Доработка SDR на RTL2832U и R820T

Думаю ни для кого не секрет, о возможности усовершенствования и модернизирования «свистков» на базе RTL2832. Наткнулся в интернете на интересную статью , доработки SDR на RTL2832U и R820T. (Оригинал: http://blog.brichacek.net/uprava-sdr-prijimace-s-rtl2832u-a-r820t/)

В этом обзоре ничего фантастического и нового нет и открытий мы не делаем, но думаю кому то пригодиться, тот кто не смог на просторах интернет найти необходимую информацию, как говориться — всё нужное в одном месте!

Технология SDR (Software Defined Radio) в последние несколько лет испытала большое развитие. Благодаря миниатюризации, вся схема может находится в одном маленьком чипе. Приемники SDR могут применяться во многих областях — радиосвязи, телевидении, телефонии, автомобильных приемниках. Один из таких приемников — USB DVB-T свисток на чипах RTL2832U и R820T.

ТВ тюнер R820T поддерживает стандарты DVB-T, ATSC, DTMB, Irib и ISDB-T. Управляется через двухпроводную шину I2C. Тюнер может перестраиваться в диапазоне от 24 до 1766 МГц, с полосой пропускания 6, 7 или 8 МГц. При максимальном потреблении 195 мА микросхема заметно нагревается и ее температура может достигать 50° С. Блок-схему и более подробную информацию можно найти в в даташите.

RTL2832U — DDC (Digital Down Convertor — цифровой демодулятор), содержащий 8-битный сигма-дельта АЦП (аналого-цифровой преобразователь) с теоретической максимальной частотой дискретизации 3,2 MSPS (млн выборок в секунду). Но если мы хотим предотвратить потери выборок, мы используем максимум 2,4 MSPS. Потребление может достигать величины около 320 мА. Как и в случае R820T, во время работы чип нагревается и температура может доходить до 80° С

План доработок

Доработки будут охватывать несколько областей:
1. Питание
a) Фильтрация помех USB
b) Замена внутреннего регулятора 1.2V для RTL2832U на внешний
2. Опорный генератор
3. Добавление прямой оцифровки (Direct Sampling)
4. Замена антенного разъема на коаксиальный кабель с разъемом SMA
5. Замена USB разъема на кабель

Первоначальный вид SDR:

Подготовка

Прежде чем приступить к работе, нужно подготовить необходимый инструмент:

• небольшие тиски для электроники
• пальник +, возможно, паяльный фен
• пинцет
• маленькие плоскогубцы
• небольшие кусачки
• лупа или микроскоп
• скальпель
• паяльная паста или припой
• вытяжка
• спирт, чтобы очистить остатки флюса
• орлиные глаза, твердые руки, железные нервы — на каком-то этапе нам придется работать паяльником с точностью 0.1 мм

Используемые материалы и компоненты:

• SMD конденсаторы 0805 — 3*10нФ (VCXO, Direct Sampling), 2*1нФ (питание), SMD 0603 — 1*100нФ (USB)
• Сопротивление (размер SMD например 2010 или больше, либо проволочный) 3K9 (Direct Sampling)
• SMD резистор 0603 1МОм (USB)
• Диоды 2*BAS103 (регулятор 1,2 В)
• Ферритовые дроссели SMD — 1*0603 (1,2 В регулятор), 1*1206 (USB-питание)
• Фильтр нижних частот (ФНЧ) Coilcraft S3LP606LB (Direct Sampling)
• Широкополосный трансформатор 1:36 Coilcraft WB36-1SLB (Direct Sampling)
• 1 м кабеля USB + разъем
• 1 м кабеля RG-174/U с разъемом SMA
• Эмалированный провод 0,1 мм
• Тонкая медная фольга
• Небольшой медный или алюминиевый радиатор + клеющая термопаста
  

Первым шагом будет демонтаж ненужных элементов:

На этом этапе мы должны быть особенно осторожными с SMD конденсаторами C27 и C28, которые имеют размер 0402. Если есть возможность, используйте горячий воздух. Для выпайки проводных деталей используют оловоотсос (я использовал горячий воздух, так что олово осталось в отверстиях).

Доработка питания

Необходимо хорошее питание, свободное от пульсаций и составляющих переменного тока. Питание описываемого SDR осуществляется непосредственно от USB разъема. Это напряжение содержит много шумовых компонентов, которые оказывают влияние на малошумящий усилитель, смеситель, генератор и АЦП.
Схема питания RTL2832U содержит источник напряжения 1,2V, который работает на частоте около 1,2 МГц и в результате перекрестных помех генерируемых гармоник также неблагоприятно влияет на обработку сигнала.

Питание USB

Под каждый электролитический конденсатор нужно добавить керамической SMD 0805 с низким ESR величиной 1 нФ. Эти конденсаторы будут служить в качестве фильтров.

Питание от USB осуществляется в соответствии со следующей схемой. Важным является разделение PE (оплетка кабеля) от GND и их взаимосвязь с помощью керамического конденсатора 100 нФ и резистора 1 МОм. На шину VBUS (питание) вставляется ферритовый фильтр FB.

Питание RTL2832U 1,2В

Эта операция требует определенной точности.
Во-первых, необходимо отключить внутренний контроллер. Это делается удалением катушки L7 (между U2 — 24C04 EEPROM и U5 — RTL2832U), ведущей к выводу 24 RTL2832U. Затем вывод 27 RTL2832U отключается от шины питания 3,3В и подключается к GND (возле конденсатора C3). Чтобы отключить вывод 27 от 3,3В, применяется скальпель.

Прямо на дорожке ближе к C3 мы делаем небольшой разрез. Это соединение прерывается (проверьте мультиметром).

Тонким эмалированным проводом соедините вывод 27 с землей (возле C3) и снова проверьте мультиметром:

Теперь внутренний контроллер отключен и не будет генерировать нежелательный сигнал 1,2 МГц. Для правильной работы, однако, мы должны сделать эту цепь питания по-другому.

Мы будем использовать напряжение питания 3,3 В от U2 (контакт 8). Вертикально припаяем SMD ферритовый фильтр (FB). На площадку между L7 и электролитическим конденсатором ТС2 припаяем катод диода BAS103. Второй диод BAS103 припаяем между ферритовым фильтром и первым диодом BAS103. Этот второй диод припаивается катодом к аноду первого диода. Так, мы создали цепь для падения напряжения, которая оставит на выходе не 1,2 В, а около 1,4 В. Конечно, было бы лучше использовать интегрированный контроллер (линейный стабилизатор), либо подберите подходящую пару диодов.

Опорный генератор

Оригинальный кварцевый резонатор 28,8 МГц является термически очень неустойчивым, его частота сильно плавает. Лучшим решением является замена его на генератор с температурной компенсацией TCXO. К сожалению, этот генератор, работающий на частоте 28,8 МГц, является относительно дорогим. В качестве альтернативы, мы можем использовать тип VCXO, который не обеспечивает такую точную температурную компенсацию как TCXO, но является относительно стабильным. Тип используемого генератора Si550 (P/N: 550CM28M8000DG). Несмотря на то, что частоту можно контролировать управляющим напряжением, мы не используем это.

Технические характеристики:

Номер детали	550CM28M8000DG
Номер модели	Si550
Частота (МГц)	28,8000
Формат	КМОП
Напряжение питания (В)	3.3
OE полярность	Высокий уровень
Стабильность частоты	+/- 20 ppm
Чувствительность регулировки частоты	33 ppm / V
Минимальный диапазон регулировки	+/- 12 ppm
Рабочая температура (° С):	-40 До +85

Осциллятор будет помещен вместо исходного кварца Y2, способ монтажа — полосками из медной фольги. Напряжение питания 3,3 В подается от керамического конденсатора С2. Выход CLK (4 вывод) подключается через керамический конденсатор 10 нФ на вход цепи XTAL_i R820T (вывод 8). Мы будем использовать отверстие, оставшееся после кварцевого резонатора Y2.

Добавление режима Direct Sampling

Если мы хотим принимать диапазон КВ (HF) — сигналы ниже 30 МГц — мы можем построить и подключить upconverter, который передвинет эту полосу частот выше, где ее сможет принять SDR, либо использовать режим прямой оцифровки. Принятый сигнал будет обработан не R820T, а непосредственно RTL2832U. RTL2832U имеет две пары входов, I+/I- (выводы 1 и 2) и Q+/Q- (выводы 4 и 5). Приемники с R820T используют только вход I+/I-. Некоторые платы имеют отводы от входов +Q/Q в виде небольших площадок, но в нашем случае это не так, поэтому мы должны припаять тонкие провода 0,1 мм непосредственно на микросхему.

ФНЧ S3LP606LB имеет частоту среза 60 МГц по уровню 3 дБ. Входное сопротивление Q+/Q- у микросхемы RTL2832U, согласно некоторым источникам, составляет около 3300 Ом. Трансформатор Coilcraft WB36-1SLB имеет отношение трансформации 1:36. Если принять во внимание сопротивление 50 Ом S3LP606LB и входное сопротивление RTL2832U 3300 Ом, мы должны подключить к выводам 1 и 3 WB36-1 параллельно резистор 3900 Ом. Конденсаторы 10 нФ служат блокировочными.

Монтаж навесной. На рисунке вы можете видеть необходимую точность работы при пайке 0,1 мм провода непосредственно к выводам микросхемы. Вход RF_IN подключается непосредственно к антенному входу свистка.

Коаксиальный кабель

Кабель припаивается напрямую, а не через разъем. Разница между входным сопротивлением 75 Ом R820T, сопротивлением кабеля 50 Ом и сопротивлением 50 Ом S3LP606LB не имеет большого значения. Также, мы не будем использовать диплексер между входами R820T и S3LP606LB и коаксиальным кабелем.

Кабель USB

Кабель USB припаивается в соответствии со схемой в разделе «доработка питания».

Результат

После присоединения радиаторов к микросхемам и стабилизатору питания, и изолирования критических частей, модифицированный приемник может быть размещен в экранированном корпусе.

При использовании режима Direct Sampling мы получаем возможность приема КВ. На следующем рисунке показан прием радио AM CRO Dvojka на частоте 639 кГц. Обратите внимание на значения частотной коррекции «0», что связано с использованием Si550.

Источник: Blog RadioSpy