Hardware Defined Radio

Hallo Christian,

der Quadraturdetektor sieht schon sehr gut aus. Folgende Hinweise noch:
1. Der Vorverstärker hat insgesamt 12dB Verstärkung (?), gewünscht waren aber max. 6dB. Der Z 1:4 Trafo steuert die weiteren 6dB bei.
2. Die Eingangswiderstände des AD8139 sollten nur 100Ohm haben sonst wirken am RX-Eingang 100Ohm und nicht 50Ohm. Die Rückkopplungswiderstände sind daher auch anzupassen.
3. Die Induktivitäten, die die Strom-Spikes durch die Schalter am INA Eingang mindern sollen, könnten in einem einfachen "Diplexer" eingebunden werden. Ein R (zB. 100-200Ohm) parallel zum L und den Speicher-C nach dieser LC Kombi anordnen. HF-Schmutz fände damit Abschluß in einem Widerstand, die Audiokomponente könnte aber ungehindert hindurch.

Die 10k's und 1µ/10n Koppel-C's am Ausgang des LVDS Receivers sind überflüssig (?), der Receiver leifert schon Rechteckspannung für die 74AC86 Gatter. Inwiefern sich der Tastgrad auf präzisen 1:1 mittels der LVDS-Vorspannung regeln läßt, kann ich nicht sagen. Eine Einstellung muß / sollte allerdings vorgesehen werden.

Hallo HDR-Fans,

wie ich gerade sehe, ist der harte Kern des HDR wieder da. Erst einmal nachträglich meinen Glückwunsch an Christian für das neue Design, habe glatt das Fehlen des Eingangsübertragers am QSD übersehen.

Nun ein paar Worte zum neuen Entwurf. Du hast jetzt den Eingangsübertrager in den symmetrischen Eingang des LNA gelegt. Den alten Entwurf fand ich so schlecht auch nicht, war mir bezüglich der Beschaltung mit Rs/2 nicht sicher.

Auf der gesendeten Webseite findest Du einen LNA ohne Widerstandsbeschaltung mit G=2. Ob der TL071 an dieser Stelle mit 18 nV//Hz rauscharm genug ist, musst Du ausprobieren. Bei der Höhe der Vorspannung des QSD ist die Verstärkung des LNA zu berücksichtigen, die Abblockung ist ok.

Die Beschaltung der INA ist neu. Du hast jetzt eine Gleichspannungsverstärkung von1 durch Einfügen des Elkos. Ob das L tatsächlich die Spikes verringert, ist durch den hohen Ri des INA fraglich, notfalls muss ein R gegen 2,5V geschaltet werden. Ich hatte vor, hier ebenfalls einen AD8139 einzusetzen, dabei ist der Re eindeutig bestimmt. Interessant finde ich die Amplitudenausgleichsschaltung, die Seitenbandunterdrückung reagiert aber sehr viel mehr auf Phasenabweichungen. Wer garantiert eigentlich, dass beide Regler so regeln, dass immer 90 Grad dabei rauskommen, sollte man nicht nur einen Kanal nachstimmen?

Bei meinem letzten Beitrag meinte ich natürlich keinen Schmitttrigger, sondern einen Komperator wie LT1719 mit Anstiegs- und Abfallzeiten von 2-3 ns.

Die Bemerkung bezüglich des Rauschens gilt auch für den TL072, zumal hier mit voller Gleichspannungsverstärkung gearbeitet wird. Der OPV könnte also voll am Anschlag hängen, eventuell ein R parallel zum C legen.

Grundsätzliche Probleme sehe ich nicht. Der Einsatz des LNA ist für die Unterdrückung des LO unbedingt erforderlich, eine Verschlechterung der HF-Parameter des QSD ist ziemlich unwahrscheinlich, noch bessere Daten hat der ADA 4937, aber wer kann den löten.

73 de Gerd DM2CDB

Den ADA 4937

[URL=http://www.analog.com/en/prod/0,2877,ADA4937%252D1,00.html][Blockierte Grafik: http://www.analog.com/images/Product_Descriptions/193457503ADA4937_1_fbs.gif][/URL]

bekomme ich über einen FH-Elektroniker, mein Nachbar, gelötet.
Er arbeitet in der Schaltungsentwicklung einer heimischen Firma und muß auch SMD löten...

Ich könnte ihn Fragen, ob er das für Euch machen würde/ könnte.

Also Anfragen bitte per PN an mich.

Hallo Uwe,

besten Dank für Dein Angebot, aber bevor man ihn einsetzen kann, muss man ihn erst einmal haben. Wie Du aus den Unterlagen gesehen hast, gibt es derzeit nur Entwicklungsmuster, da die Entwicklung noch nicht abgeschlossen ist. Wir werden zur gegebenen Zeit auf Dich zukommen.

73 de Gerd DM2CDB

Hallo HDR - Interessierte

Vielen Dank (an Hans, Werner, Reinhold, Gerd und Uwe) für die zuletzt so zahlreichen Beiträge zum Thema!
Ich brauche nun etwas Zeit um das alles zu verdauen =)
Den "alten" HDR-2007 Quadratur-LO bitte nicht mehr begutachten, da stelle ich gerade einiges um.
Eine Antwort von mir folgt alsbald inclusive einer Schaltungsbeschreibung.

Beste Grüsse
Christian

Nachtrag:
PA3AKE hat weitere Messungen an den Schaltmischern und am AD9951 vorgenommen
http://www.xs4all.nl/~martein/pa3ake/hmode/
Absolut Interessant (auch wenns vordergründig um H-Mode-Mixer geht)!

Beschreibung der HDR-2007 Schaltungvorschläge

Der neue HDR-2007 sollte möglichst die Schwachstellen (siehe Diskussionen in diesem Forums Thread) beseitigen. Natürlich gibt es nichts umsonst und die Kunst wird wohl sein, nicht neue Schwachstellen erzeugen. Da die Physik sich nicht betrügen lässt, bleiben wohl nur zwei gangbare Wege:
1. Verwendung von weiterentwickelten verbesserten Bauteilen (z.B. besseres Schalter-IC)
2. Neue Ideen einbringen, die einfach vorher übersehen wurden
Die Schaltung sollte natürlich vor lauter Optimierung nicht zu kompliziert werden, da dies erfahrungsgemäß totsicher in der Praxis zu weiteren nicht vorhersehbaren Problemen führt. Natürlich spielt auch die Kostenfrage eine Rolle und leider auch die Verfügbarkeit und LÖTBARKEIT der Bauteile!
Der HDR-2007 ist also der Versuch unter Berücksichtigung obiger Sätze zu einem verbesserten HDR-2005 zu kommen.

Grundsätzlich habe ich gute Erfahrungen mit dem - inzwischen betagten - INA163. Die OV am Ausgang dienen dazu um den DC-Anteil (Offsetspannung) auf 0 zu treiben, da die folgenden Phasenschieber/korrekturstufen direkt und nicht AC-gekuppelt werden. Schaltung folgt dem TI datasheet. Der Kondensator in Serie zum Gain-R wiederum kommt aus der Studio-Technik und führt zur Unterdrückung von unerwünschten niedrigen Audio-Frequenzen. Über den Wert lässt sich auch diskutieren (f = 1/2Pi.R.C).

Der FSAV331 ist eine verbesserte Version des FST3253. Betriebsspannung ev. bis 6,8 V steigern. DC-Vorspannung optimieren zwischen 1-2,5 V (die Spannung kommt vom AD8139).

Der AD8139 bietet für das Front End (Preselector etc) einerseits eine fixen Abschluss und anderseits soll verhindert werden dass Schalter-Störungen Richtung Antenne gelangen. Der AD8139 könnte als "unity gain" ausgeführt sein, eine Verstärkung ist nicht erforderlich (im Schaltbild noch mit g = 2 eingezeichnet). Über den Trafo sind 50 Ohm zu errreichen. Frage: Ist es überhaupt sinnvoll den Preselector für 50 Ohm auszulegen?
Der OV erzeugt nur niederohmig die Referenzspannung (Vocm), die als DC Beschlag am AD8139 Ausgang auftritt.
Die 95 Ohm R puffern einerseits die Ladekapazität (vorallem Speich-C) für den AD8139 und anderseits ist das Impedanzoptimum (für Noise perfomrance) des INA163 etwa 200 Ohm.

Was den Q-LO anbelangt, bin ich noch nicht sicher welche Schaltung letzlich umgesetzt werden soll. Vorgaben sind jedenfalls:
50 OHM Sinuseingang (damit kann ich verfügbare DDS-LO nutzen) mit max. 60 Mhz, d.h. es muss ein 2x (und nicht 4x) Quadraturprozess sein. 60 Mhz einfach deshalb weil erstens der AD9951 bessere Performance liefert und anderseits der ganze Aufbau nicht so kritisch ist wie mit 120 Mhz (da werden jetzt die alten GHz-Profis lachen). Weiters sollte die Seitenbandumschaltung hier erfolgen, da hier am einfachsten möglich.

Und weils ja nur ein Hobby ist, darf alles schiefgehen hi

Beste Grüsse
Christian

P.S.: Einzelantworten erfolgen noch oder sind per PN bereits erfolgt.

Hallo HDR-Fans

Derzeit baue ich für den HDR-2007 den Quadraturdetektor zusammen (siehe Schaltbild unten).
Alle Bauteile sind vorhanden, Prototyp PCBs werden erstellt usw.
Ich bin schon sehr neugierig wenns ans testen geht (da es nur ein Hobby ist, dauerts noch ein wenig - sprich einige Wochen).

Eine kurze HDR-2007 Doku liegt ab jetzt auch auf der EHW-Homepage:
http://home.pages.at/chirt/EHW.htm bzw. gleich http://home.pages.at/chirt/Projects/HDR2007/HDR2007.htm

Beste Grüsse
Christian

Nachtrag OFF TOPIC aber hochinterresant:

Signal Cancellation Improves DDS SFDR
http://www.mwrf.com/Articles/Print.cfm?ArticleID=13249

Measurements on the AD9912 and also comparisons with his already well known AD9951
Download z.B. hier : http://www.hamsdr.com/data/Glo…AD9912%20SFDR%20tests.pdf

AD9912 (Samples erhältlich)
http://www.analog.com/en/prod/0,2877,AD9912,00.html
http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/AD9912.pdf

Aber leider für Bastler nicht mehr lötbar im 64-Lead LFCSP Gehäuse... wer realisiert für den homebrewing Bereich Adapter (incl. Blocking-Kondensatoren, ev. Spannungsstab. etc gleich mit drauf)? Ein Geschäftsfeld für die Zukunft?

Hallo Christian,

wie ich sehe wächst der HDR2007 stetig. Du hast den einfachen Diplexer also doch vorgesehen, wenn er nicht gefällt lassen sich die zugehörigen Bauteile leicht entfernen, andersrum wäre das erheblich schwerer.
Der Eingangstrafo hat eine Anzapfung nach Masse womit der AD8139 ziemlich viel (ca. 25mA) Gleichstrom (unabhängig vom eigentlichen Signalstrom) liefern muß, ist das so beabsichtigt ??
An der Zenerdiode am ersten TL071 liegt kein Entkopplungskondensator, da Zenerdioden doch ziemlich rauschfreudig sind sollte vielleicht ein dicker Elko vorgesehen werden ?

Hallo
Gerd (mail), Reinhold und Werner vielen Dank für Eure Anmerkungen zum HDR-2007!

Nun meine Antworten zu Euren Kommentaren.
Zenerdiode:
Die "Zenerdiode" ist eine Referenzspannungsquelle, die lt. Datenblatt ausser dem Widerstand keine weitere Beschaltung benötigt. Andererseits verstehe ich Euren Einwand, werde daher 10 uF // schalten.
Trafo:
Das mit der DC Verbindung der Mittelanzapfung gegen Masse ist falsch. Im Prototypen habe ich einen 100nF dazwischen.
10uF-TL071:
Das mit der kapazitiven Last könnte ein Problem darstellen. Daran habe ich nicht gedacht. Ein Schwingen habe ich nicht bemerkt, aber derzeit habe ich kein Oszi zur Verfügung...Eigentlich wollte ich den TL071 gar nicht einsetzen, sondern nur die Referenzspannungsquelle mit 1,25V. Da ich aber noch einige Versuche mit der Vorspannung machen möchte, habe ich zur Variation zwischen 1,25 und 3,5 V die Schaltung mit dem TL071 eingefügt. Dabei sind mir anscheinend einige Fehler unterlaufen

Den AD8139 "Verstärker" habe ich als Prototypen vorliegen. Experimentiere in den nächsten Tagen damit. Dann kommt FSAV331 dazu und dann die INA163 Stufe. Alles mit handgezeichneter und selbstgeätzter PCB. Schaut nicht sehr professionell aus, aber als Prototyp wo sowieso rumgelötet wird reicht es.

Beste Grüsse
Christian

Hallo HDR Interessierte!

Erstmal gratuliere ich Werner für seine neue Arbeit (Steuerrechner für LIF5000).

Ich habe nun den Prototypen des HDR-2007 Quadraturdetektors aufgebaut. Da noch einige Tests und ev. Änderungen notwendig sind, habe ich die Schaltung auf drei Prints aufgeteilt (siehe Foto im Anhang). Der Detektor funktioniert prinzipell. Die LO Erzeugung und die Weiterverarbeitung übernimmt derzeit noch der HDR-2005.
Rein akustisch ist kaum ein Unterschied zum alten HDR-2005 zu hören (etwas ruhiger), mit der Ausnahme eines 50 Hz Brumms. Die Kopplung mit dem HDR-2005 ist aber derzeit ein wilder Aufbau und es ist daher noch kein Rückschluss zulässig. Die Vorspannung (1,25 bis 3,5 V) hat keinen hörbaren Einfluss. Weitere Versuche (Messungen) und ein Bericht folgen.
Schaltpläne etc. auch immer auf der Homepage http://home.pages.at/chirt/Projects/HDR2007/HDR2007.htm

Beste Grüsse
Christian

Hallo Werner und Christian,

es ist schon toll, was Ihr so auf die Beine stellt. Ich habe Werners Beitrag zum Anlass genommen, nochmals alle Artikel zum Thema auf seiner Homepage zu Lesen. Das Ergebnis mit seiner hohen Komplexität kann sich sehen lassen. Den Mikrokontroller zu füttern, dürfte ja auch noch ein hartes Stück Arbeit werden.

Christian hat das Kernstück des QSD des HDR2007 fertig gestellt. Ich denke, die Wirkung der unterschiedlichen Schaltervorspannung kann man nur im Bereich -120 bis -140 dBm messen, denn die Änderung des Ron ist durch den Vorwiderstand auf Promille beschränkt. Bei so einem Musteraufbau ist sehr schnell eine Brummschleife konstruiert. Ich hoffe, Du hast die Antennenerde getrennt von der Masse, also einen Trafo im Antenneneingang.

73 de Gerd DM2CDB

Hallo Gerd und alle anderen HDR-Fans

Ja, Werner leistet da professionelle Arbeit. Etwas mehr "Bastelei" (siehe z.B. Foto von AD8139 Printentwurf und Platine) ist der HDR-2007. Ich bin aber bereits jetzt begeistert wie es spielt. Die Brummschleife ist bereits eliminiert (bei der Ankopplung an den HDR-2005 über wilde Strippen war wohl eine Schleife entstanden).
Die Einfluss der Vorspannung ist nur messtechnisch erfassbar; bis etwa 3,2 Volt ist keinerlei Unterschied hörbar.
Ich werde nun den neuen Quadratur-LO (mit 2xFin; siehe Anhang) angehen. Zwischendurch muss ich es schaffen meine alten Oszillographen zu reparieren um Messungen durchführen zu können.

Beste Grüsse
Christian

Hallo Werner,

das mit dem Oszillator ist (siehe auch das Datenblatt) beim ATMEGA128 nicht so einfach wie bei den einfachen AVR's. Um die richtige CLOCK Option auszuwählen müssen beim Programmieren auch die richtigen Fuse-Bits (CKSEL3-0) gesetzt werden ... sonst schwingt erstmal gar nichts bzw. nur der interne RC Oszillator ! Selbst für das externe Einspeisen eines Taktes müssen die CKSEL Bits neu gebrannt werden.

Von Haus aus stehen die CKSEL Bits auf 0001, was bedeutet der interne RC Oszillator mit der längsten Einschwingzeit ist aktiv. Für einen Quarz / Keramikschwinger müssen die CKSEL Bits, je nach Konfiguration, zwischen 1010 und 1111 liegen. Sind diese nicht programmiert bekommt wohl der interne invertierende Verstärker auch keine Stromversorgung um eben Strom zu sparen ... eben der Nachteil bei so umfangreichen µC's mit deren unzähligen Stromsparmodi. Zusätzlich beim setzen von CKOPT auf 1 läßt sich die Taktfrequenz auf bis zu 16MHz erweitern (sonst max. 8MHz).

Hallo Werner

hab erst heute wieder ins Forum schauen können, aber Reinhold hat Dir ja schon geantwortet. Wäre auch meine Vermutung und Antwort gewesen. Dazu noch zwei Links:
http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_Fuses
http://www.wiki.elektronik-pro…php/AVR_Fusebits_Tutorial
Ich selbst verwende den ATmega8515 (http://home.pages.at/chirt/Pro…R2005/sch/uCboard_sch.jpg), die Fuse-Bits sind dort genauso vorab zu programmieren.
Hoffe der Oszillator ist damit zum Laufen zu bringen.

Kurzinfo zum HDR-2007:
Derzeit entsteht gerade der QLO. Wenn dieser O.K., dann ist das Herzstück des HDR-2007 fertig. Danach kommen der Phasen/Amplitutenabgleich und der Phasenschieber selbst. Als DDS bleibe ich vorerst beim AD9951 den ich in den HDR-2005 eingebaut habe. Ebenso der ATmega8515.

Beste Grüsse
Christian