( Ich besitze den SDR-1000 nicht mehr )
|
Gerald Youngblood, AC5OG hat in der US Zeitschrift QEX in den Jahren 2002 und 2003 mit einer Serie von 4 Artikeln "A Software Defined Radio for the Masses" ein Konzept und die Realisierung eines modernen Transceivers beschrieben, der sich, abgesehen von einem Frontend aus Filtern für die einzelnen Bänder und einem Mischer, komplett auf die Standard-PC-Hardware und entsprechender Software abstützt. Die Firma von AC5OG (jetzt K5SDR) 'FlexRadio Systems' vertreibt einen entsprechenden Platinensatz SDR-1000/TR. Neben dem Platinensatz werden inzwischen auch ein passendes Gehäuse, eine 100 Watt PA und ein 2m-Konverter angeboten. Die notwendige Software wird einschließlich der Quellen zur Verfügung gestellt. Damit besteht die Möglichkeit, eigene Ideen innerhalb dieses Konzeptes umzusetzen. Gerade der Reiz, sich mit moderner Technologie auseinaderzusetzen, hat mich bewogen, mir diesen Platinensatz jetzt im August 2004 zu kaufen. Bevor ich die ersten Schritte mit dem System machen wollte, sollte alles zusammen mit einem Netzteil in einem Gehäuse verschwinden. Um flexibel mit dem SDR-1000 experimentieren zu können, soll alles zusammen mit einem Notebook (Pentium 4, 2 GHz, 256 MB RAM) betrieben werden. Dazu habe ich mir die externe USB Soundkarte MP3+ von Creative zugelegt, die dann auch gleich mit im Gehäuse untergebracht wurde. So besteht die Verbindung zum Notebook nur noch aus dem Kabel zur Parallelschnittstelle und dem USB-Kabel. Aus Artikeln in Amateurfunkzeitschriften (cq-DL, FUNKAMATEUR) und dem Forum zum SDR-1000 bei FlexRadio ist bekannt, dass es Probleme mit der Ableitung der Verlustwärme von der Spannungsreglern auf dem PIO-Board gibt. Ich habe deshalb auf das dünne Alublech, das als Kühlfläche 'recht knapp' bemessen ist, mit Wärmeleitkleber einige große IC-Kühlkörper geklebt und blase diese im Gehäuse mit einem leisen Lüfter an. Auch der DDS-Baustein wurde inzwischen mit einem Kühlkörper versehen. Um das ungeschützten Endstufen IC auf dem RFE-Board nicht durch eine unabgestimmte Antenne versehentlich zu zerstören, habe ich eine QRP-PA mit einem 50 Ohm Dämpfungsglied im Eingang noch dahinter geschaltet. Auf den folgenden Bildern soll der Aufbau und der erste Betrieb des SDR-1000 Transceivers beschrieben werden. Ein 'Klick' auf die Fotos zeigt diese vergrößert. 
Bevor ich zu meinen Erfahrungen mit dem Betrieb des SDR-1000 komme, zunächst einiges zum Hintergrund bzw. zur Definition eines "Software Defined Radios". Hier findet man im Internet bei der Software Defined Radio Working Group (SDRWG) der ARRL eine gute Übersicht und auch eine entsprechende Bibliographie. Was ist nun ein 'Software Defined Radio'? Dazu ist es vielleicht einfacher zunächst zu beschreiben, was ein 'Software Defined Radio' nicht ist. Alle modernen Radios, wobei dieser englische Begriff hier Empfänger, Sender und Transceiver einschliesst, besitzen eine Schnittstelle zum PC und können darüber gesteuert werden. Es sind 'Software Controlled Radios' bei denen die Parameter wie Filter, Frequenzen, Betriebsarten oder auch Funktionen des integrierten Digital Signal Processing (DSP) eingestellt werden. Auch wenn ggf. Firmware Updates eingespielt werden können, die Grundfunktionalität bleibt erhalten. Dies ist bei einem 'Software Defined Radio' grundsätzlich anders, die gesamte Funktionalität wird über die Software definiert. Solange die Software nicht läuft, kann nicht gesagt werden, ob z.B. ein SSB-Transceiver oder einem FM-Empfänger vor uns steht. So heisst es dann u.a. in dem oben zitiertem Papier der ARRL SDRWG: In its basic form, a software defined radio (SDR) is a digital computer connected to an antenna and controlled by software. Most software receivers have an analog front end consisting of band-pass filtering, a low-noise RF amplifier to set a low system noise level, a local oscillator and mixer to heterodyne the signal to an intermediate frequency (IF) where analog-to-digital (A/D) conversion, digital filtering and demodulation takes place. Recently, however, there are some software receivers that perform A/D conversion immediately after the antenna.
Vervollständigt wird das Empfänger-Frontend durch Filter, rauscharme Vorverstärker und einen DDS-Oszillator zur Ansteuerung des QSD mit den notwendigen phasenverschobenen Signalen. Als DDS-Oszillator kommt der bekannte AD9854 von Analog Devices zum Einsatz. Details sind den QEX-Artikeln von AC5OG zu entnehmen. Die Schnittstelle zur digitalen Signalverarbeitung ist der "Line-In" Stereo-Eingang einer Standard-Soundkarte im PC. Die Eigenschaften der Soundkarte, wie Eigenrauschen, Dynamik (16/24 Bit A/D-Umsetzung) und Kanaltrennung beeinflussen natürlich wesentlich die Daten des Empfängers. 
Entsprechend zum Direktüberlagerungs-Empfänger ist der Sender ausgeführt. Im PC werden die I/Q-Signale erzeugt und stehen dann nach D/A-Umsetzung an der Line-Out Stereobuchse als analoge Signale für den Quadratur Sampling Exiter (QSE) zur Verfügung. Die Ausgangsleistung des PA-ICs beträgt knapp 1 Watt für alle Kurzwellenbänder und für das 6m-Band.
Bemerkungen zum Betrieb des SDR-1000
Bei der Inbetriebnahme des SDR-1000 habe ich nur etwas Anlaufschwierigkeiten mit der Konfiguration der Soundkarte gehabt. Grund war im August 2004 die damals noch recht spärlich zur Verfügung stehende Dokumentation. Inzwischen sieht alles besser aus. Im Downloadbereich der Homepage von FlexRadio werden umfangreiche Handbücher und Installationhinweise zur Verfügung gestellt. Im Setup des Programms "PowerSDR" werden nun Konfigurationen für die unterstützten Soundkarten angeboten. Die Software "PowerSDR" steht allen zu den Bedingungen der 'GNU General Public License' zur Installation auf Windows XP Rechner zur Verfügung, ebenso der Source Code! Daneben erhalten Kunden von FlexRadio Zugriff auf eine zusätzlichen Download-Seite (man bekommt als Nutzer ein Passwort übermittelt) mit allen Unterlagen zur Hardware und deren Upgrades (ECO = Engineering Change Order).
Alle interessierten Funkamateure, also auch nicht Kunden, können im
Forum
,
dass über die Homepage von FlexRadio erreichbar ist, an den Diskussionen teilnehmen oder sich gezielt Informationen holen. Insgesamt eine prima Einrichtung, denn die Entwickler des SDR-1000 reagieren umgehend auf alle gestellten Fragen, Verbesserungsvorschläge und Fehlerberichte.
Um teilnehmen zu können, ist auf dem eigenen PC ein Teamspeak Client einzurichten. Die notwendige Software und Informationen zum 'Login' sind hier zu finden:
Nachdem ich den Betrieb meines SDR-1000 zusammen mit der kleinen PA der DL-QRP-AG aufgenommen habe, war ich gleich begeistert von den Möglichkeiten des Empfängers. Ich hatte mir vorgestellt, den SDR-1000 speziell als QRP-CW-Transceiver zu nutzen. Also versuchte ich in CW Sendebetrieb zu machen und wurde maßlos enttäuscht! Es funktionierte praktisch nicht. Kontakte mit FlexRadio konnten auch keine Abhilfe schaffen. Das Problem war bekannt und ich musste mich gedulden. Mit der Weiterentwicklung der Software klappt der CW-Betrieb nun prima! So habe ich gerade jetzt im Juli 2005 mit dem SDR-1000 am 18. Original-QRP-Contest der QRP Contest Community (http://www.qrpcc.de) teilgenommen. Aufgrund der Abreise in den Urlaub zwar nur kurz, aber ich habe Flagge gezeigt. Gerade das beschriebene Problem mit dem CW-Betrieb und der Weg zur gefundenen Lösung ist typisch für das gesamte Umfeld des SDR-1000. Es ist allen klar, dass mit dem Grundplatinensatz und dem Stand der Software kein endgültig fertiges System vorliegt. Aber dies ist auch gerade ein großer Teil des Spaßes, denn man nimmt Teil an der laufenden Weiterentwicklung moderner Transceiver-Technologie im Kreise von Nutzern rund um den Erdball. Als man vor 50 Jahren begann, sich für den Amateurfunk zu interessieren, baute man seine Röhrengeräte selbst und verfolgte gespannt den Fortschritt bei den Bauelementen von Röhren zu Transistoren, integrierten Schaltungen, SMD, ...
Als wesentliche aktuelle Erweiterungen des SDR-1000 sind fertig bzw. in der Bearbeitung:
Ich habe die 2 Soundkartenlösung getestet. Sie läuft nicht mit 2 USB-Soundkarten. Ich habe mit der 24 Bit Audigy 2 NX USB als Soundkarte für den Empfänger und der MP3+ USB als Karte 2 für den Sender getestet. Da die beiden CREATIVE Karten auf gleiche Treiber zurückgreifen, muß die MP3+ mit dem Generic USB-Audio Treiber von Windows betrieben werden. Grundsätzlich klappt dies. Da die Soundkarten im Setup der 'PowerSDR Console' beide hier als 'unsupported' betrieben werden, müssen die Mixer im Systemsetup des PC für 'Sounds und Audiogeräte' richtig eingestellt werden. Mein verbleibendes Problem ist nun, dass ich anstelle von SSB nur DSB-Signale im Sender erzeugen kann. Dies gilt auch für CW, also ich erzeuge nicht entweder CWL- oder CWU-Signale sondern entsprechend DSB beide gleichzeitig. Dieses Problem wird auch von anderen Nutzern berichtet. hingegen gibt es mit den bekannten PCI-Soundkarten keine Probleme. Von FlexRadio wird inzwischen die PCI M-Audio DELTA 44 Soundkarte empfohlen. Es ist eine 24 bit Karte mit maximal 96 kHz Abtastrate. Damit wird nun ein IP3 von +30 dBm und 98dB IMD DR3 bei nur 2KHz Frequenzabstand erreicht (Preamp Einstellung: Med). Die schnelle Umschaltzeit zwischen Rx- und Tx-Betrieb lässt die 2 Soundkartenlösung vergessen. Die DELTA 44 ist aber leider eine PCI- und nicht eine USB-Soundkarte. Nicht nur aus meiner Sicht sind die vielen Kabel zwischen PC und SDR-1000 Hardware ein Nachteil. Dies ist nicht nur unhandlich, sondern bigt auch die Gefahr der HF-Einkopplung bei Sendebetrieb mit größeren Leistungen. Daher ist ein USB-Kartenlösung zu bevorzugen. Da die Steuerung nun auch über eine USB-Schnittstelle möglich ist, lässt sich in diesem Fall die Kabelverbindung zwischen SDR-Hardware und PC auf ein einziges USB-Kabel mit Hub auf der SDR-Seite reduzieren. Ich betreibe meinen SDR-1000 zusammen mit der MP3+ Karte in der Konfiguration. Zur Verbesserung der Empfängereigenschaften wäre eine USB-Karte mit vergleichbaren Daten der DELTA 44 von Interesse, also der Übergang von 16 bit auf 24 bit A/D-Umsetzung und mögliche 96 kHz Abtastrate. Eine interessante Karte scheint in diesem Fall die TERRATEC Phase 26 USB zu sein. Eine endgültige Entscheidung hängt aber noch von der Prüfung ab, ob alle notwendigen Einstellfunktionen auch softwaremäßig dem Standard entsprechend von der SDR-Software bedient werden können. Wie von der CREATIVE 24 Bit Audigy 2 NX USB bekannt ist, gibt es durchaus Probleme mit Produkten namhafter Hersteller. Inzwischen hat sich herausgestellt, dass die TERRATEC Phase 26 USB nicht geeignet ist, da nicht alle Funktionen softwaremäßig bedienbar sind. Von FlexRadio wird als externe Soundkarte die PreSonus FireBox empfohlen. Diese benötigt einen PC mit Firewire Schnittstelle, die ist aber in den PCs und Notebook der neueren Generation vorhanden. In der Oktober Ausgabe 2005 wurde einer neuer Testbericht (ARRL Labor) veröffentlicht, der die herausragenden Eigenschaften des SDR-1000 bestätigt. Ein IP3 von +28 dBm (+30 dBm) konnte gemessenen werden. Verbunden sind diese Daten auch mit einer kleinen Hardwareänderung, die in von FlexRadion in zwei ECOs beschrieben wird. Die notwendigen Teile werden für $7.00 angeboten.
Um sich mit dem Konzept des SDR-1000 vertraut zu machen, gibt es 2 Möglichkeiten.
2. Um mit einem einfachen preiswerten Empfänger SoftRock40 für das 40m Band neue Interessenten für das SDR Konzept zu gewinnen, hat Tony KB9YIG Schaltungen, Platinenentwürfe und Bausätze vorgestellt.
Hier eine Zusammenstllung von interessanten Links und Hinweisen zum Thema SDR-1000:
|
... diese Seite wird fortgesetzt!