O rugaminte.

[n2nnu]

Citesc interesat descrierea detectorului TAYLOE care este la inima lui SDR1000.
Dupa parerea mea, schema violeaza o multime de reguli de proiectare in domeniul analog,
dar nu sint inca in stare sa-mi fac o parere definitiva.
Un punct interesant in schema, pe care autorul nu il discuta de loc este pinul de intrare al multiplexerului. Acest component este digital si de aceea e cu totul nepotrivit sa-l folosesti in analog. Autorul aici utilizeaza un tric. Voltajul continuu de "bias" este modulat de semnalul util de radio fregventa de la intrare si de aceea, semnalul resultat composit este propagat prin nodurile digitale ale multiplexerului. Generarea de doua semnale decalate in timp (0 si 180 grade) este apoi presentata celor doua intrari ale OpAmpului. Voltajul de curent continuu fiind la acelas nivel este scazut din el insusi asa ca la iesire DC bias devine 0 volti. Semnalul de RF util, fiind diferit la cele doua intrari va fi scazut mai putin si asa avem un semnal la iesire.
Una din problemele pe care le vad eu este faptul ca exista un spatiu in timp (1/4lambda) intre activarea celor doua condensatoare. In acest timp condensatorul 0degree se va descarca putin ceace reprezinta o erroare in semnal. Acest condensator se va descarca in continuu pana la timpul unui esantion nou. Acest fenomen poate produce o multime de fluieraturi si alte artificii neplacute.

Si acum despre rugamintea mea. Daca aveti un SDR1000 si un osciloscop cu doua trasee, va rog sa masurati pe un canal pinul de intrare (in modul AC) si iar pe celalalt pinul de 0degree (in modul DC) si sa faceti o poza. As fi foarte curios sa o vad. Bine inteles, intrarea aparatului trebuie conectata la un RF generator cu modulatie AM.

Multumind anticipat,
Alex

[YO3FZS]

... Un punct interesant in schema, pe care autorul nu il discuta de loc este pinul de intrare al multiplexerului. Acest component este digital si de aceea e cu totul nepotrivit sa-l folosesti in analog...

Switch-urile din demodulatorul Tayloe folosit in sdr1000, ca si switch-urile MOS din seriile 3253 si similare (3125, 3257, etc.), desi au intrarile de comanda "digitale", pot (si sunt destinate si pentru a) comuta si transmite prin intrarile/iesirile de semnal inclusiv semnale analogice.
Prima data cand am intalnit FST3125 si 3253 s-a intamplat inainte de a apare febra SDR, la QRL in aparate de "consumer" in care FST3125 si FST3253 comutau semnale audio analogice.
Faptul ca sunt "digitale" se refera numai la compatibilitatea cu familiile logice standard in ceea ce priveste pragul de comutare la intrarile de comanda, switch-urile pot fi de exemplu comandate direct din circuite CMOS alimentate la 5V, insa comutatoarele in sine pot fi utilizate si pentru comuta/transmite/bloca semnale analogice, exact cum se intampla la mult mai cunoscutele switch-uri CMOS din seriile CD4066, 74HC4066, etc.

... Autorul aici utilizeaza un tric. Voltajul continuu de "bias" este modulat de semnalul util de radio fregventa de la intrare si de aceea, semnalul resultat composit este propagat prin nodurile digitale ale multiplexerului...

Nu, nu se "moduleaza" nimic acolo...
Semnalul de intrare il reprezinta tensiunea din antena, ceea ce inseamna semnal alternativ.
Amplificatoarele fiind alimentate diferential cu +/-12V, acestea nu ar fi avut problema in a li se aplica la intrari atat tensiuni pozitive cat si negative fata de masa, insa acestor switch-uri alimentate unipolar (cu +5V) "nu prea le plac" la intrari tensiunile negative (si mai ales nu mari) si de aceea (si sa mai zicem ca... inclusiv din motive de IMD) intrarile lor pentru semnal trebuiesc prepolarizate in curent continuu, adica semnalul de la intrare este suprapus peste (insumat cu) o tensiune continua pozitiva astfel incat tensiunea instantanee la intrarile de semnal in comutatoare sa nu atinga valori negative fata de masa. Nu, nu se "moduleaza" nimic la intrare, nici AM, nici FM, nici PM!
[Spre deosebire, unele switch-uri mai vechi pentru aplicatii industriale/profesionale (din seriile DG de exemplu) admiteau tensiuni de intrare de ambele polaritati (+/- fata de masa) fiind si alimentate diferential, dar acestea ar fi cu muuult prea lente pentru aplicatiile de acest gen.]

... Voltajul de curent continuu fiind la acelas nivel este scazut din el insusi asa ca la iesire DC bias devine 0 volti. Semnalul de RF util, fiind diferit la cele doua intrari va fi scazut mai putin si asa avem un semnal la iesire...

Nu. "Voltajul" nu este "scazut din el insusi"... afirmatia aceea este penibila.
Tensiunea continua de prepolarizare este aplicata simultan intrarilor inversoare si neinversoare ale amplificatoarelor si deci aceasta tensiune de prepolarizare este aplicata la intrarile amplificatoarelor diferentiale ca si tensiune/semnal de tensiune continua de mod comun in timp ce, suprapuse peste aceasta tensiune continua de prepolarizare, semnalele AC defazate rezultate la iesirile din switch-urile detectorului Tayloe sunt aplicate la aceleasi intrari ale amplificatoarelor diferentiale ca tensiuni de mod diferential.
In consecinta, la iesirea amplificatoarelor diferentiale rezulta amplificate numai semnalele de mod diferential, adica tocmai semnalele I si respectiv Q.
[Daca vrei sa stii exact, toate tensiunile de mod comun (inclusiv cea de prepolarizare) sunt atenuate la iesire cu factorul de rejectie de mod comun (CMRR) a amplificatoarelor, adica in curent continuu de obicei >100dB, nu sunt "scazute din ele insele"...]

... Una din problemele pe care le vad eu este faptul ca exista un spatiu in timp (1/4lambda) intre activarea celor doua condensatoare. In acest timp condensatorul 0degree se va descarca putin ceace reprezinta o erroare in semnal. Acest condensator se va descarca in continuu pana la timpul unui esantion nou. Acest fenomen poate produce o multime de fluieraturi si alte artificii neplacute...

Nu ai inteles functionarea detectorului Tayloe...
Daca cele doua condensatoare ale aceleiasi cai (I sau Q) ar fi "activate" simultan, atunci tensiunile pe ele ar fi identice si deci diferenta de tensiune aplicata intrarilor amplificatoarelor diferentiale ar fi zero, nu ar exista semnal la iesire, etajul nu ar functiona!

"Problema" pe care o vezi dumneata reprezinta de fapt tocmai "cheia" functionarii si toata "frumusetea" acestui demodulator, care consta tocmai in asigurarea defazajelor de 90 de grade intre comutarile/esantionarile de pe cele doua cai si respectiv de 180 de grade intre cele doua esantioane ale fiecarei cai ce sunt "memorate" pe condensatori pe durata "defazajului" de 180 grade pentru a fi apoi insumate diferential si a asigura astfel amplitudinea maxim posibila la intrarea amplificatoarelor diferentiale - deci asigura si pierderi minime pentru acest tip de "mixer" Tayloe, mai mici decat pentru alte mixere.

Condensatoarele de esantionare nu se "descarca" semnificativ deoarece impedantele de intrare in amplificatoare sunt foarte mari ("suntarea" condensatoarelor pe perioada cat comutatoarele sunt deschise este redusa) iar capacitatile de ordinul zecilor de nanofarazi si fractiunilor de microfarad sunt relativ mari pentru perioadele de esantionare implicate aici, constanta de timp RC de "descarcare" prin intrarile amplificatoarelor este foaaaaaaarte mare fata de perioada de esantionare.

In plus, pentru ca semnalul de intrare se aplica dintr-un generator (antena) cu o rezistenta interna semnificativa (50 ohmi) care impreuna cu capacitatile respective dau un efect puternic integrator, tensiunea pe fiecare condensator reprezinta valoarea medie a tensiunii de intrare pe fiecare sfert de perioada pe care a fost esantionata aceasta.
O eventuala "descarcare" ar echivala cu o reducere a acestei valori medii si deci -ca efect la iesire- cu o reducere a amplitudinii semnalului la iesiri.
Deci, chiar si in eventualitatea unui circuit de esantionare "neideal", as fi foarte curios sa sa aflu cam cum anume ai gandit dumneata ca din aceste mici "neidealitati" ar putea rezulta tocmai niste... "fluieraturi" ?!

... Daca aveti un SDR1000 si un osciloscop cu doua trasee, va rog sa masurati pe un canal pinul de intrare (in modul AC) si iar pe celalalt pinul de 0degree (in modul DC) si sa faceti o poza. As fi foarte curios sa o vad. Bine inteles, intrarea aparatului trebuie conectata la un RF generator cu modulatie AM...

Datorita simetriei circuitului, toate circuitele de esantionare functioneaza identic, semnalul pe condensatorul "0 degree" nu difera fata de celelalte condensatoare, diferenta se observa numai... diferential, deci in raport cu un alt condensator.
De aceea ghici ce se intampla daca se inverseaza legaturile la fiecare pereche de intrari diferentiale in amplificatoare sau daca se inverseaza ordinea comutarii?! Cu ce este mai special si ce diferenta prezinta condensatorul "0 degree" fata de celelalte???
Semnalul la intrare nu trebuie sa fie AM ci sinus nemodulat pentru a putea fi observat mai usor pe osciloscop.


73!

Traian

[n2nnu]

Please see attaced.
Alex

[YO3AVO]

Desi nu raspund direct la "rugamintea" formulata in finalul mesajului, si intrucit am constatat din mesajele anterioare preocuparea de a intelege/explica functionarea montajelor electronice asociate domeniului SDR, va sugerez ca pentru intelegerea completa a functionarii "detectorului TAYLOE", sa il abordati prin intermediul teoriei generale a circuitelor cu capacitati comutate. Acest tip de retele electrice a fost temeinic fundamentat in anii '80 pentru translatii spectrale, modulare/demodulare, filtrari multicanal, egalizari de canale (voce/date), decimare/interpolare si altele. Ca dovada, va recomand sa cititi/studiati cartea "Circuite cu Capacitati Comutate", autori Adelaida Mateescu si Alexandru Serbanescu, aparuta in 1987(!) la Editura Militara (Bucuresti). De exemplu, in subcapitolul 7.1.4 intitulat "Blocul Modulator si Filtru Realizate cu Capacitati Comutate", veti regasi in figura 7.15 nucleul structurii "TAYLOE" folosit ca modulator.
Personal, m-am intrebat mereu de ce a obtinut, la 8 Mai 2001, Daniel Richard Tayloe patentul US 6,230,000 B1, pe o aplicatie existenta deja in domeniul public si industrial prin manuale de teorie a circuitelor electronice?!

73!
YO3AVO
Radu Ionescu

[YO9CHO]

http://wb9ipa.qrpradio.com/60meter/exci ... Patent.pdf