Elektor-Verlag, 2008
Vorwort
Inhalt:
1
Einleitung 9
1.1 Analoge und digitale Radiotechnik 9
1.2 Empfängerkonzepte 11
2. Der
IQ-Mischer 13
2.1 SDRadio 13
2.1 Spiegelunterdrückung 14
2.3 Schaltungstechnik 16
2.4 Soundkartentest 20
3 Software Defined Radio
mit USB-Schnittstelle 23
3.1 Entwicklungsziele 23
3.2 Steuerung und Stromversorgung über den
USB 24
3.3 Der programmierbare VFO 26
3.4 Signalverarbeitung 27
3.5 Der Aufbau 28
3.6 Inbetriebnahme 31
3.7 Decodersoftware 33
3.8 Einsatz eines externen Netzteils 35
4 SDR-Bedienung von
Anfang an 37
4.1 Einstellungen der Soundkarte 37
4.2 Der USB-Anschluss 40
4.3 Rechter und linker Kanal 42
4.4. AM-Empfang 45
4.5 Abstimmsoftware SDRelektor.exe 44
4.6 SDRelektor2.exe 49
5 Antennen und
Vorverstärker 52
5.1 Langdrahtantennen 52
5.2 Koaxkabel 54
5.3 Ferrit-Breitbandübertrager 56
5.4 Behelfsantennen 60
5.5 Ferritantenne und Loopantenne 61
5.6 Kurzwellen-Schwingkreise 62
5.7 HF-Vorverstärker 63
5.8 Eine aktive Magnetantenne 64
6 Softwaredecoder
DREAM 64
6.1 Installation 67
6.2 DRM-Empfang 68
6.3 Direkte Abstimmung mit DREAM 78
6.4 AM und SSB-Empfang 80
7 DRM
Disco 84
7.1 Installation und Initialisierung 84
7.2 DRM-Stationen 85
7.3 AM-Stationen 87
8
SoDiRa 89
8.1 Einstellungen 89
8.2 AM-Empfang 91
8.3 DRM-Empfang 92
8.4 AM-Stereo 93
8.5 FM-Stereo 94
9
G8JCFSDR 96
9.1 Installation und Initialisierung 96
9.2 Bandpläne 100
9.3 Empfangsparameter 102
10 VLF und
Ultraschall 105
10.2 VLF-Antennen und Filter 105
10.2 Ultraschall und Fledermäuse
106
10.3 Ein HF-Modulator 110
11 Abstimmbare
Oszillatoren 112
11.1 Programmierbarer Quarzoszillator 112
11.2 DDS-Generator mit AD9835 122
11.3 PLL-Taktgenerator ICS307-2 126
11.4 Frequenz-Vervielfacher ICS501 128
12
Eigenbau-IQ-Empfänger 131
12.1 Die Mischerplatine 131
12.2 Verwendung eines
HF-Übertragers 133
12.3 Differenzverstärker 134
12.4 Vorstufe und ZF-Verstärker
139
12.5 I/Q-Empfänger mit ICS307-2
141
13 SDR-Software mit
Visual Basic 143
13.1 Zugang zur Soundkarte 143
13.2 IQ-Spektrum 145
13.3 SSB-Empfang 147
14
DRM-Superhet 151
14.1 Schaltung und Aufbau 151
14.2 DDS-Abstimmung 159
14.3 Steuerung in Visual Basic 162
14.4 Steuerung über USB 163
14.5 Automatik-Präselektor 166
15
Anhang 169
15.1 Literaturhinweise und
Internetadressen 169
15.2 Bezugsquellen 170
1.1 Analoge und digitale
Radiotechnik
Von der Entwicklung der digitalen Elektronik blieben die Radios lange
Zeit völlig unberührt. Als es schon Homecomputer gab,
waren
die meisten Radios noch analog. Dann setzte allmählich eine
Entwicklung ein, zumindest die Abstimmung zu digitalisieren. Heutige
Autoradios sind fast immer mit einem PLL-Synthesizer ausgestattet, denn
das vereinfacht die Abstimmung und garantiert ein genaues Einhalten der
Kanalraster. Der Rest der Schaltung ist aber nach wie vor analog.
In der kommerziellen HF-Technik und im Amateurfunk ist inzwischen die
digitale Elektronik angekommen. Immer mehr analoge Funktionen der
Geräte werden durch Software ersetzt. Meist arbeitet ein
Digitaler
Signal-Prozessor (DSP) mit der passenden Software weitgehend unsichtbar
für den Benutzer und sorgt für optimale Filterkurven,
variable Bandbreite, Signaldekodierung, Entstörung und vieles
mehr. Die Geräte werden damit insgesamt bei weniger
Hardware-Aufwand besser. Leider aber ist die Software-Entwicklung so
aufwändig, dass sich diese Technik dem Hobbyanwender
weitgehend
verschließt.
Inzwischen hat aber der PC einen Siegeszug in den privaten Bereich
angetreten, sodass fast in jedem Haushalt ein Computer mit reichlich
Rechenleistung steht. Da der PC meist schon vorhanden ist, kann er auch
gleich etwas Sinnvolles tun und Funktionen eines modernen DSP
übernehmen. Und hier bietet sich dem auch wieder dem
Hobbyelektroniker ein breites Betätigungsfeld. Mit der
Rechenleistung des PCs und der Qualität einer modernen
Soundkarte
ist im Prinzip alles möglich, was in teuren
HF-Geräten
üblich ist. Einstellbare Bandbreite, automatische
Verstärkungsregelung, Störaustastung, variable
Noch-Filter,
verschiedenste Demodulatoren, all das ist in Software realisierbar.
Damit schrumpft der Aufwand für die zusätzliche
Hardware
immer mehr zusammen. Das erforderliche HF-Frontend muss nicht
aufwändig sein und kann mit Hobbymitteln leicht aufgebaut
werden.
ELEKTOR hat inzwischen zwei Empfänger vorgestellt, die jeweils
ein
ZF-Signal im Bereich unterhalb 24 kHz direkt in die Soundkarte liefern.
Der erste Entwurf ist der DRM-Empfänger aus Heft 3/04 (vgl.
Kap
15), der speziell für den Empfang des digitalen Rundfunks
konzipiert wurde, aber natürlich auch alle anderen
Betriebsarten
beherrscht. Das Gerät wurde weit über tausendmal
gebaut und
ist damit einer der meistverbreiteten DRM-Empfänger. In Heft
5/07
wurde dann das Software Defined Radio mit USB-Schnittstelle vorgestellt
(vgl. Kap. 3), das mehr als Allround-Empfänger zwischen 30 kHz
und
30 MHz gedacht ist. Dieser „Elektor-SDR“, wie er
inzwischen
meist genannt wird, hat ebenfalls in kurzer Zeit eine weite Verbreitung
gefunden. Für beide Geräte gibt es inzwischen eine
hervorragende Softwareunterstützung. Viele Entwickler bieten
kostenlose Software für die verschiedensten Einsatzbereiche
an.
Allein schon alle Möglichkeiten auszuprobieren, ist ein
langwieriges Unterfangen. Die HF-Empfangstechnik hat damit wieder etwas
von dem ursprünglichen Abenteuer der Anfangszeit
zurück
gewonnen.
Aber auch die Entwicklung völlig eigener Empfänger
ist mit
der SDR-Technik immer einfacher geworden. Die große
Empfindlichkeit der Soundkarte erlaubt den Einsatz von
Empfängern
ganz ohne Verstärkung. Für die ersten SDR-Versuche
reicht
schon ein passiver Mischer mit einem geeigneten Oszillator.
Lange Zeit schien es so, als wäre die Zeit des Radiobastelns
vorbei. Aber dann kam mit der Entwicklung des digitalen Rundfunks DRM
neuer Schwung in das Kurzwellen-Hobby. Ohne DSP-Technik geht es nicht,
denn eine rein analoge Schaltung zum DRM-Empfang ist prinzipbedingt
unmöglich. Also wurden Konzepte entwickelt, den PC und seine
Soundkarte mit einzubeziehen. Wenn auch am Anfang speziell
DRM-Empfänger gebaut wurden, dämmerte es Vielen nach
kurzer
Zeit, dass mit derselben Hardware sehr viel mehr möglich ist.
Es
ist nur eine Frage der Software, damit auch AM, FM, SSB oder andere
Betriebsarten zu verarbeiten. Auch Spezialitäten wie AM-Stereo
sind machbar. Und wenn schon der Empfänger komplett
über
Software gesteuert wird, lassen sich auch all die Dinge verbessern, die
mit der alten Empfangstechnik nie richtig überzeugen konnten.
Dazu
gehört z.B. die Abstimmung nach Stationslisten und
Sendeplänen. Es braucht nur noch einen Mausklick, um auf eine
andere Frequenz der gleichen Station zu wechseln. Und das Suchen nach
interessanten Stationen macht erst richtig Spaß, wenn man
jederzeit sieht, wer da sendet. Ohne gedruckte Frequenzlisten kann man
nun gezielt nach Stationen aus einer bestimmten Region oder
für
ein bestimmtes Zielgebiet suchen.