SDR – Software definiert Amateurfunk-Technik neu

 

SDR – Software definiert Amateurfunk-Technik neu

Lukas Lao Beyer : Wer Daten übertragen, Radio hören oder funken will, kann dazu ein sogenanntes Software Defined Radio (SDR) nutzen. Dies bewies der 18-jährige Abiturient von der Deutschen Schule Barcelona beim Wettbewerb ”Jugend forscht”. Der Jungforscher entwickelte ein kostengünstiges SDR auf einer Leiterplatte. Dabei galt es, eine gute Signalqualität sicherzustellen und die Software so zu konzipieren, dass große Datenmengen in Echtzeit übertragen werden können.

SDR
Lukas Lao Beyer, erfolgreicher Jungforscher beim Wettbewerb Jugend forscht 2016 mit seiner SDR-Entwicklung (Foto: Jugend forscht)

Im Gegensatz zu analoger Funktechnik verwendet Software Defined Radio (SDR) Computerprogramme zur Signalverarbeitung und zum Bedienen des Funkgerätes. Zusätzlich kommen Hardware-Komponenten hinzu. Etwa ein schneller Analog-Digital-Wandler (ADC) und Digital-Analog-Wandler (DAC).

Erste Gehversuche mit SDR-Technik

Neben Web-SDR-Empfängern wurden sehr früh Breitband-Empfänger mit kommerziell gefertigten DVBT-Sticks für den Amateurfunk nutzbar gemacht. Ohne Zusatz-Schaltungen lassen sich VHF- und UHF-Frequenzen empfangen. Christian DD7LP zeigt im nachfolenden Video, wie ein Kurzwellen-Konverter (Up Converter) nachgerüstet werden kann.

In anderen Breitband-SDR-Empfängern ist der KW-Konverter bereits integriert. Beispielsweise sollen hier die Einsteiger-Geräte wie der DXpatrol und SDRplay RSP1 genannt werden.

Direktsampler – die Königsklasse

Während bei einfachen SDR-Empfängern erst ab der wievielten Zwischenfrequenz digitalisiert wird, passiert dies bei Direktsamplern unmittelbar nach der Antenne. Schnelle Signal-Prozessoren müssen da schon sein. Die Technik ist entsprechend aufwendig. SMD-Bauteil bestückte Platinen sind Standard.

SDR
Innenleben des Perseus SDR zeigt den massiven Einsatz von SMD-Bauteilen (Foto: microtelecom)

Kurzwellen-Transceiver mit SDR-Technik

Zu den Pionieren der SDR-Technik im Amateurfunk zählt die amerikanische Firma Flexradio Systems mit ihrem Einstiegsmodell Flex 1500.

In der Zwischenzeit ist eine ganze Reihe von Modellen bei Flexradio hinzu gekommen. Auch die Software verbesserte sich ständig.
Die überwiegenden SDR-Lösungen verwenden nachfolgende Schemata (Blockschaltbilder):

Software Defined Radio Scheme - Adopted by LtC...
Software Defined Radio Scheme – Adopted by LtCdr Topi Tuukkanen, Project Manager, Finnish Software Radio Demonstrator from various scientific articles, studies, conference papers etc in public domain. (Photo credit: Wikipedia)

Software Defined Radio bietet großes Experimentier-Umfeld

Lange Zeit schien es, als existierten nur noch “Steckdosen-Amateure”. Doch seit Jahren ist ein Teil der Community der Radio-Amateure wieder aktiv. Besonders HPSDR (High Performance SDR) zog viele Amateure in seinen Bann. Durch den modularen, diskreten Aufbau der Hardware mit verschiedenen Platinen gelang der Nachbau auch nicht so ambitionierten Amateuren.

Software Defined Radio - HPSDR
Amateurtransceiver mit HPSDR-Baugruppen (Foto: Richard Ames Sydney, Australia)

Wie ging es weiter? Findige Entwickler entwickelten gekaspelte Lösungen, die sich im PC-Gehäuse integrieren lassen. Hierzu gehört der kostengünstige HackRF (circa 300 Euro). In Deutschland bei Wimo erhältlich.
Das nachfolgende englishsprachige Video stellt das Konzept des HackRF vor.

Voll digitale Transceiver-Konzepte stürmen die Hitlisten im Amateurfunk

Seitdem schnelle Signal-Prozessoren (FPGA) zu einem bezahlbaren Preis verfügbar sind, ändert sich die Amateurfunk-Technik rasant. SDR-Technologie bietet jedoch mehr als eine Panorama-Funktion oder ein paar Wasserfall-Diagramme. Für Helmut Goebkes DB1CC ist diese Technologie der “Leitpfad zukünftiger Sende-/Empfangsgeräte”. Helmut DB1CC setzt das HiQSDR-Projekt gemeinsam mit einem kleinen Kreis befreundeter Funkamateuren um. Die Vorarbeiten leistete Jim Ahlstrom N2ADR, der einen kompletten Transceiver durch Software in einen FPGA implementierte.
Experimentierfreudige Funkamateure finden hier ein weites Feld für kreative Projekte. Beispiel ist ein HiQSDR mit einem Raspberry Pi und einen Faytech 7-Zoll FT07TMB Touchscreen von Stefan DL2STG

Software Defined Radio
Kreative Leistung mit Touchscreen von Stefan DL2STG

Elad FDM-Duo – ein innovativer Italiener

Der kleine Transceiver der Firma ELAD verwendet modernste SDR Technik. Zuvor machte das Unternehmen durch zwei SDR-Empfänger auf sich aufmerksam. Wie beim FDM-S1 und S2 wandelt ein schneller Analog-Digital-Converter die empfangene HF direkt in digitale Signale um. Der nachgeschaltete DSP-Baustein filtert die Eingangs-Signale und bereitet sie auf. Ein ARM Prozessor verarbeitet die Signale vom Bedien-Panel.
Konzeptionell ist der FDM-DUO ein Twitter. Er lässt sich stand-alone und mit Computer verwenden. Ohne Computer  eignet sich der Transceiver für den transportablen Einsatz. Der Computer erweitert den Bedienkomfort des modernen SDR-Sende-Empfängers zuhause im Shack. Die Bedienelemente lassen sich gut bedienen. Neben dem großen VFO-Knopf gibt es zwei kleinere Drehregler für Lautstärke und Filter-Lage/Breite. Sechs Drucktasten unter dem gut lesbaren LC-Display rufen die wichtigsten Funktionen direkt auf. Über ein Menüsystem stehen alle anderen Parameter bereit.
Das Gerät empfängt von zehn KHz bis 54 MHz. Eingebaut ist ein 16-bit ADC mit 122 MHz Abtastrate. Die unterstützten Modi bei Empfang sind: SSB, CW, AM (inkl. Sync-AM), FM, WFM (inkl. Stereo und RDS), RTTY und DRM. Der Sender erzeugt fünf Watt HF. Alternativ existiert eine HF-Ausgangsbuchse mit 0 dBm Output. RX/TX über eine Buchse, oder RX und TX je auf einer Buchse.

Computer-Schnittstellen des FDM-DUO

Eine Schnittstelle arbeitet als CAT-Steuerung. Eine weitere liefert digitale I/Q-Daten für das Wasserfall-Diagramm. Die dritte USB-Buchse dient als externe Soundkarte für den PC. Der Transceiver ist für digitale Betriebsarten wie RTTY und PSK31 vorbereitet. Die Aufteilung dieser Funktionen auf drei separate USB-Schnittstellen erleichtert die Bedienung für den Anwender wesentlich. Es sind in den meisten Fällen keine weiteren USB-Treiber nötig.
Bezugsquelle: www.wimo.com

ICOM macht SDR populär

Mit dem Modell IC 7300 hat Icom einen richtigen Hit gelandet.

SDR-Transceiver – Große Displays

Auch bei kleinen (QRP-) Transceivern werden die Displays größer. Sie ermöglichen eine komfortable Bedienung des Gerätes.

Quelle: Sehr gute Seite zum Stöbern https://amateurfunk-magazin.de

 

 

SDR Console für Es’Hail 2 (QO-100) – Geostationärer Satellit für Funkamateure

Der Satellit Es’Hail 2 wurde im November 2018 gestartet und unterstützt den ersten geostationären Amateurfunk-Transponder. Auf dieser Seite wird Folgendes angezeigt: Aktivieren der Anzeige von Frequenzen> 9 GHz, Konfigurieren der SDR-Konsole mit dem Lime- oder Pluto-SDR, Verwenden des Telemetrie-Beacons zum Kompensieren von Drift / Offset aufgrund eines schlechten LNB für Verbraucher, Eine Beschreibung von my (G4ELI ) Station (wird noch aufgebaut) .Zukunftsentwicklung kann digitale Sprache, Bilder, Text mit Opus als Codec und bis zu 32 QPSK-Träger in einer Bandbreite von 2,5 bis 3 kHz umfassen (wir haben die Bandbreite, lassen Sie uns diese verwenden). Opus ist ein hervorragender Codec mit hervorragender Komprimierung. Hier  ist  die Ausleuchtung von Es’Hail 2

 

 

Hier seht Ihr die Software in Aktion

Konsolenkonfiguration

Befolgen Sie diese Schritte, um die Konsole erfolgreich für den Empfang mit einem beliebigen SDR zu konfigurieren und entweder das Pluto oder das Lime-SDR zu übertragen. Anzeige Um eine Frequenz über 9,999 GHz anzuzeigen, öffnen Sie die Programmoptionen und navigieren Sie zu Anzeige, Spektrum. Wählen Sie einen Frequenzbereich von 99,9 GHz und drücken Sie dann [OK].

Die Transponder

Die schmalbandigen Transponder-Details sind unten aufgeführt.

Low High Note
Receive 10489.55 10489.8 Bandwidth = 250kHz
Transmit 2400.05 2400.3
CW Beacon 10489.55
Telemetry 10489.8

 

 

 

Definieren Sie einen Downconverter-Offset für den LNB (ein LNB ist ein Downconverter). Der Offset ist die lokale Oszillatorfrequenz des LNB, z. B. 9.750 MHz. Dieser Wert wird beim Starten des SDR ausgewählt.

Markieren Sie im Fenster Radio-Definitionen die Option Konverterauswahl und drücken Sie dann  bearbeiten.

Fügen Sie im Konverter-Definitionsfenster einen Abwärtskonverter mit der LO-Frequenz Ihres LNB hinzu.

Starten Sie nun den SDR, indem Sie die neue Definition des Abwärtswandlers auswählen.

Fügen Sie aus den Sendeoptionen einen Offset hinzu, der dann zur angezeigten Sendefrequenz addiert wird. Für Es’hail 2 beträgt dieser Versatz 8089,5 MHz.

Synchronisieren
Im Sende-DSP aktivieren Sie Sync RX, sodass die Empfangs- und die Sendefrequenz gleich sind.

Telemetrie-Leuchtfeuer
(Verfügbar in 3.0.7) Aktivieren Sie die Option „Geostationary Beacon“: Farbleiste, Ansicht, Weitere Optionen …, aktivieren Sie das Kontrollkästchen [X] Geostationary Beacon.

Hinweis: Die Idee zur Synchronisierung mit dem Telemetrie-Beacon stammt von Moe Wheatley (AE4JY) in seinem AO-40 Telemetry Decoder Project. Der Code von Moe erklärt, wie der Daten-Beacon funktioniert, da der QO-100-Beacon dem AO-40 (RIP) entspricht. Die Implementierung wurde von Grund auf codiert, um sicherzustellen, dass sie so effizient wie möglich ist. Jeder gespeicherte Zyklus hilft!

Die Telemetrie-Beacon-Frequenz beträgt 10.489.800.000 Hz oder 10.489.800 MHz. Der Beacon überträgt BPSK, eine einfache BPSK-Decodierungssoftware kann den Versatz von der nominalen Mittenfrequenz bestimmen, sodass ein Ausgleich für einen nicht modifizierten Verbraucher-LNB möglich ist.

Folge diesen Schritten:

Starten Sie die Anzeige – drücken Sie ○
Wählen Sie das Beacon aus, indem Sie in die Mitte der Beacon-Spur klicken. Das linke Fenster zeigt den Versatz an, und stellen Sie die Zoomstufe des Wasserfalls mit water und ein
Offsetkompensation aktivieren – ▶ drücken
Verwenden Sie die Option Speichern to, um die Versatzdaten in eine CSV-Datei herunterzuladen. Diese Datei kann mit Programmen wie Excel angezeigt werden.

 

Die Antenne ist ein 1.4-Hauptfokus-Teller von www.satellitesuperstore.com. Technische Informationen: Das Verhältnis von Brennweite zu Blendengröße (F / D-Verhältnis) beträgt 0,41, Verstärkung bei 10,95 GHz 41,8 dB.

Wie Sie sehen, wird der Ständer mit ~ 280 kg Sturz, Windschutz und Brammen an Ort und Stelle gehalten.

Die Schale wurde am 1. März 2019 unter Verwendung der Sonne ausgerichtet, da um 10:16 Uhr der Azimut und die Höhe der Sonne mit Es’Hail 2 übereinstimmten, sodass der Schatten des Futters direkt über der Mitte der Schale lag.

Transceiver

The current options are:

  • LimeSDR (USB) and
  • PlutoSDR.

The LimeSDR was chosen because it supports an external reference (I use the Leo Bodnar unit) so is more stable.

Transceiver

Die aktuellen Optionen sind:

#LimeSDR (USB)

undPlutoSDR.

Der LimeSDR wurde gewählt, da er eine externe Referenz unterstützt (ich verwende die Leo Bodnar-Einheit), also stabiler ist. Dies ist sehr empfindlich, driftet jedoch – für SSB / CW muss es geändert werden. Ändern Sie entweder den Kristall in ein TCXO oder fügen Sie Unterstützung für eine externe Referenz hinzu. Aus offensichtlichen Gründen ist die Drift im Tageslicht viel schlimmer.

LNB

LNB-Test mit einem Octagon-0,1-dB-Quad-High-Gain-HD-Ready-Universal-LNB. Dies ist sehr empfindlich, driftet jedoch – für SSB / CW muss es geändert werden. Ändern Sie entweder den Kristall in ein TCXO oder fügen Sie Unterstützung für eine externe Referenz hinzu. Aus offensichtlichen Gründen ist die Drift im Tageslicht viel schlimmer.

Beschreibung:

Spektrum Dynamische Wasserfallanzeige
Mehrere Arbeitsmodi: Empfangsmodus, Sendemodus, TUNE-Modus, VFO-Modus, SPLIT-Modus
DSP Digital Signal Processing Noise Reduction
Automatischer Notch-Filter
Humanisierte Schnittstellen-Farbanzeige
Empfangen Sie die Feineinstellungsfunktion, den veränderbaren MIC-Verstärkungswert
Tabelle der VCC-Spannungsversorgungsspannung
Tabelle zur Übertragung der Signalstärke
Multifunktionsinstrument: SWR-Stehwellenverhältnismesser, AVD-Audiofrequenzmesser, ALC-Signalmodulationsmessgerät

 

Merkmal:

Betriebsmodus: SSB (J3E), CW, AM, FM, FREE-DV
Sendeleistung: Maximal 15W
Empfangsempfindlichkeit: 0,11 ~ 0,89 µV (RFC 50-20)
Mindestfrequenzstufe: 1Hz
Betriebsspannung: 9-15V DC
Antennenimpedanz: 50Ω
Frequenzstabilität: ± 1,5 PM @ Power on 5 Minuten (Standard); ± 0,5 ppm bei Verwendung von optionalem TCXO
Paketgröße: 240mm * 120mm * 80mm
Packungsgewicht: 977g
Paket beinhaltet:
1 x HS1 HF SDR-Transceiver
1 x Handmikrofon
1 x Montagehalterung
1 x Gleichstromkabel (ohne Netzstecker)
2 x Schraubenschlüssel
1 x Antennenkonverter
1 x Benutzerhandbuch