Ostatnio trafiłem na nagranie eksperymentów z odbiorem SDR na Raspberry
Pi Pico:

https://www.youtube.com/watch?v=lS1ZRMIYLjA

Widzę, że w ostatnich latach sporo się w tym temacie zmieniło. Gdy po
raz pierwszy zetknąłem się z tematyką SDR, do odbioru potrzebny był
przyzwoity komputer. Jeszcze parę lat temu potrzeba było mocnego
mikrokontrolera, najlepiej takiego przeznaczonego do zastosowań DSP.
Teraz odbiorniki powstają na taniej płytce za kilka dolarów.

Po obejrzeniu tego materiału wpadł mi do głowy pewien pomysł - jakiś
czas temu zrobiłem projekt radia Internetowego, pracującego w sieci
Ethernet. W najnowszej rewizji hardware'u pracuje dość mocny
mikrokontroler PIC32MZ2048 - wybrałem go z myślą o potencjalnym dodaniu
programowego dekodowania strumieni audio, co jednak finalnie nigdy nie
zostało zaimplementowane - VS1053 radzi sobie doskonale ze wszystkimi
formatami, jakie mi były potrzebne. Tak więc MCU przeważnie się nudzi...

Dlatego teraz zastanawiam się na ile byłoby wykonalne dodanie funkcji
odtwarzania prawdziwego radia za pomocą SDR. Wstępny plan wygląda
mniej-więcej następująco:

1. Na osobnej płytce zbudować detektor Tayloe razem z generatorem
sygnałów przesuniętych o 90 stopni, np. na popularnym Si5351A.
2. Sygnały z wyjść opampów skierować na (obecnie nieużywane) wejście
stereo VS1053 i tam je digitalizować. Ewentualnie mógłbym do tego chyba
nawet użyć ADC samego mikrokontrolera.
3. Demodulować sygnały w sofcie (na Githubie z tego co widzę jest trochę
bibliotek dla AM, FM, SSB i CW) i kierować zdekodowany strumień audio na
wyjście VS1053.

W teorii brzmi prosto, jednak mam kilka pytań:
1. Czy to ma w ogóle sens? Wnętrze takiego układu nie będzie zbyt
"hałaśliwym" środowiskiem dla odbioru RF? Nie okaże się, że bliskość np.
Ethernetu, USB i karty pamięci (a właściwie ich magistral) skutecznie
uniemożliwia odbiór czegokolwiek? Na wejściu jest tez jedna przetwornica
impulsowa generująca 5V. Pewnie wskazane będzie zastąpienie jej jakimś
liniowym stabilizatorem?
2. Jak wysokie pasma można odbierać takim układem? Trzeba będzie się
ograniczyć do KF, czy możliwe będzie też dobranie się do UKF-u?
3. Jeśli dostępny jest UKF, to istnieje sposób na wyłuskanie SDR-em
cyfrowego strumienia danych i odbiór DAB/DAB+?

do góry

Atlantis <m...@w...pl> wrote:

> 1. Czy to ma w ogóle sens? Wnętrze takiego układu nie będzie zbyt
> "hałaśliwym" środowiskiem dla odbioru RF? Nie okaże się, że bliskość np.
> Ethernetu, USB i karty pamięci (a właściwie ich magistral) skutecznie
> uniemożliwia odbiór czegokolwiek? Na wejściu jest tez jedna przetwornica
> impulsowa generująca 5V. Pewnie wskazane będzie zastąpienie jej jakimś
> liniowym stabilizatorem?

QDX sobie radzi. Zobacz schemat.

https://qrp-labs.com/qdx.html

--
Mis, zajączek, wilk i lis grają w karty. Lis oszukuje. Po pewnym czasie
niedźwiedź wstaje i mówi :
- Ktoś tu oszukuje! Nie będę pokazywał palcem, ale jak strzelę w ten
rudy pysk...

do góry

On 28/08/2024 07:39, Atlantis wrote:
> Ostatnio trafiłem na nagranie eksperymentów z odbiorem SDR na Raspberry
> Pi Pico:
>
> https://www.youtube.com/watch?v=lS1ZRMIYLjA

> W teorii brzmi prosto, jednak mam kilka pytań:
> 1. Czy to ma w ogóle sens? Wnętrze takiego układu nie będzie zbyt
> "hałaśliwym" środowiskiem dla odbioru RF? Nie okaże się, że bliskość np.
> Ethernetu, USB i karty pamięci (a właściwie ich magistral) skutecznie
> uniemożliwia odbiór czegokolwiek? Na wejściu jest tez jedna przetwornica
> impulsowa generująca 5V. Pewnie wskazane będzie zastąpienie jej jakimś
> liniowym stabilizatorem?

Obecnie nawet nie-SDRowe transcievery mają nie wiele mniej cyfrowej
elektroniki.



> 2. Jak wysokie pasma można odbierać takim układem? Trzeba będzie się
> ograniczyć do KF, czy możliwe będzie też dobranie się do UKF-u?
> 3. Jeśli dostępny jest UKF, to istnieje sposób na wyłuskanie SDR-em
> cyfrowego strumienia danych i odbiór DAB/DAB+?

w SDRach raczej limitem jest szerokość samplowanego pasma niż
częstotliwość.
Częstotliwość pracy zalezy od demodulatora / modulatora kwadraturowego i LO

W przykładzie z Rpi,czynnikiem ograniczającym pasmo jest maksymalna
częstotliwość, którą potrafi wygenerować na GPIO a szerokość pasma przez
SR ADC. Demodulator (uzyty multiplexer 74CBTLV3253 ZTCP śmiga do 300MHz

W przykładzie QDX od arnolda LO jest tworzone na Si5351 a pasmo
ograniczone jest przez ADC PCM1804


DAB to chyba ok 160-220MHz wiec na obu SDRach DAB nie odbierzesz (chyba
ze dodasz LNB, które jak najbardziej są stosowane)

Obecnie najtańszym i najprostrzym SDRem jest oczywiście RTL SDR, na
którym bez problemu "zsamplujesz" DAB i zdekodujesz na PC czy RPi

c.

do góry

On 2.09.2024 13:27, Cezar wrote:

> w SDRach raczej limitem jest szerokość samplowanego pasma niż
> częstotliwość.

Jak to określić? I jaka minimalna szerokość pasma będzie mi potrzebna
przy odbiorze rozmaitych transmisji? Zakładałem, że do digitalizacji
wykorzystam ADC z VS1053B - kodek jest już używany w projekcie, ale
tylko jako DAC i dekoder popularnych formatów audio, wejścia audio nie
są w ogóle podłaczone. Planowałem doprowadzić do nich sygnały IQ z
detektora Tayloe'a.
W dokumentacji układu jest mowa o częstotliwości próbkowania
8000...48000 Hz. Będzie wystarczająca? Do FM chyba faktycznie za mało,
ale może poradzi sobie z AM/SSB/CW na niższych pasmach?
Zastanawiam się tez czy wąskim gardłem nie będzie magistrala SPI, przez
którą trzeba będzie pobierać zdigitalizowane próbki i przesyłać
zdekodowane audio do odtworzenia.
Ewentualnie jeśli nie VS1053, to może powinienem użyć przetwornika ADC
wbudowanego w PIC32MZ2048?


> W przykładzie z Rpi,czynnikiem ograniczającym pasmo jest maksymalna
> częstotliwość, którą potrafi wygenerować na GPIO a szerokość pasma przez
> SR ADC. Demodulator (uzyty multiplexer 74CBTLV3253 ZTCP śmiga do 300MHz

Właśnie wczytałem się w opis tego radia na RPi Pico i widzę, że autor
faktycznie generuje przesunięte w fazie sygnały sterujące multiplekserem
za pomocą GPIO (korzystając z tego systemu programowalnych peryferiów) i
stąd bierze się ograniczenia do 30 MHz. Ja tak czy inaczej zamierzam
skorzystać z Si5351.


> W przykładzie QDX od arnolda LO jest tworzone na Si5351 a pasmo
> ograniczone jest przez ADC PCM1804

Widzę, że ten układ ma już sample rate 192 kHz, czyli znacznie więcej
niż VS1058. Również wbudowany ADC z PIC32MZ ma zapewniać sample rate na
poziomie kilku Msps.
Na tym przetworniku z VS1053 będe w stanie zrobić funkcjonalne radio SDR
przynajmniej na LW/MW/SW i AM/SSB/CW, czy jednak jego parametry są za
słabe i trzeba będzie skorzystać z ADC MCU? Pytam, bo jednak okolica
VS-a jest zaprojektowana z myślą o sygnałach analogowych i chociażby
posiada wydzieloną masę analogową. Detektor Tayloe'a mógłbym wpiąć (co
prawda na osobnej płytce) relatywnie blisko wejść przetwornika. W
przypadku ADC MCU przy obecnym projekcie płytki nie byłoby to możliwe.

Cały ten projekt ma być raczej edukacyjną zabawą. Chciałbym po prostu
zorientować się co będę w stanie odebrać kierując sygnał IQ na wejścia
VS1053. Jeśli okaże się, że nie ma sensu bawić się w wyższe pasma i FM,
to ograniczę się do prostego radia na LW/SW/KF. Na odpowiedzi zależy mi
o tyle, że da mi ona jasność odnośnie tego, jakie filtry wejściowe
powinienem przygotować.

do góry

On 04/09/2024 17:22, Atlantis wrote:
> On 2.09.2024 13:27, Cezar wrote:
>
>> w SDRach raczej limitem jest szerokość samplowanego pasma niż
>> częstotliwość.
>
> Jak to określić? I jaka minimalna szerokość pasma będzie mi potrzebna
> przy odbiorze rozmaitych transmisji? Zakładałem, że do digitalizacji
> wykorzystam ADC z VS1053B - kodek jest już używany w projekcie, ale
> tylko jako DAC i dekoder popularnych formatów audio, wejścia audio nie
> są w ogóle podłaczone. Planowałem doprowadzić do nich sygnały IQ z
> detektora Tayloe'a.
> W dokumentacji układu jest mowa o częstotliwości próbkowania
> 8000...48000 Hz. Będzie wystarczająca? Do FM chyba faktycznie za mało,
> ale może poradzi sobie z AM/SSB/CW na niższych pasmach?
> Zastanawiam się tez czy wąskim gardłem nie będzie magistrala SPI, przez
> którą trzeba będzie pobierać zdigitalizowane próbki i przesyłać
> zdekodowane audio do odtworzenia.
> Ewentualnie jeśli nie VS1053, to może powinienem użyć przetwornika ADC
> wbudowanego w PIC32MZ2048?
>
>
>> W przykładzie z Rpi,czynnikiem ograniczającym pasmo jest maksymalna
>> częstotliwość, którą potrafi wygenerować na GPIO a szerokość pasma
>> przez SR ADC. Demodulator (uzyty multiplexer 74CBTLV3253 ZTCP śmiga do
>> 300MHz
>
> Właśnie wczytałem się w opis tego radia na RPi Pico i widzę, że autor
> faktycznie generuje przesunięte w fazie sygnały sterujące multiplekserem
> za pomocą GPIO (korzystając z tego systemu programowalnych peryferiów) i
> stąd bierze się ograniczenia do 30 MHz. Ja tak czy inaczej zamierzam
> skorzystać z Si5351.
>
>
>> W przykładzie QDX od arnolda LO jest tworzone na Si5351 a pasmo
>> ograniczone jest przez ADC PCM1804
>
> Widzę, że ten układ ma już sample rate 192 kHz, czyli znacznie więcej
> niż VS1058. Również wbudowany ADC z PIC32MZ ma zapewniać sample rate na
> poziomie kilku Msps.
> Na tym przetworniku z VS1053 będe w stanie zrobić funkcjonalne radio SDR
> przynajmniej na LW/MW/SW i AM/SSB/CW, czy jednak jego parametry są za
> słabe i trzeba będzie skorzystać z ADC MCU? Pytam, bo jednak okolica
> VS-a jest zaprojektowana z myślą o sygnałach analogowych i chociażby
> posiada wydzieloną masę analogową. Detektor Tayloe'a mógłbym wpiąć (co
> prawda na osobnej płytce) relatywnie blisko wejść przetwornika. W
> przypadku ADC MCU przy obecnym projekcie płytki nie byłoby to możliwe.
>
> Cały ten projekt ma być raczej edukacyjną zabawą. Chciałbym po prostu
> zorientować się co będę w stanie odebrać kierując sygnał IQ na wejścia
> VS1053. Jeśli okaże się, że nie ma sensu bawić się w wyższe pasma i FM,
> to ograniczę się do prostego radia na LW/SW/KF. Na odpowiedzi zależy mi
> o tyle, że da mi ona jasność odnośnie tego, jakie filtry wejściowe
> powinienem przygotować.

Nie wiem jak działa VS1053 - wydawało mi sie ze to specializowany
dekoder MP3 ale moze sie myle.



Według Wiki, MUXy DAB mają 1.5MHz pasma więc aby je odebrać musisz mieć
DAC z SR na poziome 3Msps i dość szybki DSP/UC aby to zdekodować


c.

do góry

On 5.09.2024 11:00, Cezar wrote:

> Nie wiem jak działa VS1053  - wydawało mi sie ze to specializowany
> dekoder MP3 ale moze sie myle.

To jest dekoder m.in. MP3, AAC i OGG. Jednak potrafi też odtwarzać WAV,
więc powinien też połknąć "surowe" dane PCM, np. powstałe w wyniku
zdekodowania zdigitalizowanego sygnału z SDR.
Posiada także ADC, na które można skierować sygnał z wejścia liniowego
(w VS1053 stereofonicznego, w VS1003 mono) lub wejścia mikrofonowego.
Żeby przechwytywać tym sygnał z SDR do dalszej obróbki, trzeba będzie
wcześniej wyłączyć AGC.


> Według Wiki, MUXy DAB mają 1.5MHz pasma więc aby je odebrać musisz mieć
> DAC z SR na poziome 3Msps i dość szybki DSP/UC aby to zdekodować

Ok. W takim razie DAB sobie daruję. O FM też mogę zapomnieć,
przynajmniej chcąc przechwytywać próbki za pomocą ADC VS1053
(maksymalnie tylko 48kHz sample rate'u).
Ale właśnie uświadomiłem sobie, że FM mogę w prosty sposób zrealizować
na inny sposób - wystarczy któryś z tych tanich modułów do odbioru FM,
sterowanych przez I2C. W trybie odbioru FM digitalizowałbym po prostu
stereofoniczne audio z wyjścia modułu, przesyłając próbki PCM prosto do
DAC-a. W trybie odbioru LW/MW/SW digitalizowany byłby sygnał IQ z
detektora Tayloe'a, poddawany następnie demodulacji w sofcie.
Pozostaje jeszcze pytanie, czy (przy założeniu, że jednocześnie aktywne
będzie tylko jedno z nich) obydwa źródła sygnału mogę podpiąć
jednocześnie do tych samych wejść ADC, czy też wskazane jest
zastosowanie jakichś kluczy/multiplekserów analogowych.

do góry

On 05/09/2024 13:51, Atlantis wrote:
> On 5.09.2024 11:00, Cezar wrote:
>
>> Nie wiem jak działa VS1053  - wydawało mi sie ze to specializowany
>> dekoder MP3 ale moze sie myle.
>
> To jest dekoder m.in. MP3, AAC i OGG. Jednak potrafi też odtwarzać WAV,
> więc powinien też połknąć "surowe" dane PCM, np. powstałe w wyniku
> zdekodowania zdigitalizowanego sygnału z SDR.
> Posiada także ADC, na które można skierować sygnał z wejścia liniowego
> (w VS1053 stereofonicznego, w VS1003 mono) lub wejścia mikrofonowego.
> Żeby przechwytywać tym sygnał z SDR do dalszej obróbki, trzeba będzie
> wcześniej wyłączyć AGC.
>

Robisz za duży skrót. Sygnały IQ to tylko sygnały przeniesione z
częstotliwości oryginalnej do częstotliwości "0". To taki LNB
Tutaj masz troche teori w zjadliwej formie:
https://pysdr.org/content/sampling.html


Po takim przeniesieniu samplujesz to ADC a potem programowo musisz wykonać:

(w przypadku DAB)

- demodulację COFDM
- demodulację QAM
- zdemultipleksować strumień
- zrekonstruować strumień (używająć danych nadmiarowych)
- zdekodować audio (MP2 w przypadku DAB i AAC w DAB+)

c.

do góry

On 5.09.2024 15:52, Cezar wrote:

> Robisz za duży skrót. Sygnały IQ to tylko sygnały przeniesione z
> częstotliwości oryginalnej do częstotliwości "0". To taki LNB
> Tutaj masz troche teori w zjadliwej formie:
> https://pysdr.org/content/sampling.html

Chyba nie do końca się zrozumieliśmy. Doskonale zdaję sobie sprawę z
tego, że układ Tayloe'a jedynie "przenosi" fragment pasma z wysokiego
zakresu częstotliwości na niski, mieszczący się w możliwościach
samplowania ADC. Tak przetworzony sygnał musi zostać poddany
software'owej demodulacji i dopiero wtedy otrzymujemy próbki PCM audio,
które można wysłać do DAC-a.

Na chwilę obecną rozważam po prostu zastosowanie dwóch równoległych
rozwiązań:
1. Odbiór LW/MW/SW z modulacjami AM/SSB/CW. Tutaj właśnie zamierzam użyc
układu Tayloe'a. Sygnał IQ z jego wyjścia podam na wejścia ADC VS1053.
Po digitalizacji zostanie on zdemodulowany w sofcie, a następnie w
postaci próbek PCM audio przesłany do DAC-a. Próbkowanie 48000 Hz
powinno wystarczyć w przypadku tych emisji, PIC32MZ2048 też spokojnie
powinien sobie poradzić ze złożonością obliczeniową tej operacji.
2. Odbiór UKF z modulacją FM. Tutaj początkowo planowałem zastosowanie
podobnego rozwiązania, jednak odbiłem już na etapie digitalizacji -
próbkowanie 48000 Hz jest za małe do odbioru radiofonii FM. Być może ADC
z MCU by sobie poradził, ale jego na chwilę obecną nie chcę stosować.
Jest na szczęście jeszcze alternatywne rozwiązanie - użycie modułu w
stylu TEA5767. Maleńki element, sterowany przez I2C, który na wejściu
przyjmuje sygnał z anteny, a na wyjściu daje zdemodulowany,
stereofoniczny sygnał audio. I w tym wypadku to właśnie to audio byłoby
kierowane do ADC. Potem już żadne dodatkowe operacje nie byłyby
potrzebne - wystarczyłoby przesyłać do DAC-a próbki PCM audio w
niezmienionej formie.

Tyle tylko, że wejścia ADC trzeba będzie przełączać pomiędzy wyjściami
układu Tayloe'a i TEA5767, np. za pomocą jakichś kluczy analogowych albo
analogowego multipleksera (żeby wzajemnie się nie obciążały i nie
zakłócały). W zależności od tego, czy w danym momencie odbiór będzie
realizowany wedle scenariusza pierwszego, czy drugiego.


> Po takim przeniesieniu samplujesz to ADC a potem programowo musisz wykonać:
>
> (w przypadku DAB)
>
> - demodulację COFDM
> - demodulację QAM
> - zdemultipleksować strumień
> - zrekonstruować strumień (używająć danych nadmiarowych)
> - zdekodować audio (MP2 w przypadku DAB i AAC w DAB+)

Odbiór DAB był takim luźnym pomysłem, z którym już dałem sobie spokój.
Po pierwsze za szerokie pasmo do samplowania przez ADC, poza tym nie
jestem pewien, czy złożonośc obliczeniowa demodulacji i
demultipleksowania jednak nie przerosłaby MCU - nawet przy założeniu, że
końcowym dekodowaniem strumienia audio mógłby się zająć VS1053.
Zresztą... Odbiór DAB tak naprawdę nie będzie mi potrzebny w urządzeniu,
które potrafi odtwarzać streamy audio z Internetu. ;)

do góry

On 05/09/2024 20:20, Atlantis wrote:
> On 5.09.2024 15:52, Cezar wrote:
>
>> Robisz za duży skrót. Sygnały IQ to tylko sygnały przeniesione z
>> częstotliwości oryginalnej do częstotliwości "0". To taki LNB
>> Tutaj masz troche teori w zjadliwej formie:
>> https://pysdr.org/content/sampling.html
>
> Chyba nie do końca się zrozumieliśmy. Doskonale zdaję sobie sprawę z
> tego, że układ Tayloe'a jedynie "przenosi" fragment pasma z wysokiego
> zakresu częstotliwości na niski, mieszczący się w możliwościach
> samplowania ADC. Tak przetworzony sygnał musi zostać poddany
> software'owej demodulacji i dopiero wtedy otrzymujemy próbki PCM audio,
> które można wysłać do DAC-a.
>
> Na chwilę obecną rozważam po prostu zastosowanie dwóch równoległych
> rozwiązań:
> 1. Odbiór LW/MW/SW z modulacjami AM/SSB/CW. Tutaj właśnie zamierzam użyc
> układu Tayloe'a. Sygnał IQ z jego wyjścia podam na wejścia ADC VS1053.
> Po digitalizacji zostanie on zdemodulowany w sofcie, a następnie w
> postaci próbek PCM audio przesłany do DAC-a. Próbkowanie 48000 Hz
> powinno wystarczyć w przypadku tych emisji, PIC32MZ2048 też spokojnie
> powinien sobie poradzić ze złożonością obliczeniową tej operacji.
> 2. Odbiór UKF z modulacją FM. Tutaj początkowo planowałem zastosowanie
> podobnego rozwiązania, jednak odbiłem już na etapie digitalizacji -
> próbkowanie 48000 Hz jest za małe do odbioru radiofonii FM. Być może ADC
> z MCU by sobie poradził, ale jego na chwilę obecną nie chcę stosować.
> Jest na szczęście jeszcze alternatywne rozwiązanie - użycie modułu w
> stylu TEA5767. Maleńki element, sterowany przez I2C, który na wejściu
> przyjmuje sygnał z anteny, a na wyjściu daje zdemodulowany,
> stereofoniczny sygnał audio. I w tym wypadku to właśnie to audio byłoby
> kierowane do ADC. Potem już żadne dodatkowe operacje nie byłyby
> potrzebne - wystarczyłoby przesyłać do DAC-a próbki PCM audio w
> niezmienionej formie.
>

Nie potrafię podążyć za Twoim tokiem rozumowania. Checesz użyć kompletny
odbiornik FM Stereo, digitalizować wyjście audio (stereo) i potem
wysyłać PCM do DAC? Po co ta kombinacja?

do góry

On 6.09.2024 11:50, Cezar wrote:

> Nie potrafię podążyć za Twoim tokiem rozumowania. Checesz użyć kompletny
> odbiornik FM Stereo, digitalizować wyjście audio (stereo) i potem
> wysyłać PCM do DAC? Po co ta kombinacja?

Nie. Mam obecnie projekt odtwarzacza streamów audio z Internetu (a także
plików audio przechowywanych lokalnie na pendrive/karcie SD). W kolejnej
rewizji sprzętu chciałem mu dodać także możliwość odbierania
tradycyjnych, analogowych stacji radiowych. Najlepiej na komplecie pasm
DŁ/ŚR/KR/UKF z modulacjami AM/SSB/CW/FM.

Niższe zakresy spokojnie ogarnę za pomocą rozwiązania z SDR, na wzór
tego radyjka na Raspberry Pi Pico. Problemy zaczynają się w przypadku
UKF, gdzie już samo ograniczone pasmo ADC z VS1053 uniemożliwi odbiór
radiofonii FM. Tutaj właśnie wchodzi moduł TEA5767.

No chyba, że pytasz mnie po co digitalizować sygnał stereo z TEA5767 i
przepuszczać go przez DAC VS1053, aby ponownie otrzymać sygnał analogowy.
Powody jestem w stanie wymyślić co najmniej dwa:
- Otwarta furtka do możliwości nagrywania audycji na lokalnym nośniku.
Tym bardziej, że VS1053 oferuje też możliwość kompresji w czasie
rzeczywistym w kilku formatach.
- Otwarta furtka do możliwości przeprowadzania jakichś operacji DSP na
sygnale audio stacji FM.

do góry