SDR (СОФТВЕРСКИ ДЕФИНИРАНИ РАДИО УРЕДИ)
I Z33T home page I страници на македонски јазик I
Софтверски дефинирните радио уреди (СДР) претставуваат радио комуникациски системи каде компонентите од кои е составен класичниот радио комуникациски систем (како на пример: миксери, филтери, засилувачи, модулатори, демодулатори, детектори итн.) се имплементирани софтверски, преку соодветен софтвер инсталиран на компјутер, лапт-топ, таблет или мобилен телефон.
СДР уредот се состои од аналогно-дигитален конвертор (ADC) како и некоја форма на влезно РФ-коло (за СДР-приемник), односно влезно-излезно коло (за СДР трансивер).
Некои СДР уреди ја користат звучната картичка на компјутерот како аналогно-дигитален конвертор, но во последно време сè повеќе СДР уреди имаат свој сопствен хардверски аналогно-дигитален конвертор а компјутерот го користат само за да го покренува софтверот преку кој се имплементирани останатите степени за процесирање на дигиталниот сигнал (DSP). Такви дигитални софтверски решенија се на пример, демодулација на сите видови модулација на сигналите (CW, AM, SSB, LSB, USB, DSB, FM, WFM, NFM...) Исто така, софтверски се решени сите потребни филтри за пропусниот опсег на приемникот или предавателот и слично.
Кај софтверски дефинираните радио уреди со помош на аналогно-дигиталниот конвертор, најчесто се дигитализира еден многу широк фреквенциски опсег, кој може да биде широк повеќе мегахерци. Откако ќе биде дигитализиран, потоа дигиталниот сигнал со помош на софтверот може да се бира фреквенцијата на сигналот кој сакаме да го примаме, ширината на филтерот, видот на демодулација и други видови на дигитално процесирање на сигналот (DSP - Digital Signal Processing) по потреба.
Дигиталното процесуирање на сигналот (DSP) може да се врши на ниво на РФ-сигнал, меѓуфреквентен сигнал (IF) или после демодулаторот, на аудио сигналот (AF).
Секојдневно сме сведоци на појавување на нови СДР уреди на пазарот. Од оние кои можат да се користат само како приемници, па до комплетни трансивери, за различни фреквенциски опсези. Ги има евтини, но и доста скапи.
Квалитетот на СДР-приемникот зависи од многу фактори. Еден од најважните фактори кој директно ги определува перформанасите на СДР-приемникот е неговиот динамичкиот опсег.
Динамичкиот опсег на СДР-приемникот во најголема мера зависи од динамичкиот опсег на аналогно-дигиталниот конвертор и може да се дефинира како однос помеѓу најсилниот и наслабиот сигнал (нивото на шум) што може да се дигитализира без изобличување.
Поопширно за динамичкиот опсег на СДР-приемниците можете да прочитате на мојата страница „Динамички опсег кај СДР-уредите“.
RTL-SDR
Најпопуларен СДР уред е секако RTL-SDR. Неговата популарност несомнено се должи на многу ниската цена. Ги има неколку варијанти, со цена која се движи од само неколку долари па до седумдесетина долари. Во принцип квалитетот им е скоро идентичен. Најевтините имаат малку понестабилна фреквенција, но сепак доволно стабилнa за да се споредуваат со поевтините радиоаматерски приемници или трансивери. Поскапите имаат TCXO (температурно компензиран кристален осцилатор) и нивната фреквенција е стабилна колку најскапите радиоаматерски и професионални комуникациски трансивери кои чинат илјадници долари.
Заедничко за сите понови варијанти на RTL-SDR е тоа што имаат идентичен тунер на „Rafael Micro“ R820T или новата верзија R820T2 тунер чип, кои можат да работат во фреквенциското подрачје од 24 до 1760 MHz.
Друг заеднички елемент на сите варијанти на RTL-SDR е „Realtek“ RTL2832 чипот, кој игра улога на демодулатор, 8-битен аналогно-дигитален конвертор и USB 2.0 интерфејс.
RTL-SDR уредот, оригинално е замислен и произведен како USB приемник за дигитален терестријален ТВ прием (DVB-T = Digital Video Broadcast- Terestrial) предвиден за употреба со лап-топ компјутер. Досетливите радио аматери, пронашле дека овој евтин USB DVB-T приемник,со соодветен софтвер, може да се користи како универзален комуникациски приемник за сите видови модулација во фреквенцискиот опсег од 24 до 1760 MHz. Осетливоста на RTL-SDR му е одлична и може да се споредува со најскапите комуникациски приемници на пазарот. Негативната страна на овој евтин СДР уред е малиот динамички опсег од околу 50 dB, кој е лимитиран со неговиот 8-битен аналогно-дигитален конвертор.
Поопширно за овој ултраевтин и мегапопуларен СДР-приемник, можете да прочитате на овој линк
Шемата на RTL-SDR преимникот, составена од два дела, можете да ја видете на следниве две слики. На првиот дел од шемата се прикажани елементите околу влезниот тунер R820T, а на вториот дел од шемат се прикажани елементите околу чипот RTL2832:
кликнете на некоја од горниве слики за да ја видете во висока резолуција
На пазарот се нудат варијанти на овој популарен СДР кои имаат можност за прием на фреквенции пониски од 24 MHz. односно кои можат да примаат сигнали од краткобрановото фреквенциско подрачје. Овие модели имаат РФ-трансформатор кој директно се леми на влезните пинови од RTL2832 чипот, прескокнувајќи го тунерот R820T и на тој начин овозможувајќи прием на пониските КБ фреквенции.
Сепак, препорачувам да се избегнуваат овие варијанти бидејќи користат директно семплирање. Овој начин има многу недостатоци. Има многу фантомски сигнали таму каде што не треба да ги има, а исто така амплитудно-фреквенциската карактеристика не е линеарна.Освен тоа, со ваквата модификација, чипот RTL2832 нема заштита од превисок напон кој може да се јави на неговите пинови, па така многу лесно може да прегори.
За прием на кратки бранови, најдобро е ако се користи посебен надворешен РФ-конвертор, кој сигналите од пониските фреквенции ги конвертира (ги префрла) на повисоко фреквенциско подрачје каде што можат да се примаат од RTL-SDR. Квалитетните РФ-конвертори имаат филтри со кои ги елиминираат сите можни фреквенции што можат да пречат при приемот на саканите сигнали во подрачјето од 10-тина kHz до 50-тина MHz во зависност од РФ-конверторот:
Подетално за ваквите РФ-конвертори (up-converter) можете да прочитате овде.
Колку е квалитетен RTL-SDR приемникот во споредба со современ радиоаматерски трансивер?
На ова прашање сами ќе можете да си дадете одговор откога ќе ги погледнете моите видеа во кои правам споредба на приемот помеѓу евтиниот RTL-SDR и модерниот Kenwood TS-480, за време на радиоаматерскиот WAE DX SSB Contest, користејќи иста антена, при исти услови.
Во едното видео, споредбата е правена на 14 МHz при прием во присуство на многу силни сигнали во близина. Тоа можете да го видете овде.
Во другото видео споредбата е правена на 7 MHz. Тоа можете да го видете овде.
AIRSPY SDR
Airspy е одличен СДР-приемник за фреквенции од 24 MHz до 1800 MHz, Има 12 битен аналогно-дигитален конвертор и одличен динамички опсег. За прием на кратки бранови и пониски фреквенции (од 5 кHz do 55 MHz) има посебен РФ-конвертор „SpyVerter“ кој го произведува истата фирма како и основниот уред. Цената му е многу поскапа од RTL-SDR и чини околу 199 долари, но квалитетот на Airspy вреди за секој денар што ќе се потроши за да се купи. Ова е еден од најдобрите СДР-приемници на пазарот за уреди до околу 500 долари. Уредот е дизајниран од Youssef Touil, креаторот на еден од најпопуларниот СДР софтвер „SDR#“ со широк спектар на можности.
Освен со „SDR#“, Airspy може да работи и со популарните бесплатни софтвери како што се HDSDR, SDR-Radio Console и други.
За зголемување на динамичкиот опсег, Airspy користи „децимација“,постапка опишана на мојата веб-страница која го објаснува динамичкиот опсег. На тој начин, динамичкиот опсег може да се зголеми дури за 18 dB.
За време на еден контест на кратки бранови (WAE DX SSB) направив споредба на приемот на Aisrpy со еден современ радиоаматерски трансивер (на 14 MHz). Споредбата намерно ја правев при прием на слаб сигнал од една јапонска радио станица (JH4UTP) во присуство на многу јаки сигнали во околината за време на натпреварот, за да се тестира динамичкиот опсег на приемниците. Видеото во кое го споредувам приемот на Airspy со Kenwood TS-480, можете да го видете овде.
Приемот на Airspy на VHF (во ФМ-радиодифузниот опсег) го споредував со одлични FM Hi-Fi тунери, но и со евтиниот RTL-SDR. И во овој тест споредбата ја правев при прием на слаби сигнали. Овојпат од локална скопска ФМ-радиодифузна станица (на 80 km растојание од местото на прием) и од една грчка ФМ-радиодифузна станица (на 160 км растојание од местото на прием) во присуство на екстремно јаки локални ФМ-станици. Во такви услови динамичкиот опсег на приемникот (а не неговата осетливост) е пресуден за тоа дали слабиот сигнал воопшто може да биде примен, поради пречките од јаките сигнали во близина. Ова видео можете да го видете овде.
Подетално и поопширно за овој одличен СДР-приемник можете да прочитате на официјалната страница на Airspy
Кон крајот на 2017 година, од компанијата „Airspy“, на пазарот се појави нов СДР-приемник со 16 бити Аналогно-Дигитален конвертор, под името „Airspy HF+“. Неговиот изглед е прикажан на следнава фотографија:
Овој 16 битен СДР-приемник има одличен динамички опсег од 110 dB и е дизајниран да го прима фреквенциското подрачје од 9 kHz до 31 MHz, и од 60 MHz до 260 MHz.
Повеќе информации за овој одличен СДР-приемник можете да видете на официјалната веб-страница на Airspy.
SDRplay (RSP1)
SDRplay е исто така многу популарен и квалитетен СДР-приемник. Цената му е поевтина од Airspy, чини околу 129 долари, а квалитетот е малку послаб од Airspy, но затоа може да ги прима сите фреквенции од 10 kHz do 2000 МHz и не му треба надворешен РФ-конвертор. SDRplay има 12-битен аналогно-дигитален конвертор, динамичкиот опсег му е малко помал од тој на Airspy, но е многу, многу пати поголем од динамичкиот опсег на RTL-SDR.
Во цената е вклучен и специјално дизајниран софтвер за работа со овој уред „SDRuno“. Се разбира, SDRplay може да работи и со други бесплатни софтвери како што е HDSDR, SDR-Radio Console и други.
За да се види квалитетот на овој СДР-приемник, направив споредба на SDRplay со популарниот трансивер Kenwood TS-480 за време на еден контест на 7 MHz, примајќи слаб сигнал од јапонска радиоаматерска станица JH1EAQ, во присуство на многу силни радио сигнали во околината. Оваа споредба можете да ја видете на моето видео овде.
Во ноември 2016 година, компанијата SDRplay го промовираше својот нов СДР-приемник „RSP2“. Во основа, RSP2 има иста архитектура како и постариот RSP1, но има три антенски влезови кои можат да се бираат преку софтверот. Два од влезовите се со SMA конектори и се наменети за прием на фреквенции над 1,5 MHz. Tретиот влез е со висока импеданса и е погоден за приклучок на балансирани антени, наменет е за прием на фреквенции пониски од 1,5 MHz, па се до неколку kHz. На едниот влез со SMA конектор има вградено "Bias-T" односно внесувач на напон (4,7V/100 mA), што може софтверски да се избере, а служи за напојување на антенски претзасилувач преку коаксијалниот кабел. Овој напон може да се искористи и за друга намена, односно за далечинско управување на некој уред кој може да биде сместен кај антената.
RSP2 има вградено банд-стоп филтри за среднобрановото подрачје и за УКБ-ФМ подрачјето. Овие филтри можат софтверски да се вклучат или исклучат, а служат за да ги отстранат пречките кои можат да ги направат силните AM или FM радиодифузни радио-станици, при прием на сигнали надвор од овие подрачја. За жал., овие банд-стоп филтри е можно да се одберат само при користење на антенските влезови со SMA-конектори преку кои може да се примаат фреквенции над 1,5 MHz.
Подетално и поопширно за овој одличен СДР-приемник можете да прочитате на официјалната страница на SDRplay.
Во ноември 2017 година, компанијата SDRplay го понуди на пазарот „RSP1A“- СДР-приемник со аналогно-дигитален конвертор од 14 бити и можност за прием на фреквенциското подрачје од 1 kHz до 2000 MHz:
Подетални информации за овој одличен и прилично евтин СДР-приемник, можете да најдете на официјалната веб-страница на SDRplay.
Во мај 2018 година, SDRplay понуди СДР-приемник со два независни хардверски тјунери, под името RSPduo:
SDRplay RSPduo е одличен СДР-приемник со аналогно-дигитален конвертор од 14 бити. Благодарение на своите два вградени хардверски тјунери, може да прикажува на екранот истовременo две фреквенциски сегменти од по 2 MHz, било каде во рамките на фреквенциското подрачје од 1 kHz до 2000 MHz. Во случај да се користи само едниот тјунер, тогаш може да прикажува на екранот фреквенциски опсег до 10 MHz.
Подетални информации за овој одличен СДР-приемник, можете да најдете на официјалната веб-страница на SDRplay.
Јас направив кратка видео презентација, која можете да ја видете овде, а како изгледа приемот со овој СДР-приемник и неговите два тјунери за време на меѓународниот натпревар CW WPX Contest 2018, мжете да погледнете на моево видео на следниов линк.
Еве еден интересен СДР-приемник составен од SDRplay и мобилен телефон наместо компјутер:.
(кликнете на сликата за да го изгледате видеото)
Во видеото е прикажано како Вашиот мобилен телефон да го претворете во комуникациски радио приемник со сите врсти на работа (CW, SSB, AM, FM) со филтри чија ширина можете слободно да ја нагодувате и безброј други можности кои ги овозможува софтверски дефинираниот радио уред. Наместо SDRplay, може да се користи и многу поевтиниот RTL-SDR.
СОФТВЕР за работа со СДР-уреди
Постои цел спeктар на компјутерски програми кои се наменети за СДР-уреди. Повеќето се универзални и можат да работат со различни СДР-уреди, но некои се изработени специјално за СДР-уредот со кого се продаваат заедно во пакет. Мојот избор е следниов, за кои мислам дека се најдобри:
SDR# (SDRsharp) - Овој софтвер бесплатно можете да го симнете од овде
кликнете на сликата за да ја видете во висока резолуција
Овој СДР-софтвер е дизајниран од Youssef Touil, креаторот на еден од најпопуларниот СДР-уред „Airspy“. За софтверот SDR# има многу додатоци (plugins) изработени од страна на други поединци или компании, кои можат по желба да се симнат исто така бесплатно и со кои се прошируваат можностите на основниот софтвер. Во истиот пакет има едена одлична алаткa (посебен софтвер) наречен „SpectrumSpy“ која овозможува на екранот од компјутерот да се прикаже фреквентен опсег до 1800 MHz истовремено, па претставува еден вид спектрум анализатор за широк фреквенциски спектар со големи можности. Со помош на „SpectrumSpy“ можат да се испитуваат разни РФ-филтри, антени, засилувачи, пропусен опсег на разни други РФ-елементи и слично.
Овој софтвер не е потребно да се инсталира во компјутерот. Едноставно се симнува од интернет, се распакува во посебен фолдер и оттаму се стартува саканата програма од софтверскиот пакет.
Редовно се дополнува со различни новини. Речиси секој месец излегува нова, надополнета и подобрена верзија.
HDSDR - Овој софтвер бесплатно можете да го симнете од овде.
Ова е одличен софтвер,особено за СДР-приемници или трансивери на кратки бранови. За жал, нема можност за прием на ФМ-радиодифузни станици бидејќи нема софтверска подршка за WFM вид на модулација, но има NFM, која се употребува за ФМ VHF/UHF радио комуникации кои ги користат и радиоаматерите. Последна верзија на овој СДР софтвер е v.2.70 од ноември 2013 година. И покрај тоа, ова е еден од најдобрите и најкомплетните СДР-софтвери. Работи стабилно и затоа го препорачувам како класика во оваа област!
Сепак, во ноември 2016 година, по пауза од цели три години излезе нова бета верзија на овој одличен софтвер. Убаво е тоа што авторот повторно е во игра!
кликнете на сликата за да ја видете во висока резолуција
SDR-Radio - Овој софтвер бесплатно можете да го симнете од овде.
Уште една одлична Windows базирана програма за СДР-приемници или трансивери. Располага со моќен графички интерфејс со многу корисни можности и алатки. Овој софтвер континуирано се надополнува. Со секоја нова верзија е сè подобар и подобар. Има можност да се вклучат истовремено до 6 независни софтверски приемници (VFOs). Секој виртуелен приемник може да работи на иста или различна фреквенција, со иста или различна модулација и исти или различни нагодувања на филтрите. Подржува работа со повеќе монитори. SDR-Radio Cоnsole работи со речиси сите популарни СДР-уреди.
кликнете на сликата за да ја видете во висока резолуција
SDRuno - Овој софтвер бесплатно можете да го симнете од овде.
Софтверот е базиран на познатиот платен SDR Studio-1 кој се продаваше по цена од околу 150 евра. Пролетта 2016 година, компанијата која го произведува СДР-приемникот SDRplay (RSP1) ја откупи лиценцата за прилагодување на овој софтвер на својот производ и сега го нуди бесплатно под името „SDRuno“ за оние кои ќе го купат или веќе го купиле нивниот SDRplay. Има можност да се вклучат истовремено повеќе виртуелни независни софтверски приемници. Едниот приемник може да прима на една фреквенција SSB на пример, другиот приемник може да прима CW на друга фреквенција и така натаму. Секој виртуелен приемник може да работи на иста или различна фреквенција, со иста или различна модулација и исти или различни нагодувања на филтрите. Редовно се апдејтува со нови можности.
кликнете на сликата за да ја видете во висока резолуција
Кои се главните карактеристики од кои зависи квалитетот на еден софтверски дефиниран приемник (SDR)?
„RTL-SDR.COM“ пред извесно време направи и објави одлична статија за неколку популарни SDR-уреди.
Еве некои моменти од оваа статија во врска со најважните SDR карактеристики:
Однос сигнал/шум (SNR - Signal to Noise Ratio) - При приемот на некој корисен РФ-сигнал, главниот параметар што сакаме да го измериме е односот на "сигнал-шум" (SNR). Всушност тоа е разликата помеѓу најголемата вредност на јачината (нивото) на корисниот сигнал, во однос на јачината (нивото) на шумот.
Ширина на пропусен опсег (Bandwidth) - Поголем пропусен опсег значи прикажување на повеќе сигнали (од поголем фреквенциски опсег) на екранот одеднаш , и повеќе простор за софтверска децимација, со што се овозможува (поголем SNR). Негативна страна на поголемиот пропусен опсег е потребата од поголема процесорска моќ на компјутерот што се користи.
Ширина на пропусен опсег без огледални слики од други сигнали (Alias Free Bandwidth) - Краевите на пропусниот опсег на SDR-приемникот прикажан на екранот, покажува тенденција да се извиткува на левиот и десниот крај од екранот, а истовремено во тие краеви од фреквенцискиот опсег на екранот се прикажуваат фантомски сигнали, односно „слики“ на други сигнали. Затоа велиме дека „Alias Free Bandwidth“ претставува пропусен фреквенциски опсег кој е вистински употреблив и обично е помал од пропусниот опсег кој се наведува во рекламата за СДР-приемникот.
Чувствителност (Sensitivity) - Со почувствителни радио-приемници полесно ќе можат да слушнат послаби сигнали. Почувствителните радио-приемници ќе имаат поголем однос на сигнал-шум (SNR) во однос на понечувствителните радио-приемници (доколку останатите карактеристики им се исти).
Aналогно-дигитален конвертор (ADC – Analogue to digital converter) - Аналогно-дигиталниот конвертор е главната компонента во СДР-уредот. Тоа е елемент кој го претвора аналогниот сигнал во дигитални битови. Колку поголем број на битови има аналогно-дигиталниот конвертор (ADC), толку поточно ќе биде претставен амалогниот сигнал при процесот на дигитализација. Исто така, колку поголем број на битови има аналогно-дигиталниот конвертор (ADC), толку поголем динамички опсег ќе има СДР-приемникот.
Преоптоварување (Overloading) - преоптоварувањето се случува кога сигналот на влезот од приемникот е многу силен, при што го „заситува“ аналогно-дигиталниот конвертор (ADC), а со тоа не се остава простор за да се одмерат слабите сигнали во процесот на дигитализација. При појава на преоптоварување со сигнали кои се појаки од максимално дозволените, се појавуваат несакани ефекти како што е многу намалена чувствителност на СДР-приемникот, и појава на фантомски сигнали, во вид на слики на сигнали од други фреквенции.
Динамички опсег (Dynamic Range) - Ова карактеристика е една од најважните и директно е поврзана со бројот на битови на аналогно-дигиталниот конвертор (ADC), но исто така зависи и од софтверот за дигитална обработка на сигналот (DSP) Колку е поголем динамичкиот опсег, толку приемникот е поквалитетен. Динамичкиот опсег е способноста на СДР-приемникот да прима слаби сигнали кога има многу јаки сигнали во бизина (на блиска фреквенција). Потребата за висок динамички опсег може да се ублажи со користење на РФ филтрирање. Ако динамичкиот опсег на еден СДР-приемник не е многу висок, тогаш може да се јави преоптоварување на приемникот од сигнали кои не се многу јаки. (Поопширно за динамичкиот опсег можете да прочитате на мојата друга веб страница: динамички опсег на СДР-приемник )
Присуство на пресликани сигнали / фантомски сигнали (Images/Aliasing) - Неквалитетните СДР-приемници можат да манифестираат преоптоварување при присуство на релативно средно јаки сигнали и на тој начин да се појават „слики“ на јаки сигнали од други фреквенции, на фреквенции на кои не треба да бидат. Ова може да се поправи со филтрирање (банд-пас филтри, односно со филтри пропусници на опсег) или со користење на аналогно-дигитален конвертор (ADC) со повисок динамички опсег, односно ADC со поголем број на битови.
Шум / Пречки (Noise/Interference) - Квалитетен СДР-приемник (како и секој друг радио-приемник) не треба да прима ништо без приклучена антена. Ако приемникот може да прима некакви сигнали без приклучена антена, тоа значи дека РФ-сигнали можат да навлезат преку друг начин освен преку антената и на тој начин да направат интерференциски пречки кои ќе биде невозможно да се исфилтрираат и отстранат. Извори на овие сигнали (пречки) можат да бидат осцилаторите или другите составни делови на самиот приемник.
RF филтрирање / Преселектор (RF Filtering/Preselection) - Квалитетните SDR-приемници имаат повеќе преселектор-филтри (банд-пас филтери) кои автоматски се вклучуваат/исклучуваат во зависност од приемниот фреквенциски опсег.
Централен DC Сигнал (Center DC Spike) - Квалитетен SDR-приемник треба да има избалансирани „I / Q“ делови, така што нема да има појава на DC сигнал во центарот на дисплејот.
Фазен шум (Phase Noise) - Фазниот шум како една од многу важните карактеристики на еден СДР-приемник е определен од квалитетот на кристалните осцилатори кои се користат. Користење на осцилатори со мал фазен шум значи подобар однос сигнал-шум (SNR) за теснопојасни сигнали и помалку реципрочно мешање. Реципрочно мешање е појава при која високо ниво на фазен шум предизвикува некој слаб сигнал да се изгуби во фазниот шум на некој близок силен сигнал. На тој начин слабиот сигнал ќе биде невозможно да се прима од таков приемник кој има високо ниво на фазен шум.
Стабилност на фреквенцијата (Frequency Stability) - Од еден СДР-уред се очекува да има стабилна фреквенција која нема да се менува со текот на времето или да се менува при промена на температурата. За да се постигне тоа треба да се користат таканаречени „TCXO“ (температурно стабилизирани кристални осцилатори) или слични стабилни осцилатори.
RF дизајн (RF Design) - Севкупниот дизајн на системот е многу важен. На пример, колкави загуби внесуваат компонентите како што се прекинувачи, релеи, и сл. кои се користат во ланецот на патот на RF-сигналите. Како што се зголемува комплексноста на дизајнот, така сè повеќе компоненти се додаваат на патот по кој минува RF-сигналот, со што се намалуваат перформансите на приемникот.
Софтвер (Software) - Хардверот е само половина на СДР-уредот. Квалитетот на софтверот со кој еден СДР-уред може да работи, во голема мера ја определува крајната употребливост и перформансите на еден СДР-уред.
I Z33T home page I страници на македонски јазик I