Генератор для логики квадратурного смесителя

[Morroc]

Слесарь писал(а):

Я в это не верю. Оно конечно показывает при 8 бит АЦП, ДД на выходе приемника 60 дБ, что конечно значительно больше чем позволяет разрешение 8 бит в чистом виде

Да не, тут все честно, чудеса математики. Насколько я понимаю "на пальцах" это получается из за того, что наш сигнал достаточно медленно меняется и выделяя его из широкополосного мы используем очень много выборок, которые и дают нам расширение ДД "вниз".

Слесарь писал(а):

, но во первых 60 дБ это слишком мало

это да

Слесарь писал(а):

поговаривают старые транзисторные дедовские трансиверы могли давать до 100 дБ

в ближней зоне к основной частоте только аппараты уровня RA3AO настроенные грамотным любителем, имеющим доступ к приличным приборам, а к внедиапазонным помехам это несложно - преселекторы/фильтры могут обеспечить. современные цифровые аппараты с 14-16 бит быстрым АЦП и плис обеспечивают и лучше ДД при отстройке в десятки кГц, уже мерили их

не совсем понимаю ваш эксперимент с того момента как туда добавился hackRF. вы на его смеситель подаете свой сигнал и сигнал вашего синтезатора или hackRF не трогали и он просто как измеритель (тогда почему смеситель MAX) ? что это за ПО ? я бы в GNURadio покрутил подобный эксперимент на всякий случай

Последний раз редактировалось Morroc Пт янв 12, 2024 11:37:41, всего редактировалось 1 раз.

[КРАМ]

Morroc писал(а):

чудеса математики.

Эти "чудеса" работают только при наличии белого шума с уровнем не менее младшего значащего разряда. Тогда простое усреднение при оверсемплинге дает увеличение разрядности. Собственно все сигма-дельта АЦП работают на таком принципе. На самом деле они все ОДНОБИТНЫЕ.

[Morroc]

Ну и ладно, работает же ) там вроде какой то рандомизатор есть в современных, который примешивает шум на случай если не выполняется это условие

[Слесарь]

Ну я раньше электронными весами занимался и немного понимаю что такое определение точного веса за множество отсчетов АЦП, так несколько младших разрядов АЦП всегда зашумлены и нельзя за один отсчет определить точный вес, требуется множество отсчетов одного веса, потом путем усреднения можно несколько повысить реальную разрядность, но всего-лишь на один или в самом лучшем случае на два разряда. То есть, незначительно.
По этому на данном этапе мне более привлекательны НЧ АЦП с высокой реальной разрядностью, больше 16 бит, чтоб получить максимально возможный ДД, но проблема побочных частот при смешивании радио сигналов для низкочастотного АЦП.

Добавлено after 7 minutes 10 seconds:

Morroc писал(а):

не совсем понимаю ваш эксперимент с того момента как туда добавился hackRF. вы на его смеситель подаете свой сигнал и сигнал вашего синтезатора или hackRF не трогали и он просто как измеритель (тогда почему смеситель MAX) ?

На вход hackRF подаю 3800 кГц от фабричного генератора. Синтезатор внутри смесителя hackRF MAX2837, 3600 кГц, снимаю спектрограмму на выходе смесителя.
То есть MAX2837 так же пропускает побочные частоты и принимает сигналы из радиоэфира на которые не настраивались с подавлением около 48 дБ.

[КРАМ]

Слесарь писал(а):

на данном этапе мне более привлекательны НЧ АЦП с высокой реальной разрядностью, больше 16 бит

А такие есть? Все современные звуковые АЦП являются ОДНОБИТНЫМИ.
А эффективная разрядность почти у всех АЦП ниже номинальной. В этом смысле сигма-дельта ничем от SAR не отличаются. Открывай даташит и читай.
Получить 24 разряда на SAR ADC это очень дорого и младшие разряды там шумят практически как у сигмы.
Балансировать заряд емкости УВХ в районе 4...10 пФ, дробя ее на разрядность 16 преобразования и думать, что там шум будет только в младшем разряде - наивно.

[Слесарь]

Новая версия квадратурного смесителя с балансными ОУ, пока еще в виде навесного монтажа и без точной калибровки, сразу произвела подавление зеркального канала 60 дБ. 16 бит МК цифровая обработка сигналов подавил вне полосный сигнал с отступом от верха полосы пропускания на 300 Гц подавление 70 дБ. Но признаться, с отступом вверх на 10000 Гц подавление становится 60 дБ. полагаю это можно исправить дополнительно организовав RC фильтр перед аудио кодеком.

Полагаю, низкое подавление зеркального канала 60 дБ связано с тем что используется один общий кодек для обоих каналов IQ, у которого как понимаю есть взаимопроникновение сигналов между каналами. Есть ли способ сделать на отдельных аудио АЦП, но так чтоб передавать сигнал процессору так же по I2S ?

Добавлено after 8 minutes 45 seconds:
Пробовал подключить наушники на выход и послушать подавленный зеркальный канал квадратурного, писк 1 кГц зеркального канала слышен в два раза слабее чем естественный шум усилителя для наушников, накручиваю на максимум громкость наушников чтоб расслышать зеркальный на фоне шума. Если при этом покрутить синтезатор и перестроится на прием прямого канала то от получившийся громкости можно реально оглохнуть.

[Morroc]

16 бит маловато для НЧ обработки если вы замахнулись на 100+ Дб

[Слесарь]

Так вы же сами говорили что для получения высокого ДД не обязательно высокую разрядность АЦП, многие радио имеют вообще 12 битный АЦП. Так как большинство внеполосных сигналов отфильтровываются предварительными аналоговыми фильтрами, а потом после обработки в цифре, действующая разрядность так же увеличивается.
То есть, если у аудио кодека завялен ДД, 90 дБ, то в узкой полосе обработки сигнала ДД может достигать 110 дБ.
Но в любом случае, я буду определять общий ДД радиоприемника исходя из того, насколько подавлены внеполосные, зеркальные и прочие побочные сигналы, то есть сейчас это около 60 дБ, что собственно укладывается в возможности обычного слуха, так же около 60 дБ.

[КРАМ]

Слесарь писал(а):

То есть, если у аудио кодека завялен ДД, 90 дБ, то в узкой полосе обработки сигнала ДД может достигать 110 дБ.

Есть разные понятия о ДД. Есть ДД по шуму, а есть ДД по линейности. Линейность при накоплении (сужении полосы) не изменяется. Падает только шум.
Поскольку речь идет в нашем случае именно про линейность, то и требования к разрядности определяются этим типом ДД.

[Слесарь]

Мне не нравится, на синтезатор подул или подышал, до нескольких Герц частота сместилась, бывают в свободной продаже кварцы с термостабилизацией на 30 МГц ?

[КРАМ]

Не кварцы, а генераторы. TCXO, OCXO, есть даже рубидиевый стандарт. Только все это нахрен не нужно для приемника.

[Слесарь]

Написал китайскому продавцу, он дал мне прямую ссылку на термостабилизированный TCXO, 30 MHz, 0.1 ppm. уже купил...

Добавлено after 8 minutes 7 seconds:
Хоть TCXO в достаточно большом корпусе, в плату вроде нормально вписалось.



Добавлено after 4 hours 12 minutes 42 seconds:
Получил АЧХ радиоприемника. Пока что многое выполнено в виде навесного монтажа для подбора деталей и определения со схемотехникой.
На вход квадратурного смесителя подал сканирующей сигнал частоты в пределах 3640 ... 3660 кГц, частота синтезатора радиоприемника 3650 кГц, операционники усиливающие сигнал квадратурного пока еще без блокирующих керамических конденсаторов и частота выше 4 кГц аппаратно не подавляется. Анализатор спектра подключен к динамику радиоприемника и рисует такую картинку: черный график это сигнал реального времени. красный график это записываемые пики сигналов.

при проходе входной частоты квадратурного по противоположной боковой полосе, зеркальная частота и все остальные гармоники ниже -65 дБ, ниже отрисованного красного крафика.

spectr ham radio.JPG

(147.76 KiB) Скачиваний: 12

Насколько понимаю, отношение сигнал шум -65 дБ, это приблизительно уровень катушечного магнитофона 80-х годов, в советской классификации это аппаратура первого класса. То есть полагаю такой звук для КВ радиоприемника вполне нормально.

Но есть вопросы:
У меня по частоте среза цифрового фильтра 2.3 кГц сигнал сначала проваливается на -70 дБ, это наверное максимальный уровень подавления цифрового фильтра который смог на сегодняшний день достичь 16-битным МК, непонятно, почему с повышением частоты на входе АЦП фильтра, снижается подавление цифровым фильтром, это проблема алгоритма цифрового фильтра или проблемы аудиокодека? Может ли быть, что это прямое проникновение сигнала от АЦП в ЦАП выполненных на одном кристалле кремния? Перекрестные помехи?
ЦАП у меня выдает сигнал на динамик с которого снимаю эту спектрограмму.

Аудиокодек TLV320AIC23B

Вложения

ham radio lay.JPG

(64.16 KiB) Скачиваний: 139

[КРАМ]

Слесарь писал(а):

У меня по частоте среза цифрового фильтра 2.3 кГц сигнал сначала проваливается на -70 дБ, это наверное максимальный уровень подавления цифрового фильтра который смог на сегодняшний день достичь 16-битным МК, непонятно, почему с повышением частоты на входе АЦП фильтра, снижается подавление цифровым фильтром, это проблема алгоритма цифрового фильтра или проблемы аудиокодека?

На входе АЦП фильтр обрезает высшие (или ненужные) зоны Найквиста и называется антиалиасинговым.
Любой цифровой фильтр ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ имеет бесконечное количество зеркальных полос пропускания. То есть фильтр повторяется относительно половины частоты дискретизации и ее гармоник.
Задача входного аппаратного фильтра перед АЦП оставить ту зону Найквиста (она не обязательно первая) с которой предстоит работать, остальные подавить. Чем выше частота дискретизации, тем дальше находится зеркальная полоса и тем меньший порядок антиалиасингового фильтра требуется для заданного подавления паразитных зон.

[Слесарь]

Получил средствами 16 бит МК подавление внеполосного сигнала цифровым фильтром -96 дБ, но красивую картинку крутизны среза фильтра показать сейчас не могу, всю картинку мне портят 2,3,4,5, и т.д. гармоники от основного сигнала на выходе DAC кодека которые сейчас наблюдаются с уровнем -60 дБ, что их производит пока понять не могу.
Если подключить звуковую карту используемую для измерений к генератору, то вторую гармонику не регистрирую, а третья и последующие гармоники видятся с уровнем ниже -80 дБ. то есть, насколько понимаю проблема не в звуковой карте.
попробую разобраться...

Добавлено after 46 minutes 47 seconds:
На входе радиоприемника средняя качающаяся частота 3647.7 кГц, раскачивается на 1 кГц. Частота синтезатора и приема соответственно 3650 кГц. Спектрометр подключен к выходу DAC, максимальный сигнал DAC подогнан под 0 дБ на спектрометре.
Цифровой фильтр приемника настроен на частоту среза 2.3 кГц. То есть на спектрограмме в промежутке между 2 кГц и 3 кГц показана крутизна среза цифрового фильтра, но всю картинку портят пока непонятно откуда взявшиеся 2,3,4,5 гармоники от основного сигнала, с уровнем около -60 дБ.
Что это может быть пока неясно...

bpf.jpg

(130.84 KiB) Скачиваний: 9

Добавлено after 17 minutes:
Ну не знаю. можно ли будет что-либо принять таким радиоприемником с таким "лесом" гармоник на выходе громкоговорителе.
Пока не знаю как побороть.... По моему гармоники сами становятся то выше, то ниже уровнем. От чего это зависит, пока непонятно.

bpf2.jpg

(216.25 KiB) Скачиваний: 7

[КРАМ]

Слесарь писал(а):

Получил средствами 16 бит МК подавление внеполосного сигнала цифровым фильтром -96 дБ, но красивую картинку крутизны среза фильтра показать сейчас не могу, всю картинку мне портят 2,3,4,5, и т.д. гармоники от основного сигнала на выходе DAC кодека которые сейчас наблюдаются с уровнем -60 дБ, что их производит пока понять не могу.

Фильтр с подавлением 96 дБ? А почему не 196? Или сразу 1196...
А можно увидеть исходные параметры фильтра? Можно просто код.
Впрочем, могу и так сказать, что никакого фильтра на картинке нет. То, что якобы является фильтром, на самом деле просто полоса свипирования. Поэтому она повторяется на всех гармониках.

[Слесарь]

Значит, под рукой у меня есть один готовый SDR радиоприемник, это HackRF + ПК + ПО HDSDR, не меняя настройки генератора. Спектрометр подключен в выход наушников ПК. Уровень 0 дБ на спектрометре подогнан под максимальный уровень наушников ПК. Так же частота средняя частота генератора 3647.6 кГц, раскачка частоты сигнала генератора 1000 кГц.
Радиоприем HackRF LSB 3650 кГц.

Смотрим крутизну среза цифрового фильтра HDSDR настроенного на 2.3 кГц.

bpf3.jpg

(194.48 KiB) Скачиваний: 9

Смотрите как сильно шумит HackRF в полосе пропускания фильтра HDSDR. Более чем на 10 дБ сильнее шумит чем моя сегодняшняя поделка исполненная пока-что на макетке, считай навесным монтажом.
Ну а крутизна цифрового фильтра немного по круче. Это наверное связано с большими возможностями ПК с загрузкой процессора HDSDR на 50%, в сравнении с возможностями 16 бит МК.

Далее, переходим на зеркальный канал HackRF, прием зеркального канала.

bpf4.jpg

(192.28 KiB) Скачиваний: 7

Как ранее уже говорил, пока еще в исполнении на макетке мой радиоприемник подавляет зеркальный канал немного лучше -60 дБ. Здесь же HackRF подавляет зеркальный канал только -50 дБ, что достаточно громко и хорошо слышно в сравнении с прямым каналом приема.

Делаем вывод, моя самоделка работает заметно лучше чем HackRF, значит надо полагает направление выбрано не самое плохое. Остается разобраться с гармониками на выходе DAC моего приемника и думаю можно будет делать конструкцию на чистовую.

[КРАМ]

Это все пустой базар.
Нужен код фильтра и целевой контроллер.
Заявленное тобой ранее - чистый фейк и непонимание методики измерений.
Получить показанный склон и подавление потокового сигнала фильтром на 16-битном МК (из тех, которыми ты владеешь) практически невозможно.

[Слесарь]

Новая версия квадратурного смесителя. Все еще навесной монтаж.
Работа в роли модулятора передатчика.
Несущая частота 3650 кГц.
Модуляция 1 кГц. LSB
Подстройка амплитуд и смещения сигналов IQ.
Подавление несущей частоты -55 дБ.
Подавление зеркальной частоты -58 дБ.
Другие непонятные побочки -48 дБ.
Другие побочки в полосе передачи каким способом подавить пока не знаю.

Получается что новый квадратурный подавляет на 10 дБ лучше старого...

20240111_141118_fullScreen.JPG

(233.3 KiB) Скачиваний: 16

[Morroc]

Слесарь писал(а):

То есть, если у аудио кодека завялен ДД, 90 дБ, то в узкой полосе обработки сигнала ДД может достигать 110 дБ.

А сами то вычисления на 16ти битном МК скольки битные ? При децимации вам разрядность нужно увеличивать чтобы влазило. Если 24-32 то должно влезть.

[Слесарь]

Входные и выходные данные 16 бит, внутри при вычислениях используются 16 битные коэффициенты и до 40 бит числовые аккумуляторы.

Добавлено after 19 minutes 21 second:
Но это полагаю немного не о том, это целевую станцию можно будет принимать с ДД до 90 дБ, согласно ДД кодека. Соседняя станция по зеркальному каналу должна будет быть подавлена -60 дБ, то есть, если помимо целевой станции рядом будет работать еще и побочная, то ДД приема основной станции сокращается до 60 дБ.
Далее, станции с отстройкой через один канал, за пределами зеркального канала должен будет подавить цифровой фильтр лучше -90 дБ, динамический диапазон приема основного канала опять расширяется до 90 дБ.
Далее предполагается сделать электронно в цифре перестраиваемый аналоговый фильтр с полосой пропускания 50 кГц и подавление за пределами этой полосы пропускания лучше -40 дБ, значит станции которые могут помешать будут подавлены до -130 дБ, не могут мешать работе с основной станцией с ДД 90 дБ.
Есть еще возможная угроза, это вторая гармоника входного антенного усилителя, проходящая -60 дБ (точно уже не помню, надо перечитать соседнюю тему), которая будет производиться от станций работающих на частотах 1/2 от частоты основного приема, но эти частоты намереваюсь подавить "октавным" входным антенным фильтром -30 дБ, это значит те станции которые работают в другом более длинноволновом диапазоне на половине частоты основного приема, не будут влиять на ДД основного приема, 90 дБ.