AirSpy HF+

 

Bron: fenu-radion.ch

Youssef Touil, Eigentümer von Airspy und Entwickler von SDR-Empfängern und deren Software, beruhte nicht auf dem Erfolg, sondern entwickelte die HF + Discovery. Warum eine Neuentwicklung nach so kurzer Zeit? Ein Gespräch mit Youssef brachte Klarheit.
Für den HF + Dual Port wurde der Add-On Preselector entwickelt, der ein sehr gutes Signalhandling bietet. Leider stellte sich heraus, dass die Installation für viele Benutzer eine große Hürde darstellen würde. Das Löten der sehr kleinen Platine war das Problem. Somit hat die HF + Discovery den Preselector mit eingebautem. Der andere Grund war, dass der HF + Dual Port etwas zu groß und zu schwer für den portablen Einsatz war. Obwohl dies zu einer respektablen Empfangsleistung in der Low-Budget-Klasse führt, war die Leistung nicht gut genug. Ziel war es auch, den neuen HF + Discovery günstiger als den HF + Dual Port anzubieten.
Um dieses Ziel zu erreichen, waren einige Anstrengungen erforderlich. Nur mit gesammeltem Wissen, harten Verhandlungen mit Elektronikherstellern und Partnerschaften in der Elektronikindustrie konnte das ehrgeizige Ziel erreicht werden.

HF + Discovery „Prototyp“

Anfang Mai 2019 erhielt ich als einer der ersten Tester ein Exemplar des HF + Discovery „Prototype“. Als ich die sehr kleine Packung öffnete, war ich nicht schlecht erstaunt! Das Gerät ist super klein und federleicht. Es hat die Größe einer Streichholzschachtel. Das Gehäuse besteht nicht mehr aus Aluminium, sondern aus Kunststoff. Außerdem ist nur ein SMA-Antennenanschluss verfügbar. Die erste Aktion war natürlich Verbinden und Zuhören. Da der HF + Discovery aus dem HF + Dual Port entwickelt wurde, konnten viele Dinge übernommen werden, einschließlich der Firmware. Also einfach anschließen und loslegen.
Da Airspy sich zum Ziel gesetzt hatte, einen effizienteren Empfänger zu einem günstigeren Preis anzubieten, waren meine Erwartungen entsprechend höher. Der HF + Discovery verfügt bereits über zusätzliche Tief-, Hoch- und Bandpassfilter, um Störungen außerhalb des Bandes zu unterdrücken. Der vorliegende Prototyp verfügt über die folgenden installierten Bandpassfilter: 0-5 MHz – 5-10 MHz und 118-260 MHz.
Bei der HF + Discovery habe ich als Beta-Tester gearbeitet. Das heißt, ich hatte einen direkten Einfluss auf die Entwicklung der Hard- und Software, bei der ich den Hersteller über festgestellte Mängel informierte, damit diese vor der Markteinführung behoben werden konnten.
Der HF + Discovery empfängt bereits ab 0,5KHz! Das ist ungewöhnlich tief. Praktisch alle SDR beginnen bei 10 kHz. Da meine Antennen ab 8KHz empfangen, kann die zugrunde liegende Reichweite nicht getestet werden. Die ersten Empfangsversuche mit dem Prototyp des Discovery verliefen erfreulich positiv. Für ein so kleines Gerät war der Empfang außergewöhnlich gut. Das Hintergrundgeräusch war so gering, dass man denken könnte, das Gerät sei unempfindlich. Aber du liegst falsch. Die schwächsten Signale, die mit meinem Referenzempfänger Winradio G33DDC Excalibur Pro aufgezeichnet wurden, brachten auch den Discovery-Prototyp mit ebenso guter Verständlichkeit. Ja, manchmal mit weniger Lärm! Bis ca. 18MHz gab es nichts zu beanstanden. Ich war überrascht! Abends in den Dämmerungsstunden, in denen die Signalpegel stark anstiegen, machten sich dann die ersten Probleme bemerkbar. Zuerst kamen schwache, dann immer stärkere unerwünschte Signale zum Vorschein. Sender aus dem 31-m-Band wurden mit doppelter Frequenz, etwa 19 MHz, gehört und auf der Spektrum- / Wasserfallkarte angezeigt. Es waren auch undefinierbare Signalgemische vorhanden. Nichts davon war am G33DDC-Referenzgerät oder im Spektrum zu hören. Um auszuschließen, dass etwas mit dem Empfangssystem nicht stimmt, habe ich alles überprüft und auch andere Antennen verwendet. Das Ergebnis blieb jedoch gleich. Die Intermodulationen wurden vom Gerät selbst erzeugt. Ein Zeichen für mangelnde Filterung. Denn der Prototyp hatte nur Bandpässe von 0-5MHz – 5-10MHz. Für den oben genannten Bereich wurden keine Filter bereitgestellt, um die Kosten niedrig zu halten. Also habe ich den Hersteller über meine Erkenntnisse informiert. Nach vielen Skype-Gesprächen und Team-Viewer-Sitzungen stellte sich heraus, dass die HF + Discovery zusätzliche Filter für den oberen Frequenzbereich der Kurzwelle benötigt. Dies bedeutete, dass das Platinenlayout angepasst werden musste, um die zusätzlichen Filter aufzunehmen. Zusätzliche Bandpassfilter wurden auch für UKW bereitgestellt.

Die unteren Bilder zeigen die Platinen der beiden Versionen. Die Unterschiede im Boardlayout sind deutlich sichtbar.

HF+ Discovery (official version) HF+ Discovery (prototype)
   

 Block diagram of the HF+ Discovery

Es dauerte gut drei Monate, bis die offizielle Version des HF + Discovery fertig war. Dann wurde die firmItware mehrfach verbessert und erweitert. Youssef Touil reagierte schnell auf Hinweise und lieferte schnell optimierte Firmware. SDR # führte unter anderem den „Low-IF“ -Modus ein. Dieser Modus ermöglicht es, dass die DC-Spitze von Tuner-basierten SDRs in der Mitte des Spektrums liegt und einige kHz außermittig ist. In diesem Modus benötigt der Empfänger auch weniger Strom.

Funktionsprinzip von HF + Discovery

Der HF + Discovery ist wie der HF + Dual Port aus demselben Haus ein Tuner-basierter SDR. Das heißt, er arbeitet mit Mischer, PLL-Schaltung und VCO. Das Signal durchläuft die Antenne von einem Schalter, der je nach eingestelltem Frequenzbereich das gewünschte Hoch- und Tiefpassfilter (Vorwahl) schaltet. Danach wird das Signal in einem speziellen Mischer gemischt und anschließend digitalisiert. Es durchläuft dann den DSP und wird dann über die USB-Schnittstelle an den PC weitergeleitet. Dort kann es mit verschiedenen Programmen wie z. SDR # und SDR Console V3 und HDSDR werden demoduliert und bearbeitet.

Die Funktionsweise des neuen Mischers unterscheidet sich jedoch von den üblichen Mischern von RTL-Tunern. Der HF + Discovery arbeitet mit einem sogenannten „Polyphase Harmonic Redjection Mixer“. Mit diesem neuen Mehrphasen-Mischer zur Unterdrückung von Oberschwingungen kann der Airspy HF + Discovery eine hervorragende Low-Budget-Leistung liefern.

Blockschaltbild der HF + Discovery

The key data of the HF + Discovery

— Frequency range: 0.5KHz – 31MHz, 60MHz – 260MHz
— High pass filter at: 0, 5, 10, 17Mhz
— Low pass filter at: 5, 31MHz
— Bandpass filter: 60 – 118Mhz & 118 – 260Mhz
— Tracking bandpass filter
— Sensitivity: 0.02uV at 15Mhz and 500Hz bandwidth
— MDS (smallest receivable signal over the noise floor) at 500Hz bandwidth: -140dBm
— Large signal behavior inband: IP3 +: + 15dBm at HF
— Large signal behavior inband IP3 +: + 13dBm at VHF
— Dynamic range HF: 110dB
— Dynamic range VHF: 95dB
— DDC: 18bit
— New multiphase mixer for suppression of harmonics
— Frequency stability: 0.5ppm
— Ultra Low Noise, Stabilized Oscillator (TCXO)
— SMA antenna connection for HF & VHF
— Micro USB port
— Operating voltage 5V (via USB socket)
— No drivers needed (Plug & Play) with SDR#
— Operating modes: AM, SAM, LSB, USB, CW, FM or software dependent
— Bandwidths of the spectrum: 16KHz, 24KHz, 32KHZ, 48KHZ, 64KHZ, 96KHz, 128KHZ, 192KHz, 256KHZ, 384KHZ, 768KHz (SDR# V1.0.0.1707) or software dependent
— Dimensions: 60x45x10mm (WxDxH)
— Weight: 30g

Delivery:
— HF + Discovery
— shielded USB cable

 

Software für die HF + Discovery

Der HF + Discovery kann mit verschiedenen Programmen unter Windows gesteuert werden. Das Standardprogramm ist SDR #. Dies ist der beste Weg, um es zu kontrollieren. Es muss nicht installiert werden und ist „Plug and Play“. Sehr gute Programme sind auch die SDR-Console-V3 und HDSDR. Diese beiden müssen installiert werden. Die SDR-Console-V3 enthält bereits die ExtIO „airspyhf.dll“. Bei HDSDR muss die ExtIO-Datei „airspyhf.dll“ von der Website heruntergeladen und in den Programmordner kopiert werden.

   

Testbedingungen im stationären Betrieb

Beide Geräte wurden mit ihren Standardprogrammen getestet. Der HF + Discovery und das Winradio G33DDC wurden über den Antennenverteiler Elad ASA-15 mit dem Elad ASA-62 verbunden, der die Wahl zwischen den Antennen ermöglichte. Für den Test wurden der aktive Dipol Datong AD-370, der aktive Dipol Stampfl, der Reuter Crossloop, eine passive, 2,75 m lange vertikale Stabantenne und ein Superdiskone verwendet. Die Tests wurden zu verschiedenen Tageszeiten durchgeführt, um jede Band und Situation so nah wie möglich am Training abzudecken. Beide Geräte wurden zum Vergleich individuell eingestellt, um ihre volle Leistung zu erzielen. Nur die Bandbreitenfilter und der Modus wurden immer gleich eingestellt.

Wie immer startete ich mit der niedrigsten Frequenz, mit der ein Sender empfangen wurde. Um 18.3Khz war die Marine Station HWU aus Frankreich aktiv. Der direkte Vergleich zum parallel laufenden Winradio G33DDC ergab keine Unterschiede. Weder im Pegel, in der Signalklarheit noch im Rauschverhalten. Ich habe die gesamte VLF-Band zu verschiedenen Tages- und Nachtzeiten überprüft, ohne wesentliche Unterschiede zwischen den beiden SZR. Trotzdem war die HF + Discovery positiv. Auf dem VLF war kein einziges Überlastungsphänomen der Lang- oder Mittelwelle zu hören. Eine sehr gute Leistung für ein so kleines Gerät. Es ging auf der langen Welle weiter. Wegen lokaler Störungen von Mährobotern und starken Impulsen eines nahegelegenen Weidezauns nicht unbedingt ein Hörvergnügen. In Bezug auf Geräuschverhalten, Empfindlichkeit und Überlastfestigkeit waren beide Geräte gleich. Abgesehen von klanglichen Unterschieden. SDRSharp hat eine weniger hohe Wiedergabe, die etwas entspannter wirkt. Trotzdem hatte das Winradio einen leichten Vorteil, der an der Steuerungssoftware liegt. Der Noiseblanker (NB) von Winradiosoftware konnte die Weidezaunimpulse des nahegelegenen Weidezauns nahezu vollständig ausfiltern. Die NB von SDRSharp nähern sich nur so. Leider ist der Einrichtungsvorgang des SDSharp NB recht komplex. Es sind einige Schieberegler sehr vorsichtig zu bedienen. Die Mittelwelle wurde tagsüber nicht so sehr gestört und dem Empfang von RAI-1 bis 999Khz überlassen. Sehr leise und laut von beiden Empfängern in etwa gleicher Qualität. Nachts konnte der HF + Discovery auch seine Qualitäten ausspielen und ermöglichte auch schwachen Sendern einen sehr guten Empfang zwischen den teilweise sehr starken Sendern. Oberhalb der Mittelwelle bis ca. 1,7MHz sollen viele Piratenstationen aus den Niederlanden, Griechenland, Serbien usw. empfangen werden. Der HF + Discovery konnte auch empfangen, was das Referenzgerät empfangen hat. Oft mit weniger Rauschen bei etwas besserem SNR. Dann ging es schon in Richtung Kurzwelle. Das große Problem der Low-Budget-Empfänger war die schlechte Überlastfestigkeit aufgrund der vielen, zum Teil sehr starken Summensignale auf der Kurzwelle. Leider wurden die meisten preisgünstigen SZR – meist aus Kostengründen – nie vorgewählt. Diese Geräte hatten ausnahmslos große Probleme mit den üblichen Hobbyantennen. Sie überladen sich sehr schnell, was den ernsthaften Empfang auf langen, mittleren und kurzen Wellen ziemlich erschwert. Hier ist der HF + Discovery die große Ausnahme. Er hat trotz seiner geringen Abmessungen einen eingebauten Vorwähler. Dieser besteht aus mehreren Tief- und Hochpassfiltern. Der Unterschied wird ziemlich schnell bemerkt. Auf der ganzen Kurzwelle war der Empfang fast wie beim Winradio G33DDC. Mit zunehmender Frequenz auf der Kurzwelle nimmt das Grundrauschen normalerweise ab. Bei leisen Frequenzen, z.B. Bei 10051 kHz, wo Gander-Volmet aus Kanada sendet, empfängt der HF + Discovery besser als das Winradio G33DDC. Gander-Volmet ist aufgrund seiner hohen Empfindlichkeit und des geringen Eigenrauschens nur mit dem HF + Discovery zu hören und zu verstehen. Nach intensiver Suche fand ich ein paar gemischte Produkte knapp unterhalb des 31m Bandes. Diese kamen von Radio Rumänien, das im 31m Band sendet und hier teilweise mit S9 + 50dB empfängt. Durch Umschalten auf Manual Gain und Verringern der Empfindlichkeit können Sie unerwünschte Signale unter Beibehaltung des gleichen Signal / Rausch-Verhältnisses (SNR) beseitigen. Ansonsten konnte ich im gesamten Frequenzbereich keine weiteren unerwünschten Signale feststellen. Bis zu 30 MHz empfängt der HF + Discovery ebenso wie der G33DDC. Manchmal sogar mit besserem SNR. Um alle Situationen hier zu beschreiben, müsste ich meine Finger wund schreiben. Deshalb habe ich einige Audio-Vergleichsaufnahmen gemacht. Diese sagen mehr als das geschriebene Wort. Sie können sich ein Bild machen und selbst beurteilen.

Audio-Vergleiche

Unterschiede zwischen den Empfängern lassen sich am besten durch Audiovergleiche feststellen. Dies hängt natürlich immer von den Einstellungen des jeweiligen Empfängers ab. Beide Empfänger wurden entsprechend auf die bestmögliche Wiedergabe eingestellt. Nur die Bandbreitenfilter und die Modulationsart wurden immer gleich eingestellt. Der entsprechende Sender wurde sorgfältig ausgewählt, damit er über die Aufnahmezeit so konstant wie möglich empfangen werden kann, damit Sie auch die Unterschiede beurteilen können. Das dauerte manchmal mehrere Versuche. Die meisten Audiovergleiche stammen von Sendern

18.3khz-CWHWU MarineStationFrance  60Khz-CW Timesignal Anthorn England 153khz-AMSAntena SatelorRomania 999khz-AMSRAI 1Italy  1655khz-AMSFree Radio StationNetherlands 1734khz-USBLyngby-RadioDenmark 5025khz-AMSRadio-RebeldeCuba 5505khz-USBShannon VolmetIreland
6180khz-AMSLa Voz AlegreMadagaskar 6275khz-AMSFree Radio StationNetherlands 7580khz-AMSVoice of AmericaPhilippines 7850KHz-USBTimesignal CHU Canada 8743khz-USBBangkok MeteoThailand 9630Khz-AMSRadio AparecidaBrazil 10051khz-USBGander-VolmetCanada 11780KHz-AMSRadio Nacional da BrasiliaBrazil
11253khz-USBRAF VolmetEngland 11910KHz-AMSVoice of KoreaSouth Korea 12130khz-AMSRadio MashaalKuwait 13264khz-USBShannon VolmetIreland 15090khz-AMSRadio LibertyKuwait 17530KHz-AMSVoA  Sao Tome&Principe 21670khz-AMSRadio-Saudi.Int.Saudi Arabia 28257khz-CWBake DK0TENGermany

Der Kurztest im portablen Betrieb

Der HF + Discovery wurde hauptsächlich für den tragbaren Einsatz an passiven Antennen entwickelt. Also habe ich mir die Zeit genommen, einen kurzen Test im Freien zu machen, obwohl „tragbar“ nicht meine Leidenschaft ist. Als Antenne diente ein einfaches Kabel mit 12,5m Länge. Also bin ich mit Notebook, Discovery und einem Stück Draht in die Natur gefahren. Es wurde schnell klar, dass HF + Discovery mit passiven Antennen sehr gut funktioniert. Der Empfang war sehr ruhig. Das SNR war fast so gut wie die aktiven Antennen zu Hause, wenn nicht sogar besser. Mit seiner Verstärkungsregelung können Sie den HF + Discovery optimal einstellen. Je nach Empfangssituation können die Parameter mit der AGC (automatische Verstärkungsregelung) oder der manuellen Regelung angepasst werden, um das bestmögliche SNR (Signal / Rausch-Verhältnis) zu erzielen.

Empfang über FM / UKW

Der HF + Discovery bietet weiterhin eine Empfangsreichweite von 60 MHz bis 260 MHz. Dieser Bereich ist durch zwei Bandpässe getrennt. 60-118 MHz und 118-260 MHz. Das ist besonders für Airband-Freaks interessant. Ich habe zu keinem Zeitpunkt unerwünschte Signale aus dem FM-Band im Airband-Bereich entdeckt. Mit einem Plug-In kann ein Frequenzscanner aktiviert werden, mit dem die Flugfunkreichweite und auch alle anderen Reichweiten abgefragt werden können. Natürlich wird der UKW-Empfang auch in Stereo dekodiert. Wenn der Sender RDS sendet, wird dies automatisch erkannt und dekodiert.

Unten ein Bild eines FM-Scans.

Fazit:

Der Airspy HF + Discovery bietet ein Kopf-an-Kopf-Rennen mit einem der besten SDR! Und er kann mithalten. Auffällig ist das sehr geringe Rauschen, das für ein entspanntes Zuhören sorgt. In einigen Situationen übertraf er das Winradio G33DDC in Bezug auf geringes Rauschen und Empfindlichkeit. Auf herkömmlichen Hobbyantennen liefert es außergewöhnlich guten Empfang auf VLF, Lang-, Mittel- und Kurzwelle mit minimalen Überlastungssymptomen. Auch der VHF / VHF-Bereich ergab gute Ergebnisse. Mit seiner Vorauswahl und ausgefeilten Software bietet Airspy mit dem HF + Discovery den besten auf Tunern basierenden SDR für das Kurzwellenhören für wenig Geld. Ein kleiner Nachteil ist der schwer einzustellende Noiseblanker SDRSharp, den die nahe gelegenen Weidezäune nicht richtig aus dem Audio herausfiltern konnten. Die „Airspy HF + Discovery“ ist ein echter Fund!

Sehr gutes Preis / Leistungsverhältnis.

 
Übersetzt von DF5JZ