Один поток с антенны хотят превратить в приёмники FT8, WSPR и CW
Внутри одного потока отсчётов можно поселить сразу несколько радиоприёмников. Цифровая логика сдвигает нужный участок спектра к нулевой частоте, оставляет узкую полосу фильтром, прореживает поток и отдаёт процессору уже компактные комплексные выборки. Так один участок может слушать FT8, второй — WSPR, третий — телеграфный участок, хотя на входе у них одна антенна и один АЦП.
Именно такую машину задумал радиолюбитель Guido, IW5ALZ. Его HF MultiChannel RX должен собираться из двух готовых плат: платы с двухканальным AD9248 и модуля SmartZynq SP2. Сначала КВ-сигнал оцифровывается с высокой частотой, затем программируемая логика Zynq создаёт несколько независимых цифровых понижающих преобразователей. ARM под Linux остаётся работа с сетью, декодерами и журналом наблюдений. Канал приёмника в такой схеме перестаёт быть отдельной цепочкой смесителей, кварцев и фильтров: он становится экземпляром модуля в FPGA.
Приёмник как повторяемый блок логики
Для узкополосных цифровых видов это очень естественное разделение работы. FT8 и WSPR занимают крошечную долю полосы, которую способен выдать скоростной АЦП. Гнать весь исходный поток в компьютер по Ethernet означало бы таскать данные, которые декодеру не нужны. Логика рядом с преобразователем выполняет однообразную тяжёлую работу параллельно: умножает отсчёты на собственный цифровой гетеродин, фильтрует и децимирует каждый выделенный срез. По сети уходят уже данные нужной полосы.
Пока эта картина существует как проект, а не как проверенный приёмник. Автор прямо сообщает, что заказанные платы ещё не приехали. Более того, опубликованный репозиторий описывает начальный тракт для другого преобразователя: одноканального 12-битного AD9226 с параллельным CMOS-интерфейсом и частотой 64 MS/s. В нём заявлен цифровой перестраиваемый гетеродин от 1 до 30 MHz с шагом 1 Hz, понижение потока до 8 ksample/s комплексных I/Q и полоса около ±2 kHz. Есть виртуальный источник FT8-подобного сигнала, полезный для отладки математики, но он не доказывает приём эфира.
Пока есть только заготовка тракта
Целевая AD9248-плата приносит другую задачу. Сам AD9248 — двухканальный 14-битный АЦП с вариантами до 65 MSPS; в паспортных условиях версия на 65 MSPS показывает 71.6 dBFS SNR и 80.5 dBc SFDR до частоты Найквиста. Эти цифры описывают микросхему на стенде производителя. В самодельном КВ-приёмнике их способны испортить генератор тактовой частоты, питание, разводка, входное согласование и особенно сильные станции за пределами интересующего участка.
Прямая оцифровка КВ быстро упирается в физику перед АЦП. Слабый сигнал WSPR может прийти одновременно с мощной вещательной станцией или близким любительским передатчиком. Если фронтенд перегружен, цифровые фильтры уже не спасут: в спектре появятся продукты интермодуляции, ложные линии и паразитные составляющие от тактирования. Поэтому проекту ещё предстоит доказать входную фильтрацию, защиту антенны, реальную эффективную разрядность, динамический диапазон и чистоту тактового сигнала.
Где КВ ломает красивую схему
Самый интересный результат здесь пока архитектурный: число одновременно слушаемых участков должно определяться запасом логических ресурсов и пропускной способностью памяти, а не числом купленных аналоговых трактов. Следующая версия проекта станет по-настоящему важной после первых спектров с реальной антенной, декодирования эфирных FT8/WSPR и отчётов о временных ограничениях и использовании ресурсов FPGA. Тогда окажется, сколько приёмников действительно помещается в одном потоке с антенны.