Hrátky s SDR, rtl_fm - stereo

13.9.2013 18:29 | Přečteno: 3998× | Linux | | poslední úprava: 13.9.2013 18:29

V minulých měsících jsem si intezivně hrál s SDR zařízeními, dá se říct že jsem objevil Ameriku, nečekal jsem že taková zařízení existují a natož co teprve dovedou.

Postupně jsem si procházel jakým způsobem lze z SDR dat získávat FM signál, nejvíce mi u toho pomohla knížka Analogové a Číslicové filtry (ČVUT, Davídek, Laipert, Vlček), která se mi tu povaluje ještě od dob studia na tomto ústavu :) Jako vstupní zařízení jsem si vybral tunery založené na čipu RTL2832 a to především kvůli ceně, všude se uvádí že tato zařízení nejsou moc vhodná pro FM příjem, protože mají pouze 8bitový IQ AD převodník, to se naštěstí ukázalo jako nepravda, protože tato zařízení zároveň dodávají dostatečný datový tok pro překonání takto hrubých dat a také protože umožňují zapnout AGC což ještě zvýší úrovně hodnot a tudíž zvýší rozlišení vektorů, v praxi jsem porovnával data získaná z 16bitových převodníků a 8bitových, rozdíl byl neznatelný.

Tuner vhodný pro FM příjem je E4k, samozřejmě R820T bude také fungovat, ale zní poněkud tupěji, zároveň mi přijde citlivost o malinko horší, samozřejmě R820T je bezkonkurenční pro vyšší pásma než je FM.

Trošku přeskočím ty stovky propsaných papírových stránek se vzorečky a různými poznámkami a zajdu rovnou k věci.

Dnes jsem odeslal vývojářům RTL-SDR patch pro rtl_fm obsahující:

• výrazné zlepšení příjmu ve všech pásmech, díky možnosti použití vstupní komplexního FIR filtru, bez tohoto filtru byly slabé signály prakticky nepoužitelné
• výrazné zlepšení příjmu signálů díky použití výstupního FIR filtru a odfiltrování nosné spolu se stereo signálem a rds signálem
• zlepšení příjmu díky možnosti použít AGC tuneru
• konečně mnou navržený Stereo demodulátor
• drobné úpravy

Všechny filtry jsou navrženy jako 16bitové celočíselné a tak také pracují, díky tomu je možné s výhodou používat SSE2 instrukce, které obsahuje i Intel Atom a tím lze na Atomu bez sebemenších problémů demodulovat FM stereo signál a totálně ho nezabrzdit.

V tuto chvíli jde hlavně o vlastní implementaci a dokázat že to jde i bez použití GNU rádia, které má také kvalitní nástroje, ale je neskutečně výpočetně náročné, kód není nijak hezký a určitě by se ještě našlo pár míst kde lze dosáhnout lehkého zrychlení, nebo zamezit přetečení, ale výsledek funguje až překvapivě dobře :)

Pro představu si můžete poslechnout 3 frekvence nahrané ze stejného zdroje při použití původního mono rtl_fm, nového rtl_fm v režimech mono a stereo, podotýkám že signál je braný z drátové antény ve spodním patře daleko od větších měst, takže i na kvalitní hifi je příjem dost špatný, nedává smysl ukazovat rozdíl na velmi silných signálech.

Navíc jsem ještě přiložil jak vypadá frekvence 93.7 (City), bez použití filtru a s použitím filtru, to první je opravdu pouze šum a lehký náznak nosné, na druhém obrázku je nosná už odfiltrovaná, spetrogramy jsem si vyráběl sám :)

Všechny soubory jsou na uložto

       

Obrázky

Komentáře

[sampus na cecky]

tak to je fasa, dneska otvorime sampus

[Bystroushaak]

Velmi dobré, to by si imho i zasloužilo tučňáka.

[AsciiWolf]

Souhlas. Skvělá práce, blogpost si rozhodně tučňáka zaslouží.

[Luboš Doležel (Doli)]

A má ho. Když už jsme u RTL2832, netušíte někdo, proč (při použití jako DVB-T karta) s ním nefunguje femon?

[gtz]

s VDR mi fungoval jak pro DVB/S tak i pro RTL2832, ale na ostatních (kaffeine, me-tv) se mi ho nepodařilo nějak dát dohromady. Já jsem měl spíše jiné potíže s drivery pro RTL a ty, že to neladilo od 52600000 výše. Aktulizace driverů mi pak rozbila i dual DVB kartu no tak jsem se raději vrátil k ovladčům přímo v jádře.

[Peter Golis]

Naozaj pekné.

[Jendа]

všude se uvádí že tato zařízení nejsou moc vhodná pro FM příjem, protože mají pouze 8bitový IQ AD převodník

Actually, FM je to jediné, co to dokáže alespoň trochu přijímat :). (dělám si srandu, ale ne zas tak moc)

Tuner vhodný pro FM příjem je E4k, samozřejmě R820T bude také fungovat, ale zní poněkud tupěji, zároveň mi přijde citlivost o malinko horší, samozřejmě R820T je bezkonkurenční pro vyšší pásma než je FM.

R820T mě zklamalo frekvenční „stabilitou“ v řádu 50 ppm. Pro WFM to nevadí, ale když se člověk snaží chytat signál široký 5 kHz a pak zjistí, že je o 20 kHz vedle, tak to nasere.

Nechceš nám o tom udělat přednášku na Code Night? Tohle je jedno z témat, které by se tam přesně hodilo!

[Bystroushaak]

Nechceš nám o tom udělat přednášku na Code Night? Tohle je jedno z témat, které by se tam přesně hodilo!

Jsou z toho videa?

[Jendа]

Ještě se to nekonalo, jak si jistě můžeš povšimnout. Z proběhlých akcí jsou videa tady (mirror).

[Bystroushaak]

Ah. Já měl za to že to je dlouhodobější záležitost, to že se teprve bude konat ta akce o které se tam píše jsem pochopil. Každopádně to vypadá velmi zajímavě.

[Thunder.m]

Na frekvenční posuny signálu by mělo stačit používat PPL demodulátor, ne? Ten by neměl být tak náchylný na frekvenční posuny. Jinak E4K je hodně stabilní, jediné co je že nastavení frekvence má vždy určitou toleranci, takže je potřeba ověřit kde vlastně opravdu jste a pak to podle toho doladit.

[Thunder.m]

Ještě jsem chtěl dodat, FM není to jediné, určitě chci dodělat časem podporu pro DAB+, nějaké přípravné práce už mám, rád bych aby to bylo zase velmi rychlé a samozřejmě kvalitní, ale bohužel vzhledem k prioritám to vidím někdy cca za rok :)

Ohledně těch přednášek, dalo by se to, ale nejsem v tom zase takový specialista, docela dlouho mi trvalo projít si některé kroky a postupně se dostat až k výsledklům, spíš bych to mohl vzít jako takový lehký úvod, než něco velmi odborného...

[Jendа]

Ohledně těch přednášek, dalo by se to, ale nejsem v tom zase takový specialista

To nevadí, my taky nerozumíme tomu, co děláme

[Thunder.m]

PLL, ne PPL :D

[Jirka]

Aneb jak naprosto jednoduchou věc, jako je chytnout, zesílit, vysměšovat, vyfiltrovat a zdemodulovat signál, co nejvíc zkomplikovat.
V jednoduchosti je síla, pánové.

[Bystroushaak]

Aha. Podělíš se s námi i o druhou půlku té myšlenky, která nám ukáže, jak na to?

[Jirka]

Narážím na to, že tak typicky analogovou záležitost jako je příjem a demodulace FM rozhlasu má někdo potřebu až křečovitě řešit digitálně a ještě do toho nacpe procesor. Připadá mi to stejně nesmyslný, jako stavba analogovýho počítače.
Jak na to?
Když budu chtít přijímat slabý signál (v blízkosti silnýho), nacpu na vstup (vypínatelnej) PHEMT zesilovač, pak schottky směšovač a filtr, přiměřeně to zesílím a v případě široký FM pak rovnou fázovým závěsem zdemoduluju na zvuk. V případě úzký FM ještě jednou mixnu na 455kHz, opět vyfitruju, zesílím a demodulace.
Tomuto léty prověřenému postupu se SDRko jen tak nevyrovná.
U přenosu dat je samozřejmě všechno jinak.

[Jendа]

Dokážeš tím svým analogovým řešením scannovat frekvenční spektrum rychlosti 100 MHz/s, detekovat nové narrowband FM signály a pokud jsou v rozsahu frekvenční šíře SDR, tak jich demodulovat a ukládat jedním přijímačem libovolné množství paralelně? Dokážeš měřit jejich vzájemné fázové posuny a na základě toho třeba určit polohu vysílače (máš-li alespoň 3 taková stanoviště)? A bude taková analogová věc stát 200 korun + počítač?

Cílem není jenom poslouchat Country Rádio.

[Jirka]

Opravdu tam nemáš překlep? To, co mi popisuješ, bych ocenil minimálně 200tis.+ten počítač, v případě odpovídajícího R&S přístroje spíš ještě o řád dráž. Ale velice rád se nechám vyvést z omylu.

[Jendа]

Poradím ti, jak to postavit (mám to rozestavěné, ale neměl jsem ještě moc času):

Na skener lze použít gr-scan, při vyšších rychlostech (nad 10 MHz/s) ale narazíš na to, že gnuradio bufferuje a já se toho neumím zbavit - takže dáš požadavek k přeladění a ještě ~50 ms ti tečou data z bufferu. Jinak přeladění E4k o 2 MHz nahoru trvá asi 10 ms (než se stabilizuje PLL), zkoušeno v pásmu 80-110 MHz, jinde to může být jiné, ale řádově stejné. Když použiješ přímo rtl-sdr libku a buffer si vyčítáš sám (inspirace), tak to nelaguje.

Nad naměřenými daty spočítáš FFT (stačí šířka 2048, tím máš rozlišení 1 kHz), detekuješ peaky a pak to musíš nějak zpracovat. Typicky se pro každý z nich podíváš do DB, kde máš blacklist nezajímavých signálů, a pokud objevíš nějaký, co v DB ještě není, přidáš ho tam. Když takový objevíš, prostě na té frekvenci budeš viset o trochu dýl (~sekundy) a dumpovat I/Q samply do souboru. Na soubor potom pustíš demodulátory, které si myslíš, že by měly cenu/které máš/které uhádneš podle šířky peaku (10 kHz bude NFM, 25 kHz bude Tetra atd…). U digitálu (Tetra, DMR) je jasný, kdy chytíš tu síť, prostě dekóduješ třeba validní hlavičku framu. I NFM je to horší, protože tam tečou někdy i FSK/GMSK/… data a tak si uděláš detailní FFT demodulovaného signálu a hledáš v tom časově-frekvenční charakteristiky typické pro hlásky lidské řeči. Podle toho zjistíš, jestli jsou to data nebo řeč.

Až potud mi to chodí ve stavu šílené zbastlenosti, ještě to není automat, který spustíš a za týden si vyzvedneš plnou SD kartu. Jinak kromě SDR se ještě (hlavně ve městě) hodí pásmová propust na pásmo, které tě zajímá, nebo alespoň zádrž na největší rušení - tj. FM broadcast (88-108), Tetra (400), GSM (900) a někdy i POCSAG (150 MHz).

Zaměřování je už trochu větší challenge. Jedna možnost je, že máš přesné hardwarové hodiny (GPS s PPS, mikrovlnný spoj typu E1 s distribucí hodin) a pak prostě v pravidelných intervalech uzemníš vstup ADC SDR, což ti udělá poměrně přesně ohraničený bordel. Pokud to chceš levně, myslím si (ještě jsem to nezkoušel, ale je to jedna z věcí, se kterou si chci pohrát), že by mělo stačit do vstupu ADC přimixovat výstup diskriminátoru komerčního FM přijímače („rádia“ - ~100 Kč). FM broadcast má úžasnou vlastnost: jednak je tam řeč/hudba - neperiodický signál, který lze použít pro hrubou synchronizaci, a druhak je tam 19 kHz sinus pilot tone, na který si lze pověsit vlastní PLL.

Pak máš tedy po Praze několik nodů, které mají v basebandu svých SDR naladěnou stejnou FM stanici (lokaci vysílače a vzdálenost nodů od něj znáš, tedy si můžeš dopočítat zpoždění) a někde o kus dál ve spektru je signál, který tě zajímá. No a pak už to stačí jenom zkorelovat (google: usrp tdoa correlation), vyřešit TDOA rovnice a máš to :)

[pc2005]

Měl bys zhruba představu, jak moc je parametrově vzdálená třeba SDR demodulace PALu? (ne, že by to bylo jaksi akutní)

[Jendа]

TVSharp.

Dostal mě ten trik, že dokážou demodulovat celý PAL kanál se SDR širokým jenom 2 MHz - v těch vyšších frekvencích jsou zvuk, chroma a vyšší frekvence (horizontální), takže řádky a sync dostaneš i když chytáš jenom dolní část pásma! :)

[pc2005]

ROFL! tak to je masakr (bookmarkuji a pomalu hledám kompatibilní dongle).

[Jirka]

Když usekneš vršek, tak je to na úkor rozlišení, ne?

[Jendа]

Samozřejmě. To je to vyšší frekvence (horizontální)

[pc2005]

Njn jenže to je zastaralý model, který je dneská už jen z historické kompatibility. Postupně se ale odstraňuje (viz dvb-t). Zároveň vznikají modulace, které bys takhle diskrétně nevyrobil lehko. Třeba multicarrier modulation (třeba 128 subnosných). Navíc při změně vysílací modulace stačí změnit firmware.

Řekl bych, že metoda nacpat do ADC a pak to digitálně zpracovat je analogie analogového () přijímače se spřaženým laděním jednotlivých stupňů vf zesilovačů vs. superhetu.

[Jirka]

Já si snad udělám papíry na náklaďák a půjdu vozit jogurty z německa.
Člověk se tu piplá s jedním signálkem, snaží se ho použitím součástek za tisíce vysměšovat a zpracovat tak, aby pokud možno nepoškozenej vylezl ven a pánové si tu jen tak s notesem a krabičkou za dvě kila stahujou celej band.

[AsciiWolf]

[pc2005]

Jo nejsi sám, koho to fascinuje .

Jinak ale to zpracování víc signálů najednou bylo i v historii, například agregace telefonních kanálů (jeden má 4kHz) a na dálku by byl opruz pro každej kanál tahat jeden drát. Takže u analogového přenosu se to nacpalo jako kanály v nějakým pásmu za sebou (jestli si to z průmky dobře pamatuju). Musely tam být taky "demodulátory" pro jednotlivé kanály.

[Jendа]

Jo nejsi sám, koho to fascinuje .

Tohle nahrává celé KV, ale je to šíleně předražené.

[Thunder.m]

Jak píšou ostatní, tímhle se dá příjmat cokoliv a v téměř libovolném pásmu, zároveň to umí libovolný počet kanálů daný jen šířkou pásma a výkonem systému (paměťová propustnost, výkon procesoru), navíc tím jak roste výkon procesorů jde opravdu o velmi triviální záležitost. Už když se člověk podívá na tunery co umí DVB-T + FM přímo v HW, tak takovou kvalitu zdaleka neposkytují, některé stanice které normální tuner nikdy není schopen naladit kvůli příliš silné stanici hned vedle (o 0.1MHz) jdou přímat zcela bez problémů. Rozdíl je i třeba co se týká spotřeby, RTL tunery berou 1-2W, TV tunery co jsem měl na FM pásmo zatím k dispozici neuměly pod 4W, samozřejmě beru v potaz jen hybridní, tohle je budoucnoust příjmu signálů tady a teď...

[Jirka]

Na ja, je to divnej pocit, člověk s tou radiotechnikou 20let pracuje, má v hlavě axiom že přijímač=vstup->mixer->filtr->zesilovač->demodulátor->výstup a pak si otevře jeden blog na serveru, kterej s radiotechnikou má pramálo společnýho a tam se dozví, že je všechno špatně a odpříště bude všechno jinak.
Kéž bych tenhle blog nikdy neotevřel...

[Bystroushaak]

Kéž bych tenhle blog nikdy neotevřel...

Kdybys ten blog nikdy neotevřel, tak bys přišel o šanci se přizpůsobit, dokud to ještě pořád jde a skončil bys jak programátor v delphi, který nepobírá OOP a každý den cítí, že nechápe co se to kolem něj děje.

[Jirka]

To je fakt, odhaduju to tak na 5let, než tenhle vynález bude obsahovat každej tranzistorák. To je ještě relativně dlouhá doba.

[gtz]

Svět jde stále dopředu a dopředu a my starší s tím nic nenaděláme.

[pc2005]

Nebo do doby než se rozšíří DAB pokrytí a všechny současné VKV stanice do něj přemigrují.

Jinak pro klasickej tranzistorák za pár kaček je a ještě dlouho bude levnější design s čipem. I když přiznám se, že povyházený rádia s DSP+ADC bych nacházel rád .

[gtz]

stejně USB čipy s RTL jsou prozatím poněkud náročné na procesor a ostatní systémové věci a myslím si, že do budoucna to asi nebude pravda, že v tranzistorácích něco takového najdeme.

No kdyby to nějak slušně fungovalo na Atomech/Armech tak bych se nezlobil, , ale to je hudba budoucnosti.

Dražší rádia (spíše scannery) mají DSP, ale to se bavíme myslím o jiné třídě příjímačů prozatím tyto čipy s RTL jsou pro nás lacinou alternativou k nějakému drahému přijímači.

[pc2005]

Tak on i ten SDR bude mít nějakou filtraci na vstupu a i nějaký vf zesilovač, jenom ta demodulace už bude univerzální. Zase jsou tam jiný legrace, třeba kvalita a rychlost ADC nebo kvalita konvertorů pásem.

BTW to tě to nenapadlo při zavedení dvb-t? To už přece nějaký pátek bude (a testovací režimy ještě déle) . A vlastně i ADSL tohle má.

[Jirka]

Jo, ale otázka, k čemu mi to u dvb-t je, šváb na desce skoro nevyměnitelnej, celá deska za pár šlupek, nevyplatí se ani opravovat, ani vyvíjet, jediný, co čeho se ještě dá občas sáhnout, je ten vstupní díl.
jestli je něco, co by mě opravdu principielně zajímalo, tak jak se u dvb-t demoduluje ten mpeg signál a pak se pošle třeba do počítače.

[Jendа]

Jo, ale otázka, k čemu mi to u dvb-t je, šváb na desce skoro nevyměnitelnej, celá deska za pár šlupek, nevyplatí se ani opravovat, ani vyvíjet, jediný, co čeho se ještě dá občas sáhnout, je ten vstupní díl.

Bohužel je to tak.

pc2005: btw. s LNA na satelity (downconvertor) můžeš s tím SDR chytat i 10-12 GHz (ještě jsme tam ale nic nezkoušeli, podle mě je problém, že to bude moc široký).

[AsciiWolf]

LNA na satelity (downconvertor)

*LNB

[pc2005]

Jj to je jasný, se správným konvertorem pásem lze se SDR přijímat téměř cokoliv o šířce těch 2MHz.

ad satelit: myslíš DVB-S? Ten bude mít podobnou šířku jako DVB-T ne (resp nejspíš kompatibilní s původním analogem)?

BTW Zajímalo by mě, ty downkonvertory si stavíte v brmlabu sami (10GHz :-O)?

[Jendа]

ad satelit: myslíš DVB-S?

Prej přes Inmarsat teče spousta nešifrovaných nebo slabě šifrovaných dat. Ještě jsem neměl čas to analyzovat.

BTW Zajímalo by mě, ty downkonvertory si stavíte v brmlabu sami (10GHz :-O)?

Ne.

[gtz]

no já jsem se o to taky zajímal a cena za downkonvertor 10G byla někde na $1200 (čína)

[Jendа]

Já jsem na tohle lama, ale proč že by nešlo použít tohle?

[pc2005]

IMHO šlo, ale jestli je to to, co myslím, tak to se montuje přímo do ohniska paraboly (=nemá to 10G vstup). Pokud bys udělal vhodnej protikus (přepínání H a V, napájení a 22kHz signalizace), tak by to na tu definované pásmo jelo. Pokud bys chtěl jinou, tak to musíš rozebrat :-/.

[gtz]

Přpeínání H/V a 22kHz signalizaci dělá SW v satelitu nebo na kartě (tedy v tom firmwaru, který ví na co se má naladit), principelně by Irdeto mělo jít nějak přiohnout, ale jak jsem se díval tak hodně lidí používá ty drahé potvory.

Jak Jedna píše o Immarsatu a to co tam proudí tak jsem malinko skeptický, Immarsatu je hodně a ty co třeba hrnou VoIP tak budou jistě mít kód.

Už v dávných dobách se dal použít nějaký skyDSl popř. nějaký skyreader, který uložil vše co letělo dolů (kdysi se takto hodně stahovaly filmy).

[gtz]

Hodně hezká konstrukce stojící za zhlédnutísat-orbit.

No chtělo by to nějaký HW, já jsem přemýšlel o osmosdr.

[Jendа]

Začni s tím TV dongle a pak běž do BladeRF…

[gtz]

TV Dongle mám už dlouho (však jsem k němu zde psal blog), na BladeRF jsem se díval, ale nějak mne odradila cena (za x40 $420). Jelikož jsem to chtěl na nějaké to večerní hraní a prozatím nejsem schopen dát za to ty prachy.

[Jendа]

A co si od osmosdr slibuješ?

[gtz]

Neslibuji si nic, jak jsem psal chci to na nějaké to zkoušení jak pro ADS-B tak i pro ostatní věci a ten levný USB dongle je někdy až moc hodně pomalý. No zkoušel jsem FunCube a práce s ním byla celkem přijatelnější. Uvidím osmosdr by mohl být lacinější alternativou ke dražším SDR.

[Jendа]

a ten levný USB dongle je někdy až moc hodně pomalý

Pomalý? Jako nízký samplerate? FunCube má mnohem nižší a osmosdr taky.

[gtz]

když jsem zkoušel ADS-B na tom sencoru SDR tak celé to bylo nějak zbržděné, když jsem zkoušel Funcube Pro tak zpracování bylo plynulejší, rychlejší.

Nevíš existuje něco jako je ADSBsharp pro Linux?

[AsciiWolf]

když jsem zkoušel ADS-B na tom sencoru SDR tak celé to bylo nějak zbržděné

Zvláštní, já s ADS-B pod RTL-SDR nikdy žádný problém neměl.

Jinak, ADSB# je i pro Linux - pod Mono běží bez problémů...

[gtz]

Nevím čím to bylo, ale připadalo mi to tak, no až bude čas tak znovu zkusím to ADSB na RPI.

[gtz]

Ale nejde jen o ADS-B, to zvládne dekódovat i RPi, ale prostě mi práce s Funcubem připadala nějaká lepší/rychlejší.

Jinak ADS-B zvládne i RPi viz dump1090, popř. RPI-AdS

[pc2005]

Šváb je vyměnitelnej, ale musíš mít dobré vybavení... Trafopájkou to půjde dost blbě. U neregulované teploty zase hrozí, že se tepelně zničí deska/spoj. Opravovat se to obecně asi nevyplatí, ale amatérsky hackovat jo .

Nevím, co přesně myslíš tou demodulací, ale získaný kanál (IMHO stále superhet a číslicově řízený PLL oscilátor) se pustí do ADC a veškerá demodulace je více či méně softwarová. Kdyžtak se podívej na QAM demodulátor. Z DSP pak do počítače leze už nějaký mpeg formát nebo v případě SDR-RTL i raw data. MPEG se už dekóduje normálně jako streamované video.

[Jendа]

Tohle v SDR je:

přijímač=vstup->mixer->filtr->zesilovač

[Jirka]

Jaktože to teda dokáže scanovat celý pásmo tak rychle a ještě najít slabou stanici vedle silný? Tohle přece takový věci jako AGC nemůžou dát, nehledě na nevyfiltrovatelný parazitní modulace mezifrekvenčního oscilátoru při rychlých změnách jeho kmitočtu, který se při směšování prostě musej projevit.

[Jendа]

Přílohy:

• o.jpg (460817 bytů)
• 10.jpg (145281 bytů)

Jaktože to teda dokáže scanovat celý pásmo tak rychle

Přeladění lokálního oscilátoru trvá ~10 ms a je to široké 2 MHz, takže když ladíš každých 20 ms (tj. 10 ms na přeladění, 10 ms na uložení vzorků), tak to je 100 MHz/s.

a ještě najít slabou stanici vedle silný

No, to je trochu diskutabilní. Nesmí být ten rozdíl větší než je dynamický rozsah toho SDR, což je v případě té krabičky za dvě stovky jenom 48 dB (v praxi samozřejmě musí být ten rozdíl ještě trochu menší, protože to chceš nějak rozumně přijímat).

Tohle přece takový věci jako AGC nemůžou dát

Nedaj :).

nehledě na nevyfiltrovatelný parazitní modulace mezifrekvenčního oscilátoru při rychlých změnách jeho kmitočtu, který se při směšování prostě musej projevit

Intermodulační produkty se tam projevují hojně (když je silný vysílač klidně i úplně mimo přijímané spektrum), ale se změnou kmitočtu to nesouvisí, přeladění je fakt bleskové.

Přikládám ilustrační obrázek - scan 400-440 MHz [o.png]. Bohužel už si nepamatuju, s jakými parametry jsem ho přesně získal, a upradoval jsem gnuradio na 3.7 a ta sračka teď nejde zkompilovat, i když jsem tam ručně poměnil všechny includy , takže teď nemůžu naměřit nový. 1 px by měl odpovídat 5 ms vertikálně a 2 kHz horizontálně. Taky jsem měl obrázek, kde byla ta FFT tak rychlá (0.5 ms/px), že bylo vidět, jak se mění frekvence v rytmu modulace (protože je to FM, že).

Na obrázku je vidět uplink Tetry (přerušované čárky uprostřed a vpravo nahoře), CDMA (bloby dole uprostřed) a downlink Tetry (25 kHz široké peaky hned pod CDMA).

10.png je scan FM broadcast pásma se stejným rozlišením (5 ms/px) - bohužel tam nejsou vidět ty posuny frekvence, ale jsou tam vidět pauzy mezi hláskama (takové to jak se blob změní na tři samostatné čáry a zase zpátky).

Scanuju na nižší rozlišení (resp. je to averaging v time domain - udělá se 10 FFT a ty se zprůměrují), protože jinak je tam moc šumu a ty peaky nejsou výrazné, navíc pak nemusíš u FM určit průměrnou frekvenci, protože to lítá v rytmu modulace.

[Jirka]

Takže jsme zase na začátku, v čem je to lepší než analog?
Rychlost scanování vs šíře pásma se projevuje úplně stejně, čím chci scanovat rychleji, tím musím dát do cesty širší filtr, signál z MF oscilátoru se prostě při rychlým přelaďování "rozmázne" a do úzkýho filtru se to pak nevejde, ani kdybych ladil čistou nosnou.
Pokud bych chtěl scanovat NFM stanice o šířce 12,5kHz, tak to prostě neoscanuješ ani rychlostí 10MHz/s, aniž by ti to nesplynulo s kanálem vedle. Ty parazitní produkty nemusej bejt způsobený ani tou silnou stanicej, kolem jakkoliv rychle přelaďovaný nosný se vytvoří "postranní pásmo", který tam prostě bude, liší se jen šířkou a následným směšováním se ho nezbavíš, od určitý hranice ti úzkej filtr dokonale ucpe.

48dB odstup, to je daný kvalitou filtru a linearitou všech součástek před ním až k anténě,(ideálné schottky směšovač rovnou na vstup, ale je to na úkor citlivosti) takže opět rovnítko mezi analog a digitál

AGC dtto

O tomhle jsme diskutovali na školení R&S, maj nějakou novou mašinku, která tenhle přírodní zákon úzkej filtr vs.rychost přeladění dokáže obejít, ale zatím jsem se nedozvěděl jak.

[Jendа]

Takže jsme zase na začátku, v čem je to lepší než analog?

V tom, že analogovej HP spektrák nestál 200 korun.

Rychlost scanování vs šíře pásma se projevuje úplně stejně, čím chci scanovat rychleji, tím musím dát do cesty širší filtr, signál z MF oscilátoru se prostě při rychlým přelaďování "rozmázne" a do úzkýho filtru se to pak nevejde, ani kdybych ladil čistou nosnou. Pokud bych chtěl scanovat NFM stanice o šířce 12,5kHz, tak to prostě neoscanuješ ani rychlostí 10MHz/s, aniž by ti to nesplynulo s kanálem vedle.

Ne ne ne, takhle SDR nefunguje a takhle to scannování nefunguje. Já nedělám lokálním oscilátorem sweep, já ho prostě naladím na nějakou frekvenci a 20 ms počkám. Během prvních 10 ms se vytratí bordel způsobený rozjetým PLL a během dalších 10 ms sampluju mezifrekvenci rychlostí 2 MS/s (komplexní samply, takže mám šířku pásma 2 MHz). Během toho samplování oscilátorem nehejbu.

Je strašně důležité si uvědomit, že SDR prostě chytá signály v celém pásmu okolo frekvence, na kterou je naladěné. Takže máš prostě 2 MHz a můžeš si softwarově demodulovat všechno, co v nich je.

48dB odstup, to je daný kvalitou filtru a linearitou všech součástek před ním až k anténě

No v tomhle případě je to daný tím, že tam je jenom 8bit ADC. A jinak podle mě vyhrává SDR, protože těch součástek cestou je míň.

AGC dtto

To je problém a zase to naráží na ten debilní 8bit ADC. Bez něj by tak agresivní AGC nebylo potřeba.

RS už je taky pár desítek let SDR s DSP postprocessingem. Amatéři to do teď nemají proto, že až do února 2012 stálo nejlevnější SDR $3000. Teď se dá šmejd (který ale na mnoho věcí stačí) koupit za $12 a kvalitní SDR za $500.

[Jirka]

Jéžiši, zase to d**ilní ojebávání kvality signálový cesty s tím, že to opravíme DSPčkem, jak já tohle nesnáším už od doby, co jsem se poprvé setkal s FT-897 ...

Ale teď vážně, s tou cenou máš pravdu, ale řekni mi čéče, jak to vyřešíš, když máš 2MHz šířku pásma, v něm 8 stanic různých úrovní a v tom chceš najít jednu o tak 30dB slabší, kterou by ten analogovej přijímač schroustnul se SNR pohodových 20dB. Vždyť ten slabej signálek v celkovým rozkmitu samplu musí udělat "zvlnění" sotva pár bitů, to se v tom bordelu okolo ztratí, ne?

[Thunder.m]

No a přesně na to jsou různé filtry, lze použít FFT filtry s velmi širokým počtem vzorků, nebo případně FIR filtry a o tom je tento blog, o odfiltrování pouze té části signálu která je třeba jen přes číslicové filtry, můžu zkusit udělat nějaké měření, ale vím že 20dB to samozřejmě dá...

[Jirka]

Tak díky všem za osvětu, sice u toho budu skřípat zubama (poctivým šutrům a saw se nic nevyrovná), ale budu to muset začít taky zkoumat, co se dá dělat...

[PetrHL]

DSP z FT-897 nemůžeš srovnávat. Tam to spíše vše zhoršilo než pomohlo. Mrkni třeba na KX3, IC-7600, IC-7700, IC-7800 nebo TS-590. To je naprosto jiná liga. Měl jsem možnost fungovat s IC-7600 s přednastavenými filtry 200Hz, 350Hz a 500Hz. Naprostá nádhera. A bylo to v závodě, jako ant byl 2x6 el stack a další Yaginy k tomu. Fungovalo to opravdu nádherně, nepozoroval jsem žádné zavírání rádia nebo bordel na pásmu způsobený intermodulačními produkty.

[pc2005]

No v tomhle případě je to daný tím, že tam je jenom 8bit ADC.

Proč vlastně nepoužíváte nějaký vlastní SDR zařízení? Za pár stovek až litr by šlo pořídit poměrně nadupaný ADC (jako desítky MSps) a jako datovej vstup by šel použít třeba camera interface v beagleboardu (cokoliv s pár paralelníma bitama, hodinama a možná handshaky). To jsem vlastně psal i v té diskuzi k hackRF, že by to šlo postavit za polovinu cenu.

P.S. ADC ve foťácích Canon umí podle datasheetu 25 MHz (tik=?sample) má 10 bitů a starej foťák stojí 100-200 Kč na aukru.

[Jendа]

Já třeba neumím tu VF část.

[pc2005]

No je fakt, že s mým vybavením bych s VF měl problém, ale počítat se nic IMHO nemusí, stejně bude většina jako referenční zapojení v datasheetu. Ale pokud můžeš dělat oboustranné plošňáky třěba fotocestou, tak IMHO v pohodě, v tom USB donglu ta VF stejně nebude nějak precizně udělaná.

[gtz]

No v libovolném pásmu myslím ne, musí se k tomu přibastlit patřičný konvertor. Např s tímto HF konvertorem lze obsáhnout KV pásmo.

[Jendа]

Upřímně - u FM broadcastu se nedá mluvit o nějaké kvalitě. Alespoň dokud bude dynamika tak nechutně zkomprimovaná, jako je.

[Václav HFechs Švirga]

Jinak k tématu je dobrá hračka toto (potřebuje Javu).

[Mrkva]

This is an experimental version of the WebSDR page which does not need Java.

[Václav HFechs Švirga]

Znám to už déle, předtím to javu chtělo, teď jsem to moc nezkoumal, ale máš pravdu, je tam i HTML5 verze. Akorát bohužel dost laguje (java verze ne).