Тогда, когда он вышел в ноябре мы опубликовали первоначальную распаковку и первые впечатления об устройстве ThumbNet N3 RTL-SDR-донгле. В этом посте мы продолжаем обзор и публикуем ещё несколько более подробных результатов.
ThumbNet N3 — последняя версия переработанных ThumbNet RTL-SDR-донглов. Его основные особенности включают экранированную печатную плату (PCB), металлический корпус, F-type разъем, разъем Mini-USB, все линейные источники питания и внешний режим питания. Он спроектирован специально для использования в системе ThumbNet, но поскольку для заказа устройств требуется оптовая партия, они продают излишек другим пользователям на их новом сайте Nongles.com. Список функций N3 приведен ниже.
- Полная обратная совместимость с существующими RTL-SDR донглами и программным обеспечением
- Высоконадежный TCXO (+/-0.5ppm) (обеспечивает устойчивость от запуска и в широком диапазоне температур)
- Стандартный набор R820T2 + RTL2832U (плюс EEPROM 24C02) чипсет
- Улучшенная развязка питания. (Катушка общего режима на USB-порте)
- Низкошумное линейное питание (отдельные регуляторы 1,2 В и 3,3 В)
- Разъем внешнего питания DC (+5 В, 450 мА)
- Соединение Mini-USB (позволяет легко отделить RF-блок от шумного ПК)
- Разъем RF типа F (очень распространен и совместим с существующими станциями отслеживания ThumbNet)
- Большая непрерывная заземляющая площадь (6×4 см) для лучшего теплового рассеивания
- Сопротивление утечки статического заряда на входе RF (1 кОм к земле)
- Убраны все ненужные детали (приёмник IR, светодиоды высокой мощности и т. д.) чтобы уменьшить количество деталей и помех
- Плата может быть установлена в стандартный корпус 1455
ThumbNet/ThumbSat — компания, которая надеется помочь энтузиастам вывести мини-спутники на орбиту, начиная примерно с 20 тыс. долл. США. Проект ThumbNet нацелен на то, чтобы обеспечить сотни школ и образовательных учреждений спутниковыми приемниками на базе RTL-SDR в надежде, что они будут использовать их как образовательный ресурс, и одновременно помочь создать глобальную мониторинговую сеть, чтобы живые данные со спутников, запущенных в космос, всегда были доступны спутниковым экспериментаторам.
Click Continue for the rest of the review
Appearance, Build and Thoughts
N3 выпускается в нескольких конфигурациях по цене.
- Плата только за 25,75 долл. США
- Плата с экраном RF (RFI) — 27,75 долл. США
- Плата в алюминиевом корпусе (без экрана RF) — 31,50 долл. США
- Плата в алюминиевом корпусе (С экраном RF) — 33,50 долл. США
Сборка: Образец, который мы получили, был премиальным вариантом, включая алюминиевый корпус и экран RFI. Как упоминалось в нашем первом обзоре и распаковке, корпус очень прочный и стены толщиной около 1 мм. Поскольку USB-A разъемов нет, выступающих наружу, почти нечего сломать, если устройство будет подвергаться грубому обращению. Разъем F-type закреплен на корпусе гайкой. Разъем внешнего питания использует съемный гнездовой разъем Phoenix с винтовыми клеммами. Логотип красиво лазерной гравировкой нанесён на зелёный металл, и все соединения чётко обозначены.
Корпус и экранирование: Заказ одновременно экрана RF и алюминиевого корпуса кажется немного избыточным, поскольку они выполняют одну и ту же функцию, но двойное экранирование может немного снизить местные помехи. Возможно, лучше было бы, если экран RFI был разработан так, чтобы защищать RF-раздел PCB только, чтобы он был экранирован от более шумной цифровой части PCB.
USB Разъем: N3 использует мини-USB-разъем, который прочный и маловероятно сломается. Разъемы mini-USB, однако, уже устарели в пользу micro-USB, но честно говоря, мы предпочитаем соединения mini-USB перед micro-USB, так как они кажутся прочнее. Разъем mini-USB держится только пайкой на поверхности, поэтому его можно сломать, если кабель будет слишком сильно тянуть, но при обычном использовании это маловероятно.
Потребление: Потребление тока составляет около 400 мА, что примерно на 120 мА больше по сравнению со стандартным донглом. Такое повышение тока связано с использованием линейного регулятора 1,2 В вместо импульсного регулятора, который используется в большинстве стандартных донглов. Линейное питание тише по уровню RFI, но потребляет значительно больше мощности. В последнее время мы видели, что некоторые другие разработчики RTL-SDR-оборудования пошли в противоположную сторону, добавляя больше импульсно-модульных источников питания для создания низкопотребляющего донгла за счёт увеличения шума.
Noise Floor Comparisons
Сначала мы провели несколько сканирований уровня шума. Мы использовали rtl_power и подключили N3 к глухой нагрузке, чтобы не было внешних сигналов. Результаты показывают, что ThumbNet N3 имеет очень низкий уровень шума по сравнению с другими донглами. Как и в нашем посте, где был протестирован прототип, у N3 всё ещё видны крупные спуры тактового сигнала, но эти спуры обычно не создают проблем, если не попадают точно на сигнал интереса.
Сравнения бок о бок
Здесь мы сравнивали ThumbNet N3 с нашим устройством RTL-SDR Blog V3 по нескольким изображениям бок о бок. Устройства были подключены через двухпутевой сплиттер к антенне discone, и оба работали на одном ПК.
Большую часть времени два донгла работают очень похоже, но у N3, как кажется, в большинстве тестов примерно на 1-2 дБ выше отношение сигнал-шум (SNR). На частотах L-диапазона N3 оказалась примерно на 1 дБ менее чувствительной, хотя у N3 была гораздо более низкая шумовая полоса, что было удивительно, ведь шумовая полоса казалась идентичной на 1,5 ГГц в шумовых сканах.
В тестах мы регулировали усиление, чтобы достичь максимального SNR на целевой сигнал. Обычно это происходило в точке, где оба уровня шума совпадали. Однако в тесте на L-диапазоне мы установили усиление обоих устройств на максимум.
В последнем изображении мы тестировали экранирование по отношению к сигналам вещательного FM. Мы тестировали в районе с очень сильным сигналом FM. Антенна не была подключена ни к одному из донглов, использовалась глухая нагрузка. Было обнаружено, что N3 с его экраном и алюминиевым корпусом пропускает немного меньше помех, что хорошо. Этот тест можно увидеть на последнем изображении в слайдере.
Многие более дешевые RTL-SDR-устройства имеют проблемы с приёмом сигналов в диапазоне L, примерно от 1,3–1,5 ГГц и выше. Это связано с тем, что по мере нагрева в цепи зарядного насоса возникает проблема, из-за которой донгл не может зафиксироваться на частоте выше определенной. Это решается лучшим тепловым дизайном и охлаждением, как реализовано в нашем устройстве V3. У N3 также отличный тепловой дизайн и, судя по нашему тестовому образцу, эта проблема не повторяется.
(Мы рекомендуем просматривать следующие изображения в полноэкранном режиме, нажав двойную стрелку в правом верхнем углу изображения)
External Power Tests
Одной из главных привлекательных особенностей N3 является возможность питания через внешний источник. Вход внешнего питания принимает 5 В и рассчитан максимум на 6 В. Мы протестировали эту функцию как с обычным сетевым блоком питания 5 В переключаемого типа, так и с литиевым аккумулятором-зарядкой на 5 В.
Внешнее питание подключается через винтовой терминальный блок, поэтому вам нужно будет оголить некоторые провода в зависимости от кабеля источника питания. Для питания от батареи через наш портативный литиевый аккумулятор на 5 В мы взяли старый USB‑кабель, разрезали его и обнажили медь на красном ( +5В) и черном (GND) проводах. Устройство ThumbNet ясно отмечено надписью GND/5V на корпусе, и вам нужно быть очень осторожным при подключении, так как обратная полярность может повредить N3 и/или USB-порт.
По работе функция внешнего питания работала безупречно. Как только внешнее питание подано, потребление тока (показанное на USB-амперметре, подключенном к USB-разъему) падает до нуля. Питание можно подключать и отключать по мере необходимости, не нарушая работу устройства. Функция внешнего питания может быть полезна для питания устройства на конце длинного USB-кабеля, или чтобы избежать перегрузки слабых USB-портов, например на встроенных компьютерах вроде Raspberry Pi. Это может позволить запустить несколько устройств от одного USB‑контроллера или одного Raspberry Pi без ограничений по питанию. Однако для той же цели можно использовать и активный USB-хаб.
Что касается различий в уровне шума и спурах между USB-, AC-питанием и батарейным питанием, мы не заметили существенных различий. Ниже приведено сравнение уровня шума. Эффект может быть более заметен на USB-источниках питания, которые более шумные. Возможно, USB-блок питания в нашем тестовом ПК уже достаточно чистый.
Одна из проблем N3 заключается в том, что она потребляет почти 400 мА, что по сравнению с 280 мА, используемыми стандартным донглом. Поэтому на длинном 15 м активном USB-удлинителе N3 не удалось работать, вместо этого возникал странный режим с одиночным широкополосным сигналом посередине спектра на всех частотах. Это было связано с тем, что напряжение на конце длинного USB-кабеля упало примерно до 3,1 В. RTL-SDR требует как минимум 3,3 В для нормальной работы. Больший ток приводит к большему падению напряжения в USB-кабеле из-за электрического сопротивления кабеля. По сравнению V3 донгл мог работать на длине USB‑кабеля до 25 м (два активных удлинителя, соединённых вместе) без проблем. Стандартные донглы не работали на 25 м кабеле, поскольку регулятор, который они используют, имеет более высокий порог падения напряжения.
Однако N3 имеет возможность использовать внешнее питание, тем самым исключая проблемы падения напряжения в USB при использовании этой функции. При подключении внешнего питания N3 работал безупречно на дистанции 25 м и даже 30 м USB-кабеля. Возможно, длину USB можно ещё увеличить с помощью более длинных активных USB-кабелей (которые применяются для удовлетворения требований по времени передачи пакетов), поскольку падение напряжения в USB-кабеле не является проблемой при внешнем питании.
Faults with External Power?
Недавно Акос из блога radioforeveryone.com также получил и протестировал ThumbNet N3. Однако во время тестирования на батарейном питании произошла проблема, и что-то привело к тому, что два USB-порта на его ноутбуке перестали функционировать навсегда. Большинство USB-портов должны иметь предохранитель PTC, но в случае Акоса похоже, что они не активировались достаточно быстро или их вообще не было. Естественно, он был очень недоволен и вернул ThumbNet N3 на тестирование.
Обновление 18-дек-2016: Отчёт об инциденте от ThumbNet доступен в новом посте Акоса.
ThumbNet также написали нам об инциденте и объяснили возможные режимы отказа N3 для внешнего питания, которые включают:
- Короткое замыкание на входе +5v. Может вызвать перегрузку USB-питания
- Обратная полярность на входе +5v. Может вызвать перегрев LDO 3V3 и/или перегрузку USB-питания
- Переподпитка на входе +5v. В экстремальном случае может привести к перегреву LDO 3V3 и выходу из строя конденсаторов и микросхем
- Замыкание на земле через N3. В экстремальном случае может привести к перегрузке источника питания, повреждению печатной платы
По данным их исследования, наиболее вероятной причиной повреждения считается применение обратной полярности. В ответ на это они добавили несколько рекомендаций:
- Повторно информировать пользователей о пределах напряжения и необходимости правильной полярности.
- Рекомендовать пользователям сначала подсоединять провода питания к разъемам Phoenix (после проверки полярности и отсутствия оголённых проводов), а затем регулярно использовать штекер и гнездо для подключения питания, вместо повторного снятия проводов с клеммников. Дополнительно это исключает проблему скрытия обозначений +5V и GND на корпусе N3.
- Рекомендовать пользователям, как и с множеством электроники, используемой для экспериментов, использовать источники питания (включая USB-порты), которые имеют собственную защиту (термопредохранитель или предохранитель перегрузки).
Они также добавляют диод защиты от обратного тока во все будущие партии выпускаемых устройств на всякий случай.
Позже при получении возвращённого устройства они не обнаружили никаких проблем с тем устройством.
N3, вовлечённый в этот инцидент, был передан напрямую тестовому инженеру без промежуточной обработки и оказался работоспособным, без повреждённых компонентов. Текущий расход — 405 мА.
В наших собственных тестах мы не столкнулись с проблемами внешнего питания при использовании сетевого блока AC в течение нескольких часов или при питании батареей более получаса.
Вывод
В целом ThumbNet (с вариантом алюминиевого корпуса) — прочный и надёжный комплект. Улучшения не являются принципиальными, но можно ожидать примерно на 1–2 дБ выше SNR, более низкого уровня шума и лучшей экранировки от мощных помех.
В наших тестах режим внешнего питания работал безупречно, и мы не заметили проблем. Режим внешнего питания полезен для питания устройства на конце длинного USB-кабеля, но любая помехо-улучшения от использования внешнего питания оказались слишком малы, чтобы заметить разницу.
Источник:
