demodulator MA, BLU cu dsPIC, direct din FI 455KHz

[cirip]

Va salut,

Intr-un post mai vechi, in care ma laudam cu un aparat de radio hibrid, care combina vechea tehnologie a tuburilor cu tehnica digtala, spuneam ca "am deja in plan o filtrare si demodulare SSB/CW cu dsPIC direct din frecventa intermediara". Destul de indrazneata ideea, la care colegul sebi_c a comentat: "Nu cred ca o sa reusesti cu DSPIC pe frecvente intermediare mai mici (pana in 20KHz), altfel pe 455KHz, niciodata." Ei bine, iata ca "niciodata" a sosit.

 

Mai mult cu titlul de curiozitate, dar si la capitolul "lauda-ma gura ca ti-oi da friptura", va supun atentiei un demodulator de BLU si MA pe care l-am finalizat acum cateva zile. Nu ma astept sa fie abordat de vreun amator deoarece proiectul este destul de complicat. Totusi, daca cineva este interesat si chiar dreste sa il construiasca, il pot ajuta cu hexul si sugestii de punere in functiune.

 

Placuta folosita pe post de hardware pentru dezvoltare a fost construita mai demult si a facut parte dintr-un proiect pe care l-am prezentat aici pe forum. Este vorba despre Filtru digital Acel proiect era un filtru audio pentru radioamatori, a carui banda de trecere putea fi ajustata din mers. Desi initial ma gandisem sa ii adaug un notch si cateva alte facilitati, mi-am pierdut interesul si l-am lasat balta.

 

Apoi, dupa ce "lamparul" a fost promovat in sufragerie (detalii despre lampar in postul asta: Radio MA, Lampi, DDS), mi-am zis ca ar fi cazul sa mai construiesc unul folosind aceeasi placa, dar care sa fie dedicat traficului de amator. Intrucat intentia initiala a fost sa receptioneze doar AM in benzile de radiodifuziune, nu mi-am propus sa il echipez cu BFO si filtru ingust pentru SSB si telegrafie. Dar ... procesarea digitala ne sare in ajutor. Inca nu am apucat sa asamblez al doilea lampar, pentru ca pofta sa vad daca se poate face demodularea digitala a fost mai mare. Dupa cum veti vedea, am folosit un Gloria vechi in etapa finala a experimentului.

 

Detalii tehnice
Procesorul este un dsPIC33FJ64GP804 de la Microchip
Semnalul de frecventa intermediara de 455KHz este aplicat direct pe una dintre intrarile ADCului intern al dsPICului. Frecventa de esantionare este de 52KHz. Aparent taica Nyquist este nefericit. In realtate nu este asa si asta o demonstreaza filmuletul atasat.

 

Procesarea de semnal urmareste in esenta metoda Weaver de demodulare a semnalului BLU. Pe partea de MA, demodularea se face prin masurarea amplitudinii semnalului esantion cu esantion, apoi trimiterea valorii rezultate la convertorul digital/analogic. Tot lantul de procesare opereaza cu numere complexe (I si Q). Semnalul de FI de 455KHz este convertit intern in I si Q (complex) imediat ce iese din convertorul A/D.

 

Tipul de demodulare se poate selecta din mers prin apasarea momentana a unui butonas. In felul asta se poate selecta circular MA, BLI sau BLS. In realitate selectia BLI sau BLS depinde si de prima conversie din receptor, daca frecventa oscilatorului local este mai mare sau mai mica decat frecventa receptionata. La prima concersie se poate produce o inversie suplimentara a spectrului. Selectia este indicata de un LED. Banda de trecere este de 9KHz pe MA si 2.6KHz pe BLU. Acestea poti fi ajustate foarte usor prin incarcarea unui nou set de coeficienti pentru filtrele digitale si recompilarea codului. Inca nu "l-am invatat" sa-si calculeze singur coeficientii.

 

Pentru testare preliminara, am folosit un generator de semnal, dar testarea finala an facut-o conectand intrarea ADCului la ultimul transformator de frecventa intermediara dintr-un radio Gloria foarte vechi. Iata pe schema unde anume a fost conectat ADCul.

Aici aveti o vedere a "Gloriei" la care a fost conectat demodulatorul. Am selectat butonul US1 si am acordat pe un post oarecare din jurul benzii de radiodifuziune de 41m (7MHz).

 

Iata si placuta DSP cu cateva explicatii.

 

Cam asa arata pe osciloscop semnalul FI de 455KHz in jumatatea superioara a ecranului, iar semnalul demodulat in jumatatea inferioara.

 

 

In final, iata un film in care se aude semnalul demodulat. Filmul incepe cu demodulare MA. Apoi comut pe demodulare BLU. Cei familiari cu ascultarea posturilor de radiodifuziune folosind demodularea BLU vor recunoaste fluieratura specifica semnalului purtator. Odata ce purtatorul este scos in afara benzii audio prin manevrarea butonului de acord, se poate distinge demodularea unei benzi laterale din semnalul MA. Din pacate, acordul este foarte anevoios deoarece Gloria nu are extensie de banda si o simpla atingere a butonului de acord determina o alunecare semnificativa a frecventei. In plus, am mai constatat ca frecventa oscilatorului local este afectata de nivelul RAA. Asta face si mai dificil acordul cand demodularea este de tip BLU. Din pacate nu am receptionat nicio statie de amator in banda de 7MHz disponibila pe US1 la Gloria. Filmul are cam 90MB.
https://www.dropbox.com/s/2bnvq52oxqdlniz/dsPIC_455K_demodulator.mp4?dl=0

 

Deocamdata ma opresc aici cu povestea si daca aveti intrebari, incerc sa va raspund. Aveti totusi in vedere ca procesarea in sine este destul de complicata si depasste nivelul mediu al pasionatilor de sirmareala.

Cirip

Editat Octombrie 16, 2018 de cirip

[Craciun]

Felicitari pentru proiect @cirip.

[Vizitator]

Felicitari, este chiar ceva deosebit...

Exista (sau este posibila) cumva ingustarea benzii sau filtre de diverse largimi comutate in DSP?

 

Altfel, domnul Nyquist nu se supara atata vreme cat largimea de banda procesata este ingusta (satisfacand pretentiile dumnealui) fiind limitata de selectivitatea ingusta asigurata de filtrele din lantul FI. Este o chestie pe larg exploatata in aparatele de masura...

 

 

[cirip]

Multumesc pentru aprecieri.

Da, este posibila adaugarea altor filtre si e destul de usor. Trebuie doar sa incarc un nou set de coeficienti si sa adaug noua optiune la selectia din buton. Chiar ma gandeam sa adaug un filtru de telegrafie. Mai e destul loc in memoria flash.

 

Nyquist. Eeeexact! Frecventa de esantionare nu e aleasa intamplator la 52KHz. Valoarea asta pozitioneaza semnalul de FI de 455KHz in mijlocul celei de-a 17-a zone Nyquist.

 

Editat Octombrie 17, 2018 de cirip

[Vizitator]

Inseamna ca exista o perspectiva interesanta pentru acest proiect, numai sa ai timpul disponibil pentru asta.

Oricum, din nou felicitari, din cate cunosc realizari originale radioamatoricesti YO de acest fel (DSP) nu prea sunt, si sincer nici eu nu sunt bun la asa ceva.

Apropo'...  nu cunosc daca esti sau nu radioamator, dar ai luat in considerare realizarea unui eventual Rx de HF (AM/SSB/CW) care sa aiba in back-end acest DSP?

De exemplu o structura cu up-conversion cu prima FI la 45 MHz (deci similar cu ubitx, filtrele cu cuart sunt accesibile), urmata de schimbare la 455 kHz (eventual cu filtre ceramice AM sau realizate din rezonatoare ceramice)?

[cirip]

Salut,

Si multumesc inca o data pentru aprecieri.

 

Ce sa zic? Adevarul e ca interesul meu pentru a dezvolta un produs comercial e destul de redus. Chiar daca nu urmaresc un castig financiar, realizarea unui produs reproductibil in multe exemplare e o treaba destul de laborioasa. In plus, sunt atatea optiuni deja pe piata, incat a mai adauga inca una inseamna a o condamna aproape sigur la irelevanta. Si mai e ceva: cand faci ceva comercial, aia devine munca, nu mai e hobi. Ori, de munca am parte pe saturate. Nu ma plang, dar nici nu pot sa pun munca si hobi in aceeasi oala. De mai demult aveam ceva piese stranse ca sa fac un mixer Tayloe, urmat de desepel, dar intre timp mi-a venit pofta de lampar si am lasat balta mixerul. Mi se pare mult mai pitoresc lamparul, asa ca l-am confectionat.

 

Inca un argument in favoarea lui "nu": cati amatori mai construiesc in ziua de astazi, cand e atat de simplu sa pui un banut deoparte si sa iei ceva ce nici nu visai acum 20 de ani? Nici tehnologia SMD nu incurajeaza hobistul. Sunt veterani, care au lucrat ani de zile cu scule facute, dar cand a venit momentul, nu s-au dat in laturi sa-si cumpere o scula de fabrica. Si nu poti sa-i acuzi.

 

Mai am o chestie pe teava, care sper sa starneasca un oarece interes, dar deocamdata e in asteptare. Prototipul a fost facut sub forma de improvizatie tip paianjen, sunt multumit de rezultate si asteapta sa fie trecut pe curat. Este vorba de o referinta de frecventa de 10MHz si 5MHz (prin divizare) pilotata cu GPS sau, cum i se mai spune, "GPS disciplined oscillator". Atasez in avanpremiera rezultatul grafic in urma a 10000 de masuratori cu un frecventmetru a carui baza de timp e data ca mai buna de 2.5E-9 ca stabilitate. Bucla de control este un PID (Proportional Integral Derivativ) software. Ideea de baza: cat mai putine piese si cat mai mult facut in soft. Motivatia e legata de intentia de a incerca niscai receptii QRSS si/sau WSPR pentru care este necesar un acord foarte precis. Stiu ca exista receptoare GPS care scot direct 10MHz, dar unde mai e distractia daca nu il fac eu la mine acasa, in baie, pe pian ?

 

Stima,

Cirip

 

Editat Octombrie 19, 2018 de cirip

[yo3fhm]

Cirip, felicitari sincere pentru noua realizare , apreciez teribil cata determinare ai avut sa scrii soft pentru a implementa astfel demodulatorul ala!

Poate ca intr-un viitor, voi incerca sa reproduc si eu proiectul tau. Iti voi lasa un PM in acest sens. 

 

Salutari din Bucuresti,

Cezar