新坑:基于AD9361的手持监测侦察接收机
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 2 年前 - 2018-06-28 10:50:25]

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来自:电子信息 / 仪表与测量无线电 / 软件无线电
 
8
2019-07-14 02:56:17
虎哥(作者)
101楼

该作品的开发已经延期大约1年时间,研发成本已经达到说出来你们也不信的地步(总之在北京全款买套学区房是没啥问题了)。

延期的主要原因是AD9361并不是为宽带仪器设计的,所以很多性能非常糟糕,这在早期的评估中并未留意。

比如作为一个宽带接收机不应该有大量叫点,而实际上多如牛毛,就连他自己的LVDS都会干扰自己,在USRP上就非常明显,在ADI的官方评估板上更严重,在廉价版的PLUTO上就只能用惨不忍睹来形容了。

还有就是这东西几乎是个黑盒,里面是怎么运作的有许多不清楚的地方。经验而言,远远没有老老实实搭前端+ADC来的畅快。

不过现在解决得还是可以,大多数叫点控制到了-120dBm水平,也就是说如果RBW开大点,就看不见。还有少量尽量争取控制到-100dBm水平。

默认RBW/扫宽比约为500分之一,比传统频谱仪信息量大得多。相噪也控制到了可以见人的地步。

20190714_022150.jpg

也曾经想过,在相同的体积下做三次变频超外差+ADC方案是没问题的,性能比用9361好太多。但是毕竟9361是两个通道,考虑到作品定位,就坚持没变更方案。

两个通道带来一个重要功能:相关仪。可以很方便的测量外部信号的相位差,用于大信号网络分析。另外还有发射功能,彩蛋比较多。虽然指标比不上老实方案,但是能在这么小的体积下实现,就能为工程应用带来巨大方便。

另外,本帖第一页朋友们在发言中担心的问题,有很大一部分最后应验了,所以要重视大家的发言,能避免不少坑。

[修改于 8 个月前 - 2020-02-21 01:57:41]

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2019-07-17 00:33:14
虎哥(作者)
102楼

目前计算,单接收或者频谱模式,充满电能工作4小时。主要耗电是数字处理电路,还有一定优化空间。

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2019-07-18 10:20:11
103楼

可喜可贺,终于解决得差不多了。能把叫点压到-130dbm已经很厉害了,可能是市场上能买到的最靠谱的AD9361接收机。通常的窄带应用,包括对灵敏度要求很高的卫星接收机,已经没任何问题了。期望尽快能出来工程样机。

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2019-10-13 02:14:28
虎哥(作者)
104楼

该产品继续延期至预计12月底发布。

最近还做了一版硬件更改,主要提高短波段的灵敏度;在其它频率,在保持或稍微提高灵敏度的前提下,稍微提高了抗阻塞性能。由于增加了放大器,功耗略有上升。

设计太极限了,电路的干扰、散热、性能以及将来的生产都是巨大的挑战。另外为了保持kc仪表开机迅速无需等待的传统,软件大神们还在想办法。

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105楼

这个预计售价多少钱啊😍

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虎哥(作者)
106楼
引用信仰は儚き人間の為に发表于105楼的内容
这个预计售价多少钱啊😍

基础版2万左右。

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2019-11-11 03:20:16
虎哥(作者)
107楼

该机公开型号确定为KC908。

该机发布时间依然待定。

由于遇到的问题太多,因此目前的样机与最早公布的框图已经完全不同,并且样机还有很多问题,下一批还会有重大改进。

早前也没预估到原计划半年搞定的东西,搞了快三年。搞这么久的主要客观原因有两个:

1、AD9361根本不适合仪器级别的应用,他的问题在开发过程中才逐步暴露出来,在开发之前预见不足,比如不得不做多级可旁路放大器来替代它内部的放大器,使得电路一步步变得超级复杂。同时,他又是一个黑盒,里面的许多过程是不清晰的,不像低集成度方案那样能够逐块设计和考核。

2、ZYNQ的普及型芯片(如7020)根本不适合综合性应用场景,特别是FPGA和ARM耦合太紧,对于复杂应用而言绝不是好事,严重降低了开发效率,提高了开发技术难度和组织难度。

主观原因是贪图功能太多,体积功耗等追求极限设计,方案选择草率,导致陷入无休止的改进中。又由于客观因素限制,必然导致严重超期、超预算。

好消息是经过不断改进,已经基本达到了能用的程度。从用户角度来看,主要麻烦是很多时候需要根据测试场景去合理设置参数,至少要知道啥情况可以用自动,啥情况必须手动……提高了对用户专业水平的要求。我拿着啥都能干,到了用户手里就容易懵逼。

这是在CRAC应急通信大会接收CP16报文。

这是坐灰机去CRAC大会时收听双流机场1停机坪地面管制通信,发现该地面电台频率偏差高达5kHz(莫非是故意的?),问题如此明显,不知他们发觉没有😅

20191111_022856.jpg

(注:KC908幅度未校准)

[修改于 1 年前 - 2019-11-11 03:36:00]

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2020-01-15 09:02:04
108楼

大佬这是几层板?USB3还是2呢?打算驱动用哪家的?

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2020-01-17 13:20:53
109楼

我记得936x的rx tracking 没法做的很完美最大5~60dBc,楼主是做了duc/ddc吗?另外仪表目前是通过类似频谱仪的扫LO吗?是不是能设定类似“中频带宽”?前端是否做了类似成熟频谱的分段BPF?在我们这边使用过程中,杂散主要来自镜像,输入时钟的倍频,LO的倍频或者采样率的倍频或互调产物,请问你这边说到的杂散主要来自哪里,可以做针对性的消除?另外楼主有没有尝试超频ADC来提高SNR?

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虎哥(作者)
110楼

回楼上 ,当然要进行DDC。采用“分段BPF”的频谱仪非常少,一般是直接进混频器或经YTF到混频器(高频段)。你的问题实在太多了,问号就有9个,不太习惯被审问,其它的就不回答了。

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2020-02-21 01:38:44
虎哥(作者)
111楼

过去半年的主要工作,除了完善程序的易用性之外,主要是在解决多如牛毛的叫点。

“叫点”是剩余响应的俗称。一个频率上本来没有信号,但是接收机收到信号了,并且这些信号并不是对任何输入信号的响应,那么,这个信号就叫“剩余响应”。

通俗的讲,就是不接天线,频谱上也能看到一大片东西。

剩余响应的来源是多方面的,主要是机内电源、数字电路的干扰。除此之外最大的问题是AD9361。9361并不是一个适合用作仪器的芯片,即使没有任何外部干扰,他自己也会产生很多叫点。特别是把FFT点数设得比较多,噪底搞得比较低的时候,完全可以用多如牛毛来形容。

为什么平常在USRP中很少见到叫点呢?因为很少有人拿他进行宽带扫描,一般也就是显示几兆或者几十兆的频谱罢了。显示区域里面就算有叫点,也就一两个(这个很多人应该都见过),不算什么问题。但是如果用它进行70-6000MHz的扫描,就算每50M一个,也有一百多个。如果像频谱仪一样,要求不遗漏任何持久信号,任何峰值必须显示,那么屏幕上除了看叫点,就不用看别的东西了。

所以我有点后悔,要是当年老老实实三次变频百兆ADC,根本没有这么多麻烦事,性能还好得多,估计前年底就可以量产了。不过9361毕竟功能比较丰富,如果不用它,这么小的体积实现不了双通道同步接收以及信号源,算是在丰富的功能和性能、开发麻烦程度之间取的折衷。

消灭剩余响应之前,由于太丢人,不能上市销售(尽管最高的剩余也没有高于-90dBm,原则上是合格的)

1.jpg

消灭剩余响应之后,基本消除到-110dBm以下。

2.jpg

上面两张图都没有校准,校准后噪底基本是平的,低的部分会被拉起来。消除叫点的方法是改进硬件及优化控制,绝不能在软件中强行进行造假抹除

目前该设备已经在准备试产了,不久以后就会开始供应。

本文的主动更新就全部结束了,谢谢您的观看。

[修改于 8 个月前 - 2020-02-21 01:46:21]

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112楼
引用虎哥发表于111楼的内容
过去半年的主要工作,除了完善程序的易用性之外,主要是在解决多如牛毛的叫点。“叫点”是剩余响应的俗称。...

看起来和RTL-SDR一个熊样,就算不接天线频谱上也有多如牛毛的功率峰值。当时搞射电望远镜的时候被这玩意坑苦了。

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113楼

9361自己产生的叫点是怎么消除的

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114楼

我用SDR的时候,也观察了这个好久,比如r820t有两种比较明显的叫点。有一种情况是改变频率,干扰在频谱上来回折返,另外一种是固定在一个频率处。产生的原因应该也不同,比较好奇是怎么消除这些叫点的。

叫.png

扫.png


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虎哥(作者)
115楼
引用radio发表于113楼的内容
9361自己产生的叫点是怎么消除的

根据剩余响应的性质不同,采取不同的规避策略。比如减小9361的增益,靠拉远的外部前放来替代;比如采用几套不同的设置参数灵活切换,消除与设置参数有关的叫点。总之这个事情很头大,需要深入理解芯片的运作方式和剩余的产生机理,逐类采取相应对策。即便这样,在采用小RBW时,由于噪底可降低到比如-150dBm,无论如何都会遇到大量叫点的。

[修改于 8 个月前 - 2020-02-21 16:40:25]

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2020-10-02 18:00:34
116楼

亲爱的虎哥,你遇到的这些坑,以及解决办法,能否开源、公布呢?


方便坛友学习。

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虎哥(作者)
117楼
引用kc-89452发表于116楼的内容
亲爱的虎哥,你遇到的这些坑,以及解决办法,能否开源、公布呢?方便坛友学习。

公布得够多了,事实上除了KC,没有任何第二家做过这样系统的公布。

不要说什么方便坛友学习之类大话,你刚注册一个钟头,谈什么坛友。在KC讨好群众实施软暴力属于恶习,从这一点就能看出你不安好心,还不如去天涯建议马云把钱分了,以方便全国人民致富。

[修改于 21 天前 - 2020-10-02 21:08:53]

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2020-10-03 08:39:07
118楼
引用虎哥发表于117楼的内容
公布得够多了,事实上除了KC,没有任何第二家做过这样系统的公布。不要说什么方便坛友学习之类大话,你刚...

虎哥,据说AD9361动态范围太差,跟超外差式的性能没法比,是不是这样啊?

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虎哥(作者)
119楼
引用kc-89452发表于118楼的内容
虎哥,据说AD9361动态范围太差,跟超外差式的性能没法比,是不是这样啊?

9361在标称速率下是12位ADC,理论动态范围跟超外差用12位ADC在125M采样是一样的,有没有法比与外差还是超外差没什么关系。如果用独立的ADC直接采中频,无杂散动态范围要大一些。

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2020-10-05 08:38:39
120楼
引用虎哥发表于119楼的内容
9361在标称速率下是12位ADC,理论动态范围跟超外差用12位ADC在125M采样是一样的,有没有...

你给9361送两个-13dBm的CW,再去测同时进来的-100dBm的信号,很难看到东西。但,如果没有大信号的情况下,9361看看小信号还是很容易的,这个和有滤波器的接收机比较接近。

-1  学术分    1211   2020-10-08   抄袭剽窃他人言论。
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虎哥(作者)
121楼

你没搞明白概念,9361只要没过载,小信号一样的会进ADC。当小信号低于1位时,由于有噪音(及本漏),经FFT后依然可以看到,无非FFT点数多点而已。相反,如果理想化极端推演,让ADC采到的全是0(或某个定值),反而神仙也没救。其它超外差数字中频机与此没有区别,关键是谁让你开过载。

你植入的这些问题,看起来想说9361不行,可惜全部没说到点子上。我已经告诉你了动态范围可以按125M采样率12位ADC考虑,按这个衡量极限性能就行了。他肯定比不上四年前用的16位250M的ADC,但用在这个产品上是平衡的。

[修改于 18 天前 - 2020-10-05 21:32:16]

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2020-10-06 09:42:57
122楼
引用虎哥发表于121楼的内容
你没搞明白概念,9361只要没过载,小信号一样的会进ADC。当小信号低于1位时,由于有噪音(及本漏)...

谢谢虎哥,如果把频率范围限制在2GHz以下,有办法让分辨率、精度、无杂散动态范围等等指标,做得更好一些吗?

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虎哥(作者)
123楼

为啥要2G以下,9361高频好一点,要想只用2G以下可以混频到3G。

你别挤牙膏似的问,也做点贡献吧。

[修改于 18 天前 - 2020-10-06 13:15:29]

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124楼
引用kc-89452发表于122楼的内容
谢谢虎哥,如果把频率范围限制在2GHz以下,有办法让分辨率、精度、无杂散动态范围等等指标,做得更好一...

自己做个9361采集卡不就知道了。别瞎猜指标了,买来测一下全知道。


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2020-10-07 17:38:30
125楼
引用虎哥发表于123楼的内容
为啥要2G以下,9361高频好一点,要想只用2G以下可以混频到3G。你别挤牙膏似的问,也做点贡献吧。

我是新手,刚入门,怎么做贡献啊?


虎哥,你为什么要用多级可旁路放大器来替代AD9361内部的放大器,因为它内部的放大器,线性度不够?带宽不够?

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2020-10-08 16:02:47
126楼
引用kc-89452发表于120楼的内容
你给9361送两个-13dBm的CW,再去测同时进来的-100dBm的信号,很难看到东西。但,如果没...

你在amobbs的账号是2020echo

2020echo.png

请自己独立思考,不要再搬运别人的帖子了。非常非常丢人。

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