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Wo sind all die neuen HF-Ingenieure? SDR kommt zu Hilfe

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Vor 50 Jahren war der Amateurfunk ein sehr beliebter Einstiegspunkt für Jugendliche, die den Zauber der Elektronik entdecken wollten. Aufgrund des Kommunikationselements ging diese Beschäftigung über die in sich abgeschlossene Befriedigung hinaus, einen Gitarrenverstärker oder eine Stereoanlage zu bauen. Ein eigenes fertiges Funkprojekt bot, so beschränkt es auch war, endlose Freude bei der Jagd nach jenen schwer fassbaren Signalen aus aller Welt. Zu den technischen Herausforderungen der Leistungsfähigkeit der Funk- und Antennentechnik kamen noch die Faktoren Ionosphärenzustand, Entfernung, Frequenz und Tageszeit hinzu. Der Impuls zur ständigen Verbesserung des Istzustands war zwanghaft.

Vor 40 Jahren nahm der Einfluss des Siliziumchips zu und die ersten Heimcomputer kamen auf den Markt. Von da an wurde die Informatik als attraktives Hobby von Technikfreaks immer beliebter. Plötzlich war es möglich, Software zu programmieren – eine Herausforderung, mit den Einschränkungen der Rechenleistung und des Speicherplatzes jener Zeit so viel wie möglich zu erreichen. Mehrere Jahrzehnte später, nachdem das Internet seinen Siegeszug angetreten hatte (bis hin zum Skype-Angebot kostenloser Sprach- und Bildkommunikation), schien es, als ob beim Amateurfunk die Zeit stillgestanden hätte und dieses Fachgebiet der Vergangenheit angehören würde.

Das Ergebnis ist, dass viele HF-Praktiker in die Jahre kommen und sich allmählich dem Rentenalter nähern. Wie kann neues Interesse am Funkhobby geweckt werden?   

Zunehmend setzt sich die Erkenntnis durch, dass das Internet möglicherweise nicht so frei und unkontrolliert ist, wie es uns versprochen wurde. Drahtlosinfrastrukturen haben Versorgungslücken und können in Notfällen keine hundertprozentige Sicherheit bieten. Vielleicht wird es ja wieder modern, sich per Funk unabhängig zu machen. Das höchste Potenzial bietet allerdings die Verfügbarkeit kostengünstiger SDR (Software Defined Radio)-Technologie. Hier übernimmt der vorhandene Host-Computer die gesamte Demodulation und Dekodierung der Datenströme, die von dieser Frontend-Funkempfänger-Hardware der neuen Generation erfasst werden.

Der RTL-SDR-Dongle

Neuerdings werden preiswerte RTL-SDR-Dongles (ursprünglich für die Dekodierung von TV-Übertragungen auf PCs vorgesehen) als SDR-Hardware angeboten. Sie erfordern kostenlos verfügbare Software wie SDR#, HDSDR und SDR Console sowie einen USB-Treiber für die Dongle-Steuerung und den Empfang des I/Q-Datenstroms. Damit ist eine Abstimmung über einen breiten Frequenzbereich möglich (in der Regel von 24 MHz bis über 1 GHz).

Die Signalauswahl und die Weiterverarbeitung der Signale sind dem Benutzer überlassen. Damit verfügen im Umgang mit Software erfahrene Jugendliche mit einem PC plötzlich über ein universell einsetzbares Funkgerät, wenn sie die erforderlichen 20 $ für die zusätzliche Hardware ausgeben! Hochauflösende Grafiken ermöglichen die Signalvisualisierung in einer Spektrumdarstellung, sodass die zu wählende Frequenz vorher nicht bekannt sein muss.

Durch die Möglichkeit, neue und interessante Frequenzen einfach zu finden und zu empfangen, wird die großartige Arbeit von engagierten Amateurfunkern und anderen Aktivisten deutlich. Sie haben die Demodulation, Dekodierung und Computer-Interaktion mit jeder vorstellbaren Kombination analoger und digitaler, Daten-, Sprach- und Bild-, Satelliten- und terrestrischer Übertragungen zugänglich gemacht. Kostengünstiges SDR ist die Brücke zwischen den Parallelwelten Funk und Informatik und kann in der Zukunft zu mehr Innovation führen.

SDRplay sah das Potenzial von kostengünstigem SDR und entschloss sich, aktiv zu werden. Insbesondere sollten die folgenden Einschränkungen beseitigt werden:

  • Die Dongles können keine Frequenzen unter 24 MHz verarbeiten, sodass der Kurz-, Mittel- und Langwellenempfang nicht abgedeckt ist.
  • Für die Dongles kommt 8-Bit-ADC-Umwandlungstechnologie zum Einsatz. Dadurch wird der Dynamikbereich auf etwa 45 dB beschränkt, ein wesentlich schlechterer Wert als bei handelsüblichen Allbandempfängern.
  • Die Dongles bieten keine Frontend-Filterung zur Verringerung von Out-of-Band-Störungen.

Der Funkspektrumprozessor RSP1

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Der RSP1 deckt einen Frequenzbereich von 10 kHz bis 2 GHz ab und ist mit einem einfachen Antenneneingang und USB-Ausgang ausgestattet.

Der RSP1 ist mit 12-Bit-ADC-Technologie von Mirics Ltd. ausgestattet. Mit den von diesem Unternehmen entwickelten integrierten Schaltkreisen können alle globalen Sendestandards von der Langwelle bis zum L-Band verarbeitet werden. Da die Chips für Mobiltelefone mit beschränkter Stromversorgung und Kompromissantennen ausgelegt sind, funktioniert das Funkgerät so gut wie ein herkömmlicher Kommunikationsempfänger und ermöglicht gleichzeitig die Verarbeitung von bis zu 10 MHz Bandbreite. Tschebyscheff-Filter fünfter Ordnung gewährleisten eine robuste Frontend-Filterung und verringern die Auswirkungen zahlreicher Out-of-Band-Störer.

SDRplay unterstützt nicht nur beliebte SDR-Software von Drittanbietern, sondern bietet auch ein eigenes SDR-Programm mit der Bezeichnung SDRuno an, das für die Verwendung in Verbindung mit dem RSP1 kostenlos heruntergeladen werden kann.

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SDRuno Empfänger-Software für Windows

SDRuno bietet eine robuste und flexible SDR-Hochleistungsempfängerfunktionalität und einige hervorragende Leistungsmerkmale:

  • Mehrere „virtuelle Empfänger“, die den gleichzeitigen Empfang und die Demodulation verschiedener Signalarten innerhalb der gleichen Empfängerbandbreite ermöglichen
  • Selektivitätsfilter mit einer Endsperre von mehr als 140 dB
  • Spezielle verzerrungsfreie zweistufige automatische Verstärkungsregelung (AGC) mit vollständig anpassbaren Parametern
  • Mehrere Kerbfilter mit Bandbreitenanpassung bis herunter auf 1 Hz, Kerbsperrfunktion
  • Spezieller AM-Synchronmodus mit wählbaren/anpassbaren Seitenbändern, dediziertem PLL-Eingangsfilter und wählbaren PLL-Zeitkonstanten
  • SNR (Stereo Noise Reduction, Stereorauschunterdrückung) mit proprietärem Rauschunterdrückungsalgorithmus für Stereosendungen
  • AFC für FM-Signale
  • Kalibrierung für Empfängerfrequenzfehler

 

SDRplay bietet außerdem eine offene API, über die Entwickler komplett neue Anwendungen erstellen können. Neben der Unterstützung von Windows und Mac gibt es Versionen für Android, Linux und Raspberry Pi 2/3. 

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Beispiele zu den Dekodierungsoptionen (DRM, DSD+, Wettersatelliten, Dump1090, NBEMS, Wefax)

In den Monaten seit dem Beginn der RSP1-Serienfertigung hat SDRplay festgestellt, dass eine wachsende Zahl von Kunden das Gerät für maßgeschneiderte laborbasierte Projekte einsetzt, für die SDR benötigt wird. Anwendungen sind unter anderem Anti-Observations-Überwachung, drahtlose Remote-Endgeräte, RFI-Erkennung, automatische Modulationsschemaerkennung, Standardentwicklung, Prototyp-IoT- Empfängerkettendesign, Satelliten- und Wetterballon-Datenerfassung und verschiedene Spektrumanalyseanwendungen. Das kompakte Design und die Möglichkeit der Stromversorgung über USB sind besonders für Konfigurationen mit tragbaren Geräten nützlich. 

Zu einem Preis von etwa 149 $ ist der RSP1 perfekt für Studenten- und Forschungsprojekte geeignet und eine vielseitige und nützliche Ergänzung für jedes HF-Labor.

Design, marketing and business background in semiconductors (including Texas Instruments and CSR), then co-founder and now sales and marketing director at SDRplay Ltd.
DesignSpark Electrical Logolinkedin