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  • Einfhrung in die TechnologieEinfhrung in die Technologie

    desdes

    Software Software DefinedDefined RadioRadio

    Bodo Scholz, DJ9CSBodo Scholz, DJ9CShttp://dj9cs.http://dj9cs.raisdorfraisdorf..netnet

    Stand: Januar 2007Stand: Januar 2007

  • 22

    EinfhrungEinfhrung

    Die Entwicklung der Radiotechnik hat mit der Einfhrung der Die Entwicklung der Radiotechnik hat mit der Einfhrung der Digitaltechnik eine rasante Geschwindigkeit angenommen. War Digitaltechnik eine rasante Geschwindigkeit angenommen. War es zunchst nur z.B. die digitale Frequenzanzeige mit einem es zunchst nur z.B. die digitale Frequenzanzeige mit einem integrierten Zhler, hat inzwischen die Digitale Signalverarbeitintegrierten Zhler, hat inzwischen die Digitale Signalverarbeitung ung Einzug gehalten.Einzug gehalten.

    Computer sind aus der Welt der Funkamateure auch nicht mehr Computer sind aus der Welt der Funkamateure auch nicht mehr wegzudenken. Sie steuern die Gerte, bernehmen die Erzeugung wegzudenken. Sie steuern die Gerte, bernehmen die Erzeugung und und Demodulation Demodulation komplexer Signale der unterschiedlichen komplexer Signale der unterschiedlichen Betriebsarten wie SSTV, RTTY, PSK31, FSK441 und viele weitere.Betriebsarten wie SSTV, RTTY, PSK31, FSK441 und viele weitere.

    DJ9CSDJ9CS Software Software Defined Defined RadioRadio

  • 33

    EinfhrungEinfhrung

    Die Entwicklung brachte schon Die Entwicklung brachte schon Transceiver Transceiver ohne jegliche ohne jegliche herkmmliche Bedienelemente hervor, z.B. herkmmliche Bedienelemente hervor, z.B. KachimaKachima 505, 505, KENWOOD TSKENWOOD TS--B2000. Oder die Empfnger von B2000. Oder die Empfnger von WinRadioWinRadio, , die auch als Einsteckkarten fr den PC auf dem Markt sind. die auch als Einsteckkarten fr den PC auf dem Markt sind. Die Gerte werden nur ber Software mit einer Die Gerte werden nur ber Software mit einer entsprechender grafischer Nutzeroberflche von PC aus entsprechender grafischer Nutzeroberflche von PC aus bedient. Es sind aber immer noch herkmmliche Radios, bedient. Es sind aber immer noch herkmmliche Radios, noch keine noch keine

    Software Software DefinedDefined RadiosRadiossondern sondern

    Software Software ControlledControlled RadiosRadios..

    DJ9CSDJ9CS Software Software Defined Defined RadioRadio

  • 44

    Was ist ein Software Was ist ein Software DefinedDefined RadioRadio

    Die Bezeichnung Software Die Bezeichnung Software DefinedDefined Radio (SDR) Radio (SDR) steht im weitesten Sinn fr die uneingeschrnkte steht im weitesten Sinn fr die uneingeschrnkte

    Programmierbarkeit aller Funktionen in einem Programmierbarkeit aller Funktionen in einem KommunikationssystemKommunikationssystem

    DJ9CSDJ9CS Software Software Defined Defined RadioRadio

  • 55

    Ein Software Ein Software Transceiver Transceiver fr die Allgemeinheitfr die Allgemeinheit

    In den Jahren 2002 und 2003 wurde in der amerikanischen ZeitschrIn den Jahren 2002 und 2003 wurde in der amerikanischen Zeitschrift QEX,ift QEX,Herausgeber ist die ARRL, von Gerald Herausgeber ist die ARRL, von Gerald YoungbloodYoungblood, AC5OG (jetzt K5SDR) in , AC5OG (jetzt K5SDR) in einer Serie von 4 Artikeln mit dem Titel einer Serie von 4 Artikeln mit dem Titel

    A Software A Software Defined Defined Radio Radio for the Massesfor the Masses

    ein Konzept und auch eine erste Realisierung eines modernen ein Konzept und auch eine erste Realisierung eines modernen TransceiversTransceiversfr Funkamateure vorgestellt.fr Funkamateure vorgestellt.

    Kernstck dieses Konzeptes ist ein PC, wie er heute fast allen FKernstck dieses Konzeptes ist ein PC, wie er heute fast allen Funkamateurenunkamateurenzur Verfgung steht. Voraussetzung ist eine gute Soundkarte und zur Verfgung steht. Voraussetzung ist eine gute Soundkarte und nicht einmalnicht einmalder allerschnellste Rechner. Abgesehen von einem analogender allerschnellste Rechner. Abgesehen von einem analogen FrontendFrontend ist der ist der gesamte gesamte TransceiversTransceivers softwaremig im PC realisiert. Die Quellen dieser softwaremig im PC realisiert. Die Quellen dieser Software stehen allen Nutzern frei zur Verfgung. Damit kann beiSoftware stehen allen Nutzern frei zur Verfgung. Damit kann beientsprechenden Kenntnissen jeder seinen entsprechenden Kenntnissen jeder seinen Transceiver Transceiver ohne Ltkolbenohne Ltkolbenweiterentwickeln. weiterentwickeln.

    Unter der Bezeichnung SDRUnter der Bezeichnung SDR--1000 wird von der Firma 1000 wird von der Firma FlexRadio FlexRadio Systems Systems die notwendige Harddie notwendige Hard-- und Software angeboten.und Software angeboten.

    DJ9CSDJ9CS Software Software Defined Defined RadioRadio

  • 66

    EinfhrungEinfhrung

    Ich habe im August 2004 mir einen solchen Platinensatz aus denIch habe im August 2004 mir einen solchen Platinensatz aus denUSA von der Firma USA von der Firma FlexRadio FlexRadio Systems schicken lassen, um mich mit Systems schicken lassen, um mich mit dieser Technologie intensiver zu beschftigen. dieser Technologie intensiver zu beschftigen.

    Bevor ich das Gert im Betrieb vorstelle, zunchst ein Ausflug iBevor ich das Gert im Betrieb vorstelle, zunchst ein Ausflug in dien dieTechnik und den grundstzlichen Aufbau von Funkgerten, um dannTechnik und den grundstzlichen Aufbau von Funkgerten, um danndas Neue bei der Realisierung des SDRdas Neue bei der Realisierung des SDR--1000 zu beschreiben. 1000 zu beschreiben.

    DJ9CSDJ9CS Software Software Defined Defined Radio Radio

  • 77

    Herkmmliche AnalogtechnikHerkmmliche Analogtechnik

    SSB Empfnger nach der FiltermethodeSSB Empfnger nach der Filtermethode

    AntenneAntenne

    HFHF--VerstrkerVerstrkerFilterFilter

    ZFZF--VerstrkerVerstrkerQuarzQuarz--FilterFilterMischerMischer MischerMischer

    VFOVFO BFOBFO

    NFNF--VerstrkerVerstrker NFNF

    Bei der ursprnglichen Analogtechnik wurde auch der frequenzbestimmende VFO analog mit einem Drehkondensator oder einer variablen Induktivitt abgestimmt.

    DJ9CSDJ9CS Software Software Defined Defined RadioRadio

  • 88

    Herkmmliche AnalogtechnikHerkmmliche Analogtechnik

    AntenneAntenne

    MikrofonMikrofonNF

    HFHF--VerstrkerVerstrkerFilter / PAFilter / PA

    ZFZF--VerstrkerVerstrkerQuarzQuarz--FilterFilter

    BalanceBalance--ModulatorModulator MischerMischer

    VFOVFOBFOBFO

    NFNF--VerstrkerVerstrkerNF

    SSB Sender nach der FiltermethodeSSB Sender nach der Filtermethode

    DJ9CSDJ9CS Software Software Defined Defined RadioRadio

  • 99

    Herkmmliche AnalogtechnikHerkmmliche Analogtechnik

    SignalSignalAdditionAddition

    TrgerTrgerOszillatorOszillator

    BalanceBalance--ModulatorModulator9090

    NFNF--VerstrkerVerstrker

    BalanceBalance--ModulatorModulator

    9090

    NFNF SSB SignalSSB Signal

    SSB Signalerzeugung nach der PhasenmethodeSSB Signalerzeugung nach der PhasenmethodeDJ9CSDJ9CS Software Software Defined Defined RadioRadio

  • 1010

    Herkmmliche AnalogtechnikHerkmmliche Analogtechnik

    SignalSignalAdditionAddition

    TrgerTrgerOszillatorOszillator

    TiefpassTiefpass--FilterFilterMischerMischer

    BandpassBandpass--FilterFilter

    9090

    MischerMischer TiefpassTiefpass--

    FilterFilter 9090

    HFHF NFNF

    DirektberlagerungsDirektberlagerungs--SSBSSB--EmpfngerEmpfngerDJ9CSDJ9CS Software Software Defined Defined RadioRadio

  • 1111

    WeiterentwicklungenWeiterentwicklungen

    Rhren Rhren --> Halbleitertechnik> Halbleitertechnik

    Mit dem Fortschritt der Digitaltechnik kommt diese an immer mehrMit dem Fortschritt der Digitaltechnik kommt diese an immer mehr StellenStellenin den Empfngern und Sendern zum Einsatz:in den Empfngern und Sendern zum Einsatz:

    -- Frequenzanzeige ber ZhlerFrequenzanzeige ber Zhler-- digitale PLL Schaltungen bei den Oszillatorendigitale PLL Schaltungen bei den Oszillatoren-- digitale Erzeugung der Oszillatorfrequenzen (DDS)digitale Erzeugung der Oszillatorfrequenzen (DDS)-- DSP auf der NFDSP auf der NF--Seite fr Filter, z.B. Seite fr Filter, z.B. NotchNotch--, Bandfilter, Bandfilter-- mit immer schneller werdenden DSP werden diese schon auf ZFmit immer schneller werdenden DSP werden diese schon auf ZF--Ebene Ebene

    zur Filterung, zur Filterung, DemodulationDemodulation und Audiosignalverarbeitung eingesetztund Audiosignalverarbeitung eingesetzt

    Dies ist aber noch keine Softwaretechnologie, denn die ProgrammeDies ist aber noch keine Softwaretechnologie, denn die Programmezur Signalerzeugung und Signalverarbeitung befinden sich zur Signalerzeugung und Signalverarbeitung befinden sich unvernderlich als Firmware in den Gerten. Es knnen zwaunvernderlich als Firmware in den Gerten. Es knnen zwar durch r durch Eingabe ber Tasten und Drehknpfe Parameter der VerarbeiEingabe ber Tasten und Drehknpfe Parameter der Verarbeitung tung verndert werden, aber eben nicht die Programme selbst.verndert werden, aber eben nicht die Programme selbst.

    DJ9CSDJ9CS Software Software Defined Defined RadioRadio

  • 1212

    Digitale SignalverarbeitungDigitale Signalverarbeitung

    Bemerkungen und BegriffeBemerkungen und Begriffe(ohne auf die Mathematik direkt einzugehen)(ohne auf die Mathematik direkt einzugehen)

    A/DA/D--UmsetzungUmsetzung Signale im ZeitbereichSignale im Zeitbereich Signale im FrequenzbereichSignale im Frequenzbereich Transformation Zeitbereich Frequenzbereich FilterFilter Signalbeschreibung durch Quadraturkomponenten I/QSignalbeschreibung durch Quadraturkomponenten I/Q

    DJ9CSDJ9CS Software Software Defined Defined RadioRadio

  • 1313

    Realisierung SDRRealisierung SDR--10001000

    Prinzipschaltung des SDR RXPrinzipschaltung des SDR RX--F

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