O circuito do SDRZero compõe-se de módulos em princípio nada
diferentes aos utilizados em receptores tradicionais. Podemos ter uma primeira
idéia de como ele funciona a partir de um receptor igualmente simples, o receptor
de conversão direta.
O receptor de conversão direta tem esse nome porque a frequência
do sinal de entrada é convertida em frequência de áudio diretamente, sem passos
intermediários, como acontece por exemplo no super-heterodino, quando é feita
conversão para uma frequência intermediária, para depois uma nova conversão
trazer o sinal desejado para a faixa de frequência adequada ao ouvido humano,
caso de telegrafia, ou para restituir à frequência original, como a voz humana
em SSB, para citar dois exemplos comuns.
No diagrama de blocos, o sinal que é captado pela antena é
convertido no misturador e entregue ao amplificador de áudio, sendo a saída
ligada a fones ou alto-falante.
O estágio misturador realiza uma operação matemática simples
entre os sinais da antena e o sinal do oscilador local: o misturador os soma e
também os subtrai e depois apresenta os resultados na saída.
Para dar um exemplo, vamos supor que existe um sinal da antena na
banda de 40m, em 7.049,0 kHz. Nosso oscilador local é fixo em 7.050,0 kHz. O
misturador irá somar e subtrair o sinal de entrada com o sinal do oscilador:
7.050,0 + 7.049,0 = 14.099,0 kHz (14,099 MHz, banda de 20 m)
7.050,0 ? 7.049,0 = 1,0 kHz (1.000 Hz, tom de áudio)
O resultado soma estará na banda de 20m e não interessa ao receptor
por isso será desperdiçado, usualmente através de um capacitor que curto-circuitará
esse resultado ao terra.
O resultado subtração é um tom de 1 kHz, adequado para um uma recepção p. ex. em
telegrafia.
Um problema com esse modelo de receptor é que um sinal da antena em 7.051,0 kHz
também dá como resultado um tom de 1 kHz!
A recepção de AM e SSB se dará corretamente para sinais de 7.050, desse modo o
resultado será a operação entre o sinal do oscilador e as bandas laterais do sinal
de antena, que contém a modulação desejada.
Esta é uma visão simplificada do misturador. O estágio misturador (ou ?conversor?)
é um multiplicador. Ele realiza as operações soma e subtração descritas não só para
o sinal de entrada e do oscilador local, mas também para todos os harmônicos de
ambos. Harmônicos são múltiplos inteiros.
Para facilitar, podemos resumir todas essas possibilidades numa única expressão:
Fsaída = m * Fent ± n * Fosc
Fsaída é o resultado na saída,
Fent é o sinal na entrada do misturador,
Fosc é o sinal do oscilador local.
O misturador é um estágio multiplicador e produz uma quantidade infinita
de produtos para somente um sinal na entrada e outro do oscilador local.
Notemos que esse receptor básico não dispõe de filtros, todos os sinais
da antena são apresentados ao misturador, a consequência será a existência de muitos produtos
indesejados, comumente chamados espúrios, que são harmônicos do sinal de entrada
com harmônicos de oscilador local resultando em produtos na mesma frequência do
sinal desejado.
Conhecendo um receptor a conversão direta torna fácil entender o
funcionamento do SDRZero. Afinal ele é um equipamento realmente simples, a tarefa
árdua fica por conta do computador, pelo processamento no hardware (a parte material,
física do PC), segundo é determinado pelo software (o conjunto de instruções que
determina o que o processador faz).
O SDRZero é composto por dois receptores idênticos, com uma única
diferença: o oscilador local sendo o mesmo, a um dos receptores é fornecido com
um atraso de 90º.
Na saída teremos 2 canais de áudio em quadratura (iguais porém a 90º
de diferença em fase um do outro), que permitirão a demodulação dos sinais da entrada.
A demodulação poderá ser feita em hardware, pelo método conhecido
por ?rotação de fase?, com dois canais de áudio em quadratura cuja soma ou subtração
permitirão escolher a banda lateral. A largura de banda ficará a cargo de filtro
analógicos em áudio.
No receptor definido por software a demodulação é feita pelo processador
do computador.
Na figura seguinte encontramos o diagrama em blocos completo do SDRZero.
O SDRZero não utiliza misturador convencional e sim um Detetor por
Amostragem, descrito adiante.
O QSD (detetor por amostragem em quadratura) do SDRZero consiste
em duas chaves, S1 e S0 do circuito integrado FST3253, comandadas pelo Oscilador
Local. A cada quarto de ciclo (dito de outro modo, a cada 90º) as chaves mudam
simultaneamente, segundo a figura. A cada 90º portanto, alternadamente, cada
canal de áudio é ligado pelas chaves à entrada (o transformador de RF), e os
capacitores são carregados ficando com uma amostra do sinal, refeita a cada
ciclo do oscilador local.
Vantagens desse circuito são a baixa perda, citada em referências
como sendo menor que 1 dB, e o fato de não ser um multiplicador, com os muitos
espúrios naquele caso resultantes. Além disso, o QSD do SDRZero é completamente
equilibrado, ao contrário de modelos muito semelhantes como o empregado no Flex
Radio SDR-1000; Como o tempo de abertura e de fechamento das chaves não é igual,
a topologia empregada, que coloca as chaves em série, impede que circule corrente
por somente uma chave. No SDR-1000 é utilizado um transformador de RF tipo Ruthroff,
com center-tap aterrado para RF.
O transformador de RF, que eleva a impedância de 50 para 200 ohms,
também transforma a entrada aperiódica em equilibrada, sendo portanto um Balun.
A medição do modelo empregado no SDRZero indicou larga faixa de passagem, tendo
sido medido perda de 1,7 dB @ 500 kHz e 1,2 dB @ 500 MHz, e dentro dessa faixa a
perda é desprezível.