电子技术
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取代RTLSDR的新型SDR项目,msiSDR预研情况
smith 2019-3-24 21:13:22

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

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 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.pdf646k41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

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sdrplay也公开了sdrplay rsp 1的框图和原理图

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SDRplay_RSP_Schematics_r2p2.pdf78.0k35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)

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参数,其实三个版本都是msi2500,只是部分器件进行了修改:

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拆解后(也是来源于网络)

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 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:

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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

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PCB layout结果

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 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。

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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


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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

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 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 1 个月前 - 2019-03-28 21:21:16]

加载全文
2019-4-8 22:16:12
smith(作者)
30楼
0
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

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 晶振到货了才能继续看了


2019-4-8 22:19:54
smith(作者)
31楼
0

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 16 天前 - 2019-04-08 22:42:05]

smith(作者)
32楼
0

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

33楼
0
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 16 天前 - 2019-04-09 00:16:58]

34楼
0
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

35楼
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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
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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 16 天前 - 2019-04-09 00:42:44]

37楼
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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 16 天前 - 2019-04-09 01:06:09]

38楼
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 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

39楼
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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

40楼
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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。

2019-4-11 11:11:31
41楼
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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

42楼
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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

43楼
0

这个看着很好

2019-4-13 17:26:35
smith(作者)
44楼
0

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

45楼
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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

46楼
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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?

smith(作者)
47楼
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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?


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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

 

48楼
0
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

49楼
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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。

50楼
1

感觉LZ这个过程也是一波几波。加油

51楼
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楼主 现在您GitHub的pcb是更改过的嘛

52楼
1

24M的有源晶振 ,几个的话直接去立创商城吧,虽然贵点。

https://item.szlcsc.com/30852.html

楼主的板子github的可以用么,准备仿一个.

53楼
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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.....

某宝随便买点试试

54楼
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大家很激动,再上刚做的AIRSPY R2 ,做了两版,一个带上变频,但是感觉干扰大了,第二版就去掉了。这个也是可以10M带宽的

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[修改于 11 天前 - 2019-04-14 15:52:15]

55楼
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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.....

表示233

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[修改于 10 天前 - 2019-04-14 19:55:13]

smith(作者)
56楼
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引用:chaplin1999 发表于52 楼的内容:
24M的有源晶振 ,几个的话直接去立创商城吧,虽然贵点。https://item.szlcsc.co.....

目前的版本修复了一些错误,更换了一些元件,但还未打样验证

57楼
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引用:smith 发表于56 楼的内容:
目前的版本修复了一些错误,更换了一些元件,但还未打样验证

赶紧打样验证,你这个速度太慢,你这个时间我都可以搞三个出来了

smith(作者)
58楼
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引用:fei666888 发表于57 楼的内容:
赶紧打样验证,你这个速度太慢,你这个时间我都可以搞三个出来了

如果你有自己做了什么的话,建议自己单独发帖讨论。我自己的进展我自己安排

59楼
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引用:chaplin1999 发表于52 楼的内容:
24M的有源晶振 ,几个的话直接去立创商城吧,虽然贵点。https://item.szlcsc.co.....

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