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

rtlsdr.jpg

 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.pdf
646k
PDF
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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

msi2500.png

sdrplay也公开了sdrplay rsp 1的框图和原理图

rsp2-diagram.jpg

 

SDRplay_RSP_Schematics_r2p2.pdf
78.0k
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270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)

sdrplay1.jpg

 

参数,其实三个版本都是msi2500,只是部分器件进行了修改:

sdrpaly_key.png

 

拆解后(也是来源于网络)

pcb_top.jpg

 


 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:

kuang1.png

 

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

kuang2.png

 

PCB layout结果

pcb.png

 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。

kuang2.png

 

IMG_20190324_205906.jpg

 

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


IMG_20190324_184603.jpg


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

sdruno.png

 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 10 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:电子信息 / 电子技术项目专题 / 软件无线电
 
9
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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2019-03-25 21:00:55
smith(作者)
3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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2019-03-28 16:24:03
2019-3-28 16:24:03
smith(作者)
4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

Screenshot_2019-03-28 Slide 1 - RSPDuo-Technical-Information-R1P1 pdf.png

 

 

RSPDuo-Technical-Information-R1P1.pdf
2.04M
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Screenshot_2019-03-28 Slide 1 - RSPDuo-Technical-Information-R1P1 pdf(1).png

 



[修改于 10 个月前 - 2019-03-28 16:30:01]

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smith(作者)
5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.pdf

2-John_Makous-OSRT.pdf
2.18M
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55次下载

天线

shedian.png

 滤波器

shedian2.png

 GNUradio处理

shedian3.png

 成像

shendian4.png

 

据PPT介绍可以分析氢的分布情况

 

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2019-03-31 14:14:05
2019-3-31 14:14:05
smith(作者)
6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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2019-04-06 19:17:37
2019-4-6 19:17:37
smith(作者)
7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 9 个月前 - 2019-04-06 19:19:05]

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2019-04-07 22:14:34
2019-4-7 22:14:34
smith(作者)
8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

msi.png

 

[修改于 9 个月前 - 2019-04-08 09:38:42]

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2019-04-08 22:16:12
2019-4-8 22:16:12
smith(作者)
9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

pcb1.png

 晶振到货了才能继续看了


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smith(作者)
10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 9 个月前 - 2019-04-08 22:42:05]

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smith(作者)
11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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2019-04-13 17:26:35
2019-4-13 17:26:35
smith(作者)
12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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smith(作者)
13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?


xn.png

 

sn.png

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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2019-04-14 20:55:28
2019-4-14 20:55:28
smith(作者)
14楼
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

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2019-04-15 08:40:55
smith(作者)
15楼
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

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smith(作者)
16楼

使用有源晶振后,Power Management 部分的电路输出的电平测量正常了,芯片应该工作了,但是USB依然没有枚举,有空再继续测试,怀疑是这两个二极管的问题

dinode.png

 

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2019-04-21 11:40:33
2019-4-21 11:40:33
smith(作者)
17楼
引用:chaplin1999 发表于66 楼的内容:
ESD 不要那个分立的,直接PRTR5V0U2X 吧!这个一直用

找到了BAV99了,还是可以用的

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smith(作者)
18楼

最新的情况解决了USB枚举的问题了,很重要的一步

sdrplay.png


一是晶振必须要有源晶振或者TXCO,二是BAV99也必须焊接上,三是有几个电容必须焊接上,在这个上面摸索了好一段时间

 

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smith(作者)
19楼
引用:mfkiwl 发表于69 楼的内容:
不错不错。赶紧上驱动读。下数据吧,测个电压波形之类的,确认ADC部分正常不,还有SPI。不过。感觉应.....

接下来调试tunner,差不多也可以启动第二版PCB的计划了

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2019-04-22 14:49:42
2019-4-22 14:49:42
smith(作者)
20楼
引用:chaplin1999 发表于73 楼的内容:
感谢分享,msi2500网上没有看到完整的手册,tunner倒是有MSi001 Datasheet

不错的文档资料,后续调试msi001也不慌了,msi2500确实的文档确实比较少,也没有最小系统的图,导致调试有很多的坑

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2019-05-01 21:02:59
2019-5-1 21:02:59
smith(作者)
21楼
引用:xi_sama 发表于75 楼的内容:
楼主6666 请问改进后的pcb画好了嘛

IMG_20190501_205702.jpg

 修改了一版,现在msi2500 是调通了,但是msi001还有问题,SPI数据有发送过去,但是msi001没有切换到AM模式,还在查找原因

msiSDR.zip
1.28M
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2019-05-02 18:34:03
smith(作者)
22楼

and.PNG

现在不清楚msi001切换不到AM模式是否这个与门是否有关系,因为原来sdrplay的spi_clk是和gpio1与运算的结果,gpio1一直都是高电平的,所以我设计的时候就省掉了这个元件直接与msi2500的spi_clk连接。

 

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2019-05-03 13:37:23
smith(作者)
23楼
引用:fei666888 发表于79 楼的内容:
 没关系,这个可以直接去掉,时钟直连过去,顺便展示一下前两天花五元打的板子 &n.....

五块钱能帮忙贴片?

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2019-05-06 21:50:05
2019-5-6 21:50:05
smith(作者)
24楼

msi001没有工作的问题也查清楚了,又是低级错误,有一排VCC没有连接,还好可以飞线,飞了一根线就好了,现在测试已经可以收到短波信号啦,兴奋!

error.PNG

 


error2.png

 解决这里之后,就完全可以用啦,轻松接收中国之声的日本语广播和上海港口的无线电传信号

xiaoguo.png

 

xiaoguo2.png

 


IMG_20190506_222823.jpg

 

[修改于 8 个月前 - 2019-05-06 22:40:32]

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smith(作者)
25楼

总结一下开发的时候遇到的bug

1. 第一版的Power Supply画错短接

2. 第一版的LDO画错,虽然可以换元件解决。

3.无源晶振不起振

4.购买到假的有源晶振(无源冒充有源)导致LDO烧毁

5.QFN焊接不良导致不枚举

6.VCC_GPIO没有连接电容导致输出电压不够(不过这个似乎不影响电路)

7.MSI001的4个VCC没有连接到VRF(解决了这个电路就work啦)

为什么会出现这么多bug呢,一部分原因是检查不够仔细,其次是因为我对官方的电路进行了修改,costdown了一部分,看样子第一次调试确实不应该这样做

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2019-05-07 08:34:10
smith(作者)
26楼
引用:radio 发表于88 楼的内容:
楼主出套件吗

第一版PCB只是实验性质,功能还不太完全吧,另外这个估计不好出套件,因为IC是QFN封装的,不利于焊接,只能出成品或者焊好IC

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2019-05-08 22:06:18
2019-5-8 22:06:18
smith(作者)
27楼

github更新了一下,修正了错误,这是msiSDR V1版的最后一个版本了。可以直接把gerber文件发去打样。

后面研究一下把天线开关加上去支持多个频段

msiSDR.zip
9.79M
ZIP
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smith(作者)
28楼

另外吐槽一开发msiSDR这个项目的投入全是硬件,花了太多的时间在解决手动焊接各种虚焊等低级问题上。意义不大。个人还是对KiwiSDR的技术感兴趣一点。如果打算自己做得话,建议还是开SMT贴好一点

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2019-05-09 22:25:09
2019-5-9 22:25:09
smith(作者)
29楼
引用:teenagerold 发表于97 楼的内容:
看楼主一步步解决了问题,恭喜恭喜。重要的是这个过程,折腾好了就索然无味了

PCB虚焊真的很恶心,绝大多数时间在折腾解决虚焊的问题,后面研究一下结合android手机做成便携式的VHF接收器,可以接收航空广播

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smith(作者)
30楼
引用:radio 发表于99 楼的内容:
我这用风枪+锡膏焊QFN似乎没有出现过这么多蛋疼的问题。。感觉可能是方法不同?我的感觉是等锡膏逐渐融.....

你做了钢网吗?我没有做过钢网,如果不用钢网的话锡膏应该用不了吧,我是第一焊接QFN,百度了一下QFN焊接方法就开干了,多弄了几次之后勉强能用了,但是出现过板子用着用着突然不能用了,拿去用热风枪吹一下芯片拿回来又能用之类的奇葩问题,估计还是锡过多虚焊导致的

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2019-05-10 00:15:32
smith(作者)
31楼
引用:radio 发表于101 楼的内容:
这个没有用钢网,直接涂的锡膏,温度到了稍微碰一碰锡膏就会自动分开。之前用钢网和家用烤炉也焊过,除了一.....

查了一下果然不用钢网用锡膏也能焊。。。谢谢了,下一版我买点锡膏来试试

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2019-05-13 13:33:01
2019-5-13 13:33:01
smith(作者)
32楼

现在有个想法是在SPI总线上放一颗CPLD或者8051芯片,获取到msi2500设置下来的频率信息,再用DDS芯片合成频率,结合电键,这样就可以做出一个CW QRP的机器了,网上关于msi2500的资料还是太少了,另外E2PROM好像是用来该PID VID的,不知道能否用于编程

[修改于 8 个月前 - 2019-05-13 13:49:24]

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2019-05-14 08:37:24
smith(作者)
33楼
引用:mfkiwl 发表于109 楼的内容:
这个搞复杂了吧

不复杂,就像增强版的超级章鱼5瓦发报机

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2019-05-29 21:51:55
2019-5-29 21:51:55
smith(作者)
34楼

话说有人知道短波电台是如何实现双工的吗,需要两根天线? 我现在在设计发射电路部分,如果只有一根天线的话是否只能使用半双工了

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2019-05-30 08:31:36
smith(作者)
35楼
引用:虎哥 发表于117 楼的内容:
似乎现在的小型电台,不论业余机还是专业机,都是按下电键就关闭接收机的部分电路,且扬声器静音一段时间(.....

学习了,看样子还是发射的时候关闭接收机电路比较简单,这方面我参考一下章鱼/BITX40等机的电路设计

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2019-06-14 22:10:12
2019-6-14 22:10:12
smith(作者)
36楼
引用 mfkiwl 发表于 119 楼的内容:
用过的兄弟来说说,msi001+msi2500芯片在低中频模式下,有办法设置超过2M的带宽么

好像不行,HDSDR里面切换到低中频无法设置超过2M

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2019-08-05 15:22:38
2019-8-5 15:22:38
smith(作者)
37楼
引用 不沉的Sam 发表于 122 楼的内容:
调好了吗?给大伙上上眼?

已经调好了,见前面的发帖。

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