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.

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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