STM32H723 SDR 수신기: 16비트 ADC상의 I/Q

STM32H723와 16비트 ADC를 활용한 HF SDR 수신기 제작

STM32H723ZGT6를 사용하여 Tayloe 믹서를 통해 1–30 MHz 대역을 커버하는 HF SDR 수신기를 구현할 수 있습니다. 오디오 출력은 내부 12비트 DAC 또는 UAC1을 통해 PC로 전송되는 I/Q 스트림으로 제공됩니다. 4층 PCB는 100×60 mm 크기이며, 확장을 위해 미사용 MCU 핀을 PLS 커넥터로 연결했습니다.

입력 회로는 Tayloe 검출기를 사용합니다. 변압기와 밸런스 구성의 변형을 테스트했지만 성능 차이는 관찰되지 않았습니다. 160 m와 10 m 대역 간 1–2 dB의 감도 변동이 있음에도 불구하고 단순한 설계를 선택했습니다.

아날로그 경로와 필터링

믹서 출력 신호는 계측용 연산 증폭기로 증폭되어 공통 모드 노이즈를 억제합니다. 다음 단계는 차단 주파수가 48 kHz 또는 24 kHz인 Sallen-Key 토폴로지를 사용한 4차 능동 저역 통과 필터입니다.

LPF 주파수 응답은 대역 가장자리에서 충분한 감쇠를 보이지만, ±25–30 kHz의 강한 신호에서 에일리어싱이 관찰됩니다. 제로 주파수 근처에서 처리할 때는 이는 허용 가능합니다.

신호는 STM32H723ZGT6의 16비트 ADC 입력으로 공급됩니다. 믹서는 주파수 배율이 4인 Si5351로 클록됩니다.

소프트웨어 구현과 인터페이스

코드는 STM32CubeIDE에서 HAL, 복합 USB 장치(COM + 오디오)용 TinyUSB, 신호 처리용 CMSIS-DSP를 사용하여 개발되었습니다. 매개변수는 외부 플래시 메모리에 저장됩니다.

제어는 버튼이 있는 인코더와 세 개의 기능 버튼을 통해 이루어집니다. 디스플레이는 주파수, AGC/NOTCH 상태, S-미터, ±24 kHz 워터폴 스펙트럼, 복조 대역폭 경계를 표시합니다.

PC와 USB 모드에서는 스펙트럼이 숨겨지고 상태가 표시됩니다. ADC는 48 kHz의 Timer 8에 의해 트리거되는 듀얼 독립 채널 모드(ADC1/ADC2)로 작동합니다. 듀얼 모드는 신호 미러링을 유발하여 사용되지 않았습니다.

• 디지털화 후 보정:

- DC 오프셋 제거.

- 진폭 및 위상 보정(대역별 계수).

I/Q 데이터는 순환 버퍼로 들어갑니다: PC로는 UAC1; 독립형으로는 워터폴용 FFT, SSB/CW 복조, AGC/NOTCH, DAC.

DAC(12비트)는 동일한 Timer 8로 클록되며, OPAMP1 + RC 저역 통과 필터로 버퍼링됩니다. 이는 아마추어 HF 라디오와 방송에 충분합니다. 개선된 품질을 위해 외부 PCM5102(16–24비트)를 테스트했습니다.

디지털 신호 처리

DSP는 ADC 또는 WAV 파일의 I/Q를 분석하기 위한 C# 애플리케이션과 테스트 I/Q 신호 생성기를 통해 탐구되었습니다.

DSP 코드 조각은 저자의 웹사이트에서 확인할 수 있습니다. 향후 계획으로는 최적화와 송신기 섹션 추가가 있습니다.

핵심 포인트:

• STM32H723의 16비트 ADC는 48 kHz에서 실시간 I/Q를 처리합니다.
• Tayloe 믹서 + Si5351로 하드웨어 비용을 최소화합니다.
• HAL + CMSIS-DSP로 성능 손실 없이 개발을 가속화합니다.
• 온보드 FFT, 복조, DAC를 갖춘 독립형 모드.
• 추가 드라이버 없이 PC로 I/Q 전송을 위한 USB UAC1.

— Editorial Team