Simple SDR (KF6SJ) neu gestaltet - Tester gesucht

    Bisher sind es nur Fragmente, aber es soll ein Bastelprojekt werden, bei dem die Materialkosten ca. 30€ betragen.
    Es geht um einen SDR- RX für Kurzwelle, der ohne PC oder Laptop auskommt und als Zentrale einen PSoC5LP verwendet.
    Ausgehend von der Veröffentlichung von Michael Hightower, KF6SJ habe ich die Software von PSoC3 auf PSoC5 übertragen und einige Änderungen eingebaut (Rotary Encoder, neuer Oszillator mit 24 Bit Auflösung usw.)


    Zum Einlesen:
    http://www.hightower.com/files/Download/QEX_release.pdf


    Für den Mischer habe ich eine Leiterplatte entworfen (mit Kicad).


    Wer hätte Lust auf dieses Experiment?


    73, Wolfgang

    Es fehlen offenbar noch ein paar Informationen:
    Was, wenn das Experiment misslingt?
    Dann habt Ihr immer noch
    - einen Oszillator (quarzgenau) mit Durchstimmbereich 10 Hz .. 40 MHz und einer Schrittweite von 10 Hz.
    - oder einen I/Q- Generator (also 2 Ausgänge mit 90 Grad Phasenunterschied) im selben Bereich.


    Heute habe ich die ersten Leiterplatten geätzt. Das Ganze soll nachbausicher werden, deshalb:
    - große SMD- Bauelemente (1206)
    - weite Abstände.
    Das erste Bild zeigt den Mischer ( Eingangstrafo noch nicht angeschlossen), das andere die PSoC5LP - Baugruppe namens CY8CKIT- 059.
    (Hier ist noch ein Prototyp des Mischers angeschlossen, der absolut nicht nachbausicher ist!)

    Zitat


    Es fehlen offenbar noch ein paar Informationen:
    Was, wenn das Experiment misslingt?
    Dann habt Ihr immer noch
    - einen Oszillator (quarzgenau) mit Durchstimmbereich 10 Hz .. 40 MHz und einer Schrittweite von 10 Hz.

    Lass dich ob der (noch) fehlenden Reaktionen nicht entmutigen, lieber Wolfgang! Man gewöhnt sich daran und wenn man den "langen Atem" hat, dann wird auch ein vermeintlich "einfaches" Projekt meist irgendwann ein Erfolg.
    Ich finde besonders den "Plan B" hoch interessant, sehe darin gar keine Notlösung, sondern ein Hoffnungsprojekt. Warum? Na, ich bin ja seit Wochen wieder mit der Entwicklung von Baumappen beschäftigt und stehe wie schon bei den ersten Baumappen vor fast 20 Jahren vor dem gleichen Problem: wie lasse ich für die Funktion unbedingt notwendige, einfache Einstell/Abgleicharbeiten durchführen, wenn viele Bastler nicht über geeignete Messmöglickeiten verfügen?



    So z.B. ein Oszillator 10Hz bis 40MHz, wie er bei deinem Projekt als Plan B abfällt - ein Traum für uns Entwickler der DL-QRP-AG, wenn der größere Teil der Bastler sowas in seinem Bestand hätte :thumbup:


    Ich werde auf jeden Fall dabei sein und dein Projekt unterstützen so gut ich kann. Was die eigentliche Idee, ein einfaches SDR angeht- hoch interessant, vielleicht wird ja ein Nachfolger des Harzburg Radios draus, das wir leider wegen fehlender Bauteile trotz Nachfrage nicht mehr liefern können :rolleyes:

    73/2 de Peter, DL2FI
    Proud member of Second Class Operators Club SOC and Flying Pig Zapper #OOO (Certificated Kit Destroyer)

    Hallo Peter und Mitleser,
    Danke für Deine aufmunternden Worte und die zugesagte Unterstützung!
    Dass bisher erst zwei "Tester" ihr Interesse bekundet haben liegt wohl auch daran, dass die konkreten Anforderungen noch sehr unklar sind.
    Ich möchte sie etwas genauer beschreiben:
    Der "ideale" Mitstreiter sollte in der Lage sein:
    1.- Das Programm "PSoC Programmer 3.27.3" oder das umfangreichere "PSoC Creator 4.2" von Cypress auf seinem PC oder Laptop zu installieren, (man braucht es, um mein Programm auf den PSoC Chip zu laden.)
    2.- Erfahrungen im Umgang mit dem Programm "Kicad" haben, (allerdings kann ich auch mit einer Druckvorlage dienen,) und eine Platine belichten und ätzen können.
    3.- Mit SMD- Bauteilen hantieren können.
    4. sich die benötigten Bauteile selbst beschaffen können (CY8CKIT- 059, FST3253, LT6231, 2x16 -stelliges Display, und ein paar Kleinteile. Das Maß der SMD- Bauelemente ist 1206.)


    Die Nummer 1 ist zwingend notwendig, es sei denn, man schickt mir den Baustein "CY8CKIT- 059" per Post.


    Was ist der Lohn der Mühe: Wenn alles schief geht, hat man wenigstens den besagten Rechteckgenerator 10 Hz .. 40 MHz. Der läuft unabhängig vom Mischer...


    Heute habe ich den Prototypen angeschlossen und werde sogleich den ersten Test wagen. Das rechte Bild zeigt ein 2- zeiliges Display, welches für die Anzeige der Frequenz vorgesehen ist.
    Einer der beiden Drehencoder stellt die Frequenz ein, der andere die Schrittweite, von 10 Hz bis 1 MHz.

    Hallo Andreas,
    in sehr geringer Stückzahl kann ich auch Platinen anfertigen, natürlich immer nur auf dem jeweiligen Arbeitsstand.
    Vielleicht kommen wir doch zueinander...
    73, Wolfgang


    P.S.: Der Test : Oszillator funktioniert, Schrittweite lässt sich einstellen, aber von der Antenne (3m Draht) kommt noch nichts vernünftiges durch.

    Hallo Wolfgang,
    ich bin interessiert und würde meine "Mithilfe" gerne anbieten. Du müsstest mir nur mitteilen wie ich an die KiCad Dateien komme. Mit dem CY8CKIT- 059 habe ich zwar noch nicht gearbeitet aber das erweitert bestimmt den Horizont. Ich habe bereits den CY8CKIT- 059 bestellt. Wichtig wäre jetzt der aktuelle Stand der BOM um bestellen zu können (benötige ich natürlich nur wenn ich keine KiCad Datei habe).

    Hallo Wolfgang,


    ich lese wieder fleißig mit, habe aber noch andere Projekte am laufen und keine Zeiteinheiten frei.


    Evtl. kann Dir und anderen OM Dirk, DH4YM mit einigen Platinenstückzahlen weiter helfen:


    https://www.dh4ym.de/

    73 de Uwe
    DC5PI

    Hallo Uwe + Uwe,
    Danke für Euer Feedback.
    Ich habe erst einmal versucht, mit Kicad klarzukommen. Die Ergebnisse seht Ihr hier.
    Bitte schaut einmal kritisch hin, es sind sicher Verbesserungen möglich.
    Um bei der Inbetriebnahme weiter zu kommen, werde ich versuchshalber die Anschlüsse I_Out und Q_Out mit einer Soundkarte verbinden, und dann mit gängigen Programmen mein Glück versuchen.

    Hallo Wolfgang,


    ich würde dringend ein doppelseitiges Layout empfehlen mit ordentlicher Massefläche. Folgende Dinge sehe ich problematisch bei dem Single-Layer Design:


    - keine ordentliche Massefläche
    - lange Drahtbrücken
    - Abblock-C's sind viel zu weit von den IC's entfernt, die müssen - gerade bei so einem Schalter-IC - ganz nah dran
    - Leiterzüge zwischen den 1206er Pads durchgezogen : ohne Lötstopp könnten weniger geübte OMs leicht Lötbrücken produzieren


    In der Schaltung scheinen die Output-Enables in der Luft zu hängen - im Layout sind sie dann aber doch auf Masse. Gibt es
    keinen Link zwischen Schaltplan und Layout oder hab ich da was falsch interpretiert ?


    Falls Du unbedingt selber ätzen willst, würde ich zumindest für die passiven BE bedrahtete Teile verwenden, damit
    kannst Du die eine Seite komplett Massefläche machen und kannst über bedrahtete BE beide Layer erreichen ohne extra
    Durchkontaktierungen.


    73
    Markus

    Hallo Wolfgang,


    ich würde anstatt des SN74CBT3253C einen PO74G74 verwenden. Ich habe mit dem TI's keine guten Erfahrungen gemacht. Die Beschaltung müsste (fast) identisch sein. Hier geht's zum Datenblatt. Zu beachten ist nur dass der 7474 mit 3.3V arbeitet. Nach etlichen Problemen mit den TI Typen habe ich sie durchweg gegen die PO74G74 ersetzt und bin damit sehr zufrieden. Um die die Verdrahtung überflüssig zu machen, würde ich Pfostenleisten verwenden um das CY8CKIT-059 aufstecken zu können und die Potis und Decoder ebenfalls OnBoard installieren.


    Frage: Macht ein Vorverstärker mit z.B. einem PGA103 oder ERA-4 Sinn oder ist der Empfänger so empfindlich genug?


    Ich denke wenn die Entwurfsphase abgeschlossen ist, würde ich ebenfalls zu einer doppelseitigen Version der Platine wechseln. Zum Einen muss man dann nicht zwischen den SMD Pads durchrouten und zum anderen erhält man eine vernünftige Massefläche. Eine Beta-Serie stünde innerhalb von einer Woche zur Verfügung. 8)

    Das MDS eines SDR hängt maßgeblich von der Qualität der Masseleitung ab. Rechteckige Ströme aus dem Digitalteil verursachen auch über den kleinen Widerstand einer gemeinsamen Masseleitung Spannungsabfälle, die sich dem Nutzsignal beaufschlagen. Auch ich würde daher eine doppelseitige Leiterplatte mit Massefläche anregen. Außerdem hilft es nach meiner Erfahrung, digital-Masse und analog Masse zu trennen und erst an einer Stelle, nahe dem Abblockkondensator am Spannungsregler, zusammenzuführen.


    Zitat von dj3fv

    Frage: Macht ein Vorverstärker mit z.B. einem PGA103 oder ERA-4 Sinn oder ist der Empfänger so empfindlich genug?


    Breitbandige Vorverstärker sind ein zweischneidiges Schwert. Sie verstärken nicht nur das Nutzsignal, sondern auch alle Außer-Band Signale und auch das Rauschen. Dadurch wird leicht der A/D Wandler übersteuert. Wenn ein Vorverstärker notwenidg sein sollte, dann abschaltbar, bandbegrenzt und sehr linear. Ein GHZ-breites MMIC ist von daher nicht ratsam, schon gar nicht der PGA103, der erst ab 50MHz spezifiziert ist und darunter instabil wird.


    73


    Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Hallo Günter,


    Zitat von DL4ZAO

    Breitbandige Vorverstärker sind ein zweischneidiges Schwert. Sie verstärken nicht nur das Nutzsignal, sondern auch alle Außer-Band Signale und auch das Rauschen. Dadurch wird leicht der A/D Wandler übersteuert. Wenn ein Vorverstärker notwenidg sein sollte, dann abschaltbar, bandbegrenzt und sehr linear. Ein GHZ-breites MMIC ist von daher nicht ratsam, schon gar nicht der PGA103, der erst ab 50MHz spezifiziert ist und darunter instabil wird.


    Ja und nein. Wir haben damit etliche Versuche gemacht und ich gebe dir recht, dass PGA103 "erst ab 50MHz" spezifiziert ist. Er findet aber dennoch erfolgreich z.B. bei modifizierten mcHF seinen Einsatz. Ich möchte aber nicht über einzelne Bauteile streiten sondern die generelle Fragen stellen ob ein Vorverstärker Sinn macht. Dieser sollte natürlich regelbar sein möglicherweise über ein Menü.


    Wolfgang: Hast du ein Menü zum Konfigurieren geplant?

    Zitat von dj3fv

    Dieser sollte natürlich regelbar sein möglicherweise über ein Menü


    Wer schon mal lineare Empfängereingangsstufen entworfen hat, kennt das Problem, dass "regelbar" und "großsignalfest" nur schwer unter einen Hut zu bringen sind.


    Viel wichtiger als ein Vorverstärker sind m.E. Eingangsbandfilter.


    Es soll zwar hier nicht ein interessantes Projekt von Anfang an mit Wünschen und Anforderungen überfrachtet werden. Dann ist es schnell kein "Simple SDR" mehr. Aber damit ein KW-Empfänger nicht nur grundsätzlich funktioniert, sondern auch leistungsfähig und praxistauglich wird, lohnt es sich, vorab etwas Gehirnschmalz ins Frontend-Design zu investieren. Ich denke mal, es werden sowieso einige Iterationsschritte erforderlich sein, bis man ein nachbausicheres Leiterplatten-Layout erhält, Die Idee mit einem Remake des Simple SDR finde ich jedenfalls klasse.


    73
    Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Danke für Eure Kritik und Anregungen, Markus, Günter und Uwe!
    Die Punkte
    - Masseflächen
    - kurze Leitungsführung,
    - Trennung von analoger und digitaler Masse,
    - Vorselektion
    sollten tatsächlich besser berücksichtigt werden...
    Zunächst wird die "vergessene" Drossel 10 µH in die Stromzuführung eingesetzt. (verdrahtetes Bauteil)


    Dann steht die Frequenzanzeige auf dem Plan. 16 * 2 Display mit HD44780, I2C über PCF8574. Gibt es bei eBay.


    Uwe gibt mir Rätsel auf, wie ein FlipFlop 7474 einen Analogschalter ersetzen soll.
    73, Wolfgang

    Hallo Wolfgang,


    kein Rätsel, sondern schlicht und ergreifend falsch. Ich habe den TI verwechselt und Blödsinn erzählt. ;(

    Hallo Wolfgang,

    Zitat von DH1AKF

    Zunächst wird die "vergessene" Drossel 10 µH in die Stromzuführung eingesetzt. (verdrahtetes Bauteil)


    Ich habe da noch eine Anregung, auch wenn 10µH Drosseln einfach zu kaufen sind, waren/ sind Drossel auf BN43-2402 Material breitbandiger in ihrer Drosselwirkung, d.h. sie haben weniger Wickelkapazität und somit liegt ihre Resonanz viel höher (f).


    # http://toroids.info/BN-43-2402.php


    Bei höheren Strömen, nehme ich gerne auch den BN43-202, hier kann man auch mal Draht ø0,6mm aufwickeln.


    # http://toroids.info/BN-43-202.php


    Bezogen auf deinen Schaltplan des Mischers, fehlt noch ein C1/C2 (10nF-100nF) für eine C1-L-C2 für einen Tiefpass.

    73 de Uwe
    DC5PI

    Einmal editiert, zuletzt von DC5PI ()

    Das Frontend des Simple-SDR ist ja ein altbewährter QSD (Quadratur-Sampling-Decoder), ein Schaltmischer, der das HF-Eingangssignal in ein jeweil um 90 Grad verschobenes Basisbandsignal heruntermischt. Bis hierhin ist es - auch wenn Digitalbausteine zum Schalten verwendet werden - strenggenommen ein anloges Empfänger-Frontend.


    Grundlagen und Anregungen zum Design eines QSD Mischers von M0RZF: http://www.m0rzf.co.uk/resources/QSD.pdf



    Was den Simple-SDR interessant und reizvoll macht ist, dass sowohl die I/Q LO-Aufbereitung als auch die A/D Wandlung und das digitale Signal Prozessing - das eigentliche Software-Defined-Radio - in dem supergünstigen PsoC5 Kit vorgenommen wird. Der PSoC Controller KIT hat alles dazu an Bord und stellt noch dazu noch jede Menge I/O für Ein- und Ausgang und für die Mensch-Maschine Schnittstelle bereit. Bei den weit verbreiteten Softrock-Konzepten wurde bislang der Oszillator meist mit einem SiLabs PLL- Baustein verwirklich, eine Stereo-Soundcard wurde zu A/D Wandlung benutzt und das SDR-Signalprozessing wurde in einem SDR Programm auf dem PC erledigt. Das alles in dem kleinen Controller-Kit zu verwirklichen finde ich ambitioniert und spannend.


    73
    Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    2 Mal editiert, zuletzt von DL4ZAO ()

    Hallo,
    was ich noch nicht ganz verstanden habe :
    KF6SJ hat das Frontend ja offenbar schon fertig entwickelt und ein Layout dafür - warum nun ein neues Layout ?
    Weiterhin hat KF6SJ offenbar schon gezeigt, dass das ganze System mit Hard- und Software funktioniert.
    Beim reinen Nachbau gewinnt man also nichts, auch nicht mit einem neuen Psoc - außer den genannten
    Zusatzfunktionen für Stand-Alone-Betrieb.
    Interessant wäre ja mal, ob der gewählte Chip ausreichend Rechenpower-Reserven hat, damit man das eigentliche
    "SDR" tunen bzw. erweitern kann. Das wäre ja dann der eigentliche Grundgedanke beim SDR, also
    sich nicht nur mit der Hardware beschäftigen, sondern eben mal selbst ein FIR- oder IIR-Filter
    entwickeln und programmieren + testen oder andere Blöcke digitaler Signalverarbeitung.
    Hat die PSoC Software entspr. Unterstützung an Board für den Filterentwurf ?
    73
    Markus

    Aus Zeitmangel kann ich noch nicht alles beantworten, nur meinen bisherigen Fortschritt darstellen:
    Die Einstellung von Frequenz und Schrittweite erfolgt nun nicht mehr "im Blindflug", sondern das Display am PSoC5 zeigt beide Werte an.


    P.S.
    Markus, es soll kein Nachbau werden, lies doch mal den Beitrag von Günter...
    Der PSoC5LP hat zunächst ein komplett anderes Gehäuse als die PSoC3- Typen. Viel filigraner und für mich nicht lötbar. Deshalb verwende ich fertige Baugruppen, auf die von außen über Stiftleisten zugegriffen werden kann.
    Für den Mischer gibt es genügend Vorbilder (SoftRock, KX3, mcHF, OVI40...). Da muss ich nicht Neues erfinden, aber ohne eine neue Platine geht es nicht.
    Die Software des PSoC5LP ermöglicht einerseits die übliche C-Programmiersprache anzuwenden, andererseits muss die Konfiguration und Kooperation der vorgefertigten Baugruppen gesteuert werden. Als Beispiel habe ich den gegenwärtigen Arbeitsstand der "Innenschaltung" beigefügt.
    Es werden auch digitale Filterbaugruppen verwendet, diese sind ebenfalls vorgefertigt, und man muss ihnen geeignete Parameter übergeben (Bandbreite, Anzahl der Taps, Art des Filters usw.) Die digitale Filterbaugruppe benötigt keine Ressourcen an CPU- Zeit, sondern läuft "nebenher". Es sind sowohl FIR- als auch IIR- Filter möglich.
    Wer sich tiefer damit beschäftigen möchte, dem empfehle ich die (kostenlose) Installation des PSOC- Creators (CYPRESS). Man kann damit auch ohne Hardware das Prinzip kennen lernen.


    Zur Weiterentwicklung der Software: Bereits vor 3 Jahren habe ich mich mit diesem Problem beschäftigt, es aber beiseite gelegt, wegen des Red Pitaya Projekts. Aber schon damals hatte ich umschaltbare Filter realisiert.
    Es gibt noch viele Freiräume für weitere Ideen...