domingo, 15 de maio de 2011

SDR a partir de um rádio FM barato.

O texto a seguir e um relato das experiências que  tenho realizado nos últimos meses. Os acontecimentos não tem uma data especifica, e podem conter imprecisões e ou omissões.


O TDA7088T, ou clones como o SC1088, CD9088 e outros, e um chip para recepção de FM que usa uma FI de 70kHz.
Baseado nesse fato, pensei na possibilidade de usar o chip como receptor para SDR. Como tinha um rádio desses, resolvi fazer algumas experiências. Esses rádios custam menos de R$10,00.
Primeira providencia foi obter o datasheet do TDA7088T e identificar os possíveis pontos onde se poderia obter a FI. Os pontos são logo após o mixer (6), após o filtro passa baixas (8) e depois do limitador (15).
 
O primeiro teste foi conectando o pino 15 a entrada de microfone, sem modificar a frequência de sintonia, ao sintonizar foi possível observar um sinal passando no espectrograma, ou o nível de ruido aumentando, que seria a baseband de FM. Possivelmente, se possui-se um ADC com banda passante de 200kHz, seria possível demodular o sinal.
A seguir tentei modificar a frequência do oscilador local para alguma banda em que exista modulação AM ou NBFM, essas tentativas foram infrutíferas, ou o oscilador não oscilava ou não era estável ou frequência desconhecida.
Em seguida, experimentei um oscilador externo, em ~440kHz, conectado ao pino 4 do TDA7088T, e a entrada de antena (11) a FI de 455kHz de um rádio AM/OC. Sucesso, ao sintonizar o rádio em uma emissora AM local (sinal forte) um pico por volta de 13KHz apareceu no espectro, e foi possível fazer a demodulação AM, mas, o ganho excessivo estava acionado o limitador e prejudicando a faixa dinâmica em amplitude, reduzir o sinal de 455kHz melhorou a qualidade da demodulação (maior volume). Montei esse circuito de forma permanente.
Conversor de 455kHz para 12kHz
Esquema do conversor de 455kHz para 12kHz



Um outro dia, comprei um receptor FM/AM com intuito de reaproveitar o capacitor variável (que não se encontrava no comercio local), e como a parte de FM usa o CD9088, tentei novamente usar o oscilador local, novamente sem muito sucesso.

Recentemente, revisitando sites do bookmark, encontrei isso:
http://www.hanssummers.com/poundshop.html#
Que são instruções para usar o TDA7088T como receptor de 40m em AM.
A leitura do texto me mostrou o motivo de não ter conseguido uma sintonia estável, ou de achar que o oscilador não estava funcionando.
O problema e o circuito de FLL, que tem como objetivo comprimir a baseband de FM afim de ficar compatível com a FI de 70kHz. A sugestão do texto e usar um capacitor de grande valor no filtro de loop (3), experimentei um de 47uF. E o tanque LC configurado para oscilar em por volta de 6MHZ (L=12uH). Dessa vez, ao sintonizar uma emissora, a frequência começou a variar lentamente (além da instabilidade do oscilador), deve ser o FLL em funcionamento. Analisando o diagrama interno do TDA7088T, o FLL poderia ser desabilitado cortando o áudio completamente, isso pode ser feito colocando o pino 3 em +v ou gnd, coloquei em +v, curto circuitando o capacitor, em gnd corta também o mixer.
Com essa modificação, o FLL não mais atua, e consegui sintonizar uma emissora em 49m. Mas o oscilador continua instável, provavelmente devido a condição da montagem improvisada. O ganho em RF em muito baixo e apresenta muito ruido, não servindo para escutar estações fracas, nada de QRP. Talvez usando um amplificador de áudio de baixo ruido e usando a entrada line-in, o nível de ruido melhore.
Modificação para 40m
Comprei um novo rádio FM, dessa vez com o intuito de sintonizar a banda de 2m, e ser portátil. Esse usa o SC1088.
Rádio FM de sintonia eletrônica

Que teve, a etapa de áudio modificado para ser um pré-amplificador do sinal que vem do pino 15, indutores de desacoplamento da antena removidos, jack para o fone reconfigurado, sintonia eletrônica desabilitado pondo o pino 16 no GND, potenciômetro de volume modificado para ser um divisor de tensão e atuar como sintonia, o cursor do potenciômetro foi ligado ao resistor que anteriormente estava no pino 16. Bobina do oscilador trocado por um com menos voltas. Por falta de um frequencímetro que cubra VHF, não tenho ideia em que frequência esta oscilando, não consegui sintonizar quase nada, só coisas que se parecem com estação FM ou áudio de TV, distorcidos. Resolvi voltar a bobina original, e ver se conseguia sintonizar algo, não deu muito certo.
Como não modifiquei o filtro passa baixa e o passa banda, a FI deve estar optimizado para algo torno de 70kHz. Para verificar isso, precisaria amostrar a mais de 140kHz, não tenho uma placa de som com amostragem a 192kHz (96kHz de banda). Mas, a placa de TV (bt878) tem um ADC que chega a 448kHz, ou seja, 224kHz de banda, mas o funcionamento desse ADC e um pouco temperamental. Reconectei os cabos para a entrada do ADC da TV, e realmente, o sinal esta mais forte em torno de 80kHz. Consegui sintonizar algumas emissora locais de FM, com distorção, e o áudio do canal 6 (TV) sem distorção (ou pouca). O meu computador não tem potência suficiente para processar a largura de banda exigida para WBFM, motivo da distorção, a FM da TV tem profundidade de modulação menor que a de FM.
Algumas modificações
No CD1088, aparentemente existe um filtro passa alta, com corte de uns 40dB em aproximadamente 1kHz, e 5dB lá por 20kHz, ou seja, existe um grande atenuação para frequencias abaixo de 20kHz. Mesmo removendo (ou desacoplando) os filtros, esse passa alta não muda. Com o CD9088 isso aparentemente não ocorre.
O filtro passa baixa pode ser reconfigurado para outra frequência, mudando os capacitores do fitro "Sallen-key", capacitor entre o pino 6 e o 8, eo capacitor do pino 7. Com 22nF e 1nF a frequência de corte fica em 33kHz.

Não tenho um outro hardware para SDR similar para dizer se os resultados obtidos com a modificação do rádio FM são bons ou ruim. Comparado com o QSD I/Q o desempenho e muito ruim.