RTL-SDR: эксперименты с опорой (перевод)

Блоггер SimonsDialogs провел интересные эксперименты с донглом на чипах RTL2832U+R820T. Речь пойдет о частотной стабильности опорного сигнала и подключении внешней опоры, а также о температурной характеристике кварцевого резонатора.

Эксперименты с опорным сигналом
оригинал: http://www.simonsdialogs.com/?p=279

Одним из недостатков RTL-SDR является смещение частоты и ее дрейф. Постоянное смещение обычно имеет величину 70-100 ppm со знаком плюс, а дрейф происходит от температурной нестабильности кварцевого резонатора.

130

Частотомер, подключенный к кварцевому резонатору через высокоимпедансный щуп, показывает такой дрейф частоты в течение часа после «холодного» старта (свисток без корпуса):

121

Дрейф 1-2 ppm не так уж огромен, но в мире прецензионных генераторов это смешно. Некоторые ставят TCXO, но даже с ним может быть отклонение до 1 ppm (1 кГц на 1 ГГц!).

Прим. — учитывая разобранный корпус, мы можем наблюдать график интенсивности сквозняков в комнате SimonsDialogs, но польза от такого графика сомнительная.

Беглый взгляд на даташиты показывает, что выводы 8 и 9 R820T являются входом/выходом схемы тактирования, а вывод 10 передает тактовый сигнал на RTL2832U. Вот как выглядит сигнал на выводе 9, с щупом 10 МОм (0,5 В/дел, 10 нс/дел):

122

Размах около 1,5 В с постоянным смещением 1,2 В.

Если мы хотим использовать другую опору, мы должны подать сигнал в несколько дБм частотой 28,8 МГц на вывод 8, а вывод 9 оставить неподключенным. Кабель (50Ом) требует соответствующей нагрузки. Также, нужно блокировать постоянную составляющую небольшим разделительным конденсатором.

Вот так это выглядит:

123

Сигнал, подводимый по кабелю, нагружен на резистор 82 Ом (который подключен параллельно входу R820T и даст, мы надеемся, что-то около 50 Ом) и далее через 0805 10 нФ идет на 8 вывод R820T.

Что касается источника, HPAK 8662A это чудо инженерии и это лучшее, что я могу предложить для любых тестов, где требуется низкий уровень фазового шума. Его стабильность лучше чем 0,0005 ppm за день, сравните это с 1 ppm за час.

124

Уровень опорного сигнала, необходимый для R820T, был определен методом проб и ошибок, и минимальное значение оказалось около 400 мВ. При увеличении до 1 В ничего не менялось, так что я установил 500 мВ на 50 Ом, и это, вроде, работает хорошо.

Интересно, что R820T работает с опорой от 28,75 до 28,85 без очевидных изменений, исключая, конечно, сдвиг частоты. На частотах ниже 28,72 и выше 28,89 сигнал пропадает — данные больше не поступают.

Некоторые тесты: опора 28,8 МГц и входной сигнал 1 ГГц (обратите внимание на небольшой сдвиг частоты, который связан с программным обеспечением SDRSharp а не с какими-либо аппаратными причинами):

125

Тот же сигнал с опорой 28,75 МГц:

126

И с опорой 28,85 МГц:

127

Результаты (1001.739 МГц для опоры 28,85 МГц, и 998,267 для 28,75) соответствуют ожидаемым.

 

Еще несколько выводов о температурной чувствительности
оригинал: http://www.simonsdialogs.com/?p=336

Один из вариантов того, как вы можете применить SDR свисток — разместить его кварц отдельно, подавать на вход приемника любую стабильную частоту и использовать его как термометр. Это будет работать при комнатной температуре примерно до 50 градусов Цельсия. Но учтите, что результат будет неоднозначным при более высоких температурах. Вот быстрый эксперимент.

Подавался сигнал 1000 МГц от практически идеально стабильного источника. В какой-то момент было совершено касание резонатора пальцем (убедитесь что не дотронетесь до других элементов, т.к. это может дать емкостный эффект). Частота в шарпе сначала пошла вниз (-0,6 ppm), а затем вверх (+2,5 ppm).

128

Почему поведение частоты так необычно? Давайте взглянем на типы кварцевых резонаторов. Есть несколько разновидностей, AT-тип (наиболее распространен), SC-тип, связанный с ним IT-тип, и другие, менее распространенные. Практически всегда я встречал применение AT-типа в дешевых тактовых генераторах. AT-тип означает, что точка инверсии соответствует комнатной температуре, частота немного уменьшается с ростом температуры примерно до 60 градусов, а затем снова увеличивается. Смотрите черную кривую на графике (обратите внимание, что приведены типичные значения, для примера, они зависят от угла среза кварцевой пластины).

129

Красная линия показывает SC (или IT) тип кристалла.

Вместо ожидаемого для типа AT перехода через минимум частоты, когда температура спадает с 60-70 градусов до 35 градусов (температура тела), мы наблюдаем прямо противоположное поведение (скорее как у SC-типа) — опорная частота идет через максимум (который соответствует минимуму отображаемой в программе частоты, если на входе стабильный сигнал 1000 МГц).

Так что, похоже, производитель учел высокую рабочую температуру при выборе кварцевого резонатора, который работает при 60 градусах и имеет лучшую стабильность на данном участке. AT-тип работал бы гораздо хуже, потому что он оптимизирован для работы в диапазоне от -10 до 60 градусов. Однако для RTL-SDR донгла температурная зависимость частоты должна быть минимальна в области рабочих условий платы — я не думаю, что это просто совпадение. Кто-то действительно подумал о том, чтобы получить как можно лучшую стабильность частоты, без использования нагревателей или других устройств компенсации.

перевод с английского (c) blog.radiospy.ru

Комментарии


 
Комментарии
  • Загрузка...