仪表与测量
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新坑:基于AD9361的手持监测侦察接收机
虎哥 2017-8-23 02:13:09
上次测量了AD9361的抗阻塞性能(https://www.kechuang.org/t/82167),原本听各路大神说坑多,除非加上复杂的预选器否则根本没法用,但实测结果推翻了各路“大神”的说法。

从测试来看,性能虽然不算太好,但也算是可以的。除非高档监测接收机,普通接收机如果不开衰减,基本无法抵抗0dBm量级的阻塞信号,比如无线电爱好者常用的几款手持接收机也就能扛-10dBm水平。我测过罗德施瓦茨上一代高档监测接收机,在既不开前放,也不开衰减的前提下,阻塞电平通常在10dBm数量级(似乎这些设备在混频器前都有一级不能旁路的放大)。但这样的抗阻塞性能下,整机噪声系数在20-25dB左右。而9361在-2dBm阻塞电平时的噪声系数可能还比这个好(有待实测)。

所以我和小伙伴们产生了一个想法:能不能用9361之类芯片做一款手持接收机?由于9361是模拟零中频数字化方案,可能镜像稍大,但作为接收机来说足够了。

功耗方面,假设数字信号处理电路(FPGA等)耗电3W,9361耗电1.5W,其它杂七杂八耗电1.5W,功耗能控制到6W以内。对于现代的锂电池而言,如果采用901那样的两并两串,即可工作6小时以上,实际上如果控制好算法复杂度,9361也只开基本的功能,整机功耗有控制到4W的希望,这样就能干10小时,已经相当实用了。

由于9361有较大的出货量,目前人民币价格在350元左右。如果嫌贵,还可以用9363,不到200元。如果对接收的处理带宽要求不高,一百来元的FPGA就应该能胜任,不过解调要想做灵活,还是要借助CPU。从核心器件的成本来看,总的硬件成本应该不算离谱,最终的产品,大家应该都玩得起。

通过软件的工作,这台监测侦察接收机应该能够实现所有模拟模式,和所有能找到解码方法的数字通话(比如所有公开销售的数字对讲机)的监测解调。根据处理带宽的不同,还能提供一定宽度的FFT频谱显示。想起来就觉得好玩。

希望大家交流一下想法,看看这坑要怎么挖。

[修改于 9 个月前 - 2018-06-28 10:50:25]

加载全文
2017-9-13 12:42:13
虎哥(作者)
30楼
0
@rgwan 现在二级电源芯片选型是ADP5052。电流只有一处采样,用于充电限流,以便在必要时可以用比较小的电流充电。
音频是比较复杂的,需要编解码器,数字功放等。作为接收机(及可能扩展为发射机)音频必须比普通频谱仪处理得完善。

[修改于 2 年前 - 2017-09-14 01:56:48]

2017-9-14 13:58:02
虎哥(作者)
31楼
0
买了一个9363的开发板,然后发现没用,退货了。
277993

277994

277995

该板没有任何预选器,无屏蔽措施,实际测试来看,假信号很多,即使什么都不输入也有一堆。USRP的B210也没有屏蔽和预选,都没有这么多假信号。

[修改于 2 年前 - 2017-09-14 13:59:33]

32楼
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引用 虎哥:
买了一个9363的开发板,然后发现没用,退货了。
277993

277994

277995

该板没有任何预选器,无屏蔽措施,实际测试来看,假信号很多,即使什么都不输入也有一堆。USRP的B210也没有屏蔽和预选,都没有这么多假信号。
这个是pluto sdr?性能这么差么...
虎哥(作者)
33楼
0
引用 radio:
这个是pluto sdr?性能这么差么...
两个东西用的软件不一样,芯片的设置和数据的处理也有不同,不好下结论。理论上两个芯片差别不大。但是FPGA的特性不同,PCB布局不同,电源方案不同,有可能带来不同的底噪效果。当时忘了给谱图截图,现在这机器退回去了,没法深究了。
2017-9-19 03:26:53
虎哥(作者)
34楼
0
差不多折腾了一个多星期,同学们把原理图搞出来了。基本上是按照datasheet应用,名符其实的万国芯片展览馆,哎。
278066

278067

未来两周画PCB。

[修改于 2 年前 - 2017-09-19 03:30:34]

35楼
0
完蛋了,一上来,先看看有进展没😍
2017-9-21 10:40:35
36楼
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哇,进展好快,期待😀
37楼
0
”手持接收机”,期待中😍😍
虎哥(作者)
38楼
0
最近同学们在制作射频板PCB,目前元件已经摆放好了,估计下周有希望发给厂里。
278083

板子细长,结构设计参见4楼,整机大概有两个板子这么宽,另一半空间用来放电池。
39楼
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引用 虎哥:
最近同学们在制作射频板PCB,目前元件已经摆放好了,估计下周有希望发给厂里。
278083

板子细长,结构设计参见4楼,整机大概有两个板子这么宽,另一半空间用来放电池。
配一个宽带平板天线的保护盖 😂
40楼
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期待早日见到虎哥成品
虎哥(作者)
41楼
0
昨天@warmonkey 对USRP的发射谐波发表了吐槽,我大惊。今天赶快实测一下。

让USRP在6GHz发射,看不到12、18、24GHz的谐波
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让USRP在3GHz发射,可以看到6、9、12GHz的谐波
278085

6GHz以上,可能是USRP的放大器的带宽有限,衰减比较快。
让USRP在1GHz发射,观看细节,奇次谐波在-30dBc水平
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在500MHz发射,奇次谐波增加到-20dBc水平。
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在70MHz发射,谐波进一步增加
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缩小SPAN测量细节,可见奇次谐波位于-9dBc水平。
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减小USRP的输出幅度,可以看到奇次谐波水平依然在-9dBc水平,看来主要因素不是放大器饱和导致的。从原理看,应该是9361的内部分频器产生的。
278090

再看看接收的杂散响应
在400MHz输入一个-20dBm的信号,校准USRP。
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到了800MHz可以看到一个杂散响应,大约-50m水平,接收通道的二次谐波抑制度大约为-30dBc。
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到了1200MHz变为-90dBm水平,三次谐波抑制度约-70dBc水平
278093

带内的镜像响应,很烂。但时好时坏,可能是IQ校准的问题。
278094

对于120MHz以下频率,按原方案采用400MHz中频,由于9361发射谐波大,会导致杂散响应恶化为-20dBc。

根据上述测试,对方案需要做一些改进,增加必要的本振滤波器,中频频率需要提高,发射通道低频也需要混频产生,接收预选器要在1GHz以下做一个分段。如此处理后有望将接收谐波抑制提升到-50dBc,发射提升至-30dBc,更高指标需要复杂的滤波器,本作品不再予以解决。

[修改于 2 年前 - 2017-09-22 14:01:09]

42楼
0
引用 虎哥:

带内的镜像响应,很烂。但时好时坏,可能是IQ校准的问题。
最后一张图明显过载了,建议检查gqrx的增益,设置到0。然后调整信号源,使得gqrx频谱峰值不超过-30dbm。
USRP的镜像抑制可能需要校准,内部的校准机制触发机理不明。可以试试看重新启动gqrx软件,通常镜像抑制能做到-50dBc或者更好。
43楼
0
引用 虎哥:
昨天@ warmonkey 对USRP的发射谐波发表了吐槽,我大惊。今天赶快实测一下。
镜像的话试试勾上gqrx右边的iq balance勾勾?

[修改于 1 年前 - 2017-10-31 20:53:47]

虎哥(作者)
44楼
0
@radio 试过没有明显效果。按理说经过自动的IQ校准能够达到至少60dB,在很多时候也是达到了的,但时不时又会变得很差,十分不稳定。可能是软件稳问题,等板子做好了用自己的试试。
45楼
0
引用 warmonkey:
引用 虎哥:

带内的镜像响应,很烂。但时好时坏,可能是IQ校准的问题。
最后一张图明显过载了,建议检查gqrx的增益,设置到0。然后调整信号源,使得gqrx频谱峰值不超过-30dbm。
USRP的镜像抑制可能需要校准,内部的校准机制触发机理不明。可以试试看重新启动gqrx软件,通常镜像抑制能做到-50dBc或者更好。
USRP可以手动校准,用uhd自带的uhd_cal_rx_iq_balance,用法参考这里
http://files.ettus.com/manual/page_calibration.html

[修改于 2 年前 - 2017-09-22 21:24:37]

2017-9-27 21:50:17
46楼
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虎哥板载,日前看到了我单位采购贵司设备若干。
2017-9-30 01:36:19
虎哥(作者)
47楼
0
修改后的9361板子,已经画完了,发给了板厂。
278151

马上就要过节了,这一放假就是八天,工厂不算工期,导致需要久等一下。
虎哥(作者)
48楼
0
引用 子羽:
虎哥板载,日前看到了我单位采购贵司设备若干。
子羽大神好久不见,现在在哪里高就啊
49楼
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引用 radio:
USRP可以手动校准,用uhd自带的uhd_cal_rx_iq_balance,用法参考这里
http://files.ettus.com/manual/page_calibration.html
这个校准工具适用于N210和B100的各种daughtercard的,不适用于USRP B210。
B210是每次初始化的时候进行自动校准的,发射部分校准后的载波泄露固定为-50dBm(与输出衰减设定值无关),接收部分校准后的镜像抑制优于50dBc

50楼
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引用 warmonkey:
引用 radio:
USRP可以手动校准,用uhd自带的uhd_cal_rx_iq_balance,用法参考这里
http://files.ettus.com/manual/page_calibration.html
这个校准工具适用于N210和B100的各种daughtercard的,不适用于USRP B210。
B210是每次初始化的时候进行自动校准的,发射部分校准后的载波泄露固定为-50dBm(与输出衰减设定值无关),接收部分校准后的镜像抑制优于50dBc
好吧。。学习了
2017-10-1 22:41:51
虎哥(作者)
51楼
0
仪表局的小伙伴专门为这个作品设计制作了zynq开发平台。
278164

[修改于 1 年前 - 2017-10-02 01:17:46]

2017-10-8 16:22:39
虎哥(作者)
52楼
0
整个国庆假期,除了复习数字信号处理理论,以及到处看了看最新的论文和应用手册,没有啥进展。节前发出的PCB板,由于就工艺问题和工厂拉锯两天,以及修改文件以符合工厂条件,还没来得及签合同就放假了。看来,还要等将近两个星期才能拿到板子。

为了满足大家的好奇心,让我们看看仪表局为zynq核心板配套的扩展底板,支持电池供电工作。
278270

[修改于 1 年前 - 2017-10-08 16:29:04]

2017-10-30 11:52:53
虎哥(作者)
53楼
0
大板子上的音频电路踩了坑。
数字功放的输出少了必要的滤波,波形可以直接看到MHz级别的脉冲。用大喇叭声音正常,换上预想中的小喇叭,就有破响。
55楼
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引用 虎哥:
引用 子羽:
虎哥板载,日前看到了我单位采购贵司设备若干。
子羽大神好久不见,现在在哪里高就啊
不敢当不敢当。晋能集团下属某公司搞材料研发,勉强混口饭吃,聊以度日。
虎哥(作者)
56楼
0
引用 子羽:
不敢当不敢当。晋能集团下属某公司搞材料研发,勉强混口饭吃,聊以度日。
兄弟谦虚了,你这个是前沿产业。
虎哥(作者)
57楼
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AD9361的核心板做好了,接下来就是调底层驱动。
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278346

58楼
0
FP的板子真漂亮
2017-11-10 14:09:35
虎哥(作者)
59楼
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用3D打印造个壳子看看
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盖世豪杰
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