(画大饼)如果打算自己做SDR接收机器的话,如何选择ADC
最近玩RTL电视棒改装的SDR和自己用NE602组装的接收机玩腻了,但是看到进阶的SDR接收机又有点却步,这些机器进阶级别的动辄就是一个月的工资,像FLEX系列,本着在公司历来就学会的Cost Down精神,。。。想先画个大饼讨论讨论

机器的定位:入门级业余无线电短波/VHF接收机,可接收中波,短波,CW,调频FM,VHF航空波段,VHF海事波段,为了控制成本和设计简单,VHF以上都不支持,灵敏度要高于RTL电视棒一些。


机器的基本指标:
适用频段:500KHz - 150MHz
主要用途: 收听中波、短波、CW常用的7.023M、14M、29M SSB,调频FM广播,航空波段、海事波段
支持模式:AM、FM、CW、PSK31、WSPR、SSB

ADC精度: 12bit
带宽:20M

传输方式 USB OTG、100M以太网
接收机灵敏度:


考虑到以往的SDR方案有一半的成本都消耗在了FPGA上面了,而我打算开发的机器主要用于处理中波、短波、VHF等简单的场合。考虑到现在的商用SOC方案非常的低价低廉,四核A53 1.2G、带100M以太网、带USB2.0、支持Linux3.10内核/android5.1环境的也不过 200元人民币,就算是消耗一个核,也完全可以用于这种信号处理的场合。所以可以没必要使用 FPGA,而是直接使用板载的Linux系统,算法的更新直接通过升级内部的二进制文件来实现。

因为不考虑发射了,所以实现方式初步定为如下:

天线 --->LPF----> LNA ----> ADC -----> A53 -----> USB-----PC
                                 |                 |
                                 |______DDS

宗上所述,整个画饼计划Cost Down的核心在于ADC
但是考虑到,FM、VHF直接经过ADC,这样对ADC的要求很高,起码要200Msps以上的ADC,这个价格到taobao上裸芯片基本上都是 1000RMB以上,看上去比较难搞

调整到VHF模式开关后
天线 ----->HPF--->LNA ---- MIX ------LPF----ADC-----> A53 -----> USB-----PC
                                            |                        |                 |
                                            |                        |                 |
                                          TCXO                 |_______DDS  

这里先滤掉低频,再通过一个混频器把VHF降低到ADC可采样的范围内,然后再采样转换。

整个项目看上去很庞大,而且硬件只是万里长征的第一步,还有后面软件的开发与对接。
回到话题来了,这里的ADC如何选,期望是12bit精度,100Msps 左右,成本在100~200RMB以内的

一年前我做过类似的EEG脑电项目,当时也开发出了初步的成果,相关的电路也在论坛上面公布过

参考文献和方案:
http://www.domenech.org/homebrew-sdr/receiver-1.htm
http://www.rabbit-sdr.com/
http://www.rtl-sdr.com/review-airspy-vs-sdrplay-rsp-vs-hackrf/

最后用动漫《秋叶原之旅》的一句话激励一下:
26 - 1.png
来自:电子信息 / 电子技术无线电 / 业余无线电无线电 / 软件无线电
2
2017-2-4 15:22:30
1楼
如果12位就够了的话,不用大费周章了,买个1000RBM的HAKERRF板子就可以了。成品设备有ColibriDDC。

如果采用变频 中频滤波器方案,为了省成本,可以考虑低速高位ADC。比如,中频滤波器带宽200KHz(选这么宽是为了能接收FM广播),那么,用1.5M,14位或16位的ADC,几十块钱,而且随便什么CPU都能处理过来,整机成本就相当亲民。

12位ADC很多,ADI和LTC都有大量可选,后者的性能好一些。成本方面60M的便宜,可以用同系列20M的超频。60/80/120规格体系也可以这样干。

下图是去年底造的SDR接收机的板子,采用250M,16位ADC,80M以下直采,以上二次变频。
1.jpg
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2017-2-4 19:35:10
2楼
为什么需要100Msps的采样率?做宽带接收?如果降低采样率要求,12位的ADC用TI、ADI、LTC家的都不贵。
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3楼
高采样率还是有必要的,毕竟V段和U段往往需要的处理带宽是很宽的,光FM广播就有180k的带宽,更别说分析LTE了~~~
不过应对HF段,主要还是需要的大动态范围,可以考虑8bit的高速ADC过采样来弥补精度,AD9288这类ADC已经是白菜价了。。。
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1
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smith(作者)
4楼
引用 虎哥:
如果12位就够了的话,不用大费周章了,买个1000RBM的HAKERRF板子就可以了。成品设备有ColibriDDC。

如果采用变频 中频滤波器方案,为了省成本,可以考虑低速高位ADC。比如,中频滤……
多谢站长指点,终于钓出大神来了,话说科创还是有SDR计划的嘛,这个开卖吗?大概什么时候出来。
话说多次变频我还以为只是老式的模拟接收机才用,没想到SDR机器里面也可以用。再有ADC超频也是没有想到的,23333

另外再请教一下,SDR机的瀑布图是如何生成的,看一些软件的瀑布图覆盖的频率范围很宽,对于变频接收的机器,难道是指定周期把整个频带都扫一遍吗
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5楼
引用 虎哥:
如果12位就够了的话,不用大费周章了,买个1000RBM的HAKERRF板子就可以了。成品设备有ColibriDDC。

如果采用变频 中频滤波器方案,为了省成本,可以考虑低速高位ADC。比如,中频滤……
HackRF 只有可怜的8bit采样精度。
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6楼
引用 smith:
最近玩RTL电视棒改装的SDR和自己用NE602组装的接收机玩腻了,但是看到进阶的SDR接收机又有点却步,这些机器进阶级别的动辄就是一个月的工资,像FLEX系列,本着在公司历来就学会的Cost Dow……
一半的成本消耗在FPGA上了略夸张。。。现在不少FPGA价格相当便宜了。
200Msps的ADC问题不但是价格,而是你如何把200Msps的I/Q顺利上传到计算机,能处理这样I/Q的计算机是否用户都能承受。
就算后面说道的100Msps的12bit ADC,要实时上传都绝非易事。100Msps的ADC能提供50MHz的采样带宽了,这么高实时采样带宽真的很必要吗?

我的建议反而是:
1、ADC够用就行,采样率控制在60Msps左右就足够了【200块钱不到即可拿下,如LTC2142-12】
2、还是用FPGA【一片XC6SLX75,淘宝价格可200~300拿下】
3、USB 3.0,用Cypress FX3【速度绝对对得起价格、带MCU、几乎人人电脑都有USB 3.0】

【于是你就发现了除了第一点意外,其他和USRP B200mini一样。。。我就是觉得B200mini的方案把RF部分做成500k-150M就很合适】

供LZ参考
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7楼
引用 smith:
多谢站长指点,终于钓出大神来了,话说科创还是有SDR计划的嘛,这个开卖吗?大概什么时候出来。
话说多次变频我还以为只是老式的模拟接收机才用,没想到SDR机器里面也可以用。再有ADC超频也是没有想到的,……
不知道您说的瀑布图频率范围很宽有多宽?
对于一般看到的几十MHz的话,因为ADC采样率就有这么高,直接截取数据做FFT就可以做这么宽。
需要更高频率分辨率,只是需要更高的FFT点数,对电脑性能提出了更高要求。
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8楼
引用 justinpiggy:
HackRF 只有可怜的8bit采样精度。
看来我记错了,谢谢提醒。8bit简直不敢想象。
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9楼
如果没记错的话楼主似乎是软件相关领域的,那么其实应该把GNURadio什么的装上研究一下。做硬件也许不是特长,上面JSP说的方案真要实现起来,我们这里专业硬件工程师都要折腾一个多月才画得完板子,楼主得按三个月或者更长准备。与其这样还不如把重点放在软件上。

另外,KC“有SDR计划”听着别扭,SDR还需要专门“计划”吗?SDR本身只是一个技术概念,它在上世纪90年代就普及了,现在只是开发成本降到比其它方案更便宜,那么当然是凡是需要设计收发信机,就SDR咯。

对于数据传输问题,FFT可以在FPGA里面做,把低速检波结果交给上位机。IQ只传窄带的就行了。其实目前不论SUNSDR还是其它什么设备,只要不是如RSA306之类仪器级用途,FFT大多不是连续的,只能算“取样检波”。如果要提高截获概率,可以改为峰值检波,速度不变。

[修改于 4 年前 - 2017-02-04 22:19:35]

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2017-02-05 02:47:41
10楼
100M以太网是个瓶颈,应慎重考虑。
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11楼
以前论坛有人用CMX973+声卡制作了廉价SDR方案,CMX973大约150-200RMB每个。

现在淘宝AD9361只要350RMB每个,可以用AD9361+FPGA+ARM SOC方案,FPGA选个小容量的作为桥接。或者用FPGA转接到PCIe接口,然后塞到笔记本电脑里面。

再要更便宜,可能得找手机的射频IC才行。

[修改于 3 年前 - 2017-02-05 14:48:56]

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12楼
感觉现在SDR只是个ADC+PC接口而已,剩下的工作全交给了PC。。。
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2017-06-22 16:17:24
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13楼
进行的怎么样了?
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2017-09-15 16:00:04
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14楼
200M采样,你打算用什么接口把AD数据传到电脑。
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2017-11-17 11:05:57
2017-11-17 11:05:57
15楼
fpga目前是省不了的,越高端的机器,pc的工作量越少。看看flex6300/6500架构就清楚了。
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2017-11-21 06:13:23
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16楼
ADC到A53这步基本GG,你要的100Msps左右的ADC基本都是差分LVDS,常见的SoC没有这个接口,我熟悉的大概只有Zynq ZU2CG了吧(笑
搜了一下感觉100Msps的芯片也不是很贵,你说的价格太高了。随意搜了一下淘宝, AD9627BCPZ11-105, 105MSPS、12bit ADC,大概价格100~200可以拿到,-80的80MSPS更便宜。再学习rigol超个频就很超值了(笑x2
你这样直接直采不做变化,对于ADC要求太高,你又不是用来实时收听多个电台,没必要采用这个结构,完全可以模仿HackRF做一个降低带宽让后用个小FPGA做数据预处理之后走USB进A53处理IQ,或者上个Zynq7020,用片内xADC

[修改于 3 年前 - 2017-11-21 06:17:09]

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2017-12-19 13:58:08
2017-12-19 13:58:08
17楼
12bit的ADC用AD9226吧,便宜~就是功耗有点大
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18楼
50M以上我一般是用双片或多片ADC通过FPGA分时并行处理,上升沿读一个芯片的数据,下降沿反相后读另一个芯片数据,或用同步异相时钟轮流读几个芯片,内部用FIFO缓冲,8个50M芯片就能上400M采样速率。只要Vref共用一个参考源,输入信号尽量满幅,布线再注意一些,误差不大。这样做性价比较高,几百兆都可以依此处理。

[修改于 3 年前 - 2017-12-19 16:22:54]

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2018-01-11 13:08:51
2018-1-11 13:08:51
19楼
ADALM-PLUTO AD9363 ZYNQ7010 SDR 这个呢?可以用吗?求大神指点下?
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2019-01-26 11:28:15
2019-1-26 11:28:15
20楼

才发现有这么个神奇的地方,有这么多大仙!SDR有兴趣的话,我可以赞助几片RFSOC,用S波段卫星到数字DDC出来的,后面需要用FPGA自己搭一下

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2019-07-06 00:58:27
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21楼
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smith(作者)
22楼
引用BH9DDI发表于21楼的内容
stm32F4也可以https://www.bilibili.com/video/av4942739...

这个是本坛的永恒之桔做的

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2019-07-07 01:29:19
23楼
引用smith发表于22楼的内容
这个是本坛的永恒之桔做的

对的对的😁

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2019-07-30 13:56:50
2019-7-30 13:56:50
24楼

要啥a53,不如钱花在好点的usb3.0芯片上,数据一股脑传到pc上,用pc的cpu处理

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2020-01-15 09:09:55
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25楼

本人硬件,手上有AD9370+Artix7+GD32的板子,目前用的两个3G光口做应用。想和fpga大佬们一起研究下怎么利用一下原有硬件,开发基于10G以太网到PC的SDR。

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smith(作者)
26楼
引用DynamixYang发表于25楼的内容
本人硬件,手上有AD9370+Artix7+GD32的板子,目前用的两个3G光口做应用。想和fpga...

如果是AD93XX + Zynq 直接把ADI官方的plutosdr仓库的代码移植过来就是,那个是运行linux系统的,从驱动到SDR软件插件都完善了。但Artix7是没有ARM内核的,这个你只能走USRP的路试试了,不知道那个是不是开源的

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