Mein SDRadio

Du weißt nicht, was ein SDRadio ist?
Muttu gucken bei http://www.flex-radio.com/, dort kannst Du auch ein fertiges kaufen. War mir aber zu teuer.

Beschreibung meines SDRadios:

So sieht (bzw. sah, s.weiter unten) mein selbstgebautes SDRadio aus:

Die Empfangsergebnisse können sich mit dem meines Transceivers FT-100 von YAESU messen und sind m.E. z.T. sogar besser, irgendwie klingt der Empfang auch weniger unruhig.

Oben links sieht man das Netzteil, der Trafo stammt aus einem alten Steckernetzteil. Oben rechts ist der Oszillator, es handelt sich um das 20-MHz-DDS-Board von ELV. Unten rechts befindet sich die HF-Eingangsstufe mit Rückkopplung, letztere verbessert die Empfindlichkeit um ca. 18dB; nach meinen Messungen ist sie damit besser als -110dBm (12dB S/N)! Links davon befindet sich das Herzstück der Schaltung, der Quadraturdemodulator mit dem IC RF2713 (Datenblatt für den RF2713  mit Platinen-Layout findest Du unter "enter part #" bei: http://www.rfmd.com/), und links unten die Tiefpassfilter mit OPAMPs CA3140.

Irgendwie erinnert dieses Radio an alte Zeiten: Eingangsstufe mit Rückkopplung und (durch die Direktmischung ) Ausgabe in der NF-Lage - allerdings etwas trickreich durch den Quadraturdemodulator. Eine kurze Beschreibung der Quadratur-Demodulation gibt es bei: http://comsec.com/wiki?QuadratureDemodulator.

Die Aufbereitung der Ausgangssignale des Quadraturdemodulators (also des I-Signals und des Q-Signals) übernimmt nach den Tiefpassfiltern die Soundkarte des PC mit einem Freeware-Programm von OM Alberto, I2PHD , das man bei http://weaksignals.i2phd.com  findet.

Und nun frisch ans Werk:

Nachdem ich mehrere der IC RF2713 gehimmelt hatte (Unerfahrenheit mit SMD und fehlende integriertere Schutzschaltungen bei diesem "exotischen" IC), bereitete ich zunächst meinen ersten SMD-Löt- und Arbeisplatz vor:

Akkubetrieb des Billig-Lötkolbens über Vorwider-
stände mit 300°C (Standby) und 380°C zum Löten
der SMD-Bauteile.

Erdung sämtlicher Werkzeuge und der Arbeitsfläche,
geerdete Alu-Folie als Arbeisunterlage. Nicht ver-
gessen, sich selbst auch zu erden!

Schaltbild der HF-Eingangsstufe mit Rückkopplung:

Die PNP-Transistoren sind bei mir BFQ52, andere HF-Typen dürften auch geeignet sein. Der Schwingkreis ist von 2,6MHz bis 12MHz durchstimmbar. Die 8uH-Spule besteht aus 13 Wdg. auf einem kleinen Ringkern. Zur Ankopplung wird ein isolierter Draht einmal da durchgezogen (dies ist auf obersten Foto rechts etwa in der Mitte erkennbar). Es ist einer der Drähte der grauen Zwillingslitze, die in den Quadraturdemodulator führt -

und dort an die rechte BNC-Buchse gelötet ist. Über den Winkelstecker an dieser Buchse wird die Antenne angeschaltet. Die 50Ohm-Striplines der Ausgänge I und Q sind - abweichend vom Platinen-Layout - je über 10nF und 51Ohm an Masse gelegt und somit HF-mäßig abgeschlossen. Dann folgt jeweils ein 33kOhm-Widerstand bevor es an die linke bzw. untere linke BNC-Buchse geht. Über die weiße (I) und die braune (Q) Litze geht es von dort zu den Tiefpassfiltern. In die rechte untere Buchse wird das Oszillatorsignal eingespeist (das um mindestens 20dB gedämpfte und über einen Kondensator von 0,1uF entkoppelte TTL-Signal vom 20-MHz-DDS-Board) . Da ich mich bei dem Programm von OM Alberto, I2PHD auf -6kHz festgelegt habe, ist die Empfangsfrequenz  = Ozillatorfrequenz/2 - 6kHz. Beachte in obigem Bild auch die antiparallel geschalteten Shottky-Dioden am Antenneneingang!

Hier nun das Schaltbild der für eine Grenzfrequenz von 11 kHz berechneten Tiefpässe:

Der Widerstand ganz rechts (25kOhm) ist ein 50kOhm Poti mit an Masse gelegtem Schleifer, die andere Hälfte ist für den 2ten Tiefpass vorgesehen. Damit lässt sich die Verstärkung beider Tiefpässe angleichen. Auf der zugehörigen Lochrasterplatine befindet sich außerdem ein 5V-Speisespannungsregler, der auch die Speisespannung für den Quadraturdemodulator und die HF-Eingangsstufe liefert.

Modifikation für DRM-Empfang

Damit auch die Signale von DRM-Sendern empfangen und ausgewertet werden können (z.B. mit dem Open Source Projekt DREAM von Volkert Fischer und Alexander Kurpiers (Quelltext bei http://sourceforge.net/projects/drm), habe ich inzwischen die Kondensatoren der Tiefpässe von 150pF auf 82pF und die Koppelkondensatoren zur Soundkarte von 4,7nF auf 1,2nF verkleinert. Leider wertet dieses Programm die I- und Q-Signale nicht aus, so dass sich Spiegelfrequenzen störend bemerkbar machen können. Hier hilft z.T. die Möglichkeit, die Mittenfrequenz des DRM-Basisbandes zu verschieben.

Nachtrag Ende 2006
Die Kondensatoren der Tiefpässe wurden noch weiter (auf 12pF) verkleinert, die 3dB-Bandbreite beträgt nun 75kHz. Das neue DREAM-Programm wertet jetzt auch die I/Q-Signale aus (Start mit Extention in der Kommandozeile).

Ersatz des 20-MHz-DDS-Board von ELV

Bei http://www.elexs.de/dds.htm habe ich eine Fertigplatine für einen DDS-Generator gefunden, der über die RS232-Schnittstelle gesteuert wird. Damit kann die Abstimmung des SDRadios "systemgerecht" vom PC aus erfolgen! Dazu gibt es ein Programm von Burkhard Kainka (http://www.b-kainka.de), das ich mit seiner freundlichen Genehmigung für mein SDRadio modifiziert habe und das Du hier runterladen kannst.

Die Ausgangsspannung der von mir gekauften Fertigplatine sinkt mit steigender Frequenz. Im oberen Frequenzbereich reicht der Pegel für die direkte Anschaltung des Quadraturdemodulators nicht mehr aus. Deshalb muss ein Emitterfolger zwischengeschatet werden:

Da der Quadraturdemodulator-Baustein RF2713
nur maximal 0,8Vss am LO-Eingang verträgt, muss
der Pegel bei den tiefen Frequenzen bedämpft werden.
Das übernimmt der 1600pF-Kondensator am Aus-
gang. Das 500Ohm-Poti habe ich so eingestellt, dass
bei einer Oszillatorfrequenz von 5MHz 0,5Vss am
LO-Eingang liegen. Achte bei der ersten Inbetrieb-
nahme darauf, dass der Schleifer des Potis am masse-
seitigen Ende steht!

Bei Empfangsfrequenzen >10MHz (d.h. Oszillator-
frequenz >20MHz) ist eine saubere Mischung nicht
möglich, s. Abb. Frequenzspektren weiter unten.

Weitere Infos

Hier das Oszillogramme der Ausgänge I und Q bei einer Empfangsfrequenz > bzw. < Oszillatorfrequenz/2, zwar haben die Signale gleiche Pegel, zwecks Veranschaulichung ist hier aber das Q-Signal jeweils kleiner dargestellt:

Spiegelfrequenzunterdrückung, Einstellung unter Options -> Sound Card Channel Skew Calibration...
Empfangsfrequenz
, Spiegelfrequenz

DRM-Empfang mit einer 75cm-Stabantenne:

Screenshot des Abstimmprogramms SDRadioLO.exe:

Frequenzspektren des gekauften DSS-Generators, gemessen am Eingang des Quadraturdemodulators,
linker Teilstrich bei 20MHz, weitere x-Teilstriche alle 20MHz,
y-Teilung 10dB pro Teilstrich:

Spektrum des DSS-Generators bei 20MHz

Spektrum des DSS-Generators bei 24MHz


Nachtrag 31.08.2006

Mit dem SDR-Decoder von  M0KGK und einem vorgeschalteten 2-kreisigem Bandfilter mit 20dB-Vr für das 40m-Band übertrifft die Empfangsleistung meines SDRadios mit Rückkopplung den YAESU FT-100 zwar nur geringfügig, aber immerhin. Dieser Decoder bietet eine deutlich verbesserte Unterdrückung des unerwünschten Seitenbandes, denn er optimiert sich bzgl. Betrag und Phase im gesamten Frequenzbereich selbst und erreicht so im gesamten Band mehr als 60dB. Außerdem besitzt er eine eichbare S-Meter-Anzeige.

Mit der rückgekoppelten Eingangsstufe ergibt sich eine Erhöhung des empfangenen Signalpegels um 2 S-Stufen OHNE Abstimmprobleme. Die Anzeige liegt ca. 3 S-Stufen unter der Anzeige des FT-100. 

Nachtrag März 2007

Ein modifiziertes LO-Oszillator-Programm (ursprünglich für eine andere Anwendung) beim SDRadio gibt es hier. Die Frequenzverdoppelung für den LO ist nicht mehr enthalten; zwischen das DSS-Board und dem Modulator wurde stattdessen die nachfolgend dargestellte Frequenzverdoppelungsschaltung geschaltet:

Frequenzverdoppler

Der 27pF-Kondensator linearisiert den Frequenzgang. Leider reicht die sinkende Ausgangsspannung des DSS-Boards zusammen mit dem Frequenzgang des Verdoppelers nur für maximal 12/24 MHz (da liegen dann noch 0,3Vss am Mischer).

Ohne vorgeschaltetem Bandfilter und "fingerspitzer" Einstellung der rückgekoppelten Eingangsstufe ergibt die
Messung bei einer Empfangsfrequenz  (= DSS-Board-Frequenz) von 3MHz und einem Signalpegel von -100dBm ein S/R von 7db,
das unerwünschtes Nebenempfangssignal bei 9MHz wird dabei um 50dB unterdrückt.

Bei Abgleich des rückgekoppelten Vorkreises auf diese "unerwünschten" 9Mhz ergibt sich
für einem Signalpegel von -95dBm ein S/R von 10dB.


Zurück zur Homepage