Joker SDR - dyskusja do wątku

[SP5LU]

Mam pytanie do Piotra i Damiana - jakiego układu dopasowującego użyliście testując filtry 10.7? 

Dotarło do mnie 10 filtrów CMT 10.7 B1 7.5A, wykonałem więc tytułem  eksperymentu układ zawierający dwa transformatory nawinięte na rdzeniach ferrytowych 3mm pozyskanych z uszkodzonych transformatorów LAN 1Gbit. Nawinąłem 3 i 18 zwojów DNE 0.15, co teoretycznie dało transformację impedancji do 1.8k po stronie filtra. Dodałem też pojemności 4.7pF, ale nie miało to wielkiego wpływu na uzyskane charakterystyki filtrów.

Układ sam z siebie wprowadza dla 10.7 MHz tłumienie około 2.8 dB, pracuie  od około 1MHz do 26MHz ( dla -3dB). 

Uzyskane charakterystyki są bardzo zbliżone do prezentowanych w opisach, ale występuje zasadnicza różnica - moje filtry mają dołki na 10.652 i 10.748, a więc znacznie szerzej, niż +- 36kHz. Jednocześnie zauważyłem, że manipulowanie paluchami przy filtrze potrafi te dołki mocno poprzesuwać (nawet na 10.678) - zatem wpływ otoczenia na parametry filtrów może być znaczny - stąd moje pytanie o Wasz układ.

Jeszcze jedno pytanie - czy jest możliwe/sensowne itd. wprowadzenie do programu możliwości korygowania rozrzutu parametrów filtrów (częstotliwości środkowej, częstotliwości dołka, co za tym idzie zmiany offsetu 18 kHz na inną wartość) ?

[SP5BMP]

Mnie filtr CMT  10.7 B1 7.5A nie zadowala. Co prawda jest najlepszy z 3 jakie miałem. Pozostałe to były z firm UTC i UNI. Filtr był mierzony w układzie na płytce Jokera. Został pominięty mieszacz. Posiada on  garb na poziomie -32dB i częstotliwości 10808 kHz. Proszę Łukaszu sprawdź swój filtr w tym zakresie. Obecnie czekam na dostawę filtru z Digikey.

[SP9LVZ]

Wszystko teoretycznie się zgadza, ale w kwestii filozofii hybrydy w Jokerze trzeba wziąć pod uwagę inne ważniejsze rzeczy.

Te filtry są bardzo wrażliwe na dopasowania, właściwa charakterystyka jest taka, jaką osiągamy w układzie jego dopasowania w torze RF Jokera - filtr zamknięty czystą rezystancją (bez transformatorów).

W torze p.cz. nadajnika mamy sygnały dyskretne, a nie jak w odbiorniku szerokopasmowe... (nasze przyzwyczajenie z torów p.cz. odbiorników i filtrami kwarcowymi które mają tłumić wszystko po bokach co przychodzi z anteny przez BPF)...
to znaczy że sygnały występują tylko na częstotliwościach: 10,7 MHz - sygnał użyteczny, 18 kHz poniżej resztka nośnej, 36 kHz niżej resztka niepożądnej wstęgi bocznej oraz harmoniczne sygnału użytecznego na 21,4 MHz, 31,4 MHz..
W pozostałym widmie częstotliwości nie ma produkowanych żadnych sygnałów w mieszaczu Tayloe... 
W zawiązku z tym jakiekolwiek garby ch-ki nie mają żadnego znaczenia w naszym torze p.cz.... gdyż w tych miejscach nie ma żadnego niepożądanego produktu by go tłumić (np 10.808 MHz)... dawanie lepszych flitów nic nie zmieni. Co mam tłumić na 10.808 MHz skoro tam nie występuje żaden niepożądany sygnał?? Nawet jeśli pojawił by się na tej częstotliwości jakiś (słaby) produkt to i tak będzie tłumiony minimum 30 dB.... to i tak jest super w stosunku do klasycznego układu modulatora Tayloe, który w odległości 100 kHz od sygnału użytecznego praktycznie nic nie tłumi!.
   

Teraz najważniejsza rzecz: wykonanie hybrydy było podyktowane innym podejściem do wytłumienia nośnej i drugiej niepożądanej wstęgi bocznej w modulatorze Tayloe, to znaczy zrównoważenie mieszacza potencjometrami, które spełnia swoją właściwą rolę tylko na jednej częstotliwości.
Dlatego powstała koncepcja toru p.cz. na 10,7MHz dla formowania sygnału nadajnika - nowe podejście do amatorskiego wykonania klasycznego układu SDR - jako hybryda.

Mieszacz Tayloe daje duży poziom nieparzystych harmonicznych (3, 5, 7..) oraz mniejszy poziom parzystych (2, 4, 6...) dlatego w układzie z p.cz. należy zastosować filtr przed mieszaczem nadajnika (SN16913). To jest podstawowy powód zastosowania filtru kwarcowego.

Wybór padł na bardzo prosty układ z filtrem kwarcowym 10,7 MHz (AM) o dosyć szerokiej charakterystyce, ale wystarczająco dużym tłumieniu na częstotliwościach harmonicznych - ponad 60 dB ! To są częstotliwości 21,4 MHz, 32,1 MHz i wyższe.. Teoretycznie można było zastosować klasyczne kubki (cewki) 7x7, które dały by o wiele gorsze parametry i pewnie nikt by się tym nie przejmował.
Tłumienie w interesującym nas paśmie przenoszenia (+/- 7,5 kHz wokół 10,7 MHz) nie ma większego znaczenia, bo pracujemy na dużych poziomach uformowanego sygnału, a tor p.cz. jest tak zaprojektowany, że wnosi dodatkowe wzmocnienie. W związku z tym wnoszone tłumienie filtru dla sygnału użytecznego, czy jest ok 1,5dB, czy 2,8 dB nie ma dla nas żadnego znaczenia, bo jest to rekompensowane wzmocnieniem toru pośredniej. Liczy się dla nas bilans całego toru p.cz., a nie tylko filtru.
To jest zupełnie inna kwestia niż w filozofii toru p.cz. w odbiorniku (nasze przyzwyczajenie w myśleniu).

I w zasadzie można by na tym skończyć temat toru p.cz., mieszacz udało nam się zrównoważyć potencjometrami dzięki czemu uzyskujemy tłumienie nośnej na wyjściu Tayloe na poziomie > 65 dB (względem sygnału użytecznego). Jest to poziom nie osiągalny w klasycznym układzie modulatora.
Druga wstęga jest tłumiona w Tayloe na poziomie > 55 dB, w związku z tym problem też został rozwiazany. 

A teraz bonus.

W związku z zastosowaniem filtru kwarcowego, wykorzystując jego charakterystykę lewego zbocza oraz koncepcję offset 18 kHz resztki zasadniczo wytłumionej nośnej w Tayloe i resztki wytłumionej drugiej wstęgi są dodatkowo tłumione przez filtr kwarcowy.
Filtr nie stanowi elementu podstawowego tłumienia tych produktów niepożądanych, ale jako bonus...
Dlatego nie ma znaczenia w jakiej odległości jest "dołek" tłumienia filtru, im bliżej 10,7 MHz tym lepiej, ale nic z tym nie robimy.
Odległość tego dołka zależy od jakości filtrów, mam stary dobry filtr z demobilu który ma te dołki bliżej.. 
W naszych zastosowanych filtrach dodatkowe tłumienie na zboczu filtru wyniosło 25-28 dB dla nośnej ( -18kHz) i ok 40 dB dla drugiej wstęgi (-36 kHz).

W naszej wersji hybrydy Jokera:
Tłumienie nośnej (minimalnie osiągane),  65 dBc w Tayloe + 25 dBc na zboczu filtru, w sumie 90dBc
Tłumienie niepożądanej wstęgi (minimalnie osiągane), 55 dBc  w Tayloe + 40 dBc na zboczu filtru, w sumie 95 dBc.
Tłumienie harmonicznych produkowanych w Tayloe ponad 60dB. 

Zsumowane tłumienia nośnej i drugiej niepożądanej wstęgi bocznej w naszym rozwiązaniu osiągają takie wartości, że kwestia walki o dodatkowe 10-30 dB jest pozbawiona sensu, gdyż przy poziomach 90 dB przenikania boczne zaczynają być większe od osiągniętego tłumienia w torze p.cz.. 

Rozważania na temat filtru kwarcowego odnośnie jego wnoszonego tłumienia wokół pasma przenoszenia 10,7 MHz, miejsca usytuowania "dołków" tłumienia lub zafalowania charakterystyki na innych niż istotnych dla nas częstotliwościach są nieistotne w naszej koncepcji hybrydy i jakiekolwiek poprawianie (lepszy filtr kwarcowy) nic nie wniesie dodatkowego do układu.

[SP5LU]

Dziękuję za rozwianie wątpliwości, chyba za bardzo się przejąłem rolą tego filtra w całym układzie formowania SSB. To przecież nie klasyka na 9MHz, gdzie filtr robił wszystko .

[SP9LVZ]

Zgadza się.. Joker to zupełnie inna konstrukcja w torze nadajnika niż znane klasyczne rozwiązania SDR i klasyczne superheterodyny..
Pisałem w opracowaniu Joker - zrozumieć konstrukcję, że wykonując Jokera zapomnijmy o naszych dotychczasowych doświadczeniach z klasycznymi rozwiązaniami.. bo wprowadzimy się w pułapki.

I jeszcze raz przypomnę fenomen mieszacza Tayloe, jest on jednocześnie filtrem grzebieniowym podążającym z częstotliwością LO (oscylatora lokalnego).
Nie ma to odpowiednika w innych aktywnych układach, jest to tak dobre, że wykorzystywane w telefonach komórkowych by nie stosować filtrów pasmowych.
To drugi bonus filtru dla naszego toru formowania sygnału nadajnika.
Tayloe tłumi częstotliwości poniżej i powyżej częstotliwości LO do poziomów maksymalnych ok 30dB.
Jak wygląda u nas charakterystyka tego tłumienie wnoszonego przez modulator?
Na częstotliwości modulowanej LO 10.682 kHz (offset -18 kHz) tłumienie Tayloe osiąga wartości poniżej 1 dB.
Nasz układ ze względu na offset jest "ustawiony" tak by tłumienie ok 3 dB było na +/- 26 kHz od LO - początek zbocza charakterystyki.
W odległości +/-100 kHz od LO tłumienie wnoszone przez Tayloe wynosi już ok 12 dB (to jest to 10.800 kHz).
W odległości +/- 800 kHz od LO tłumienie  wnoszone przez Tayloe wynosi już ok 30 dB.
W dół w stronę niskich częstotliwości radiowych ten poziom utrzymuje się.
W górę powstaje problem z produkowanymi przez Tayloe niepożądanymi częstotliwościami harmonicznymi.
Na parzystych ze względu na układ symetryczny wzrasta do ok 40 dB, a na nieparzystych spada poniżej 10 dB... to jest powód zastosowania filtru kwarcowego, który dodaje swoje 60 dB tłumienia do obniżenia poziomu harmonicznych.  

Reasumując, w naszej koncepcji hybrydowego toru nadajnika wykorzystujemy wiele nakładających się na siebie sposobów wytłumienia produktów niepożądanych, zanim uformowany sygnał SSB w torze p.cz. trafi do mieszacza nadajnika na SN16913.

Nie ma powodu by szukać filtrów z lepszymi charakterystykami, osiągnięte efekty są bardzo dobre, nie możliwe do osiągnięcia w klasycznym układzie SDR z mieszaczem Tayloe.
Nie znam podobnego rozwiązania w amatorskich konstrukcjach według takiego pomysłu, jeśli ktoś by znalazł, to jestem ciekawy jak inni to wymyślili.

[SP9FKP]

[quote pid="46886" dateline="1780395315"]
Nie znam podobnego rozwiązania w amatorskich konstrukcjach według takiego pomysłu, jeśli ktoś by znalazł, to jestem ciekawy jak inni to wymyślili.
[/quote]
Mogę przytoczyć dwa najpopularniejsze przykłady a jest ich sporo więcej: PicaStar (jego twórca G3XJP SK) i  DSP-10 autorstwa W7PUA. Oba wykorzystują koncepcję modulacji podnośnej na kilkunastu kHz i filtra dla eliminacji niepożądanej lustrzanki. Zatem jak to zwykle bywa, ktoś inny juz dawno temu "wynalazł" tę metodę. Ale dobrze jest podążać tym tropem bo rzeczywiście daje to wymierne korzyści w stosunku do klasycznego modemu Tayloe. Podstawowa korzyść to znaczące obniżenie szumów 1/f toru nadajnika wynikających z szumów toru mikrofonowego i szumów fazowych oscylatorów. To coś ale akurat w przypadku nadajnika efekt ma drugorzędne znaczenie. Ułatwia też formowanie sygnałów FM ale do tego zapewne dojdziecie samodzielnie. Moim zdaniem odfiltrowanie sygnałów lustrzanych (tych bliskich jak i dalekich, wynikających z koncepcji superheterodyny) jest równie "kosztowne" co klasyczne zmodulowanie via wąski filtr SSB zatem zysk jest pozorny.
Pozostaje jeszcze kwestia ewentualnej realizacji modów cyfrowych bez pośrednictwa toru m.cz. ale ten zysk wymaga zdecydowanie więcej nakładów.

Rzecz jasna, w świecie rozwiązań fabrycznych ta koncepcja wykorzystywana jest od początków tego stulecia.

[SP9LVZ]

Piotrze, nie chodzi mi o samą idę offsetu czy hybrydy, jedno i drugie jest jak piszesz lata znane.
W Jokerze wykorzystujemy różne znane techniki by osiągnąć najlepszy efekt.  

Pytałem czy taką architekturę hybrydową toru nadajnika w SDR z Tayloe jako modulator na częstotliwości pośredniej w amatorskiej konstrukcji już ktoś zrobił, bo nie znalazłem:
- zasadnicze wytłumienie drugiej wstęgi powstałej w procesie mieszania w Tayloe metodą fazową, sygnały IQ,
- zasadnicze wytłumienie nośnej z wykorzystaniem układu równoważenia napięciowego Tayloe - potencjometrami,
- prosty tor p.cz. z wykorzystaniem łatwo dostępnych filtrów 10,7 MHz by wytłumić harmoniczne powstałe w mieszaczu Tayloe, a dodatkowo filtr doczyszcza sygnały niepożądane (filtr nie jest zasadniczym filtrem SSB).
- tłumienie kaskadowe sygnałów niepożądanych, dzięki czemu można uzyskać tak duże tłumienia nośnej i drugiej wstęgi.