All Digital Transceiver

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1 All Digital Transceiver Prinzip Digital-Empfänger ADC, Analog Digital Converter ( Analog-Digital-Wandler ) DDC, Digital Down Converter ( Digitaler Abwärtsmischer ) DSP, Digital Signal Processor SDR-14 Perseus Prinzip Digital-Sender DAC, Digital Analog Converter ( Digital-Analog-Wandler ) TSP, Transmit Signal Processor ( Digitaler Aufwärtsmischer ) DL6AGC 1

2 All Digital Transceiver Prinzip Digital-Transceiver Digitaltransceiver ADT-200 von HB9CBU DL6AGC 2

3 Prinzip Digital-Empfänger DL6AGC 3

4 Analog-Digital-Wandler (ADC) AD Samplingfrequenz: f s = 2*f max f max : höchste im Signalspektrum vorkommende Frequenz + Antialias-Filter: + Dither: Tiefpassfilter mit fg < 0,5*fs vor dem ADC Verbesserung der Linearität durch Rauschaddition DL6AGC 4

5 ADC z.b. Analog-Digital-Wandler AD6624A: Auflösung: 14 bit ( Stufen ) Max. Eingangsfrequenz f e = 200 MHz Max. Abtastrate f s = 80 MHz Max. Eingangsspannung u e = 2,2 V ss ( 0,78V an 50 Ohm ) Dynamikbereich DR = = 84,3 db ( idealer Wandler!!) Min. Eingangsspannung u e (min) = 0,78V/16384 = 47,6 uv ~ S9 Verbesserung durch Reduktion der Bandbreite und Dezimation mit DDC und zusätzlichem Verstärker vor dem ADC DL6AGC 5

6 Digital Down Converter (DDC) Mixer Decimation-Factor D = ( AD6620 ) Aufgaben des DDC: + Quadratur-Mischung des interessierenden Frequenzbereichs auf die ZF ~ 0 Hz + Reduzierung und Anpassung der Bandbreite mit Filtern des Typs CIC und FIR + Reduzierung der Datenrate f s für DSP ( Dezimation ) DL6AGC 6

7 DDC Prozessgewinn DL6AGC 7

8 DDC Prozessgewinn DL6AGC 8

9 DDC Prozessgewinn, Oversampling Häufigeres Abtasten als nach Shannon erforderlich: f s >> f max Ziel: Vergrößerung des Dynamikbereichs ( Auflösung ) Oversamplingfaktor SF = 2 2N Auflösungsverbesserung/bit: 2N = ln(sf)/ln(2) Mit f max = 2,4 KHz und f s = 73 MHz Auflösungsverbesserung/bit: 2N = ln(15208)/ln(2) = 13,89 ( ideal!) N ~ 7 Somit Auflösung des ADC mit Oversampling: 21 bit ( ) Min. Eingangsspannung u e (min) = 0,78V/ = 0,37 uv ~ S DL6AGC 9

10 Digital Signal Processor ( DSP ) Signalverarbeitung im DSP: + Filterung durch Bandpässe + Demodulation und AGC + Noise-Blanker und Notch-Filter DL6AGC 10

11 Signalverarbeitung im DSP I ( t) arcsin t Z ( t) DL6AGC 11

12 Digitalempfänger Signalfluss im Digitalempfänger des Transceivers ADT200A f s = 73 MHz 73Msps*14bit = 1,02 Gbit/s 2*32ksps*24bit = 1,536Mbit/s DL6AGC 12

13 Digitalempfänger SDR-14 Beispiel: SDR14 von RFSpace DL6AGC 13

14 Digitalempfänger SDR-14 Direct Input Port HF Input Port ADC I Q CIC Filter I Q FIR Filter I Q N Decimator Variable Gain Preamp 30 MHz Low Pass Filter COS -SIN Complex Data Switch Real Data MHz Oscillator Complex NCO PIC Processor USB Interface 8 32 to 8 Bit MUX 32 CPLD 512K x 16 Memory 16 Bit IQ or Real Data DL6AGC 14

15 Digitalempfänger SDR-14 Frequenzbereich: 50 khz - 30 MHz ( max. 260 MHz Eingang 2, Filter notwendig ) Betriebsarten: SSB, CW, AM, FMN, FMW, DSB Bandbreite: Fast beliebig einstellbar Empfindlichkeit: 0,23 µv SSB (S+N/N=10dB), MDS = -136 dbm ( f = 14 MHz, B = 500 Hz ) Dynamikumfang: 95 db A/D-Wandlung: 14-Bit, 66 Ms/s DL6AGC 15

16 Digitalempfänger Perseus Beispiel: Perseus von Microtelecom DL6AGC 16

17 Digitalempfänger Perseus DL6AGC 17

18 Digitalempfänger Perseus Frequenzbereich: 10 khz - 30 MHz Betriebsarten: SSB, CW, AM, FMN, unendlich nachrüstbar, da per Software definiert Bandbreite: Fast beliebig einstellbar Empfindlichkeit: 0,39 µv SSB (S+N/N=10dB), MDS = -131 dbm ( f = 14 MHz, B = 500 Hz ) Dynamikumfang: 103 db (@SSB, 2.4 khz) A/D-Wandlung: 14-Bit, 80Ms/s DL6AGC 18

19 Intermodulation, IP3 IP 1 p p 1 p DL6AGC 19

20 Digitalempfänger, Intermodulation DL6AGC 20

21 Digitalempfänger SDR-14, Bildschirm DL6AGC 21

22 Digitalempfänger SDR-14, Bildschirm D K 0 C E U DL6AGC 22

23 Digitaltransceiver DL6AGC 23

24 Prinzip Digitalsender DL6AGC 24

25 Transmit Signal Processor (TSP) Aufgaben des TSP: + Bereitstellung des Trägers NCO ( DDS ) und Mischung mit Modulationssignal + Anpassung und Erhöhung der Datenrate DL6AGC 25

26 Digital-Analog-Wandler (DAC) Output to Transmit- Amplifier Input from TSP DL6AGC 26

27 Prinzip des Digitaltransceivers ADT DL6AGC 27

28 Digitaltransceiver ADT DL6AGC 28

29 Digitaltransceiver ADT-200 Frequenzbereich: 10 khz - 30 MHz Betriebsarten: SSB, CW, AM, FM, nachrüstbar, da per Software definiert Bandbreite: Fast beliebig einstellbar Empfindlichkeit: 0,22 µv SSB (S+N/N = 10 db), MDS = -137 dbm ( f = 14 MHz, B = 500 Hz ) Dynamikumfang: 112 db (@SSB, 2.4 khz) TX-Ausgangsleitung: 0,1 50 W TX-Intermodulationsabstand Ordnung: < -45 dbc DL6AGC 29

30 Digitaltransceiver Vorteile des Digitaltransceivers: Ein Gerät, das jederzeit mit neuen Funktionen nachgerüstet werden kann Eigenschaften, die weitgehend unabhängig sind von Toleranzen und Alterung Eine Genauigkeit, die nahe bei Messinstrumenten liegt ( z.b. S-Meter) Spezialfunktionen wie Audio-Recorder, Remote Operation usw DL6AGC 30