) фильтром, но это с контроллером точно за $50 вылетит.

Сообщение отредактировал ledum - Nov 16 2009, 21:25

[Doka]

1) квадратуры не требуются (принимать такой изврат как SSB в планы не входит)
2) у AD9874 ограничение снизу на полосу: 10-270 KHz Output Signal Bandwidth
3) The LO Synthesizer is a fully programmable PLL capable of 6.25 kHz resolution at input frequencies - такого шага недостаточно для СиБи
4) мксх конечно сладкая, но цены и доставаемость в российской рознице шепчут о том, что это решение не для потребительского сектора электронных приборов

[V_G]

Интересная задумка, как сделаете, отпишитесь про динамический диапазон и двухсигнальную избирательность при чисто цифровом решении...
Я пока все-таки сижу на аналоговой схемотехнике (правда, и диапазон VHF, UHF). После прекращения производства MC3372 перелез на филипсовскую SA616 - стабильный производитель без моторольских выкрутасов.

_______
Привет от Р-4-79

Сообщение отредактировал V_G - Nov 16 2009, 23:37

[proxi]

вообще то прямое преобразование подразумевает нулевую ПЧ и соответственно смеситель и LNA тоже ....а в вашем случае похоже
на "прямого усиления" почему бы не оцифровать все КВ

[Doka]

proxi
ну так я как раз и сношу в ноль. и в качестве фильтра основной селекции выступает ФНЧ а не ПФ.
но это всё детали - а по сути что скажете?

[Rst7]

1) квадратуры не требуются (принимать такой изврат как SSB в планы не входит)

А что делать с зеркальным каналом? Или Вы собираетесь делать ФАПЧ по несущей (АМ либо ФМ)?

[ledum]

О квадратурах я писал именно для того, чтобы задавить зеркалку при переносе в ноль да и демодулить с ними проще.
Насчет доставаемости - глянул, вроде нет проблем http://www.chipfind.ru/search/?part=ad9864&region=0
Полосу можно дофильтровать уже в цифровом демодуляторе, а иначе - KA3361
Делать с полифазником - например, что-то похожее http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?t=14750 с выкидыванием передающей части (схема на самом деле очень простая, много лишнего, настройки практически не требует, мы по такой схемотехнике берем 950-2150 МГц на AD8347)- нужен учетверенный синтезатор (в AD8347, само собой, не надо учетверения), т.е в районе 120МГц, и полоса не от нуля а где-то от 200-300Гц, те получается ПЧ в звуковом диапазоне, которую можно обрабатывать аналогично SDR.
ФНЧ в сигма-дельта АЦП работают отлично, постоянно этим пользовались, пока не перешли на DDC

Сообщение отредактировал ledum - Nov 17 2009, 09:31

[proxi]

proxi
ну так я как раз и сношу в ноль. и в качестве фильтра основной селекции выступает ФНЧ а не ПФ.
но это всё детали - а по сути что скажете?

Тогда нужна квадратура...

[alexkok]

ваши ставки, господа-инженеры: будет этот плод изобретательного ума принимать (и понимать) человеческую речь СиБи -диапазона?

Вы самый главный параметр пропустили для low-cost - максимальную цену комплектующих и предполагаемый объем выпуска.

[=GM=]

Внесу свои 5 пенсов критики и предложений.

1) Программный DDS на 120 МГц это круто, но проц не потянет программно и физически. Каждые 2-3 МЦ надо выдавать значение, а там минимальный бранч 3 МЦ. Даже если успеет, каким-то чудом, будет занят только этим, кто сигнал будет обрабатывать, Пушкин (:-)?

2) Тексасы, кстати, очень интересно представляют спеки на свои чипы. Информацию дают, но так закамуфлируют, что без поллитра не разберёшься. Задержку дают на тогл вывода - 8 нс макс, значит мин. период 16 нс, но поди, догадайся. Но даже это много. Для F2812 - 20 МГц, для F2808 - 25 МГц, а они из более молодого поколения. Для С5402 я программно выдавал 20 МГц, больше не получалось, там команда перехода 4 МЦ.

3) ЦАП на резисторах на 120 МГц, ну, даже не смешно...

4) TLV320AIC23B немного избыточна, ровно в 2 раза, ну только если есть под рукой, да и вроде старовата, нет? Альтернатив много, посмотрите на AD73311, одноканальный кодек, АЦП и ЦАП 16-битные, легко подключается к McBSP. Я его выковырял из цифрового ф/а кодак. Есть AD73322, двухканальный кодек.

Критика закончилась, теперь предложения.

5) Приёмник прямого преобразования хорошая штука, много преимуществ, есть книга В.Полякова, и сам он присутствует на про-радио, всегда можно проконсультироваться. Для цифры нужны квадратуры, увы. Структура может быть такая, входной СБ-фильтр, мшу, два буфера, два смесителя на встречных диодах, два гетеродина, два фильтра, два УНЧ, два АЦП. Для такой схемы нужны квадратурные гетеродины на Fвх/2, т.е. на 15 МГц, что радует. Но два.

6) Можно обойтись одним генератором, скажем, меандр на 60 МГц, поделить на 4 и выделить квадратуры. Можно поставить внешний железный DDS, хотя возможно, будет дороже для бюджета. Можно поставить VCO и управлять напрямую от проца, с помощью ШИМа. Проц будет подстраивать, если надо. Вариантов масса, выбирайте.

7) Теперь НЧ-фильтры. Должны выполнять сразу 2 функции, антиалиасинг, и селекция соседних каналов. Предлагаю выбрать макс.частоту дискретизации, 96 кГц, и оставить функцию антиалиасинга, а основную фильтрацию делать программно. Как правило, для антиалиасинга надо подавить все частоты выше 48 кГц до уровня меньшего одного LSB АЦП, т.е. на 90 дБ, тут у вас полный карт-блаш, поскольку переходная полоса широкая 4-48 кГц, сделать железный или активный фильтр можно. Ну а с основной фильтрацией проц справится одной левой.

Это вам только наметки, надо аккуратно считать и принимать во внимание все подводные камни. Ну и спецы своё слово скажут, надеюсь.

[uriy]

4) TLV320AIC23B немного избыточна, ровно в 2 раза, ну только если есть под рукой, да и вроде старовата, нет? Альтернатив много, посмотрите на AD73311, одноканальный кодек, АЦП и ЦАП 16-битные, легко подключается к McBSP. Я его выковырял из цифрового ф/а кодак. Есть AD73322, двухканальный кодек.

Скорее все как раз наоборот AD73311 и AD73322 наверняка гораздо старее чем TLV320AIC23B. E TLV отдельный интерфейс для управления SPI или I2C. Большой диапазон регулировки PGA и малый шаг, 1,5дБ вроде, у ADI шаг вроде 3 дБ если даже не 6 и дапазон уже.

Предлагаю выбрать макс.частоту дискретизации, 96 кГц

AD73311 и AD73322 по-моему выше 64 КГц даже не тянут.
У TLV320AIC23B есть одноканальный аналог. А от ADI лучше взять SSM2603 он ближе по функционалу TLV320AIC23B.
Я правильно понимаю что DDS хотите использовать вместо ГУНа? От него нужна только синусоида? Посмотрите AD9833 и ADF4360, правда не уверен что они есть на ваши частоты.

[alex_os]

А как Вы относитесь к такому http://www.analog.com/en/rfif-components/r...ts/product.html , ну или AD9864, выход вроде квадратуры, в последней - точно, или это из пушки по воробьям? Я бы еще предложил AD6620 с УВЧ и АЦП на андерсемплинге ( или овер? ) и довольно широким (на весь СИ-бэнд) фильтром, но это с контроллером точно за $50 вылетит.

+ 100 AD9864 (AD9874) проще всего и наверное дешевле. Делали несколько лет назад приемник прямого преобразования(SSB и не low cost)
на похожую частоту получилось довольно сложно и энергоемко. Смеситель был ad8333.

[alexkok]

Похоже топикстартер уже похоронил свою идею.
Не уверен, что такое low cost, но если 15уе за комплектацию в не особо широкой серии проходит, то предлагаю ещё один вариант.
Это приемник с "прямым" цифровым преобразованием.
Фактически это слегка модифицированный SDR.
На входе пара каскадов УВЧ, затем дешёвый АЦП, например ADC10065 (4уе), предложенный процессор (5уе) и синтезатор ADF4360-9 (3уе).
Отличие от обычного SDR в том, что частота дискретизации Fs переменная и равна
Fs = 4 / (1 + 2*N) * Fsign
Частоту выбирать с учетом зеркальных каналов АЦП.
Эта же частота идет на процессор для полной синхронности.
При таком соотношении программный преобразователь частоты упрощается до предела, DDS внутри процессора не нужен и даже более слабый ДСП должен справиться.

Сообщение отредактировал alexkok - Nov 19 2009, 07:50

[Doka]

Вы самый главный параметр пропустили для low-cost - максимальную цену комплектующих и предполагаемый объем выпуска.

какого-то порога стоимости нету..
хотелось бы как раз нащупать стоимостной порог реализуемости, а уже потом делать вывод об потребительской привлекательности
предполагаемый объём не таков, чтобы экономить на спичках: +/-5$ вполне допустимы

Не уверен, что такое low cost, но если 15уе за комплектацию в не особо широкой серии проходит, то предлагаю ещё один вариант.

подходит.


all
беру некоторый таймаут для анализа предложенных идей и элементно базы..