Радиолюбительский SDR приемник

Введение

SDR приемопередающая техника, хотим мы этого или нет – прочно обосновалась в нашем быту в промышленных приемо-передающих устройствах. Принципы SDR используются в том или ином виде во всех беспроводных интерфейсах нашего мобильного телефона (даже FM-радио) и в прочих бытовых устройствах. Не являются исключением и базовые станции мобильных операторов, вещательные станции.

SDR means…

Software Defined Radio, что в вольном переводе означает Программно-определяемое радио

Почему именно SDR?

Ответ банален – значительно дешевле в изготовлении, настройке и эксплуатации. Радиотракт может содержать минимум намоточных деталей, а декодирование модулированного сигнала или его создание – возлагается целиком на цифровую и программную часть радиоустройства. Удобно, ибо всего лишь сменой управляющей программы в устройстве можно получить возможность создавать новые виды радиоизлучений, и декодировать новые виды принимаемых сигналов.

Всё началось с…

… патента USA6230000B1 на квадратурный смеситель ^[1] выданный Дэну Тейло N7VE. Именно с этого смесителя и начало свое движение в радиолюбительские массы технология SDR.

Блок-схемы приемников

Ниже представлены блок-схемы обычного супергетеродинного приемника, классического приемника SDR и приемника без квадратурного смесителя SWR – у него антенна подключена напрямую к высокопроизводительному АЦП, который отдает цифровой поток высокопроизводительному сигнальному процессору. Вот пример ^[2] такого SWR-приемника.

Практическая реализация SDR-приемника – аппаратная часть

С помощью широкополосной трансформаторной линии заводим сигнал с антенны в коммутатор.
Далее, нам нужен скоростной коммутатор – это сердце приемника. Есть много вариантов, но лучшим и доступным на сегодня является FST3253. Необходимы два операционных усилителя высокого класса для усиления сигналов I и Q перед подачей их в звуковую карту компьютера, неплохой вариант – INA163UA.
Управлять коммутатором будут триггеры(74HC74, можно 74AC74), формируя нужные сигналы для поочередного сдвига фазы принимаемого сигнала на 0, 90, 180, 270 градусов.
Триггеры будут тактироваться кварцевым генератором. Его частота (Fприема=Fген/4) будет задавать центральную частоту приема нашего приемника, а ширина дискретизации нашей звуковой карты – общую полосу принимаемых частот.

Итак, генератор и формирователь квадратурных сигналов

Схема самого приемника

Программная часть приемника

Возможно использование любого программного обеспечения для работы с такого класса приемником. Начиная от знаменитого PowerSDR и заканчивая легковесным Rocky ^[3]

А если я хочу и передатчик?

Нет ничего проще. Устанавливаем второй коммутатор, разворачиваем операционные усилители наоборот, подключая их входы к выходу звуковой карты, и формируем сигнал для передачи тем же PowerSDR
Вот пример, позаимствованный у Александра UR4QBP из схемы ^[4] его клона ^[5] радиолюбительского трансивера SDR-1000

А что дальше?

А дальше, в случае с радиолюбительским трансивером, можно добавить синтезатор ^[6] опорной частоты вместо кварцевого генератора, чтобы можно было оперативно изменять частоту приема или передачи. Можно поставить полосовые фильтры ^[7] на вход перед смесителем, и получить лучшую избирательность на прием. Можно добавить усилитель мощности ^[8] на выходе и усилитель ВЧ на входе. Можно добавить измеритель КСВ ^[9] и получим отличный трансивер, по ТТХ не уступающий заводским аналогам.

Автор: panaslonik

Источник ^[10]