Слон FM + Слон FM IQ
В IQ перегруз I канала и клиппинг. Это невозможно корректно демодулировать. Даже пробовать не буду. Если у вас модулятор реализован обратным алгоритмом, а не правильным с фазовым аккумулятором, то и демодулироваться правильно будет только этим алгоритмом, а не арктангенсом.

В IQ перегруз I канала и клиппинг.
Нет там клиппинга, архиве есть реальный сигнал, из которого сделан IQ.
Если из него получится другой IQ, будет очень интересно.

Модулятор не помню, далеко лезть за исходником, но реализован точно не обратным алгоритмом.
Вот, нашёл, здесь основы: Спектральные игры. FFT, I/Q и прочие забавы. - Страница 30
Такой и есть, другого никогда не было.

Нет там клиппинга
Есть.

есть реальный сигнал, из которого сделан IQ.
Зачем.
Частотный модулятор же должен давать на выходе IQ на нулевой частоте. Зачем его преобразовывать в real, а потом криво преобразовывать обратно в IQ?
И демодулятор FM должен работать на нулевой частоте, так как иначе на выходе появляется постоянная составляющая из-за убегания фазы, которую нужно дополнительно фильтровать.

vladisslav2011
Есть.
Не клиппинг это, так и должно быть в сигнале I.
Что же я не видел, что кладу:



Да, есть один кривой отсчёт в начале, но это неизбежные потери.

Зачем.
Так получилось. Не работали тогда с IQ сигналами, и преобразователь никакой не кривой.
Да, сохранил результат как 16 бит, для экономии места, но и они прекрасно демодулируются, девиация частоты 1 кГц.

Вот, нашёл
Алгоритм правильный. Только обычно смещение на Fc создается либо добавлением постоянной составляющей в сигнал, либо домножением на синусоиду после фильтрации (если нужно уйти от палки по центру в сторону). Но в общем случае нужно формировать по центру, а переносом на несущую займется фронтэнд.
Формировать не на нуле есть смысл только если в роли передатчика выступает например видеокарта...
Наличие постоянной составляющей в IQ, которой быть не должно намекает на то, что с преобразованием из real в IQ или с формированием исходного сигнала что-то не так...

vladisslav2011
Наличие постоянной составляющей в IQ, которой быть не должно намекает на то, что с преобразованием из real в IQ или с формированием исходного сигнала что-то не так...
Может быть, сигнал специально слоном сделан, чтобы было видно, что не так.
На реальных сигналах всё нормально, там тупо все края режутся и фильтруются.
А арктангенс всё-таки звучит иначе, но у меня под рукой для сравнения нет.
И всё должно прекрасно демодулироваться, с различными количествами погрешностей.

atan'(Q/I) = 1/(1+(Q/I)^2)*(Q'*I+I'*Q)/I^2 = (Q'*I+I'*Q)/(I^2+Q^2)

Без арктангенса.

По поводу того, что будет со слоном если из сигнала I убрать "постоянку".
Не хотел показывать, но вот:



После демодуляции.
Видно что-то не то с SDR-ами, потому и жалуются на качество FM.
А что не то, сказать затрудняюсь, у меня всё вдоль, а там поперёк, и язык C++ мне не понятен.

Programmist
Без арктангенса.
Приближенное вычисление арктангенса через производную.
Тогда уж, если скорость так критично, можно и более простой вариант взять https://stackoverflow.com/questions/42537957/fast-accurate-atan-arctan-approximation-algorithm

По поводу того, что будет со слоном если из сигнала I убрать "постоянку".
У вас что-то точно неправильно с вычислениями. Во первых постоянки быть не должно, во вторых если она есть, ее удаление должно значительно улучшать соотношение сигнал/шум.

vladisslav2011
Приближенное вычисление арктангенса через производную.
Нет, не приближённое, это и есть арктангенс, без вычисления арктангенса.
Иначе, многострадального слона я бы после всех IQ и модуляций в первозданный вид вернуть не смог.

У вас что-то точно неправильно с вычислениями.
Всё у меня правильно, разница может быть в том, что у меня чисто цифра, а SDR заточен под аналоговую передачу IQ.
И какая там "постоянка", вся математика другая, с докруткой фаз и т. п.
Грубо говоря, слона по нему передать нельзя, остальное как получится.

P.S.
Один из ответов на вопрос, почему арктангенс звучит иначе – он производит то, чего в сигнале нет.

Во первых постоянки быть не должно
Тут я ошибся. Пстоянка это и есть несущая на нулевой частоте.

SDR заточен под аналоговую передачу IQ
Аналоговая передача IQ к SDR не имеет никакого отношения. IQ в аналоге передается внутри фронтэнда от смесителя к АЦП через ФНЧ или от ЦАП через ФНЧ к смесителю. А SDR работает с тем, что выходит из АЦП/посылается в ЦАП.

вся математика другая
Математика не меняется.

слона по нему передать нельзя
Можно. Могу хоть сейчас подключить HackRF и послать его хоть в NFM, хоть в SSB - тот самый файл IQ, который в другой теме выкладывался.

почему арктангенс звучит иначе
Погрешность приближенного вычисления.

В GNU Radio демодуляция FM выполняется в блоке quadrature_demod так https://github.com/gnuradio/gnuradio/blob/maint-3.10/gr-analog/lib/quadrature_demod_cf_impl.cc#L42-L56

Тест с несчастным животным

Результат

vladisslav2011
Тест с несчастным животным
Везде по-разному, хуже всего, что сильно влияет на звук, и где правильно понять сложно.
Я от своей конструкции тоже не в восторге, поэтому в ней нет модуляций, как класса.
Была в рояле, там да, FM рулит, но и оттуда впоследствии убрал.
И вообще, качество FM демодулятора всегда лучше получается без преобразования в IQ.
Когда-то давно сравнивали, арктангенс казался лучше, а чем лучше, так это наличием другого набора гармоник и шумов.

Аналоговая передача IQ к SDR не имеет никакого отношения.
Тоже верно, я забыл, что таких IQ как у меня там нет.
Раньше было два провода от SDR к звуковой карте с IQ, что сейчас - не знаю.

Programmist
Раньше было два провода от SDR к звуковой карте с IQ, что сейчас - не знаю.
Тут вопрос, что понимать под SDR. Я под SDR понимаю DSP независимо от того, к какому аналоговому фронтэнду это DSP подключается. Под аналоговым фронтэндом имеется в виду LO+Mixer+LPF+ADC для приемника. В случае звуковой карты кусок фронтэнда подключаемый к звуковой карте проводами почему-то называют SDR, хотя это как раз кусок фронтэнда. Полный SDR (фронтэнд+DSP) это например HackRF с portapack. RTL SDR в режиме приема DVB это тоже полный SDR. В режиме фронтэнда RTL SDR тоже выполняет некоторую цифровую обработку и фильтрацию, так что его можно назвать SDR. USRP тоже является таким гибридным фронтэндом с функциями DSP. А вот всякие MSI свистки и прочие RX-888 нет, так как там никакой обработки с переносом спектра не производится кроме фильтра, встроенного в АЦП.
Вообще IQ можно обрабатывать без всякой цифры, реализовав все преобразования средствами аналоговой схемотехники. И это будет уже не SDR.

vladisslav2011
Тут вопрос, что понимать под SDR.
Да, я отстал от жизни в этом вопросе лет на 15.

IQ можно обрабатывать без всякой цифры, реализовав все преобразования средствами аналоговой схемотехники.
Можно, но не все, по причине наличия в цепях сигнала конденсаторов. Отсюда и возникло неприятие "постоянки" в слоне.

А проверять разницу надо не по собственному, а подавать с кварц-генератора максимально мощный ... смотреть шумовую юбку несущей по сторонам.


Что-то они похожи как близнецы-братья.
Генератор - выход clk из hackRF

А что там за выход в хаке, напрямую кварца или с si-шки?

Zmej
А что там за выход в хаке, напрямую кварца или с si-шки?
а хрен его знает... tcxo там полноразмерный на 10 мгц на отдельной платке, с него, наверное, прямиком и идёт. но это не точно :)

vladisslav2011
Перенесу вопрос из непрофильной темы.
У этих свистков есть другая проблема - возбуды усилителя в MSi001 на низком усилении, и как бороться с этим пока что не понятно.

Там действительно что-то происходит при старте и малых уровнях сигнала, но, кмк, это вовсе не возбуды. В датащите есть вот такая загадочная фраза: The MSi001 incorporates internal automatic calibration routines to ensure high accuracy filter performance, minimize RF gain variation, mitigate DC offsets and overcome manufacturing tolerances.

Там действительно что-то происходит при старте и малых уровнях сигнала, но, кмк, это вовсе не возбуды.
Это не связано с калибровкой. Я отключал калибровку и эти возбуды никуда не пропадали. Думал, по питанию, но подкинутые конденсаторы большой емкости на характер колебаний никак не повлияли. Колебания лезут в одном канале, частота зависит от уровня gain reduction и температуры чипа - с нагревом немного падает.

vladisslav2011
Ничоси, у меня такого ни на одном нет.

ничего личшеного не напаяно? что происходит если вход msi001 замкнуть на общий? конденсатор на втором входе (pin40) исправен?

Это могут быть помехи по питанию от какого-то ШИМ, регулирующего усиление тракта ПЧ в тюнере.
Проверил, при минимальном усилении ПЧ (= максимальный иф-гаин редукшн) частота горбов около +/-350кГц, при установке 66 единиц (данные в попугаях win-драйвера) - частота горбов +\-2МГц.
По-моему проблема не стоит выеденного яйца, такого значения заниженное усиление почти никогда не применяется, а при рабочих уровнях эти горбы уже выйдут за полосу квадратурного обзора.

Zmej
частота горбов около +/-350кГц
т.е. на на 17 мгц, а на basrband независимо от частоты приёма? И посмотрел внимательнее на вертикальный маштаб - да, есть такое явление.
Только вот частота разная у разных приёмников.

И мне кажется это не возбуд, это какой-то артефакт работы АЦП. Он проявляется при любом усилении. Но исчезает как только на входе появляется какой-то сигнал или внутренний шум приёмника превышает некоторый порог.

И мне кажется это не возбуд, это какой-то артефакт работы АЦП
Частота зависит от усиления MSi001 и присутствует эта пила только на Q, так что точно не АЦП.
Исчезает либо когда частота возбуда уходит из полосы антиалиасингового фильтра MSi2500, либо когда уходит под шумы при наличии сигнала на входе.

sibrat, я проверял по быстрому на нулевой частоте в zero-if (квадратурная оцифровка).
Если интересно - на других гляну тоже.
По идее оно будет на любой частоте приема (настройки тюнера), пока пользоваться режимом zero-if и усиление пч стоит на минимуме и <1/4 от минимума.

Владислав вот говорит, что оно в одном из каналов квадратуры, я так глубоко не копал, не было интереса.

Что эфирными шумами маскируется - верно, плюс то, что такое заниженное усиление мы обычно с эфиром не держим, а когда оно 1/4 или больше, то "плывучка" это уходит из полосы квадратуры.
Поэтому не вижу в ней каких-то проблем как таковых. Может быть только даст какую-то редкую перекрёстную помеху, но это надо какие-то особые случаи, должны "удачно" совпасть несколько случайных условий...

Zmej
Поэтому не вижу в ней каких-то проблем как таковых.
Эта пила довольно сильно ухудшает динамику. Если бы ее не было, можно было бы выкрутить все внутренние усилители на ноль (ну может быть LNA оставить, так как он действительно слабо шумит) и использовать внешний LNA, получая таким образом лишние 10дб динамики, что достаточно много...
Надо добавить в gr-osmosdr отключение канала Q и посмотреть, насколько все станет лучше в Low-IF.
+попробовал

Действительно в low if становится значительно лучше.
При определенных уровнях BASEBAND gain такая же пила на мгновения проскакивает в канале I, но сразу уходит за полосу фильтра MSi2500.

>получая таким образом лишние 10дб динамики, что достаточно много...

Между mds (noise floor) и максимальным P1dB сигналом? Проверял когда-то давно, существенной разницы не было при разных значениях каких-то начальных каскадов, регистры управления которых в win-софте привязаны к ползунку на 4 положения.

Но все равно одним внешним усилителем не обойтись, нужен будет какой-то ступенчатый аттенюатор, чтобы шум эфира (и этого внешнего усилителя) постоянно приводить к mds. Иначе практического выигрыша не будет в целом, не считая каких-то специфического применений, вроде идеально чистого кв эфира (quite rural по терминологии ITU) или где-то на СВЧ, где тоже нет как таковых существенных внешних шумов.

Горбы эти - скорее всего шим управление каскадами внутри чипа, к примеру пин-диодами или каким-то VGA.
Вероятно, в габаритах микросхемы сложно качественно отфильтровать управляющее напряжение.

Между mds (noise floor) и максимальным P1dB сигналом?
Если за noise floor принимать уровень, при котором эта пила теряется в шуме, то да. Где-то на 10db нужно поднимать baseband gain.
нужен будет какой-то ступенчатый аттенюатор
На несколько DB можно и baseband поднять. Все равно подъема шума эфира до уровня шумовой полки мало - нужно на 2..3 db хотя бы выше по моим опытам.

скорее всего шим управление каскадами внутри чипа, к примеру пин-диодами
PiN диоды удорожают техпроцесс, так что обычно или регулируют смещение и нагрузку, если на высокой частоте, или сопротивление в цепи ОС, если на низкой, включая/выключаю параллельно включенные транзисторы.
Использование ШИМ маловероятно, так как отфильтровать на чипе будет сильно дороже нескольких десятков одинаковых транзисторов, а аналоговый фильтр снаружи есть только для PLL. Есть ШИМ для регулировки внешнего VGA/аттеньюатора, но там тоже предполагается внешний фильтр (в libmirisdr отключено).

vladisslav2011
Обажжите! Что-то вы мокрое с холодным путаете! Динамики в этом приёмнике ровно столько насколько низок шум квантования АЦП во всём basband. А он гораздо выше того уровня при котором данный фефект исчезает. На максимальной ширине шумовая полка у меня выравнивается только при +32dB от минимального усиления! При этом пила исчезает уже при +23dB. При сужении полосы обе эти цифры успешно снижаются. При этом mixerGR очень явственно ухудшает с/ш и соотвественно в реальности не юзабелен, а значит от цифр выше смело вычитаем 19.
Проблема высосана из пальца полностью.

sibrat
ровно столько насколько низок шум квантования АЦП
Динамика ограничена снизу шумами MSi001, а не АЦП. Даже на минимальном усилении. Это хорошо видно при сужении полосы.
Да и шум во всей полосе интересен разве что при приеме DVB.

На максимальной ширине шумовая полка у меня выравнивается только при +32dB от минимального усиления!
В узкой полосе не выравнивается. Такой там фильтр.

При этом пила исчезает уже при +23dB.
Не исчезает, а тонет в шумах предыдущих каскадов до фильтра.

При сужении полосы обе эти цифры успешно снижаются.
Потому что растет усиление baseband, о чем написано в datasheet. И соответственно растут шумы.

mixerGR очень явственно ухудшает с/ш
Никак практически не влияет.
Меньше всего шумит LNA, примерно так же Mixer, сильнее всего baseband. Так что baseband с минимума нужно поднимать только когда включены и LNA, и Mixer, и усиления все-равно мало. Или для того, чтобы убрать пилу по Q.

В узкой полосе от отключения Q некоторая польза есть, но не такая значительная, как хотелось бы. 10db выиграть не получилось - что-то около 2..3. Возможно у меня просто такой экземпляр свистка с особенно сильным шумом по Q.

Выпаял все-таки MMIC из второго свистка и посадил на макетку с 2 SMA и конденсатором из обвязки. Прогнал на NanoVNA, запитав через bias-tee от 3.3V - усиление 20db до гигагерца и падает до ~16db на 3GHz. Выходная мощность ограничена. Во время тестов от генератора по входу переварил 5V p-p и не сгорел.
После удаления MMIC удалось принять 225KHz на УКВшный штырь в просвете между горбами от импульсников - чудо.

vladisslav2011
Что-то у вас слишком много возражений против очевидного... Подозреваю вы снова забыли что мы имеем дело с однобитным дельта-сигма АЦП у которого шум квантования растёт с частотой.

Никак практически не влияет.
Меньше всего шумит LNA, примерно так же Mixer, сильнее всего baseband.
А тут прямо прямое самопротиворечие. Разумеется сильнее всего у нас шумит baseband именно поэтому включение mixerGR снижает с/ш - ослабленный сигнал тонет в шумах бейсбенда. При этом если поднять уровень входного сигнала - быстро заканчивается динамика приёмника по перегрузу. Самый бессмысленный аттеньюатор.
Итого: первым надо задействовать аттеньюатор baseband, если его мало (а его мало при работе в lowIF) то включать mixbuffer GR, и в самую последнюю очередь mixer GR как раз именно потому что LNA шумит меньше всего от отключать его имеет смысл в самую последнюю очередь. На практике у меня всегда включен mixbufferGR потому что иначе вылазят много спуров и какашек (например на 30 МГц), а mixerGR выключен.


Да и шум во всей полосе интересен разве что при приеме DVB.
Он интересен примерно... всегда. Какой смысл смотреть на высокий с/ш слева, когда ВЧ часть диапазона тонет в шумах? Просто включите меньшую полосу!

P.S.
у нас возможна путаница в терминах потому что на разных входах разный набор аттеньюаторов, а ни в драйвере, ни в документации ясности что есть что нет.

P.P.S
Даже сам термин "gain reduction" не отражает сути - я таки недавно попробовал добавить "аппаратный" аттеньюатор в baseband и получил сильное снижение динамики по перегрузу. Чего никак не должно было быть, если бы там был настоящий аттенюатор. Так что это всё же "gain" просто перевёрнутый :)

Подозреваю что и mixbifferGR это тоже gain и ухудшение с/ш и спуры при его отключении это следствие ухудшения im

P.P.P.S
Чем лучше становится моя КВ антенна и чем глубже я погружаюсь в тему, тем сильнее у меня желание прекратить использовать "ам" вход у MSI001 и сделать и начать использовать апконвертер.
К тому же это проще и логичнее чем делать сниффер SPI и пачку переключаемых полосовых фильтров для борьбы с приёмом на 3-й гармонике первого гетеродина.

vladisslav2011
Не исчезает, а тонет в шумах предыдущих каскадов до фильтра.


Нет же, уезжает выше из полосы квадратуры (бейс-бенда, если так понятней), мы же в этом убедились на днях.

sibrat
Итого: первым надо задействовать аттеньюатор baseband, если его мало (а его мало при работе в lowIF) то включать mixbuffer GR, и в самую последнюю очередь mixer GR как раз именно потому что LNA шумит меньше всего от отключать его имеет смысл в самую последнюю очередь.

Верно, как-то так.
Мне вообще нравится как в sdr-uno бейсбенд (по классике если называть - усиление пч) отдано под АРУ, которая следит уровень adc-clip в выбранной полосе захвата, работает почти идеально. Вручную по факту шума диапазона только крутишь один ползунок на 4 положения, который по сути последовательно выключает-включает LNA,MIX GR.

sibrat

у нас возможна путаница в терминах
Да. Я под "включить LNA" понимаю отключение LNA gain reduction и по остальным регуляторам так же.
Горбы лезут из MSi001 и, по моему, никак не связаны с АЦП. На частоту горбов влияет Mixer gain и Baseband gain - усилители непосредственно перед фильтром и после фильтра. Вероятная причина возникновения горбов - рассогласование фильтра по входу/выходу из-за изменения сопротивления усилителей, причем только по выходу Q. И сделать с этим что-то, кроме отбрасывания отсчетов по входу Q, не получится. Фильтр активный, на операционниках, и похоже перестраивается и переключается в low-IF чисто переключением обвязки.
С другой стороны, в режиме low-IF при появлении в полосе фильтра достаточно сильного сигнала, горбы уменьшаются. Именно уменьшаются, а не уходят под шумы...
Так это выглядит в разных режимах:
[Видео YouTube - нажмите для просмотра]

первым надо задействовать аттеньюатор baseband
Если идти от максимального усиления вниз, пока не исчезнут продукты, то все так. Сначала baseband, потом LNA/mixbuffer, потом mixer.
Но я обычно иду от минимального усиления вверх, так что все получается наоборот, сначала включаю mixer (выключаю gain reduction), потом LNA/mixbuffer, потом добавляю понемногу baseband (уменьшаю gain reduction от максимального значения).

и сделать и начать использовать апконвертер.
Чем он будет лучше встроенного? Как в таком случае бороться с приемом зеркалок первого гетеродина (который будет теперь снаружи)? Ставить полосовик высокого порядка на выход? Так все равно сильные сигналы будут пробивать ФНЧ MSi001 и вылезать во второй зоне найквиста. Так что без входных фильтров все-равно врядли получится обойтись.

Во втором свистке поменял конденсаторы между переключателями с 1nF на 220nF - стало еще лучше принимать ДВ. И добавил bias-tee. Глазовыжигательный зеленый светодиод отключил от +5V и подключил к bias-tee через 100k - теперь от него есть польза и светит терпимо.