取代RTLSDR的新型SDR项目,msiSDR预研情况

在SDR领域,RTLSDR是好东西,可惜就是升级空间太低了,不管是修改RF-font电路,还是换用TXCO,还是使用上变频来扩展使用HF频段。感觉效果还是离专业HF波段SDR设备有很大差距。

RTLSDR的限制主要有:

1.tunner 芯片设计的时候没有考虑到HF、LF波段的需求,导致不得不使用直采或者上变频来解决,前者没有LNA放大,后者会引入更多的杂信号干扰

2. ADC只有8bit!, 只有8bit!, 只有8bit!,重要的事情说三遍,这个是最大的硬伤,导致信号分辨率低很多,

采样率每增加1bit,接收机信噪比增加6db。对于需要分析一些特殊调制信号,如OFDM、64QAM调制等场合,已经很难适用

3. 采样带宽太低,没记错的话只有2.56Mbps吧

下图是一个典型的RTLSDR电视棒

 幸运的是,sdrplay社区发现了一颗新星的芯片模组(msi2500/msi001),这两颗芯片同样来自于电视棒,但是是更新的电视棒芯片,性能更好,价格也很低,两颗芯片

的单价都在1~2美元以内,淘宝和各大芯片商业可以散卖。经过sdrplay社区的发展,软件支持也很完善,现在已经支持SDR#、HDSDR、GNUradio、还有sdrplay社区开

发的SDRUno软件,驱动也支持多个平台,Win系列,Ubuntu linux,Android.....

msi2500的pdf文件如下

MSi2500 Datasheet R1P1.pdf646k123次下载

 

msi2500芯片是AD转换和数字处理单元,msi001是tunner,最重要的是msi2500的ADC是12bit的,其中msi2500的框图如下,其中还有一个8051的核心,可以外挂e2prom编写代码作控制用途

sdrplay也公开了sdrplay rsp 1的框图和原理图

 

SDRplay_RSP_Schematics_r2p2.pdf78.0k84次下载

 但是原版的sdrplay rsp的价格就不厚道了,价格几乎在1400人民币左右,sdrplay社区毕竟贡献了较多的在软件上,硬件收费贵一点倒是可以理解的,但是在于我国不利于推广。

毕竟稍微加600元人民币就可以买kiwisdr了。不过sdrplay把原理图公布出来了,国内就能仿制了,考虑到其电路图比较简单,我这边也投入了一些研究。

下图为原版的sdrplay rsp1(来源于网络)

 

参数,其实三个版本都是msi2500,只是部分器件进行了修改:

 

拆解后(也是来源于网络)

 


 由于1400的正版感觉定价还是太高,我没有买正版,而是选择了自己根据RSP1的原理图画PCB自制,pcb软件使用kicad。计划分两步来做,前期第一版只做实验,只确保芯片能够跑起来

第二版成品。


PCB图我上传到了github,开源:

https://github.com/11tools/msiSDR


原理图框图如下:

 

RF前端没有采用RSP1的,而是把kiwi的RF前端嫁接过来,另外LDO也换了一下,换成更常见的芯片

 

PCB layout结果

 接着就是打样,我只打样PCB,自己贴片,但是结果是沮丧的,样板做出来后,msi2500 的usb没有枚举,测量晶体也没有起震。

 

 

最后想了一下,还是需要一台实体样机才能方便研究。不过到了现在已经有很多几位BA开头的HAM大佬开始仿制并销售了,价格也不贵在360~450左右,于是买了一台,研究了一下,

这里我不做广告,大家可自行到某宝咸鱼等软件上面搜,即可搜到



发现我的一个Power Supply引脚居然接地了!而且电路画的不好很难改。只有改版了。。。。


但是这段时间我测试了一下仿制的sdrplay rsp的使用情况,感觉还是很不错的。下图是SDRuno的界面

 可以看见SDRuno的界面明显比HDSDR的更有科技感,使用上手也很简单,会SDR#基本会用

重要的是接收效果,经过测评,其效果接近KiwiSDR,接收SSB信号清晰,杂音少,CW信号也清晰。可轻松配合CWSkimmer和WSJT等软件使用。

 

[修改于 7 个月前 - 2019-03-28 21:21:16]

+5  科创币    虎哥   2019-03-24   好东西,解决了普及和性能之间的矛盾
+5  科创币    radio   2019-03-24   前排支持一个
+1  科创币    LED   2019-05-10   支持
来自 电子技术
8
2019-3-24 21:19:45
smith(作者)
1楼

目前我自己的msisdr开源计划还会继续,不过后续可能会偏向一些用途,比如利用其GPIO和可编程的功能,用来做可收发的数传电台等等,当然我这边需要开发,如果有对msi2500的SDR感兴趣的同学,也可以一同参与,一起搞一下。

目前大部分大牛还是没有公开msi2500的PCB的设计或者文档的,看了一下我是第一个如果能在科创做出来的话,这也是科创的一个不错的项目,可以在科创更多的普及专业的SDR技术(吸引更多的童鞋入坑)

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smith(作者)
2楼

另外目前看来msi2500的遗憾是没有涵盖2.4G的频率范围,如果包括了,说不定可以做蓝牙wifi或者4G信号的侦听。

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3楼
引用:smith 发表于2 楼的内容:
另外目前看来msi2500的遗憾是没有涵盖2.4G的频率范围,如果包括了,说不定可以做蓝牙wifi或.....

蓝牙还是用ism的窄带芯片好,参考ubertooth

wifi有网卡有各种攻击软件,用sdr解就更没意义了。。。

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2019-3-25 09:58:30
4楼

一直觉得RTL SDR带宽和采样率太低。

这下算是找对芯片了。LZ功课做得好

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5楼

官网给了原理图,国内现在有好多人都在做。去年买了一个,体验确实比RTL_SDR好多了!   用它收过短波数字广播,很爽! 当时录了视频 https://www.bilibili.com/video/av34087551

[修改于 7 个月前 - 2019-03-25 10:55:39]

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6楼

请问灵敏度能到多少

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smith(作者)
7楼
引用:wzh19940105 发表于6 楼的内容:
请问灵敏度能到多少

接收灵敏度和很多因素有关的,要看LNA,ADC,数字DDC期间产生的噪声等等,目前msi001的LNA是专门有对HF设计的,另外12bit ADC也有很大改善。我手上没有想关的仪器可以测试,不过可以查一下sdrplay的参数

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2019-3-26 17:30:05
8楼

打开这个芯片公司的网站,只有一句话   翻译过来就是   “不卖终端用户”  不知道这家公司遭遇过什么


楼主你板子上 USB插座到芯片的线太长了 

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9楼
引用:smith 发表于7 楼的内容:
接收灵敏度和很多因素有关的,要看LNA,ADC,数字DDC期间产生的噪声等等,目前msi001的LN.....

我这边跟别人在做一个业余射电天文的东西 现在数字接收机是hackrf 8bit的ad 效果不好 正在寻求替代方案 看着这个觉得还可以 而且价格合适 自己做修改也方便 能透漏一下自己layout的成本是多少吗

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2019-3-28 16:24:03
2019-3-28 16:24:03
smith(作者)
10楼

最新的R1P1的文档有接收灵敏度和ADC位数,其中ADC位数是可以动态调整的

 

 

RSPDuo-Technical-Information-R1P1.pdf2.04M28次下载

 

 



[修改于 7 个月前 - 2019-03-28 16:30:01]

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11楼
引用:wzh19940105 发表于9 楼的内容:
我这边跟别人在做一个业余射电天文的东西 现在数字接收机是hackrf 8bit的ad&nb.....

业余射电天文!找到同行了!我这边的方案是高频头+RTLSDR,如果楼主这个搞得成并且价格合适(100元左右),可以整个来用。

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12楼

买过一个山寨的这玩意 板子画的特烂 准备重画然而懒癌发作一直拖着


[修改于 7 个月前 - 2019-03-28 18:17:54]

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smith(作者)
13楼
引用:154454496 发表于11 楼的内容:
业余射电天文!找到同行了!我这边的方案是高频头+RTLSDR,如果楼主这个搞得成并且价格合适(100.....

上面的两位搞射电望远镜的倒是可以参考一下这个项目,不过这个是用Airspy搞得,SDR设备不是关键,关键还是成像算法

https://www.gnuradio.org/grcon/grcon18/presentations/open_source_radio_telescopes/2-John_Makous-OSRT.pdf2.18M21次下载

2-John_Makous-OSRT.pdf2.18M21次下载

天线

 滤波器

 GNUradio处理

 成像

 

据PPT介绍可以分析氢的分布情况

 

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2019-3-31 08:04:02
2019-3-31 08:04:02
14楼

LZ有新的进展么?是不是开始搞第二版了

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15楼
引用:154454496 发表于11 楼的内容:
业余射电天文!找到同行了!我这边的方案是高频头+RTLSDR,如果楼主这个搞得成并且价格合适(100.....

RTL8bit的ad还是不行 灵敏度差

我负责前端部分 前端最大的问题是没有合适的窄带滤波器 如果不加的话放大器容易被其他频率的干扰饱和 很麻烦

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16楼
引用:smith 发表于13 楼的内容:
上面的两位搞射电望远镜的倒是可以参考一下这个项目,不过这个是用Airspy搞得,SDR设备不是关键,.....

这个我们有参考 但是看了一下好像没有什么特别 关键跟您说的一样还是算法

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smith(作者)
17楼
引用:mfkiwl 发表于14 楼的内容:
LZ有新的进展么?是不是开始搞第二版了

还在解决晶振不起振的问题

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18楼
引用:smith 发表于17 楼的内容:
还在解决晶振不起振的问题

把两个负载电容放近一点

或者直接搞个有源晶振算了

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2019-4-5 07:41:52
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19楼

顺手做了两个SDRPLAY RS1,一个保留了全部滤波器和LNA,一个精简了部分滤波器

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20楼

 

 

 

 

 

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21楼

想加入,想入坑

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2019-4-6 19:17:37
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smith(作者)
22楼
引用:fei666888 发表于20 楼的内容:
     

看样子都是用了有源晶振,最近做了实验,这个msi2500比较坑,虽然提供原理图是使用无源晶振的,但是实际测试使用无源晶振根本无法起振。你的PCB可以开源吗。想参考一下

[修改于 6 个月前 - 2019-04-06 19:19:05]

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23楼

资瓷资瓷,虽然对这方面一概不通

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24楼
引用:fei666888 发表于20 楼的内容:

同问,可以开放一些资料么


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2019-4-7 12:28:47
25楼

很好的项目啊   关注

直接上有源吧  也不贵  精度还稍微好一点

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smith(作者)
26楼

更新了一下github上面的原理图,把晶振换成有源晶振了,24M的晶振不太好找,等我到公司要到一两个做实验验证没问题再打样一版试试

 

[修改于 6 个月前 - 2019-04-08 09:38:42]

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2019-4-8 17:54:06
27楼

最早一版的,2500的v15_vco引脚(17脚)接地了,估计这个可能导致不起振

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28楼

大家很High哦,顺便上一下我做的RTL SDR ,集成上变频,Q通道直采,直通模式,通过拨动开关一键切换

 

 

 

 

 

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29楼
引用:fei666888 发表于29 楼的内容:
大家很High哦,顺便上一下我做的RTL SDR ,集成上变频,Q通道直采,直通模式,通过拨动开关一.....

上变频的时候,当靠近DC,也就是接收频率在短波以下频段时,本振信号会从混频器滤波器带内漏进接收机,强度可能很大。那么这种时候是如何解决本振信号阻塞接收机的问题的呢?

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smith(作者)
30楼
引用:mfkiwl 发表于27 楼的内容:
最早一版的,2500的v15_vco引脚(17脚)接地了,估计这个可能导致不起振

这个我也怀疑过,确实打样后来发现接地了,发现这种低级错误之后超级郁闷,而且PCB画的不好还改不来,但我后面找到了另外一个仿sdrplay的pcb(我没找他要PCB图纸),他的PCB是没有问题的,设计了无源晶振和有源晶振两种方式,焊接无源晶振上之后也不起振。他的产品实际是有有源晶振的,我就只有等到有源

 晶振到货了才能继续看了


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smith(作者)
31楼

另外未来的todo:

1.把PCB适配放进市面上那种rtlsdr的铁盒子里面,这样有现成的模具

2.研究一下android/debian等Linux的API,这样可以和ARM的Android/debian系统配合起来,做出小型网络服务器,向KiwiSDR那样网络访问使用

[修改于 6 个月前 - 2019-04-08 22:42:05]

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smith(作者)
32楼

顺便请教一下,PCB打样的厂家买不到msi2500的芯片,我不得不自己焊接,有没有什么便宜的小规模代贴片焊接的业务吗

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2019-4-9 00:16:10
33楼
引用:虎哥 发表于29 楼的内容:
上变频的时候,当靠近DC,也就是接收频率在短波以下频段时,本振信号会从混频器滤波器带内漏进接收机,强.....

首先,本振泄露确实存在,我参考的这个上变频本振泄漏不算严重,我觉得有两个原因,本振信号进入混频器的幅度进行过控制,在+7dbm,本振经过一个带通滤波器后才进入混频器,有效避免本振的谐波进入混频器。上变频后的信号输出有一路低通燃尽电路,用以吸收上变频以下的频率,避免再次进入混频器。

请参考https://www.sv1afn.com/projects.html

[修改于 6 个月前 - 2019-04-09 00:16:58]

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34楼
引用:smith 发表于30 楼的内容:
这个我也怀疑过,确实打样后来发现接地了,发现这种低级错误之后超级郁闷,而且PCB画的不好还改不来,但.....

不起振绝逼是你没搞好,原设计就是用晶体的,用晶振原因是为了避免頻偏。检查一下最小系统有没焊全,有没焊好

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35楼
引用:虎哥 发表于29 楼的内容:
上变频的时候,当靠近DC,也就是接收频率在短波以下频段时,本振信号会从混频器滤波器带内漏进接收机,强.....

这是我单独做的上变频器,用125M 本振代替了原设计的200M 有源晶振

 

 

 

 

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36楼

研究了一下,对本振进行净化是必要的和有效的,不过对于我上面提到的问题,在这个项目中主要仰仗频率低,混频器的本振隔离度在低频尚可。对于ADE-1来说,LR和LI在125MHz分别优于50和40dB,还是不错的。

因为没看到电路图,我没看明白您的输入端为啥需要两个变压器+两个可能是放大器的6脚芯片,却又不是180度放大合成来提高性能,不知这样做是为什么?

[修改于 6 个月前 - 2019-04-09 00:42:44]

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37楼
引用:虎哥 发表于36 楼的内容:
研究了一下,对本振进行净化是必要的和有效的,不过对.....

从整板供电只有一个5V来看,我觉得不会是运放吧

[修改于 6 个月前 - 2019-04-09 01:06:09]

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38楼

 上变频原理图,两个巴伦中间夹着LNA,巴伦本身感量大一些,还起到了低通滤波的作用,可以参考下面连接的那个上变频器https://www.sv1afn.com/projects.html

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39楼
引用:虎哥 发表于36 楼的内容:
研究了一下,对本振进行净化是必要的和有效的,不过对于我上面提到的问题,在这个项目中主要仰仗频率低,混.....

六脚芯片是低噪放,用于推动巴伦,补偿损耗

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40楼
引用:fei666888 发表于39 楼的内容:
 上变频原理图,两个巴伦中间夹着LNA,巴伦本身感量大一些,还起到了低通滤波的作用,可以参.....

不懂为何要这样做,变压器看起来只是起到一个馈电的作用,没有起到巴伦的作用,两个MMIC是同相工作的。就算把阻抗变换到25欧然后分路,也只能提高很少一点动态性能。电路的瓶颈在于ADE-1,是一个压缩点和IIP3都比较低的混频器,前面做这些稍微的提升似乎是毫无意义的。

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2019-4-11 11:11:31
2019-4-11 11:11:31
41楼
引用:smith 发表于32 楼的内容:
顺便请教一下,PCB打样的厂家买不到msi2500的芯片,我不得不自己焊接,有没有什么便宜的小规模代.....

试试修手机的地方 一般都能焊

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42楼
引用:wzh19940105 发表于41 楼的内容:
试试修手机的地方 一般都能焊

当然要自己焊,自己设计,自己画板,自己焊接,全套自己

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2019-4-12 10:39:29
43楼

这个看着很好

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2019-4-13 17:26:35
2019-4-13 17:26:35
smith(作者)
44楼

更新一下进展,还是晶振的问题,虽然找到了四个角的贴片晶振,结果发现还是无源的,导致LDO烧毁,现在还在找24M的有源晶振

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45楼
引用:虎哥 发表于40 楼的内容:
不懂为何要这样做,变压器看起来只是起到一个馈电的作用,没有起到巴伦的作用,两个MMIC是同相工作的。.....

虎哥,能否推荐一个性能更佳的混频器

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46楼
引用:smith 发表于44 楼的内容:
更新一下进展,还是晶振的问题,虽然找到了四个角的贴片晶振,结果发现还是无源的,导致LDO烧毁,现在还.....

无源晶振为什么会导致LDO烧毁...EN没过电阻直接上了VCC?

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smith(作者)
47楼
引用:Sion 发表于46 楼的内容:
无源晶振为什么会导致LDO烧毁...EN没过电阻直接上了VCC?


 

上图是无源晶振,下图是有源晶振,无源的2和4都是GND,内部是短路的,有源的恰好是GND,VCC,有源的电路误用无源的结果就是短路,LDO冒烟

 

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48楼
引用:smith 发表于47 楼的内容:
 上图是无源晶振,下图是有源晶振,无源的2和4都是GND,内部是短路的,有源的恰好是GND.....

LDO一般很难烧掉,好一点的会有短路保护,差一点的会先发热,热到一定程度才会坏

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49楼
引用:fei666888 发表于46 楼的内容:
虎哥,能否推荐一个性能更佳的混频器

不用推荐,到处都是,但使用高性能无源混频器的代价是需要很大的推动功率,例如+17dBm的本振。这种情况下,IIP3通常能做到+30dBm,短波范围内的0.5dB压缩点可达+15dBm,刚好与前面的那些放大器的性能般配。在仪器中,有使用到+23dBm本振的情况。更高的指标就需要用特别的技巧了。

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