Radioamatérský občasník
cz OK1KMR & OK1CJB Jaroslav Janata Czech Republic QTH: Říčany Loc: JN79hx EPC: #1217 swl-@-ok1cjb.cz SWL: OK1-15 512 cz
  Úvod do SDR OK1CJB 15.11.2012  

Toto povídání vzniklo na základě různých dotazů, pokud vám poslouží jako úvod do SDR, budu rád. Nejdřív jsem ho chtěl nazvat SDR pro seniory. Po tom jsem si řekl proč, když většina tazatelů byla mladších než jsem já. Tak velice jednoduše a názorně. Jako základ vezmu zapojení přijímače DR2B od Tasy YU1LM.

Děliče kmitočtu

Jedná se o klasické zapojení. Na vstupy CLK (clock - hodiny) přivedeme signál z oscilátoru který v tomto případě musí mít čtyřikrát vyšší kmitočet než přijímaný signál. Na výstupech Q klopných obvodů dostaneme čtyři průběhy navzájem posunuté o 90°. Vybereme z nich dva s fázovým posunem 0° a 90°. Tyto signály zavedeme do směšovače. Proč zrovna tyto, se dozvíme v dalším odstavci.

Směšovač

Tady je první velký rozdíl. Zatímco u klasického směšovače vzniká řada různých signálů jako důsledek směšování, u tohoto principu se nic podobného neděje. Nejde totiž o klasické směšování ale ve vhodný čas spínače připnou na výstup vzorek přijímaného VF signálu. Tím dostaneme na výstupu přímo použitelný NF průběh. Takový způsob demodulace je použitý u TRX Nivea.  Další typ spínaného směšovače je kvadraturní směšovač. Tam již na výstupu dostaneme dva navzájem posunuté signály I a Q, které zvoří základ funkce SDR přijímače. U tohoto směšovače potřebujeme u oscilátoru dvojnásobný kmitočet  než je přijímaný.
V zapojení rádia DR2B je použitá vylepšená verze kvadratického detektoru s názvem Tayloe detektor (Dan Tayloe N7VE). U této verze je nutný kmitočet oscilátoru čtyřnásobný. Z každého průběhu přijímaného signálu je třeba získat čtyři vzorky. Proto musíme z děličky získat informaci kdy a jaký spínač má být sepnutý. Tady nám poslouží signály A (0°) a B (90°). U obvodu 74HC4053 které vývody budou sepnuté, určují vstupy A, B a C. Vstup A řídící vývody X0 a X1 je uzemněný. Tyto vývody nejsou použité. Sepnutými vývody se nabíjí příslušné kondenzátory. Tak vzniknou vzorky přijímaného signálu.


 

Zpracování vzorků

U tohoto detektoru se sčítají napětí vzorků 0° + 180° a 90° + 270° v nízkošumových operačních zesilovačích. Vstupní obvody operačních zesilovačů se podstatnou měrou podílejí na kvalitě detekovaného signálu. Tímto zapojením se proti normálnímu kvadratickému detektoru získává několik podstatných výhod. Úroveň signálu je dvojnásobná, sníží se počet zrcadlových kmitočtů a RC členy působí jako kvalitní filtr s vysokým činitelem jakosti. Na výstupech operačních zesilovačů jsou signály I a Q navzájem posunuté o 90°.

Tyto signály musí být připojeny do zvukové karty co nejkratšími a co nejkvalitnějšími propojkami. Jakékoliv jejich zkreslení nebo do nich naindukovaná napětí mají drastický následek na zhoršení kvality dekódování.

Signály I a Q

K otázce který je signál I a který Q. Podle obecně platné dohody je signál I ten, který dřív dosáhne kladného maxima. Signály I a Q je okamžitá velikost přijímaného průběhu A jednoznačně definovaná.

- Při amplitudové modulaci se mění délka vektoru A.
- Při fázové modulaci se mění úhel φ.
- Při frekvenční modulaci se mění úhlová rychlost ω.

Pravý úhel mezi I a Q  a amplituda musí být dodrženy s velkou přesností.

Zvuková karta

Musí být v každém případě vstup stereo. To většinou notebooky nemají. Měla by být pro slušnou práci 24. bitová a se vzorkovací frekvencí 96 kHz. Na počtu bitů a dynamice karty závisí dynamický rozsah přijímače. Rozsah přeladění Δfrxspočítáme podle známého vztahu kde flo je kmitočet oscilátoru a fad je kmitočet vzorkování zvukové karty počítače.
Δfrx = flo / 4 ± 1/2 fad        [kHz; kHz; kHz]

Podle toho je nutné volit oscilátor přijímače.
Další záležitostí je antialiasingový filtr. Vzorkovací frekvence musí být větší než dvojnásobek nejvyšší frekvence harmonických složek obsažených ve vzorkovaném signálu. Pokud není tato podmínka splněna, dochází k překrytí frekvenčních spekter vzorkovaného signálu a tedy ke ztrátě informace.

Programové vybavení

Tady jsem naprostý uživatel a odkazuji vás na stránky sdr.ipip.cz, kde je velice pěkně zpracovaný přehled programů pro tento účel a spousta dalších informací.

Literatura s podrobnějšími informacemi

[1] HF SDR RECEIVER CW-SSB-DRM Tasa YU1LM http://yu1lm.qrpradio.com
[3] Aliasing Wikipedia http://cs.wikipedia.org/wiki
[4] Úvod do SDR Radiožurnál 2007 Roman OM3EI http://www.ulozto.sk
[5] Softwarově Definované Rádio v provozních souvislostech Pavel OK7PM http://hamcall.net
[6] Web o SDR Vladimír OK2IP sdr.ipip.cz9