Режим прямого семплирования RTL-SDR

RTL-SDR программно-определяемый радиоприёмник может быть настроен на режим, который называется «режим прямого семплирования», и который с помощью небольшой аппаратной модификации позволяет dongle настраиваться на HF-диапазоны, где находятся любительское радио и многие другие интересные сигналы. Это означает, что схема повышения преобразователя (upconverter) не требуется.

Однако сложность прямого семплирования состоит в необходимости аппаратной модификации донгла. Также производительность может не соответствовать ожиданиям, как у доработанного устройства без добавления дополнительных фильтров. Примечание RTL-SDR Blog V3: Обратите внимание, что наш RTL-SDR Blog V3 уже имеет выполненную и встроенную модификацию прямого семплирования, поэтому аппаратные модификации для этих устройств не требуются! Просто смотрите руководство пользователя V3 для информации об активации режима прямого семплирования.

Режим прямого семплирования изначально был обнаружен и обсуждался в этой ветке на Google Groups.

Примеры

Пользователь YouTube Superphish смог принимать HF AM-радиопередачи и декодировать сигнал погодного факса HF на 5.8 МГц, используя модификацию прямого семплирования.

Аппаратная модификация

Аппаратная модификация довольно проста для человека с хорошими навыками пайки. Она предусматривает вскрытие корпуса донгла и припайку «случайного провода» или «длинной антенны-провода» к пину 1 или пину 2 (или к 4 и 5) чипа RTL2832U. Это позволяет RF-сигналам напрямую входить в чип RTL2832U, обходя тюнер-чип. Даже провод длиной всего несколько сантиметров будет достаточным для приёма вещательных станций AM. Для HAM-сигналов и международных вещаний, вероятно, потребуется более длинный провод, размещённый повыше. Будьте внимательны: модификация обходит защиту от электростатического разряда (ESD).

Пин 1 и 2 расположены ниже окружности-индентификации на чипе RTL2832U. Возможно, будет проще припаять провод к одному из двух конденсаторов, напрямую подключённых к пинам 1 и 2.

Еще несколько полезных изображений расположения пинов можно найти в посте блога superkuh о RTL-SDR.

Если вы используете R820T или R820T2-тюнер, возможно, лучше использовать выводы 4 или 5 для этой модификации, так как они фактически не задействованы из-за архитектуры. Это позволит вам использовать обычное квадратно-семплирование (I/Q) для частот VHF и UHF, а также режим прямого семплирования. Проблема этих выводов в том, что у них нет соединения с конденсатором, что делает их очень трудными для пайки.

Настройки ПО

Активация режима прямого семплирования требует настройки драйвера программного обеспечения. К счастью, SDRSharp имеет эту настройку встроенной опцией. В SDRSharp перейдите в меню настройки и измените режим семплирования на «Direct sampling (I branch)» или «Direct sampling (Q branch)». Ветка I соответствует пину 1/2, ветка Q — пину 4/5.

Если к любой из этих выводов подключена проводная антенна, и выбран правильный соответствующий режим прямого семплирования, вы сможете принимать сигналы в диапазоне от 0 до 14.4 МГц. Частоты от 14.4 до 28.8 МГц также можно принимать, используя полосовой фильтр.

https://rtl-sdr.com/wp-content/uploads/2013/04/SDRSharpDirectSampling.png

Улучшение балуна/трансформатора подгонки

Так как RTL2832U использует два вывода для формирования дифференциального входа (один вход вычитается из другого), можно использовать балун или трансформатор согласования, чтобы подключить оба вывода 1 и 2 к HF-антенне, которая не является только простым случайным проводом. По сути, это улучшение заключается в поиске или намотке собственного балуна и подключении входов балуна к выводам 1 и 2 (или 4 и 5), а другой конец балуна — к антенне. Здесь есть pdf-файл mikikg, демонстрирующий схемы для этой модификации.

Здесь — блог-пост Dekar, который использовал трансформатор от старого модема ADSL в качестве балуна. Здесь блог-пост, а также ещё один здесь на японском, показывают модификации, где балун-трансформатор был намотан вручную. Другой сайт на итальянском с множеством полезных изображений — здесь. Он использовал самонатянутый тороид 4:1 в качестве балуна и получил, по-видимому, хорошие результаты. Можно использовать Google Translate для перевода страниц, но изображения — самое важное здесь.

Хотя балуны 4:1 работают неплохо, фактическое входное сопротивление заметно выше ожидаемых 200-250 Ом. По данным измерений RTL-SDR-экспериментатора Мартина, фактическое значение составляет около 3 330 Ом. Так как широкополосный трансформатор согласования 66:1 не существует, текущая рекомендация — использовать 16:1 трансформатор согласования KK81. Это примерно ближайшее к широкополосному 66:1 трансформатору, который мы можем достать. Один экспериментатор, Роберт, отметил улучшение сигнала примерно на 16–19 dB при использовании 16:1 трансформатора Minicircuits T16-6T-KK81 по сравнению с 4:1 трансформатором.

Если не хотите использовать балун, можно также подключить к неиспользуемому выводу конденсатор от 1 нФ до 100 нФ к земле.

Другие улучшения

Большинство экспериментаторов этой модификации отмечает проблему FM-помех и необходимость использования низко pass-фильтров. Итальянская страница модификации показывает схемы и изображения 60 МГц фильтра нижних частот, совмещённого с модом прямого семплирования. Результаты показывают значительное улучшение подавления внеполосных сигналов с помощью фильтра нижних частот.

Некоторые пользователи также сообщают, что добавление низкошумного усилителя (LNA) может помочь улучшить приём. Существует хорошая ветка на Reddit, обсуждающая улучшения к этой модификации.

Вместо использования двух входов антенны, по одному для HF и для VHF/UHF, можно также создать диплексер. Это позволяет использовать один порт антенны как для прямого семплирования, так и для стандартных подключений VHF/UHF. Посмотрите пост Мартина, чтобы узнать, как он построил свой диплексер прямого семплирования на RTL-SDR донгле.

Прямое семплирование без аппаратной модификации (No-Mod)

Сейчас существует экспериментальный драйвер Оливера Джоуэтта, который позволяет настраиваться до 13 МГц, а иногда и ниже до 1 МГц на R820T RTL-SDR. В сочетании с LNA и фильтрацией нижних частот этот модифицированный драйвер может работать очень хорошо, но не так хорошо, как с upconverter или аппаратной модификацией прямого семплирования. Также сообщалось, что тюнер R820T2 работает значительно лучше, чем тюнер R820T с этой модификацией благодаря более широким фильтрам.

Также существует другой экспериментальный RTL-SDR-драйвер от tejeez, который позволяет аналогичную модификацию для HF, но работает через другой механизм. Большинство сообщений говорят, что он не так хорош, как мод Оливера Джоуэтта, но возможно может работать лучше для вещательных частот AM. См. пост об этой модификации здесь.

Источник:

• Обсуждение в группе Google Groups
• Superphish
• пост в блоге superkuh о RTL-SDR
• https://rtl-sdr.com/wp-content/uploads/2013/04/SDRSharpDirectSampling.png
• Здесь находится pdf-файл
• mikikg
• Здесь блог-пост Dekar
• пост здесь
• ещё один здесь
• здесь
• Пост Мартина: как он построил свой диплексер прямого семплирования на RTL-SDR донгле