SDRZero

18/maio/2006

atualizado 18/novembro/2006

Experiências com o casamento de impedância na entrada do QSD, ganho no amplificador de instrumentação

Desde a série de artigos de Gerald Youngblood onde descreve uma primeira versão do SDR1000, utilizando um transformador de RF com 200 ohms de impedância vista entre as portas do 3253, fiquei curioso para averiguar a influência da impedância naquele ponto, no circuito amostra-e-conserva (sample-and-hold).

Utilizei o protótipo do SDRZero sem o amplificador de RF e filtro, colocando transformadores de RF com diferentes relações de impedância e medi o MDS. Foi utilizado um gerador de RF HP8640B. A placa de som utilizada foi a Delta 44 e o software o KGKSDR

(MDS é o "Menor Sinal Discernível", indica a sensibilidade do receptor e leva em conta o ruído interno. É padronizado fazer a medida com filtro de CW de 500 Hz, para a largura de SSB ou AM o resultado fica diferente e pode ser calculado a partir desse. A medida feita em dBm corresponde ao sinal que faz aumentar em 3 dB a saída do receptor, em relação à medida de saída só de ruído interno. "dBm" é a potência que toma como base 1 mW = 0 dBm).

Eis o que encontrei:

A impedância é aquela entre as portas do 3253. O MDS foi medido numa largura de banda de 500 Hz. As medidas foram feitas em 7 MHz, será interessante repeti-las em 30 ou 50 MHz para descobrir como será o comportamento do SDRZero no trecho mais alto de HF e início de VHF.

As medidas indicam que a escolha feita, seguindo o SDR1000 porém sem colocar resistores em série com o sinal, de um transformador de 50:200 ohms é boa. No caso do SDRZero a opção foi de usar um transformador por linha de transmissão tipo Guanella, por causa de sua larga faixa de passagem. Esse tipo de transformador consiste em duas linhas de transmissão, realizadas com par trançado, em paralelo num lado e em série no outro.

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20/5/2006
atualizado 22/5/2006

Outras experiências.

O SDRZero nesta avaliação é uma versão completa (com amplificador de RF), a experiência foi variar o ganho do amplificador de instrumentação, por meio dos resistores de 200 ohms, o observar MDS.

Foram feitas medidas também com uma placa de som Creative Live! Value, um modelo de 16 bits.

Os números em dB são os indicados pelo KGKSDR e são relativos à faixa dinâmica da placa de som. Os números em dBm são a potência em RF do gerador de sinais.

Um ganho de 25 ou 30 dB é suficiente para que o número de ruído (e o MDS) se estabilize e fique dependente somente do estágio amplificador de entrada. Aumentar mais o ganho só faz subir o piso de ruído, e consequentemnte diminuir a faixa dinâmica do receptor pois ao elevar o nível dos sinais na entrada ficará menor a intensidade máxima de sinal que o receptor pode suportar sem distorção.

O NE5532 pode dar na saída aqui 4 Vp-p ou 1,4 Vrms. Isso foi escolhido assim para proteger a entrada da placa de som, algumas podem se danificar com nível superior a esse. Para uma placa como a Delta 44, que tem um nível máximo maior, pode-se alimentar o NE5532 com 10 V e 5 V como tensão de referência onde está 2,5V no esquema. A parte relativa ao 74CBT3253 não muda, continuando com alimentação de 5V e referência de 2,5V. Como o amplificador de instrumentação tem ganho unitário para sinal em modo comum, a tensão na saída do QSD altera a polarização do NE5532 de modo que a nova tensão de referência, ao invés de 5V, ficará (5+2,5)/2 = 3,75V. Não é o ideal mas já é uma melhora. A melhor solução para se obter o máximo desse estágio é alimentá-lo com tensão diferencial, p. ex. + e - 10V.

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26/maio

Novas medidas depois que descobri uma lâmpada fluorescente que "levantava" o piso de ruído!

1) SDRZero versão normal, ganho no amplificador de áudio G = 25 dB, MDS = -135 dBm

2) Sem amplificador de RF, MDS = -128 dBm

3) Idem, com ganho de áudio aumentado para 35 dB, MDS = -134 dBm.

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27/maio

Mais outras medidas com o SDRZero sem pré-amp de antena (MMIC) e com um "pad" de -3 dB entre o filtro e o transformador do QSD. Sem o pré, o SDRZero apresenta uma curva de resposta no trecho de 96 kHz caindo cerca de 10 dB nas extremidades, devido à falta de terminação correta ao filtro. Isso com antena comum ligada; quando é o gerador de RF, com sua terminação fixa e resistiva de 50 ohms, o problema não acontece.

1) Com ganho nos amplificadores de instrumentação G = 25 dB, MDS = -124 dBm

2) G = 35 dB MDS = -131 dBm

3) Com pad de -6 dB, G = 35 dB MDS -126 dBm

4) idem, G = 40 dB MDS = -129 dBm

Mesmo com o pad de -6 dB a curva de resposta apresenta cerca de 6 dB de variação, observado no piso de ruído com antena ligada. Como a antena também não é uma terminação resistiva (somente é numa única frequência), e, na saída do filtro, o pad somente aproxima a impedância correta, o filtro se afasta da curva projetada.

Levando em conta que o SDRZero pode ser usado até como instrumento com razoável precisão nas indicações de intensidade de sinal, o uso do amplificador de RF como projetado desde o início, teve nas medidas práticas comprovação do acerto na escolha incial.

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8/agosto/2006

Experimentando em 30 MHz. Coloquei um oscilador em 60 MHz com um dobrador a transistor (2 BF199 em circuito push-push) e no estágio conversor senóide-quadrada coloquei transistores BFT92.

Com o gerador de RF na entrada medi MDS de -130 dBm (NF = 17 dB). O restante do circuito ficou sem alteração.

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