RadioProfi Радиолюбительский форум Радиолюбительская связь на КВ Трансивер SunSDR2

[ Новые сообщения · Участники · Правила форума · Поиск · RSS ]

Страница 1 из 1
1

Трансивер SunSDR2

radioproffi1Offline

2528

Опубликовано 28.05.2013 в 21:13 | Сообщение # 1

Трансивер SunSDR2

- это современная система любительской радиосвязи в коротковолновом и ультракоротковолновом диапазонах частот с цифровой обработкой сигналов. Устройство предназначено для работы с персональным компьютером и связывается с ним по локальной сети или через WiFi. Приемный тракт построен по принципу прямой оцифровки, передающий - по принципу прямого синтеза.

Описание трансивера SunSDR2

Трансивер разрабатывался с учетом многолетнего опыта работы компании в сфере SDR-техники. Сочетает в себе достоинства прямой оцифровки и прямого синтеза радиосигналов, а именно: высокое подавление зеркального канала по приему и по передаче, высокий динамический диапазон по блокированию. Интерфейс связи с персональным компьютером - локальная сеть (Ethernet LAN) дает возможность удаленной работы с трансивером на расстояниях, используя локальную сеть. Например, трансивер может стоять в шеке вместе с шумящими киловаттными усилителями, а оператор может находится за десятки метров в тихой квартире и проводить связи за персональным компьютером.

Основные отличительные особенности трансивера
Отдельный независимый приемный тракт прямой оцифровки (DDC)
Отдельный независимый передающий тракт, построенный по принципу прямого цифрового синтеза сигналов (DUC)
Работа полным дуплексом или полудуплексом
Антенный коммутатор на две антенны в КВ диапазоне частот
Встроенные измерители мощности и КСВ в КВ диапазоне частот
Встроенный измеритель мощности в УКВ диапазоне частот
Имеется разъем управления внешними устройствами, 10 мощных ключей с открытым коллектором
Вход ALC для подключения внешних усилителей мощности
Вход для подключения педали PTT
Вход для подключения CW-ключа
Выход под головные телефоны, импеданс 8-1000 Ом
Микрофонный вход под электретный микрофон
Разъем для подключения микрофонной тангенты Yaesu MH-31, в составе которой имеется микрофон, клавиша PTT и три дополнительные функциональные кнопки
Имеется защита от переполюсовки питания
Применен Ethernet LAN интерфейс, который обеспечивает гальваническую развязку между трансивером и компьютером
Калибровки трансивера хранятся внутри прибора. Нет необходимости в первоначальной калибровке
Имеется возможность удаленной работы. При этом педаль РТТ и CW ключ подключаются к панели E-Coder. Микрофонная гарнитура - к персональному компьютеру
Для нормальной работы трансивера персональный компьютер должен удовлетворять следующим системным требованиям. Трансивер может работать и на более современных платформах, которые превосходят по комплектации данные системные требовани.

Прикрепления: 4377767.jpg (60.7 Kb)

radioproffi1Offline

2528

Опубликовано 28.05.2013 в 21:14 | Сообщение # 2

Для нормальной работы трансивера персональный компьютер должен удовлетворять следующим системным требованиям. Трансивер может работать и на более современных платформах, которые превосходят по комплектации данные системные требовани.

Системные требования к ПК:
Процессор Intel Core2Duo 1.6 ГГц
ОЗУ 2 ГБ
Ethernet адаптер 10/100 BASE-T
Видеоадаптер, минимальное разрешение 1024x600, 128 МБ, поддержка OpenGL 1.5 и выше
ОС Windows XP или ОС Windows 7 с установленными родными драйверами на все устройства
CD-ROM для инсталяции программы

технические характеристики:
Диапазон принимаемых частот КВ диапазона, МГц 1 - 65
Диапазон принимаемых частот УКВ диапазона, МГц 95 – 148
Диапазон передаваемых частот КВ диапазона, МГц Все любительские
диапазоны
Диапазон передаваемых частот УКВ диапазона, МГц 144-148
Чувствительноть, мкВ 0.07
Максимальная выходная мощность передатчика КВ диапазона, Вт 20
Максимальная выходная мощность передатчика УКВ диапазона, Вт 10
Динамический диапазон по блокированию в КВ диапазоне, дБ 120
Динамический диапазон по блокированию в УКВ диапазоне, дБ >114
SFDR приемного тракта, дБ 78 .. 82
Диапазон питающих напряжений, В 12..16
Максимальный ток потребления, А 5 А
Тактовая частота RF АЦП, МГц 160
Разрядность RF АЦП, бит 16
Тактовая частота RF ЦАП, МГц 640
Разрядность RF ЦАП, бит 14
Частота дискретизации встроенного аудио кодека, кГц 192
Разрядность встроенного аудио ЦАП'а, бит 24
Диапазон входных напряжений ALC, В 0..4
Габариты устройства, мм 165х165х35
Масса, кг 1

Прикрепления: 2525264.jpg (64.0 Kb) · 1033155.jpg (48.5 Kb) · 1629387.jpg (38.4 Kb) · 0710424.jpg (52.9 Kb) · 3794993.jpg (53.6 Kb)

radioproffi1Offline

2528

Опубликовано 28.05.2013 в 21:18 | Сообщение # 3

Описание конструкции трансивера SunSDR2

Конструктивно SunSDR2 выполнен на высокотехнологичной четырехслойной печатной плате размером 160х160 мм. Большая часть компонентов размещена на одном слое. Плата устанавливается в корпус из светлого аннодированного алюминиевого сплава с размерами 165х165х35 мм. На верхей крышке корпуса установлен радиатор для отвода тепла. В трансивере применена система пассивного охлаждения элементов за счет естественной конвекции воздуха.

Приемный тракт(аналоговая часть) трансивера разделен на две независимые части для КВ и УКВ диапазонов. Полная структурная схема трансивера изображена ниже в приложении с фотографиями.
Приемный тракт КВ диапазона состоит из следующих функциональных узлов.
- Антенный коммутатор - позволяет выбирать источник сигнала, поступающий через первое или второе антенное гнездо, а также подключает передатчик к этим антенным гнездам в режиме ТХ. При помощи этого коммутатора можно организовать дуплексную и полудуплексную работу трансивера.
- Аттенюатор - позволяет вводить затухание сигналов на уровень -20дБ или 0дБ(без затухания), если ослабление не требуется.
- Блок диапазонных фильтров - состоит из девяти субоктавных полосовых диапазонных фильтров при помощи которых перекрывается участок от 0 до 65 МГц. В составе блока диапазонных фильтров имеется дополнительный ФНЧ с полосой среза 65 МГц для панорамного обзора всего КВ диапазона или для работы на разных диапазонах двумя независимыми приемниками.
- УВЧ - позволяет усиливать сигнал после фильтров на уровень +12дБ или может быть отключен.
На этом аналоговая часть приемного тракта КВ диапазона заканчивается.

Приемный тракт УКВ диапазона состоит из следующих функциональных узлов.
- Антенный коммутатор - осуществляет переключение гнезда между передатчиком и приемником. В УКВ диапазоне возможна работа только полудуплексом.
- Аттенюатор - позволяет вводить затухание сигналов на уровень -20дБ или 0дБ(без затухания), если ослабление не требуется.
- УВЧ - позволяет усиливать сигнал на уровень +26дБ или может быть отключен.
- Блок диапазонных фильтров - состоит из двух полосовых фильтров УКВ диапазона. Первый фильтр узкополосный, перекрывает диапазон частот 144-148МГц, второй фильтр имеет широкую полосу пропускания 95-148МГц.
- УВЧ - позволяет усиливать сигнал после фильтров на уровень +12дБ или может быть отключен. Этот УВЧ является общим с трактом КВ диапазона. На этом аналоговая часть приемного тракта УКВ диапазона заканчивается.

Сердцем приемного тракта является специализированный RF-модуль LTM9001CV-BA, который имеет в своем составе высокоскоростное АЦП с тактовой частотой 160 МГц и операционный усилитель с коэффициентом услиления 20 дБ. Этот модуль производит мгновенную оцифровку всех радиосигналов поступающих на его вход. После преобразования сигнал превращается в цифровой код. Все дальнейшие преобразования сигнала производятся в цифровом виде и представляют собой набор математических функций. Сигнал, оцифрованный RF-модулем поступает в программируемую логическую схему (FPGA), в которой реализовано 2 (будет возможность использовать до 4-х) независимых квадратурных приемных DDC тракта. Основной задачей DDC тракта является перенос принимаемых сигналов из области высоких частот в область низких и получение сигналов ПЧ в квадратуре(со сдвигом 90 градусов). Далее сигнал по локальной сети (Eternet или WiFi) поступает в персональный компьютер для дальнейшей обработки. Следует отметить, что первый DDC тракт используется для демодуляции входного сигнала, DSP обработки и подачи его в головные телефоны, второй DDC тракт используется только для расчета и отображения спектра на экране программы ExpertSDR. На рисунке 1 приведена блок-схема прошивки FPGA.

Прикрепления: 3304919.jpg (56.1 Kb)

radioproffi1Offline

2528

Опубликовано 28.05.2013 в 21:18 | Сообщение # 4

Контроллер фирмы NXP Cortex-M3 LPC1778 выполняет функции управления реле, внешним разъемом Ext Ctrl, оцифровки сигналов с датчиков тока потребления выходных каскадов и измерителей мощности/ксв и передачи данных между компьютером и приемными / передающими трактами трансивера. Вся основная обработка, а именно: фильтрация, демодуляция, цифровая обработка сигналов (NB, NR, NF, ANF) происходят внутри персонального компьютера при помощи SDR-программы.

Передающий тракт трансивера построен по принципу прямого синтеза радиосигналов и физически отделен от приемного тракта. Данный способ построения приемо-передатчика позволяет одновременно использовать приемник и передатчик, организуя режим работы в полном дуплексе или используя передатчик, как генератор сигналов, а приемник как обзорный анализатор спектра.
Сердцем передатчика является специализированная микросхема Цифрового преобразователя "вверх" или DUC (англ. DUC - Digital Up Converter). Сформированные в ПЛИС квадратуры сигнала в цифровом виде по шине передаются в микросхему DUC. DUC производит математические операции над квадратурами и формирует сигнал нужного вида модуляции. Сформированный сигнал преобразуется из цифровой формы в аналоговую при помощи встроенного в DUC скоростного цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). ЦАП работает с тактовой частотой 640 МГц и имеет разрядность 14 бит. Данная микросхема DUC может осуществлять прямой цифровой синтез радиосигналов любой формы в диапазоне частот от 0 до 300 МГц. На выходе DUC стоит ФНЧ с полосой среза 220 МГц для фильтрации высокочастотных составляющих присущих цифроаналоговым преобразователям. После этого ФНЧ происходит коммутация сигнала на КВ передающий тракт и УКВ. Как известно, в КВ и УКВ диапазоне частот применяются различные усилительные элементы, в том числе и мощные выходные каскады, поэтому целесообразнее тракты КВ и УКВ разделить.

Передающий тракт трансивера разделен на две части: КВ и УКВ.
КВ передающий тракт построен на базе двухкаскадного усилителя мощности. Первый каскад построен на базе микросхемы OPA2674. Микросхема состоит из двух широкополосных усилителей мощности, которые включены по мостовой схеме и работает в полосе от 1 МГц до 75 МГц. Связь в передающем тракте между предыдущим и последующим каскадами осуществляется при помощи широкополосных трансформаторов. Второй каскад построен по двухтактной схеме на полевых радиочастотных транизсторах RD16HHF. Транзисторный каскад работает в классе А-В и потребляет в режиме покоя ток 1.2А. Токи покоя транзисторов устанавливаются автоматически при помощи контроллера. Тепловая мощность от этих транзисторов отводится на радиатор. Этот каскад способен развивать мощность до 20Вт, которая передается дальше по тракту передатчика. Следующим каскадом является блок диапазонных ФНЧ, ФНЧ фильтруют сформированный и усиленный радиосигнал от кратных высокочастотных гармоник, возникающих на нелинейности транзисторного касада. В составе блока диапазонных ФНЧ имеется 7 диапазонных фильтров 3-го порядка. Уровня подавления этих фильтров за полосой среза хватает для получения общего подавления гармоник порядка 50-60 дБ. Некоторые фильтры охватывают по два радиолюбительских диапазона, к примеру 10МГц и 14МГц, 18МГц и 21МГц, т.к. гармоники низшего диапазона не попадают в более высокочастотный. Следующим функциональным узлом передающего тракта является КСВ-метр и измеритель мощности. В этом месте происходит контроль выходной мощности трансивера и КСВ нагрузки. В случае превышения КСВ нагрузки определенного предела, система выдаст сообщение на дисплей программы и автоматически снизит мощность или отключит ее. Далее следует антенный коммутатор, который описан ниже.
УКВ передающий тракт также построен на базе двухкаскадной схемы. В первом каскаде УКВ тракта стоит микросхема широкополосного усилителя мощности SGA-6286. Через емкостную связь усиленный сигнал подается на следующий каскад усиления. Выходной каскад построен на базе высокочастотной усилительной сборки фирмы Mitsubishi RA08H1317M. Эта усилительная сборка отдает до 10 Вт выходной мощности в нагрузку в диапазоне частот от 135 МГц до 170 МГц. Усиленный сигнал фильтруется при помощи ФНЧ с частотой среза 170МГц. На выходе ФНЧ происходит измерение выходной мощности. Отфильтрованный сигнал подается через антенный коммутатор в нагрузку.

SunSDR2 спроектирован таким образом, что программное обеспечение ExpertSDR может обновлять прошивки FPGA и микроконтроллера без участия в этом конечного пользователя, при этом трансивер будет наделяться новыми функциями, которые будут разрабатываться в течении всего жизненного периода изделия.

Для КВ диапазона трансивер имеет встроенный коммутатор на 2 антенны для возможности работы на две антенны как дуплексом, так и полудуплексом. Для УКВ 2М диапазона предусмотрен один разъем. На рисунке 2 показана печатная плата с установленными антенными разъемами.

radioproffi1Offline

2528

Опубликовано 28.05.2013 в 21:21 | Сообщение # 5

Обе микросхемы, АЦП и FPGA довольно сильно разогревают печатную плату, поэтому для отвода тепла на корпус предусмотрена толстая алюминиевая пластина, прикрепленная к обратной стороне печатной платы (рисунок 3).

Рисунок 3 - Алюминиевая теплоотводящая пластина прикреплена ко дну платы

Интерфейс LAN позволяет использовать точки доступа WiFi, при этом обеспечивается беспроводная работа компьютера и трансивера, что делает работу наиболее комфортной. Пользователь с ПК может находиться где угодно в квартире, когда трансивер может все время находиться в одном месте, к примеру, на столе, подключенный к мощному усилителю. Более того, опционально, точка доступа может быть встроена внутрь трансивер SunSDR2 для уменьшения количества дополнительных устройств. Такая точка доступа представляет собой малогабаритный современный модуль стандарта 802.11n. Следует отметить, что ввиду нестабильности работы беспроводных интерфейсов, рекоммендуемая частота дискретизации звукового потока трансивера должна быть 39062,5 Гц. Эта скорость задается в меню настроек Options->SDR в меню настроек программы ExpertSDR2. При этом обязательным условием является установление между компьютером и трансивером WLAN-соединения со скоростью передачи данных 150 Мб/с.

Прикрепления: 9537503.jpg (122.0 Kb) · 6524791.jpg (71.7 Kb)

radioproffi1Offline

2528

Опубликовано 28.05.2013 в 21:23 | Сообщение # 6

Программное обеспечение

Для поддержки трасивера SunSDR2 разрабатывается программа ExpertSDR2. В данный момент ПО поддерживает два независимых приемника с полосами до 300 кГц. DSP библиотека, разработанная компанией Expert Electronics позволила улучшить качество приема и повысить надежность программного обеспечения. Поддерживается два типа операционных систем: Windows XP/Vista/7 и Linux Ubuntu/Kubuntu. На видео программа работает по операционной системой Kubuntu 12.04.

us8ikbOffline