Quelltext der Seite Dual RX (zwei Empfängerteile)

==Dual RX: Die zwei digitalen SDR-Empfängerteile im R2T2==

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<pdf>File:R2T2_P08_V20_DualRX.pdf</pdf>
<br /><br />

'''Der Empfängerteil des R2T2<br /><br />

Der doppelte Empfänger im R2T2 basiert auf dem inzwischen weit verbreiteten <br />
Konzept des DDC (Direct Down Conversion) mit einem Analog-Digitalwandler (ADC) <br />
der prinzipiell direkt an die Antenne angekoppelt ist. Somit werden alle (!) <br />
Signale die von der Antenne aufgefangen werden von ADC in einen digitalen <br />
Signalstrom gewandelt und ab hier digital weiter verarbeitet. <br />
Dieses Verfahren wird auch „Antenna-to-Bits“ genannt und dürfte das <br />
Funktionsprinzip der Zukunft sein.<br />

Diese Vorgehensweise hat viele Vorteile, da auf der digitalen Seite <br />
die Signale einfacher und fehlerfreier umgesetzt und gefiltert werden können. <br />
Auf der anderen Seite muss der Analog-Digitalwandler eben alles (!) <br />
was im gesamten Frequenzbereich ansteht verarbeiten und deshalb werden <br />
an den Eingangsteil besondere Anforderungen bezüglich Dynamik und hoher <br />
Intermodulationsfestigkeit gestellt.<br /><br />

Großer Vorteil dieses Prinzips ist jedenfalls, dass aus dem digitalen <br />
Datenstrom ALLE Signale die die Antenne empfängt intern zur Verfügung <br />
stehen – so ist es nur von der Kapazität des FPGAs und der Rechenleistung <br />
der CPU’s abhängig, wie viele unabhängige Empfänger man mit diesen <br />
digitalen Datenstrom realisieren kann.<br />

Da alle Signale mit exakt gleicher Amplituden- und Phaseninformation vorhanden <br />
sind, kann man weitere Spielarten wie Diversity- oder XPhase-Betrieb sehr <br />
schön realisieren und durch das vorhersagbare Verhalten der Signalpfade <br />
auch gut in Software umsetzen.<br />
<br />

'''Funktionsbeschreibung des Empfängerteiles<br /><br />

Um die Funktionen besser verstehen zu können werden wir die Empfängerteile <br />
von „rückwärts“ her beschreiben, also beginnend mit dem „Herzstück“, <br />
dem Analog Digitalwandler AD9645-125 von Analog Devices. Bei diesem Wandler <br />
handelt es sich um einen zweifachen 14-Bit-Wandler mit 125 MSPS <br />
(MegaSamples/Sekunde)der seine Daten über fünf differentielle Impedanz-<br />
kontrollierte LVDS-Leitungen an das FPGA liefert.<br />

Der Wandlungstakt des ADC des mehrfachen von 122.88 MHz wird durch den <br />
Hauptttaktgenerator SI5344 vorgegeben. Dadurch ergibt sich auch die maximal <br />
empfangbare Frequenz die bei etwa knapp der Hälfte der Taktfrequenz und <br />
somit von (theoretisch) 0 bis 61.44 MHz reicht.<br />

In der Realität wird aber durch die Übertragungseigenschaften der HF-Übertrager <br />
„nur“ ein effektiv nutzbarer Empfangsbereich von ca. 30KHz bis 60 MHz erreicht.<br />
Der ADC besitzt  einen SFDR (Spurios Free Dynamic Range) von 91dBc (70MHz).<br /> 
<br />

'''RX-Eingangsteile programmierbarem Verstärkern und digitalen Abschwächern<br />
<br />

Vor diesem befindet sich zur Signalaufbereitung ein rauscharmer zweifacher, <br />
digital programmierbarer PGA (Programmable Gain Amplifier) AD8372 mit dem <br />
die Eingangssignale in 1dB-Schritten von -10dB bis +31dB verstärkt bzw. <br />
gedämpft werden können. Dieser PGA besitzt einen IP3 von >88dBc (IP2:78dBc)<br /><br />

Um Intermodulationen mit Außer-Band-Signalen und Aliasing Produkten zu <br />
verhindern ist vor dem PGA ein 5-poliger Tiefpass mit einer Grenzfrequenz <br />
von 65 MHz vorhanden. <br />

Alle Bauteile zwischen dem Tiefpass und PGA sowie zwischen PGA und ADC <br />
dienen der Impedanzanpassung an die jeweiligen Bausteine.<br />

Vor den Eingangsverstärkern ist jeweils ein digital programmierbarer <br />
passiver Abschwächer vorhanden der es erlaubt, zusätzlich das Eingangssignal <br />
in 0.5dB-Schritten um bis zu 30dB zu dämpfen.<br />

Für eine saubere Versorgungsspannung der sensiblen Schaltungsteile sind <br />
für die einzelnen Schaltungsteile ADC/PGA/Abschwächer jeweils separate <br />
spezielle rauscharme lineare Spannungsregler vorgesehen, die teilweise <br />
selbst aus linear vorgeregelten Spannungen versorgt werden.<br />

Zum vermeiden von Masseverkopplungen sind die Masseflächen aller analogen <br />
Teile strikt getrennt von den digitalen Schaltungsteilen geführt.<br />
<br />

'''Optionaler Dual-Multiuser Preselektor<br />
<br />
Um die Möglichkeit zu haben vor den Empfängerzweigen optional einen <br />
Preselektor vorzusehen sind die Eingänge der Empfänger auf U.FL-Buchsen geführt.<br />
 
Dieser optionale Preselektor kann auf den R2T2 aufgesteckt werden <br />
und ist ebenfalls auf Multiuser-Betrieb ausgelegt. Die jeweils genutzten <br />
Amateurfunkbänder werden ausgefiltert und als Summensignal an den <br />
Empfängereingang gelegt. Sicherlich ist dies eine Kompromisslösung, <br />
aber für Multiuserbetrieb auf mehreren Bändern simultan nicht sinnvoll <br />
anders realisierbar.  <br />
Wahlweise kann aber (z.B. für Contestbetrieb)auch auf Single-Band-Filterbetrieb <br />
umgeschaltet werden, was aber dann alle User auf ein Band pro physikalischem <br />
Empfänger limitiert. Da aber zwei physikalisch unabhängige Empfänger im <br />
R2T2 vorhanden sind können so im Single-Filter-Betrieb immer noch zwei <br />
komplette Bänder gleichzeitig genutzt werden.<br />
Eine ausführliche Beschreibung des programmierbaren „Multi-User“ fähigen <br />
Preselektors folgt demnächst.<br /><br />

[[Category:R2T2-Schaltplan]]