Question:
Récepteur DIY SA612 + RTL-SDR HF: bon sur ordinateur portable, mais énorme bruit large bande sur Raspberry Pi
比尔盖子
2019-11-29 19:17:33 UTC
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J'ai récemment construit une table de mixage SA612 pour la réception HF. J'ai utilisé un oscillateur de fréquence USB pour augmenter la fréquence d'entrée de 28,8 MHz.

J'ai utilisé une antenne filaire aléatoire à l'extérieur de mon balcon et l'ai connectée à la broche centrale d'un support d'antenne de voiture, et j'ai utilisé un long coaxial pour guider le signal dans la pièce vers mon filtre passe-bas DIY, puis connecté à ma table de mixage DIY SA612, et sa sortie à mon RTL-SDR, et enfin connecté tout à mon ordinateur portable alimenté par batterie.

La réception n'était pas la meilleure, mais ses performances m'ont juste permis de pouvoir capter un grand nombre de stations de radio à ondes courtes et moyennes à haute puissance avec une faible distorsion, j'étais plutôt satisfait de mon appareil ( même si je n'ai rien pu entendre des bandes de radio amateur en raison de sa plage dynamique limitée face à ces stations puissantes).

Mediumwave Reception on Laptop

Cependant, être assis à l'intérieur du balcon sur un petit siège avec un ordinateur portable est extrêmement inconfortable, j'ai donc décidé de brancher mon Raspberry Pi pour un fonctionnement à distance. Malheureusement, dès que je connecte mon SDR à mon Raspberry Pi, un énorme bruit large bande est reçu sur tout le spectre, tuant MW et HF au-delà de la reconnaissance! J'utilise l'onde moyenne comme exemple, mais HF est également le cas (note: il s'agit d'un signal converti, le FI réel est d'environ 30 MHz).

Mediumwave Reception on Raspberry Pi

Il doit y avoir une forte interférence qui conduisait le SA612 à la saturation. Au départ, je pensais que le bruit provenait de l'alimentation en mode commuté, alors j'ai alimenté le Raspberry Pi à partir d'une alimentation linéaire de paillasse, et j'ai également alimenté le mélangeur SA612 à partir d'une batterie 9 volts à la place. Consultez le schéma fonctionnel suivant.

Block Diagram of my SDR Shack

Mais cela a eu peu d'effet. Bien que le nombre d'interférences parasites ait été quelque peu réduit, mais le SA612 est toujours surchargé, et je vois toujours une «mitrailleuse» comme des interférences à intervalles fixes, certains balaient d'avant en arrière autour de son support comme un wobbulator. De plus, le plancher de bruit du signal de toute la bande continuait de monter et de descendre.

Et étrangement, si j'alimente mon SA612 via Raspberry Pi et que j'utilise le RTL-SDR sur mon ordinateur portable, je ne vois presque pas ingérence. J'ai aussi essayé d'écouter la radio sur mon ordinateur portable tout en exécutant un test de vitesse Ethernet sur le Raspberry Pi, mais je ne vois rien du tout.

Et j'ai finalement trouvé si je débranche l'entrée coaxiale de ma table de mixage SA612, presque toutes les interférences auraient disparu.

Donc, ma meilleure estimation de la situation est que l'interférence a été générée à l'intérieur du Raspberry Pi, de son bus USB interne ou de l'Ethernet, et l'EMI se déplaçait à travers le sol / Shield, et / ou quelque peu le signal était capté du côté d'entrée du mélangeur. Une autre possibilité est que le Raspberry Pi dispose de sa propre alimentation à découpage pour générer les rails 3,3 V et 1,8 V, c'est peut-être la source de l'interférence.

Est-ce une conclusion correcte? Et que puis-je faire pour réparer les interférences?

Edit 1

J'ai réalisé que mon alimentation de table était en fait une alimentation à découpage, oups ... Et j'ai fait plus des expériences.

  1. Charger l'ordinateur portable tout en écoutant la radio peut éliminer complètement les MW et HF en utilisant sa propre alimentation. Bien que mon alimentation de paillasse soit une alimentation à découpage, je m'attends à de meilleures performances.

    • Ordinateur portable + batterie: spectre propre.

    • Alimentation ordinateur portable + OEM: interférences "ultra-large bande" en MW et HF.

    • Alimentation ordinateur portable + table: Interférences large bande en MW et HF en dessous et autour de 5 MHz , mais l'interférence est plus faible à 7 MHz et 10 MHz.

    • Ordinateur portable + alimentation de paillasse non alimentée: fortes interférences à MW. Mais faible interférence en HF.

    • Ordinateur portable + alimentation de paillasse débranchée: aucune interférence.

  2. En utilisant un ancien transformateur et un LDO, j'ai fabriqué ma propre alimentation linéaire pour alimenter le Raspberry Pi.

    • Alimentation linéaire Raspberry Pi + DIY: légère interférence à MW, mais forte interférence à travers HF.

    • Raspberry Pi + transformateur d'isolement 1: 1 supplémentaire + alimentation linéaire DIY: faible interférence à MW, mais forte interférence à travers HF.

Conclusion

Cela ne change pas la conclusion de ma question initiale, il semble que le Raspberry Pi en était responsable pour la plupart des interférences. Mais les EMI conduites à partir des lignes électriques étaient également un coupable.

Je vais essayer d'isoler le plan de masse entre RTL-SDR et SA612 à l'aide d'un transformateur RF pour voir si cela améliore son immunité aux EMI / RFI.

Edit 2

J'ai essayé d'utiliser plus de 10 ferrites pour caler tous les câbles, mais cela n'a absolument aucun effet sur la réduction des interférences, les mitrailleuses sont toujours partout. Et j'utilise déjà un châssis métallique sur le Pi ( bien que je doute que ce soit efficace comme bouclier puisque le boîtier est peint et que tous les trous de vis du Pi n'ont pas de cuivre exposé à la terre ) .

Je pense que le problème est que ma table de mixage SA612 a une mauvaise immunité (construite sur une carte en cuivre avec une construction anti-bug). Un meilleur filtrage et un meilleur blindage pour le mélangeur est probablement la seule solution potentielle au problème.

Quatre réponses:
#1
+2
AF7SJ
2019-12-26 20:51:33 UTC
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Il me semble que vous avez déployé beaucoup d'efforts pour le retrouver. Je pense que vous êtes sur la bonne voie en ce qui concerne le Pi créant beaucoup de bruit à large bande. Mais je me demande si vous avez essayé de mettre le SDR sur un câble d'extension USB afin de pouvoir le déplacer aussi loin que possible du Pi?

J'ai trouvé que s'éloigner d'une source de bruit aide beaucoup.

Si vous alimentez le SDR via une antenne externe alimentée par coaxial, vous pouvez intégrer le SDR dans une boîte de projet entièrement métallique (mise à la terre), qui a le coaxial passant d'un côté pour l'entrée d'antenne, et une rallonge USB reliant le Pi.

Bonne chance!

#2
+1
比尔盖子
2020-01-06 01:09:39 UTC
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Je pense que mon problème est causé par le bruit en mode commun. J'ai repensé mon mélangeur SA612 fait maison. J'ai isolé la masse de l'antenne de la masse du mixeur, et j'ai également isolé la masse du mixeur de la masse de sortie RTL-SDR, et maintenant le problème est résolu.

Voici comment j'ai résolu le problème. Comme je n'ai qu'une connaissance très limitée de l'électronique et de la radio, elle peut contenir des erreurs, des corrections et des suggestions d'amélioration de cette réponse sont les bienvenues.

Identifier les sources de bruit

Dès les premières observations , nous pouvons tirer plusieurs suppositions éclairées sur les sources du bruit.

Malheureusement, dès que je connecte mon SDR à mon Raspberry Pi, un énorme bruit large bande est reçu sur tout le spectre

  • La radio fonctionne bien sur un ordinateur portable, mais reçoit un énorme bruit large bande sur un Raspberry Pi.

J'ai donc alimenté le Raspberry Pi à partir d'une alimentation linéaire de table, mais cela a eu peu d'effet. Bien que le nombre d'interférences parasites ait été quelque peu réduit, mais le SA612 est toujours saturé, et je vois toujours des interférences de type «mitrailleuse» à intervalles fixes.

  • Utilisation de différentes sources d'alimentation fait une différence, et réduit quelque peu le bruit sur le spectre, mais pas beaucoup.

Cela indique que le bruit provenait certainement de sources externes, et il est probable que le bruit a été couplé par conduction, pas de rayonnement.

Identifiez comment le bruit est couplé dans le récepteur

Et étrangement, si j'alimente mon SA612 via Raspberry Pi et utilise le RTL-SDR sur mon ordinateur portable, je ne vois presque aucune interférence.

  • Le bruit n'est pas détecté lorsque l'interface de mixage SA612 est connectée au Raspberry Pi, qui est notre source de bruit présumée. Cela signifie que le bruit n'a pas été couplé au système par son alimentation.

J'ai également essayé d'écouter la radio sur mon ordinateur portable lors d'un test de vitesse Ethernet sur le Raspberry Pi, mais je ne vois rien du tout.

  • Le bruit n'est pas détecté par le SDR si l'ordinateur portable est utilisé, même si la radio est au même emplacement physique, ce qui indique que le bruit n'a pas été couplé au système par rayonnement.

Et j'ai finalement trouvé que si je déconnectais l'entrée coaxiale de ma table de mixage SA612, presque toutes les interférences auraient disparu.

  • C'est une observation critique: la déconnexion de l'entrée d'antenne fait disparaître immédiatement le bruit, ce qui signifie que le bruit doit avoir trouvé un moyen de se déplacer du SDR au frontend du mélangeur, il est possible que le problème soit créé par le commun- bruit de mode.

Et du diagramme ...

Block Diagram of my SDR Shack

Le seul chemin conducteur est le coaxial câbles, qui connectent ensemble l'entrée du mélangeur, la sortie du mélangeur et l'entrée du RTL-SDR.

Hypothèse

Donc, l'hypothèse est que l'EMI se déplaçait à travers le sol / bouclier, et finalement être capté du côté d'entrée de la table de mixage.

Table de mixage

Voici comment la table de mixage a été conçue.

Mixer Schematics

Un transformateur de balun d'entrée convertit le signal asymétrique de l'antenne en un signal équilibré, le signal entrant est mélangé avec un oscillateur local injecté de l'extérieur et la sortie symétrique est convertie retour à un signal asymétrique et connecté au récepteur RTL-SDR. Les baluns utilisés étaient le Mini-Circuit ADT16-1T, qui est un transformateur RF haute performance, combiné à un mélangeur à double équilibrage, nous devrions avoir un rejet de mode commun raisonnable et une isolation des ports. Ainsi, il est peu probable que le bruit traverse le système via les ports.

Cependant, l'entrée, la sortie et le mélangeur sont tous connectés à un plan de masse commun. Naturellement, cela devient notre suspect.

Un autre signe d'avertissement est l'utilisation d'une antenne à fil aléatoire - le blindage coaxial et toute terre connectée directement à celui-ci devient le contrepoids de l'antenne. L'antenne est extrêmement vulnérable aux interférences si le courant de mode commun n'est pas supprimé.

Resign

La solution est de couper le chemin conducteur entre l'entrée et la sortie. Le transformateur d'entrée et le transformateur de sortie doivent être connectés uniquement au coaxial, mais pas à la masse commune. Bien que la séparation du plan de masse en morceaux ne soit normalement pas recommandée, je pense que cela devrait fonctionner pour résoudre le problème spécifique dans mon cas.

Removing the connection to common ground

Sur un PCB monocouche, j'ai utilisé trois remplissages de cuivre.

PCB layout

Après avoir gravé et soudé la carte, le spectre des ondes moyennes et des ondes courtes est maintenant limpide!

gqrx screenshot

#3
  0
hotpaw2
2019-11-30 21:57:28 UTC
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Si la question est de savoir comment résoudre ce problème RFI / EMI, voici ce que j'ai fait pour réduire partiellement le problème:

J'ai mis des chokes (plusieurs tours à travers des tores de ferrite) sur chaque fil et câble connecté au (x) Raspberry Pi (s) utilisé (s) pour HF (AirSpy HF +, SDRPlay, Lime Mini, et.al.). Ces câbles sont éventuellement utilisés comme antennes par le (s) convertisseur (s) de tension CC-CC intégré à proximité des puces IO (USB et Ethernet, HDMI, etc.). Ces antennes parasites peuvent rayonner dans tous les autres fils à proximité, y compris les lignes d'alimentation, les antennes, les convertisseurs ascendants, d'autres radios, etc. Le RTL-SDR est placé à l'écart du Pi à l'extrémité d'un câble USB lourd avec des selfs toroïdaux aux deux extrémités.

Placez une vieille radio AM vintage sur votre Pi et vous entendrez peut-être le bourdonnement de RFI / EMI.

Un boîtier métallique mis à la terre pour le Pi peut également aider, mais notez que cela tue la portée WiFi et BLE. J'utilise une base métallique et un dissipateur thermique gigantesque qui couvre presque tout le dessus du PCB sur un Pi 4.

J'ai essayé d'utiliser plus de 10 ferrites pour caler tous les câbles, mais cela n'a absolument aucun effet sur la réduction des interférences. Et j'utilise déjà un châssis métallique sur le Pi (* bien que je doute que ce soit efficace comme bouclier puisque le boîtier est peint et que tous les trous de vis du Pi n'ont pas de cuivre exposé à la terre *), je pense que le problème est que ma table de mixage SA612 a une faible immunité (construite sur une carte en cuivre avec une construction dead-bug). Un meilleur filtrage et un meilleur blindage pour le mélangeur est probablement la seule solution potentielle au problème.
#4
  0
skywave dxer
2019-12-10 23:47:07 UTC
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Juste quelques suggestions:

Vous pourriez avoir une "boucle de masse", essayez de créer un terrain d'entente pour tout. https://en.wikipedia.org/wiki/Ground_loop_%28electricity%29

Vous avez besoin de ferrites de type 31 pour les fréquences HF. S'ils ne listent pas le matériau de base, supposez qu'il n'est pas de type 31.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 4.0 sous laquelle il est distribué.
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