Transmisie FM Stereo (FPGA)

[roadrunner]

Mai jos un video (cam plictisitor) cu un radio emitator care trasmite FM (modulatie in frecventa) stereo, realizat cu FPGA - e si un demo pe la minutul 7:50 

RR

 

 

[dan_e]

Foarte interesant proiectul dar cum cunostiintele mele de baza in functionarea unui stereo FM transmitator cu FPGA sunt egale cu zero, poate era bun sa vii cu niste precizari suplimentare, ca de exemplu:

- o mica introducere cum functioneaza un FM stereo trasmitator clasic;

- dupa aceea facuta o analogie intre functionarea clasica anterioara si cum se modeleaza software in FPGA. Bine, asta nu inseamna sa dai detalii complete despre proiectul tau ci doar sa marchezi punctele importante, ca cine te asculta si vede ce prezinti, sa poata sa inteleaga ceva.
Iti spun lucrurile astea pentru ca eu chiar nu am inteles mare lucru. Adica, daca ma pun acum sa fac ceva asemanator nici nu as stii de unde sa incep !  

[roadrunner]

Dan,

Video-ul este adresat celor  care stiu macar partial unul sau mai multe din urmatoarele subiecte "radio", "fpga", limba engleza". Nu ma feresc sa dau detalii complete despre proiectul meu, urmeaza episoade cu tot procesul si cu greselile cae le-am facut pe parcurs.

Citat

- o mica introducere cum functioneaza un FM stereo trasmitator clasic;

sunt sute de video-uri pe youtube sau alte platforme care descriu cum se face un radio cu modulatie in frecventa nu cred ca inca unul o sa faca mare diferenta.

Citat

Adica, daca ma pun acum sa fac ceva asemanator nici nu as stii de unde sa incep !

De obicei cand incepi asa ceva te bazezi pe cunostinte anterioare, nu e bine sa incepi cu ceva complex pe care nu-l intelegi deci e absolut normal sa nu stii de unde sa incepi. Pot sa-ti spun cum am inceput eu dar nu vreu sa dicutam aici de persoane ci de tehnica. (pentru persoane exista altele facebook, tik-tok si restul)

 

Totusi ca sa nu ramana doar un link colorat isiruiesc mai jos blocurile functionale 

1. Semnalul audio analog (line in doua canale L, R) este digitizat de un cip specializat extern si e prezentat FPGA-ului ca un bus digital I2S cu rata de esantionare de 44KHz.

2. Un emitator mono are nevoie de semalul audio de pe ambele canale L+R deci cele doua canale sunt insumate. (cu un sumator de 16 biti cu semn pentru ca esantioanele audio pot fi si negative)

3. Pentru emisia stereo este nevoie sa transmitem mai mult decat L+R si anume trebuie sa emitem un semnal de 19KHz (care se numeste pilot) si mai mult trebuie sa emitem un semnal L-R (stranga minus dreapta) care va ajuta la extragerea semnalului sterea in receptor. (adica vei obtine semnale separate L si R) - Semnalul asta ceva mai complex se numeste semnal Multiplex (MPX pe scurt) 

Semanlul Multiplex are 3 componente (suma lor) 

• L+R  (banda de frecvente e banda audio (0Hz la 15Khz)
• semnal pilot 18Khz
• L-R modulat in amplitudine de un semnal de 38KHz (banda aici e  38KHz -15KHz pana a 38KHz + 15KHz)

4. Semnalul MPX creat la punctul de mai sus intra intr-un modulator de frecventa care oscilaza liber pe frecventa pe care vrei sa transmiti (de exemplu 97.5MHz) si este modulata de semnalul MPX.  Frecventa este modulata adica se mareste sau micsoreaza in ritmul semnalului MPX, marimea cu care se mareste sau scade se numeste factor de deviatie un semnal mic va devia mai putin purtatoareaisr un semnal mai mare va devia mai mult freceventa purtatoarei. Purtatoarea este semnalul radio de 97.6MHz (pe care vezi la scala radio-ului) si el este folosit numai pentru a purta la distanta semnaul util (care e semnalul MPX) de unde si numele de purtatoare (carier).

5. Iesirea din modulator (semnal digital cu frecventa de 97.5MHz) iese din FPGA si intra intr-o placuta mica cu rezistente care este un DAC paralel de tip R2R. Aici semnalul a devenit analogic si e atasata o sarma pe post de antena.

 

Toate blocurile si semnalele din FPGA sunt digitale (adica numere si matematica) dar nu este nici o programare software totul e hardware si e descris in limbaje de descriere hardware care gnereaza niste legaturi intre niste blocuri hardware care exista pe deja pe FPGA.

 

Practic proiectul descris pe Youtube este un chip digital care indeplineste functia de trasmitator FM stereo.

RR

Editat Octombrie 30, 2022 de roadrunner

[roadrunner]

Pun un episod nou care explica cum generez semnalul purtator de radiofrecventa utilizand metoda sintezei directe (Direct Digital Synthesizer - DDS)

practic nu am scris nici o linie de cod HDL am folosit blocuri existente si le-am conectat cu mouse-ul. In exemplu generez un semnal sinusoidal care iese din FPGA si intra intr-un DAC de 8 bit construit cu rezistente.

 

RR

 

 

 

Editat Noiembrie 3, 2022 de roadrunner

[roadrunner]

Un video nou in care art cum se conecteaza si foloseste un microfon digital PDM (pulse density modulation) cu un FPGA si cum se face conversia in esantioane digitale de 16 biti. Esantianele parasesc FPGA-ul si intra intr-un DAC implementat cu resistente dupa care sunt filtrate cu un filtru trece jos de orinul intai. (adica RC) - semnalul e viziualizat pe osciloscop.

RR