オーバーサンプリングとアンダーサンプリング

オーバーサンプリングとアンダーサンプリングについての処理やメリット、デメリットはネットに沢山の情報があるが、今月発売のCQ誌を立ち読みしていたら、QS1Rの記事が書いてあり、それによるとアンダーサンプリングで動いているという。
LTC2208(16bit 130MSPS)を使いながら、アンダーサンプリングで処理をするということは、通常のナイキストサンプリングではFPGAの負担が大きいということか。
だとすると、AD9467(16bit 250MSPS)での50MHz帯の2倍オーバーサンプリングをやろうとすると、相当高スペックのFPGAが必要となるのかな。

今回どのFPGAを使うか、いろいろ調べたが、自分なりの解釈ではFPGAのロジック数が足りるかどうかは、やってみないとわからないのではと思える。
で、MicroBoardでは入出力ピンがほとんどなかったが、今回はザイリンクス Spartan-6 FPGA SP601 評価キットを東京エレクトロンデバイス経由で注文した。税込価格で33,600円だった。定価295ドルで直接買うこともできると思うが、どうも海外に発注すると、スパムメールが増える気がするので、円安でもあり、そんなに割高でもない国内の代理店経由で購入することにした。ただ、納期は12週間くらいかかるとのこと。
それまでは、部品集めとEagleでの部品づくり、アートワークづくりを急ぐとするか。

ADCの選択

ダイレクトコンバージョン方式のSDRでは、処理の要の一つであるADCと前段のアンプに何を使っているか調べてみた。

HPSDR LTC6400-20 LTC2208(16-bit, 130MSPS)
HiQSDR LTC6405 ADS5500(14-bit, 125MSPS)
QS1R AMP? LTC2208(16-bit, 130MSPS)
OH2NLT HF Receiver AFEDRI8201(12-Bit, 80MSPS)
PERSEUS LTC2206(14-bit, 80 MSPS)
Rfspace SDR-14 ?(14-bit, Sampling rate 66.6MHz)

どうも、LTC2208が性能的にはすぐれているようだが、販売開始時期がけっこう古そうなので、新しいADCはないかと探していたら、いいものが見つかった。
ANALOG DEVICESのAD9467だ。16-bit 250MSPSのADCなので、これなら50MHｚ帯の、4 2倍(2013.6.21 誤記修正)オーバサンプリングができるが、サンプル品はなく、1個141ドルもする。半田付けに失敗すれば、141ドルがパーになってしまうのが怖いが、Evaluation Boardなら300ドルもする。

ということで、今回はダイレクトコンバージョンの勉強を目標におき、AD9467をあきらめて、LTC2208でとりあえずSDRを製作していくことにする。回路図はHPSDRとほぼ同じになると思う。

BF504基板

金子システムさんから、ADSP-BF504Fが載ったUCB-BF504基板をいただいた。近いうちに製品版が販売されるとのこと。
まだ、FPGAとDSPの機能分担が確定していないが、smartSDRのDSPとして使う予定。

UCB-BF504基板とACB-BF592基板（右）

smartSDRのブロックダイアグラム

smartSDRのブロック図を描いてみた。

最終的にはQRPトランシーバを目指すが、FPGAなど初めてのデバイスもあるので、まずは受信部から作っていく。

受信周波数としては、50MHz帯までカバーしたいところだが、高速ADCの価格などを考慮して、30MHzをMAXとする。
DSP部はKOBANZAMEではこれまでも割り込み本数、GPIO本数とも不足していたが、汎用ICを追加するなど工夫して拡張しながら、これを使っていこう。
LCDはこれまで使っていた1.8インチのものは、カラーコードを送ることから、データ量が多くなるし、画面も小さいので、128X64のグラヒックLCDをSPIで使う工夫をして、IOピンを節約してみようと思う。
FPGAは秋月電子で販売しているＸＩＬＩＮＸ　ＦＰＧＡ評価ボードＳｐａｒｔａｎ－６　ＬＸ９　ＭｉｃｒｏＢｏａｒｄを使ってみるか。
RF部のフィルタはコイルを巻いたりする必要があるかもしれないが、知り合いのハム仲間の知恵を借りたい。

ブレッドボードでの試作としては、大がかりになりそうなので、いくつかの機能別に分割してPCB基板を作り、ブレッドボード上で結合とするか。

PCB CADはオープンソースのKiCadを使いたいところだが、dsPICでのSDR1号機の時にEagleで部品をつくっていたので、今回もEagleでいくことにする。

命名「smartSDR」

今回のダイレクトコンバージョン方式のSDRを「smartSDR」と名付けた。
今回のどこが、smartかわからないが、スマートグリッドとかスマートホンとかスマートが流行ってそうなので、smartを頭につけた。
さあ、あとは進むだけだが、まだ全体の仕様がまとまらない。