Компанія WiNRADiO є підрозділом групи Radixon Robotron, яка була зареєстрована в 1991 році з метою комерціалізації результатів багаторічних досліджень в галузі радіозв'язку.

Підрозділ WiNRADiO Communications, повністю присвячене дослідженню сучасних технологій зв'язку, і було створено в 1996 році в результаті успіху асортименту новітніх радіоприймачів під маркою «WiNRADiO».
Група R & D Radixon має великий інженерний досвід в проектуванні радіочастотних і цифрових виробів, DSP і розвиненого прикладного програмного забезпечення.

Головний офіс компанії розташований в місті Мельбурні, Австралія. Місія компанії полягає в розвитку радіозв'язку шляхом тісної інтеграції радіозв'язку з сучасними технологіями обчислень і програмування.

На додаток до спектру стандартних інноваційних продуктів WiNRADiO також виробляє індивідуальні рішення для спеціалізованого нагляду, промисловості та моніторингу. Компанія за розміром досить велика, щоб мати необхідну ноу-хау, але так само досить мала, щоб бути гнучкою і піклуватися про клієнтів.
WiNRADiO Research Labs (на фото) знаходиться в сучасній будівлі в Оклей, близько 30 хвилинах їзди від Мельбурна і її діяльність присвячена інноваціям і новітнім рішенням в галузі зв'язку. Виробництво компанії здійснюється на сучасному заводському обладнанні заводу в містечку Брісайд, в промисловому районі Мельбурна.

До кінця 90-х років ХХ століття на сторінках відомого журналу «Радіо» стали з'являтися статті про абсолютно новий приймачі для того часу - «Комп'ютерний радіоприймач WiNRADiO». На той момент це стало великою новиною, ніж те незвичайним, тому що до того часу приймач вважався чимось окремим, а комп'ютер - взагалі відноситься до радіо дуже приблизно. Ситуація ускладнювалася тим що приймачі були не просто побутового призначення - а базувався як високошвидкісний скануючі приймачі дуже широкою смугою, аж до 2 ГГц. Одним з найбільших нововведень, стало застосування оцифровки і обробки сигналу на низькій проміжній частоті. Це тільки через кілька років гіганти трансіверостроенія почали впроваджувати технологію IF DSP (оцифровка і демодуляція на низькій ПЧ) в свої конструкції топ-класу. Поступово з часом технології розвивалися і нарешті, прийшла ера DDC - приймачів. Це коли сигнал оцифровується відразу з антени і передається в комп'ютер для подальшої обробки. Абревіатура DDC розшифровується як Digital Down Conversion - тобто цифрове перетворення вниз по частоті. Більш докладно про еволюції технологій в приймачах можна почитати в російської інструкції на приймач DDC від компанії WiNRADiO.

Фірма WiNRADiO стала в числі лідерів, що випускають DDC-приймачі. Вона випустила першої широкосмугові комп'ютерні приймачі, і першою якісні DDC приймачі. До WiNRADiO були спроби випуску «урізаних», а значить десь «збиткових», з не дуже хорошими характеристиками приймачів з прямою оцифруванням сигналу. Продукти компанії WiNRADiO широко користуються популярністю у промислових, спеціальних та військових служб як безальтернативних якісних широкосмугових прийомних засобів, для моніторингу і контролю радіочастотного спектром.

Однією з головних особливостей програмного забезпечення приймачів від компанії WiNRADiO - це здатність не тільки швидкого сканування діапазону, але так само можливість записувати на жорсткий диск комп'ютера цілі ділянки радіоефіру і його наступний аналіз і обробка. Розвинуте програмне забезпечення дозволяє не тільки в пост-процесі аналізувати і обробляти прийняті сигнали, але і в реальному часі проводити потрібну цифрову обробку сигналів, а так само виробляти візуалізацію сигналів в потрібному вигляді. З приходом технології DDC-прийому, Можливості прийому розширилися неймовірно. Найголовнішим і цікавою подією з приходом ери DDC - стала можливість бачити весь приймається спектр цілком, а також можливість запису цілого шматка радіо ефіру полосою до 2 МГц. Для прикладу, нижче наводиться скріншот програмного приймача WiNRADiO G-31DDC

Для збільшення натисніть на малюнок.

На скріншоті показана програма WiNRADiO з максимально доступними для перегляду спектрами. Нижня основне поле - полосою 50МГц, ліве верхнє поле - максимальна смуга 2МГц, яку вже можна писати на диск, і праве верхнє поле - де відображається найменший масштаб прийнятого спектра або спектр демодульованого сигналу.

В даному огляді розглянемо докладно два апарати від компанії WiNRADiO. DDC приймач WR-G31DDC і WR-305E. Буде розглянуто їх внутрішнє наповнення і проведений технічний аналіз застосовуваної елементної бази. Схемотехніка приймачів з першого дня випуску залишається сильно засекреченою, тому доведеться розглядати блоки приблизно і спиратися на власний досвід. Перше, що кинулося в очі при відкритті апаратів - це те, що зібрані вони на одному «шасі». Це означає, що кожне покоління приймачів збирається на одній універсальної платі, а кількість елементів на платі варіюється від складності та відповідно вартості приймача.

WiNRADiO WR-G31DDC "EXCALIBUR"

Основні технічні характеристики приймача:

• Діапазон частот: 9 кГц - 49,995 МГц
• Тип приймача: DDC-приймач з прямою оцифруванням в / ч сигналу
• Мінімальний крок перебудови: 1 Гц
• Види демодуляції: AM, AMS, LSB, USB, CW, FMN, FSK, DRM (опція)
• Придушення дзеркального каналу: 90 дБ
• Інтермодуляції 3-го порядку: +31 дБм
• Атенюатор: 0 - 21 дБ, з кроком 3 дБ
• Динамічний діапазон по SFDR: 107 дБ
• Коефіцієнт шуму: 14 дБ
• Мінімальний рівень детектируемого сигналу (MDS): -130 дБм (на 10 МГц)
• Смуга пропускання: 10 Гц - 2 МГц
• Аналого-цифровий перетворювач: 16 біт, 100 MSPS
• спектроаналізатори:

Вхідний спектр / водоспад, шириною 30 або 50 МГц, з дозволом 1,5 кГц Спектр після цифрового понижуючого конвертера, макс. ширина 2 МГц, дозвіл 1 Гц Канальний спектр макс. ширина 62,5 кГц, дозвіл 1 Гц Спектр демодульованого аудіосигналу, ширина 16 кГц, дозвіл 1 Гц

• чутливість:

АМ -98 дБм (2.8 мкВ) @ 10 дБ S + N / N (30% модуляція) SSB -116 дБм (0.35 мкв) @ 10 дБ S + N / N CW -123 дБм (0.16 мкв) @ 10 дБ S + N / N FM-106 дБм (1.1 мкВ) @ 12 дБ SINAD, девіація 3 кГц

• Фільтр MW: Частота зрізу 1,8 МГц (за рівнем -3 дБ, ослаблення в смузі -60дБ)
• Вхід антени: 50 ом (роз'єм SMA)
• Вихід: 24-біт цифровий сигнал I & Q через USB-інтерфейс
• Інтерфейс: USB 2.0
• Напруга живлення: 12 В пост.тока (500 мА)

Як прийнято у найбільших брендових компаній комп'ютерних комплектуючих коробка на обладнання перевищує розмір самого виробу раз в 5 або 10. Але радує те що все дуже добре упаковано всередині самої коробки. Блок живлення і всі дроти акуратно складені за своїми кульочки відсіках. У комплекті йде сам приймач. Трансформаторний блок живлення зі шнуром 220В. Зауважте, не імпульсний і не мініатюрний, а повноцінний стабілізований блок живлення до цього трансформатором судячи з габаритними розмірами блоку живлення розрахований на хороший струм. Провід USB для підключення до комп'ютера, перехідник SMA-BNC і маленька антена.

Корпус приймача виконаний з алюмінієвих пластин і для більшої жорсткості і захисту поміщений в фірмовий пластиковий корпус. Такий корпус був задуманий спочатку на всьому обладнанні компанії WiNRADiO. Так само PCI-плати приймачів виконані в подібному стилі. Головною відмінністю конструктиву приймача є метод підключення приймача до комп'ютера. Тут інженера WiNRADiO вирішили піти на хитрість або спеціально так задумали застосовувати не стандартний шнур USB A -> USB B, а свій шнур з оригінальним роз'ємом на засувках.

Точно така ж комплектація і конструкція корпусу виконані у приймача WR-G305e.

Що б відкрити корпус - довелося неабияк потрудитися. Конструкція так хитро задумана, що для відкриття без наслідків потрібно добре поламати голову і використовувати кілька пристосувань. Весь пластиковий корпус складається з засувок, і що б їх все акуратно відкрити - потрібно бути гранично обережним і використовувати пристосування для підтримки вже відкритих засувках. Корпус приймача виконаний з декількох однотипних алюмінієвих перегородок, які кріпляться методом «суглоба». Додаткову жорсткість їм зраджує кріплення кришок і пластиковий корпус. Таким чином вийшов дуже дешевий корпус з хорошими параметрами жорсткості і міцності при низькій вартості виготовлення і плюс до того ж добре пилезахищенності. Таким методом можна набрати корпус різних розмірів, при цьому сегментувати внутрішні відсіки як це зроблено в приймачі WR-305E.

Перше що ми бачимо - правильне розташування і розводка елементів на платі. Кожен функціональний вузол приймача має повністю закінчену конструкцію і поміщений в свій жерстяної екран - необхідна і безумовну вимогу до виробництва високоякісних радіоприймальних пристроїв. Цим досягнута висока перешкодозахищеність від власних перешкод по цифрових лініях і лініях живлення.

Інша сторона приймача в модифікації G-31DDC кілька бідна на кількість деталей. Якщо добре придивитися, то можна зрозуміти, що це шасі для просунутої версії DDC -пріёмніка Excalibur Pro , На якому розташовується атенюатор, попередній підсилювач, високостабільний генератор і фільтри.

У бюджетній версії приймача ми можемо бачити тільки 3х рівневий атенюатор, ФВЧ на середньохвильовий діапазон і попередній підсилювач. Для позбавлення від можливих перешкод з боку потужних мовних радіостанцій средневолнового і УКХ діапазонів по входу стоїть відключається ФВЧ з полосою 1.6МГц і не відключається ФНЧ з полосою 50МГц.

Так виглядає структурна схема приймача і розташування фільтрів.

Перемикається ці елементи мініатюрними, високоякісними ВЧ-реле фірми OMRON, які мають нормовані параметри в широкій смузі частот.

У просунутої версії приймача Excalibur Pro все не запаяние місце заповнене своїми деталями, які помітно покращують всі параметри приймача, збільшують селективність, позбавляють від перешкод і тим самим покращують його технічні та експлуатаційні характеристики. У решті платі, версія Pro точно така ж.

Знімемо з плати та екрани і подивимося чим багате це радіо і що робить його таким великим ексклюзивом серед подібних ...

Знову ж впадає в очі застосування при виробництві приймача новітніх технологій. Крім грамотної розводки і розстановки елементів за функціональною ознакою відразу видно застосуванні BGA технології пайки елементів. Таке може в промислових масштабах паяти тільки автомат. Так само застосовані 2 плати, розділені за функціональною ознакою, а не одна. Плата фільтрації і попередньої селекції виконана на багатошарової платі із застосуванням шару «загальна земля» і прикріплюється гвинтами до плати цифрової обробки, яка так само має хорошу «радіоізоляцію» по земляний шині.

Розглянемо функціональні вузли приймача більш детально.

В окремий екранований вузол виведені стабілізатори харчування всього приймача. Особливість роботи мікросхем АЦП і цифрової обробки вимагає застосування 3х різний напруги, які крім стабільного рівня, повинні бути ще й надмалошумні. Тобто для забезпечення високих параметрів приймача в цілому необхідно було задати дуже жорсткі параметри по подводящему харчуванню. На жаль крім того що застосовані напівпровідникові елементи з номером С59739 болше знайти не вдалося. Можна припустити два варіанти побудови цього блоку - застосування імпульсних високоефективних стабілізаторів, або застосування звичайних параметричних стабілізаторів. І перші і другі, при грамотному підході до конструювання здатні видати дуже чисте і стабільне живлення.

Найдорожчий і відповідальний вузол приймача - мікросхема АЦП. Від неї залежачи всі основні параметри приймального тракту: чутливість і динаміка. Його можна назвати серцем приймача.
Інженери компанія WiNRADiO вирішила піти на компроміс між ціною і якістю і вибрали собі в конструктив АЦП мікросхему фірми Linear Technology LTC2217. Більш детально з нею можна ознайомитися в даташіте, тут .

Ну, а коротко якщо, то ось параметри LTC2217:

• Частота дискретизації: 105 МГц / 80 МГц / 65 МГц
• 80.4dB SNR до 70 МГц вхідний частоти
• 92dB SFDR до 70 МГц вхідний частоти
• Мале споживання 1190 мВт / 970 мВт / 700 мВт
• 85 fs RMS джиттер
• діапазон вхідних напруг 2.75 Vпітанія
• Опцілональний вбудований помехоподавітель
• Опціональний рандомізатор даних
• LVDS або CMOS виходи
• 400 МГц смуга пропускання на повній потужності S / H
• Монопольний джерело живлення 3.3 В
• Діапазон CMOS: від 0.5 В до 3.6 В
• режим відключення
• Стабілізатор тактової частоти
• Корпус 64-pin, 9mm x 9mm QFN

Мікросхема Linear Technology LTC2217 представляє собою малошумящий, високопродуктивний 16-ти бітний, 105 МГц аналогово-цифровий перетворювач (АЦП) з відношенням сигнал / шум (SNR) - 81.2 dBFS і безпомилковим динамічним діапазоном (SFDR) 100dBc. Надмалих джиттер допомагає зберігати високу ставлення сигнал-шум на високих частотах, 80.4 dBFS на 70 МГц, на додаток високо лінійна ланцюг вибірки і зберігання дозволяє досягати малого спотворення 92dBFS при 70 МГц. Монопольний джерело живлення з напругою 3.3 В вимагає меншої обв'язки ніж у альтернативних АЦП вимагають двох джерел. При частота дискретизації 105 МГц LTC2217 забезпечує кращий в класі SNR і SFDR при споживанні потужності 1190 мВт, що в два рази менше ніж у конкурентних рішень.

LTC2217 може бути з'єднаний з широким спектром цифрових систем через LVDS, низьковольтний LVDS, звичайний CMOS і демультіплексіровать CMOS шинами. На додаток, наявність інтегрованого рандомізатора цифрових виходів значно зменшує ефект зворотного наведення від цифрових каналів на аналогові. Додаткове джерело живлення виходу дозволяє досягати перепаду вихідної напруги на CMOS виходах менш ніж 0.5 У що додатково зменшує шуми. LTC2217 так само має вбудовану ланцюг придушення перешкод для поліпшення SFDR для малих сигналів. Обидва рішення використовуються тільки в АЦП Linear Technology, що дозволяє використовувати LTC2217 в високо чутливих приймачах.

Якщо АЦП - це серце приймача, то друга мікросхема - ПЛІС - це явно мізки приймача. Застосована мікросхема фірми Altera Cyclon III. Цифровий потік зі швидкістю 105МГц * 16біт = 6,5626 Гбіт / с передається в мікросхему ПЛІС, де відбувається вибірка спектра необхідної полосою, зниження швидкості - т.зв. DDC перетворення вниз і передача цього потоку в комп'ютер по шині USB. Як USB порту використовується мікросхема швидкодіючого периферійного контролера CY7C68013. Поруч бачимо мікросхему маленького тактового генератора частотою 100 МГц.

Про програмні можливості приймача добре описано в російською описі на приймач.

WiNRADiO WR-305E

Це приймач іншого рівня, класу, і призначення. Це класичний супергетеродинний приймач з подвійним перетворенням частоти і оцифруванням сигналу на низькій ПЧ. Його особливість - це дуже швидка перебудова частоти гетеродина. Відповідно його призначення - це сканування декількох діапазонів в широкій смузі частот.

Основні технічні характеристики приймача:

• Смуга частот: 9 kHz - 1800 MHz
• Крок настройки: 1 Гц - 100 МГц
• Види модуляції: AM, AMN, AMS, LSB, USB, CW, FMN
• Ослаблення паразитних каналів прийому: 60 дБ
• IP3: 0 дБм
• MDS: -135 дБм
• SFDR: 90 дБ
• Швидкість сканування: 60 каналів / сек
• Проміжна частота: 1-ша ПЧ: 109.65 МГц, 2а ПЧ: 12 кГц
• Руфінг-фільтр: 2 x 4-елементних фільтра полосою 20 кГц
• Стабільність частоти: 10 ppm (від 0 до 60 ° C)
• Вхід антени: SMA-роз'єм 50 Ом
• Вихід демодуляції: Вихід 2ий ПЧ 12кГц
• Інтерфейс зв'язку: USB (сумісний зі стандартом 1.0 або 2.0)

За способом виготовлення корпус цього приймача точно такий, як і корпус приймача G31DDC. Така ж «суглобова» конструкція з додатковими перегородками по відсіках. Всі з'єднання між відсіками виконані коаксіальним срібним кабелем. У кожному відсіку розташовується свій функціонально - закінчений блок. Така конструкція дуже зручна в ремонті і оперативної модифікації апаратури.

У цьому приймачі так само видно хороша опрацювання друкованого монтажу і універсальність «шасі». На одній великій платі розташовуються всі елементи управління і взаємодії із зовнішнім світом. Це USB-порт, роз'єм живлення і внутрішні інтерфейсні шини.

Серцем приймача є мікроконтролер фірми Microchip - PIC16F877A - мікроконтролер досить старовинний, але за то має дуже хороші обчислювальні ресурси і досить дешевий. Спочатку приймач базується як USB - керований. Але ось ми бачимо поруч з роз'ємом мікросхему MAX242 - це RS-232 інтерфейс управління приймачем. Відповідно є і вихід ПЧ - 12кГц. Основний спосіб управління режимами приймача є все ж управління по USB-інтерфейсу. По ньому ж йде і оцифрований сигнал ПЧ - 12кГц. USB-інтерфейс реалізований на мікросхемі TUSB 3200. Це універсальний контролер периферійних пристроїв, т.зв. стрім-контролер. На ньому крім шин управління реалізований універсальний аудіо-кодек АС'97. Даташит на цю мікросхему, тут .

Відповідно десь поруч винен буті и АЦП для цього кодека. АЦП Виконання на мікросхемі від Analog Device AD73311. даташит дивимось тут : Це дешовий 16-бітний АЦП призначений для НЧ пристроїв і паралельним інтерфейсом, що має при цьому зовсім не погані параметри. Якщо припустити, що АРУ в приймачі формується по ВЧ, то застосування дешевого АЦП в такому конструктиві цілком виправдано.

Всі інші ВЧ каскади приймача виконані на іншій стороні корпусу приймача і розділені за функціональною ознакою. Кожен з каскадів має повністю закінчену конструкцію і поміщений в свій відсік. Цим досягається дуже хороша перешкодозахищеність і стабільність роботи всіх каскадів. Їх вплив один на одного мінімально. Це особливо важливо, коли досить широкосмугове пристрій виконаний в дуже маленькому корпусі.

На антенний вхід приймача ми бачимо досить щільний СВЧ монтаж. Тут присутні кілька ключів фірми Hittite, які застосовують в основному для НВЧ пристроїв. Тут на них виконані кілька комутаторів вхідних фільтрів. Нижче представлені знайдені в інтернеті даташіта на ці ключі. Крайовий ключ являє собою універсальний змішувач. Посилання-1 , Посилання-2

Синтезатор частоти виконаний на 2х мікросхемах TSA5059 , AD9835 і являє собою 2х петлеву схему ФАПЧ. Перша мікросхема - це малошумящий синтезатор частоти на основі ФАПЧ, який здатний працювати аж до 2.7ГГц. Ця мікросхема забезпечує перебудову гетеродина з великими кроками - близько 0,1-1МГц у всій смузі частот. Усередині великого «вікна» мікросхема AD9835 забезпечує малу сітку частот з кроком 1 Гц і має дуже високу стабільність частоти і низький рівень шуму. Це DDS синтезатор в якому синусоїда будуватися математичним методом. Ця технологія побудови синтезаторів на сьогоднішній день вважається застарілою, але для перекриття дуже широких частот поширеною і дешовой альтернативи їй поки що немає.

Блок проміжної частоти містить в собі кілька фільтрів і підсилювачі на 2-х затворів польових транзисторах BF998. Конструкція так само виконана з урахуванням вимог СВЧ-монтажу і поміщена в окремий відсік.

Блок ПЧ закінчується попереднім підсилювачем на монолітній мікросхемі ERA-5 + , Декількома ключами фірми Hittite і парою операційних підсилювачів з маркою 1508/1509. Далі сигнал йде на вхід АЦП, розташований на платі загального управління. Найімовірніше тут застосовано якусь подобу SDR технології, де оцифровуються 2 каналу зсунуті на 90 град. Таким чином, дуже легко програмним методом реалізувати демодуляцію абсолютно будь-яких сигналів. Якщо це не SDR, то просо 12кГц сигнал уже програмно так само обробляється, але за допомогою вже інших алгоритмів.

Порожній сегмент в корпусі приймача призначений для установки опціонального модуля прийому широкосмугового ФМ - сигналу (дана опція встановлюється виключно на заводі виробника. Номер за каталогом Wide-FM опції: WR-G305i / WFM (PCI версія) або WR-G305e / WFM (USB версія ).

Програма на приймач WG-G305e виконана в кілька застарий стилі, але це пояснюється тим, що оболонка програми приймача сильно не оновлювалася з моменту його випуску, тому що в принципі повністю задовольняє всім принципам ергономіки управління параметрами приймача. З розвитком і зміною принципів побудови приймального тракту, так само змінилися і принципи відображення. Це можна спостерігати в програмній оболонці приймача G31DDC.

З розглянутого аналізу можна зрозуміти, що приймач G31DDC може бути використаний для високоякісного моніторингу радіодіапазоні. Технологія DDC дає приголомшливі можливості в плані візуального спостереження за ефірної обстановкою, а так само записи і пост обробки широких смуг частот. При цьому, DDC приймач позбавлений безлічі уражених частот в слідстві відсутності гетеродинов і фільтрів. Для широкосмугового прийому на УКХ, ДЦВ і СВЧ діапазонах в бюджетному сегменті на сьогодні базується приймач WR-G305e / 305i. Відрізняються вони зовнішнім розташуванням або внутрішньої установкою в комп'ютер. Ці приймачі можуть з швидким кроком моніторити широкі смуги частот і вести запис на запрограмованих частотах.

Єдине на сьогодні обмеження DDC приймачів - смуга огляду 50МГц на лінійці приймачі приймачів G31 / G33 вже подолано в дорожчої моделі WiNRADiO WR-G39DDCe "EXCELSIOR" .

radioexpert.ru,

Статті по темі:

radioexpert.ru, в гостях у FlexRadio Systems

Інтерв'ю із засновником FlexRadio Systems

Як в кіно