"А почему нельзя сразу входной сигнал на квадратуры разваливать и цифровать аудио-АЦП?"

немного не понял, почему аудио-АЦП? имеете ввиду нулевую ПЧ?
в принципе в третьем варианте так и предполагается сделать, только разложение на квадратуры все же наверное лучше делать в цифре, а з.к. давить в аналоговом демодуляторе

поднять частоту АЦП тоже вариант!!! - ставим на входе относительного скоростного АЦП широкополосное УВХ и несколько банков фильтров (для перекрытия и фильтрации нужных зон Найквиста) и получаем сверхскоростной анализатор!!! (если вычислительные ресурсы позволяют)

Для квадратур нужен квадратурный гетеродин. Если частоты позволяют делать счетный квадратурник- проблем нет. Но это частоты максимум до 400 мгц на рассыпухе или до 2,5 ГГц на смесителях типа ADL5387 (cо встренным счетным квадратурником). Ну и гетероди им нужен с частотй в 2 раза выше. И все арвно баланс фаз держать для подавления нежелательной боковой более 40-50 дб неполучается. А для анализатора спектра 50 дб- ну как то жалко выглядят.
Квадратурный гетеродин на двух ГУНа, первый из которых включен в ФАПЧ синтезатора, а второй сделит за фазой первого и держит сдвиг 90 градусов, используя ФД- как вариант, но все равно широкополосности нужной неполучается.

А если в квадратуры раскладывать не LO, а RF сигнал.
За основу берем IRM смеситель, на выход либо QH мост либо два АЦП.
Разбаланс I/Q докручиваем
- либо в каждое плечо IQ ставим переменные аттенюатор и фазовращатель
- либо в цифре (АЦП)

А чем лучше-то? Я в этом вопросе неграмотен, потому и спрашиваю.

Хотел бы я посмотреть на мультиоктавный квадратурный мост, от единиц мегагерц до гигагерц. Вот резистивный сплиттер такой сделать можно, а квадратурник- унреал. И опять же, как его балансирвоать, если сигнал неизвестен? Нужен еще встроенный генератор тест сигнала, да еще и перестраиваемый. Да, и смесители на СВЧ тоже разбаланс дать могут.

А вот с двумя преобразованиями частоты и прямой оцифровкой ПЧ есть интересная идея. Если сделать первую ПЧ не вниз, а вверх от первого гетеродина, т.е напримергетеродин 3-6 ГГц, первая ПЧ 6 ГГц, потмо вниз и оцифровка.
После оцифровки фурье по ширине полосы 2 ПЧ. А теперь изюминка- если снимать спектр два раза, с небольшим сдвигом первого гетеродина, то можно в цифре разделить компоненты спектра РЧ+Гет1 РЧ-Гет1 Гет1-РЧ. Они будут сдвигаться на известную величину, в разные стороны по частоте, немного математики со спектрами и может получится. Конечно только для небыстроменяющегося сигнала.
Получим в 2, а то и в три раза боле широкую полосу анализатора без существенного удорожания конструкции. Для узкополосных сигналов вполне должно подойти.

А не счётный ADL5380 до 6 ГГц не подойдёт?





В цифре давится хоть до 100 дБ.

..в цифре квадратуры получаются квадратурнее, в сильно много раз.

Даташит смотрели? Или цитировать надо? А до 6 ГГц там веще хуже.

Это как? Если гетеродин или сигнал или смеситель перекошен на 1 градус по фазе и на 0.5 дб по амплитуде например? Покажите мне алгоритм восстановления НЕИЗВЕСТНОГО сигнала?

Мы наверное немного о разном стали говорить,
разложение в квадратуры в цифре это исключительно для векторного анализа модулированных сигналов, применительно к анализатору спектра, если не нужна информация о фазе, можно и без этого.

Разложение на квадратуры в аналоговом виде это уже к вопросу подавления з.к.



Так этого наверное и не нужно. Например разбиваем входной диапазон на 2 части, к примеру до 3ГГц используем инфрадинный преобразователь "классика жанра"
Ну а от 3ГГц до 26ГГц используем аналоговый демодулятор, при желании сделать QH мост от 3 до 26ГГц вполне реалистично.

Причем разбаланс амплитуд и фаз в диапазоне рабочих частот (3-26ГГц) в таком демодуляторе на так важен, поскольку его можно компенсировать путем калибровки (аналоговой или цифровой). Важно чтобы разбаланс в полосе обрабатываемого сигнала не превышал требуемого для подавления з.к. на нужную величину. К примеру если полоса сигнала 50МГц, то по отношению к 3ГГц - 26ГГц, относительная ширина полосы достаточно мала.
Ну а для калибровки действительно нужен отдельный генератор, но его вполне можно реализовать на основе относительно простого синтезатора и генератора гармоник, т.к. ни каких особых требований к нему не предъявляется.

Другой краеугольный камень насколько все это будет стабильно во времени, и как часто надо будет калиброваться! Причем на разбаланс демодулятора также будет влиять и нестабильность амплитуды гетеродина.



Для измерения CW сигналов все ок! А какой спектр мы получим при измерении шумов и мод. сигналов?



ни какой сложный алгоритм тут наверное и не нужен, подаем сигнал на частоте з.к. и докручиваем амплитуды и фазы в цифре до нужной величины подавления з.к. У меня таким способом получалось подавление и более 80дБ, правда в полосе не более 1Мгц (и все крайне не стабильно) Антилайзинговые фильтры перед АЦП все портят, вот если бы в у них в полосе пропускания свести разбаланс к минимуму!

Все любительские SDR так делают. Точность квадратур на 74АС74 врядли лучше 1 градуса на частотах выше 20МГц. А подавление зеркалок софтом у них явно получше 100дБ от максимального сигнала бывает. Там не восстанавливают неизвестный сигнал, а подкручивают амплитуду и фазу до максимального подавления зеркалок. Здесь я Петрову больше, чем себе, доверяю, без приколов.

А зачем HAMам вообще специально давить зеркалки, если у них весь диапазон укладывается в полосу АЦП? Т.е они конечно их давят, но чтобы специально этим кто то заморачивался- я внимания не обратил. Было пару тем на CQHAM про алгоритмы подавления, но реализации в софте я что то не встречал. Это же надо ваять три дополнительных смесителя в цифре, цифровой гетеродин итд. Ну и самое интересное- как настраивать эту систему, если неизвестно, что присутствует на зеркальном канале в исследуемом сигнале. Понятно, что если отключить вход, поставить с калибратора "палку" на зеркальной частоте и начать куртить фазу и аплитуду гетеродинов- то можно поймать минимум. но это для отдельно взятой частоты. Если смесители нагреются на 5 градусов- то уже вся калибровка по-новой нужна. Ну и последенне- в полосе спектра АЦП, как тут правильно заметил YuriyMatveev неодинаковость каналов АЦП тоже привности проблемы.
ЗЫ я вот сейчас играюсь в свободное время с Фурье-процессором на базе STM32F4 и 14 битным АЦП LTC2247, посаженым на шину камеры DCMI. Предполагается прямя оцифровка 2 ПЧ спектроанализатора. Изначально пытался применить более новую LTC2256-14, но не смог сопрячь ее с DCMI интерфейсом без FPGA, а это уже делало систему коммерчески неперспективной.
При этом в той же сиситеме предполагается третий смеситель и оцифровка звуковыми АЦП в квадратурах ( АЦП сидят на шине I2S той же STM32F4). Т.е для широкоплосных сигналов и быстрых свипов используется 14 битник с фурье, полосой по 10 МГц за одну перестройку гетеродина. А для узкополосных сигналов- звуковые АЦП и скорее всего цифровая обработка в хост- компьютере- ресурсов STM32 может нехватить или будет тормозить сильно.

В любительских SDR подавление зеркалок софтом не более 50дБ ( там этого хватает ), и то это за счастье у них. С DDC можно и поболее получить.
Подкручивать постоянно амплитуду и фазу по широкому диапазону это отдельная не простая проблема.

Я имел ввиду результирующее 100дБ - за счет железа и постобработка софтом. Это все равно лучше, чем фильтр 4-го порядка на 45МГц из какой-нибудь Нокии НМТ с подавлением паразитных каналов не более 50дБ практически без согласования плюс кварцевый фильтр 8-го порядка, часто недосчитанный и недосогласованный (это еще хорошо, хуже, когда для китайских базарных кварцев берут номиналы конденсаторов, просчитанные для совсем других кварцев) с подавлением соседнего канала на 60-70дБ в лучшем случае. Про усилители на входе (часто не только не нужный, но и даже вредный) с точкой OIP3 5дБм вообще молчу.

Уточню. В любительских SDR подавление зеркалок железо + софт не более 50дБ. В обычных SDR подавление зеркалки 100дБ редкость. ДД под 100...110dB получить проще. Это только в каком нибудь дорогом профи ( радиолюбительском) аппарате зеркалка под 100дБ давиться и то изощренно. Но с этим миряться, там же любительство, ну иногда начинающие пытаются принять телеграфную передачу на зеркалке, хотя на панораме чистый шум.

Любая тема (статья, работа и т.д.) должна сначала отлежаться, чтобы получить правильное развитие. Вот, давно ждал, что кто-нибудь придёт и разложит всё по полочкам. Юрий, давайте и дальше будете это дело модерировать, систематизировать и шумы фильтровать . Первый пункт – самый объёмный, тут ещё работы будет непочатый край, и, чувствую, к этому мы ещё вернёмся. Но, смотрю, сейчас интерес больше к вариантам 2 и 3, о них пока и поговорим.


А так уж и хорошо? Но сначала надо определиться с CW. Если это один единственный тон, то действительно, определить с какой стороны гетеродина он находится труда не составляет. А если на входе два сигнала с двух сторон и на одинаковом удалении от гетеродина? И разной амплитуды? А если больше сигналов (например, спуры ищем)? Вытащит ли реальную картинку этот алгоритм? Юрий, к Вам просьба – не могли бы Вы вот так же кратко, по пунктам расписать данный SW алгоритм? С тем, чтобы мы все вместе могли бы попробовать “протестировать” этот алгоритм на предмет адекватности (т.е. можно ли его обмануть). А потом, возможно, его и усовершенствовать применительно и к более сложным случаям, например, шумам или модуляции.


Думаю, задача определена правильно, а вот реализация… Как следует определить целевую функцию для авт. коррекции? Подавление ЗК? Но ведь на выходе два параметра – ампл. и фаза. Существует ли closed-form решение, или дело сводится к перебору по двум параметрам? Какой алгоритм Вы бы предложили для этого метода?


И так неплохо будет (чёркание-подчёркивание – это уже моё). Вопрос лишь, как часто нужно проводить коррекцию (т.е. как долго HW сможет держать баланс при изменении температуры).


А вот это уже круто! И как такое осуществить? Вопросы ко всем, естестественно. Хорошая дискуссия может получиться.

Мы 100дБ получали еще лет 14 назад, когда и термина такого не было, SDR. Простейший квадратурный преобразователь в ноль на ключах с совсем плохими I/Q из-за тех же ключей 74HC4066, и чуть лучшие квадратуры по гетеродину на 74AC74 - там у Тексасов можно было получить 0.1нс по Q и !Q - у них специальное выравнивание по этому параметру, у остальных до 1нс, т.е. где-то до 2 градусов. И не очень хорошие буфера со всего-навсего 1% резисторами. Оцифровка - сначала Кристаллы CS5335, потом Асахи Касеи AK5394A. А дальше система уравнений из аж двух переменных в простейшем случае по минимизации корреляции на одинаковых расстояниях, либо при относительно широких полосах, разбиение на полоски, - и система для каждой полоски, но там сложность возрастала геометрически. Очень редко или при перестройке да и практически в фоновом режиме. Как сейчас наши программисты делают - даже не знаю, но проблема на совещаниях ни разу не подымалась. Значит все нормально.

Тут немного о ..:
http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/downl...p1&type=pdf
http://sdrsharp.com/index.php/automatic-iq...ction-algorithm
С этого 4066 начиналось, там никаких 100дБ нет, также как и с FST3253.
... А дальше система уравнений из аж двух переменных ... Нет там такого.
Оцифровка... получение комплексного IQ сигнала и перевод четез FFT в частотную облать. И обработка комплексного сигнала.
Также и подавление зеркалки. Чёт не нашёл там геометрической сложности.
Аппаратная нелинейность тракта, не малый фазовый шум первого генератора и тп не позволяют одинаково подавить зеркалку в широком частотном диапазоне. Пользуют разные следящие изощрения. Ведь в ППП ничего не изменилось, кроме большего подавления зеркалки на новой элементной базе. С философской точки зрения сегодня мы набираем количественные изменения (улучшение параметров) только, но не качественные.

Так я о том и толкую- для сигнала с известной фазовой модуляцией алгоритмы автобаланса существуют, может не 100 дб, но 70 можно вытянуть. А вот для неизветсного сигнала- вся эта математика в пролете. Т.е квадратурный приемник сделать можно, а квадратурный анализатор спектра- нет. Ну или анализатор спектра будет включать в себя следящий генератор с фазовой модуляцией на весь рабочий диапазон частот и тогда алгоритм- стали на точку, запустили тракинг, откалибрвоали по нему приемный тракт, померяли кусочек спектра, повторили.

А мнея вот интересует сейчас другое- перестраиваемые полосно-пропускающие фильтры на базе ферроэлектриков или пьезокерамики. По размерам с ЖИГом сравнимы, зато ток не жрут. Требуют конечно высоковольтного питания (80-120В) на это не проблема. А вто как у них с ресурсом? 20 лет отработаю?

Первый генератор, и последний одновременно, часто у хэмов вообще вроде один, в большинстве случаев любительских SDR - кварцованный - с фазовыми шумами все нормально при прямых руках. Там очень удобно выбраны диапазоны. У нас, конечно иначе, но тоже проблем здесь не было. Я не знаю как делают другие - ибо занимаюсь только железом, слава богу, - я знаю как делали наши более 10 лет назад. Одна проблема, и большая, - они ленятся сами книжки читать (скажем, фильтр Гильберта я им показал из книги Хохлова по цветным телевизорам когда был маленький тупик в 95-м при формировании квадратур в оцифрованном виде в эпоху до NCO и цифровых смесителей). Поэтому часто велосипеды изобретают. Но и много действительно оригинальных идей.

... для неизвесного сигнала ... Да нет, все сигналы извесны. Мат аппаратом все ( или практически все ) виды модуляции без каких-либо проблем приводятся к фазовой модуляции. И всё обрабатывается после FFT, ну есть там нюансы со временем, иногда помогает вайвлет преобразование ...
http://habrahabr.ru/post/103899/
Но все равно до кватернионного анализа далеко, из-за медленных процессоров. Хотя некторые алгоритмы кватернионного анализа в обработке изображения используются.
Квадратурный анализатор спектра сделать не такая сложная проблема, ведь многие так и делают используя вторую пч уже в цифре внутри матрицы.

Да, требуется именно анализатор, а не приёмник. Т.е. считаем, что сигнал на входе неизвестный (а точнее неизвестная комбинация сигналов произвольной сложности), и требуется прорисовать картинку, которая бы воспроизводила реальность с определённой вероятностью (100% опускаем, чтобы не вдаваться в философские рассуждения о соотношении неопределённости).


Тоже вариант, если это будет работать в ”реальном времени” (термин, естественно, нуждается в уточнении).


Очень хорошо! Не могли бы Вы помочь с прояснением структурной схемы и её работы? Добавлю один параметр к характеристикам, очерченным Юрием. Полоса анализа должна быть DC-26.5 ГГц, ну или 18 ГГц на худой конец. ДД и чувствительность добавим чуть позже. Кстати, потом встанет обратная проблема – синтезировать IQ сигнал с такими же характеристиками. Но это потом, потом, потом. Пока остановимся на анализе.
P.S. Спасибо за ссылки.


Вот! В этом-то и прелесть изобретения велосипеда.