HPSDR in der Praxis by HC12100103282

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									SDR in der Praxis
     Feb 2012 ADL 303



    Bernd Gasser
      OE1ACM
                                SDR in der Praxis
•   Agenda
•   Geschichte / Entwicklung

•   Kurzer Überblick, Grundlagen
     – Konzept
           •   Digitalisierung des Analogsignals zur Weiterverarbeitung am Rechner (DSP/Filter/Darstellung...)

     – HW Teil:
           •   Mischer (QSD)
           •   Direct sampler
     – SW Teil:
           •   Div SW (PowerSDR, HDSDR, ghpsdr, etc ....)

-   Vorstellung HPSDR Projekt
     -   als offenes, fast beliebig erweiterbares Konzept ohne komerziellem Hintergrund

•   Demo im Betrieb
     – Flex1500
     – HPSDR (PowerSDR/ghpsdr)
             SDR in der Praxis
• Geschichte
  erste Versuche vor 1990 – leider damals zu
  geringe Rechenleistung
  ab ca 2000 erste Realisierung
  Seit ca 2007 verwendbar im HAM Bereich
  wirklich brauchbar aber erst mit schnellen ADC
  Chips

  mein Einstieg: 2009 Laa – Präsentation von OM
  Heinz OE1HMC (Mr.SDR in OE !)
                SDR in der Praxis (Konzept)
• Konzept
  Aufbereitung des Analogsignals in digitalisierbares oder
  digitalisiertes Signal zur Weiterverarbeitung am Rechner
  (entweder als digitaler Datenstrom oder über I/Q Signal zur Digitalisierung über
  Soundkarte)


        HW Teil
        Signalaufbereitung Analog -> Digital


        SW Teil
        Verarbeitung des aufbereiteten Digitalsignals am Rechner
        (Darstellung, Demodulation, DSP, Filter, etc ...)
               SDR in der Praxis                                                        (HW-Konzept)


Verfahren A->D Signalaufbereitung Hardware
  Mischer & QSD (langsamer AD-Wandler, meist 24 Bit)
      RF-Analgsignal wird heruntergemischt und in I (0°) / Q(90° phasenverschoben)
      zerlegt und dann meist über Soundkarte digitalisiert. (Flex-1500)
      siehe auch Tayloe Detector (I/Q) oder               QSD Quadratur Sampling Detector
      (http://norcalqrp.org/files/Tayloe_mixer_x3a.pdf)




  Direct Sampler (neuere Technologie, schneller AD Wandler & FPGA)
      ADC Analog/Digital Converter
      schneller AD-Konverter, der meist das gesamte KW&6m Band oder mehr
      direkt digitalisiert . Das digitalisierte Signal wird dann meist über FPGA zur
      Weiterverarbeitung aufbereitet.                              (HPSDR Ptrojekt,etc...)
  SDR in der Praxis (HW Konzept QSD-Mischer)
• QSD Mischer / Dan Tayloe
  SDR in der Praxis (HW-Konzept Direct Sampler)
Direct Sampling über ADC

  HF-Signal wird direkt (nahe Antenneneingang, nach
  Filter und LNA) über schnellen A/D Wandler digitalisiert
  und über FPGA zur Weiterverarbeitung pre-processed.

  – LTC2208 (16 Bit AD Wandler / 130MHz --> 65 MHz/16 Bit sampling (Nyquist) )
  – Sehr grosses Datenvolumen(!!) das über eine FPGA (Field Programmable Gate
    Array) zur Weiterverarbeitung reduziert werden muss/(kann).

  – Cyclone III FPGA ist frei programmierbar und kann auf verschiedenste Apps oder
    Bedürfnisse angepasst werden
SDR in der Praxis (HW-Konzept Direct Sampler)
Direct Sampler - Beispiel Mercury DDC (RX) / HPSDR
        SDR in der Praxis                                     (Software am PC)


Software am Rechner
übernimmt Demodulation, Darstellung, DSP, Filter
Vielzahl von SW i.e. PowerSDR, Rocky, Winrad,Linrad, HDSDR, SDR-Radio.com ...)
              SDR in der Praxis
Software
PowerSDR bietet grosse Anzahl an Features – variable
Filter, DSP, Multiple Notch Filers, CW Keyer, Equalizer,
Recording, Bandscope, u.v.a.m.....

Anbindung an weitere Applikationen über VAC (Virtual
Audio Cable / Virtual CAT – ohne Kabelsalat )
   z.B Hamradio Deluxe / DM 780
   CW-Skimmer (Ausgabe IQ über VAC oder Direktzugriff auf HW)
   Whisper (voll regelbare TX Sendeleistung)
             SDR in der Praxis (Verfügbarkeit)
• SDR im Netz
  – (OE4RLC http://www.websdr.at/ oder websdr.ampr.at,
  – QtRadio worldwide Servers, etc ...)



• Geräte am Markt
  – Vielzahl von Geräten (Perseus, WinRadio, FlexRadio, HPSDR, etc ....)
     http://f4dan.free.fr/sdr_eng.html

  – Bei mir im Shack:
       •   Funcube Dongle (60MHz-1.7GHz AMSAT Projekt)
       •   FiFi SDR (0,5-30MHz)
       •   FA-SDR (TRX 0.5-30MHz/1W)
       •   Flex-1500 (TRX 5 W 0,5-30MHz)
       •   HPSDR (0,5W Penelope, 0,5-60MHz Mecury, Alex Filter, PA, ....)
       •   HPSDR (Mercury/Metis with ghpsdr – multiple Clients)
SDR in der Praxis
                       SDR in der Praxis
• HPSDR Projekt             some Highlights       (openhpsdr.org)


•   ‚High-Performance‘-SDR angeblich leistungsmässig vergleichbar mit FT-2000/950
•   Offenes System, fast beliebig erweiterbar
•   Direct Sampler 16Bit ADC (LTC2208 & Cyclone III FPGA) 0,1-65 MHz
•   Durch Bus-System nach Bedarf erweiterbar
•   Interfaces: USB 2.0 (Ozy/Magister) oder 1Gbit ethernet (Metis)

• Verschiedene Projekte, u.A.
          HERMES ( 15W TRX / Mercury/Pennylane/Metis on single Board + Apollo
            15W PA+Filter - similar size as Flex-1500)
          Diversity Reception durch multiple RX (max 3 Mercury boards),
          multiple virtual RX (4) on single RX board,
          Client/Server routable im Netz
          Cyclops 0.5-4GHz Spectrum Analyzer,
         SDR in der Praxis
HPSDR (Ozy/Mercury/Penelope/Alex auf Atlas-Bus)
          SDR in der Praxis
Schematic Bus-Architektur
                   SDR in der Praxis
– Software          (GPL – offene Lizenz, laufende Weiterentwicklung )
  • Single Instance: PowerSDR Parallell-Entwicklung (momentan
    ohne FlexR Erweiterungen Mult.NotchFilter)

  • 1 Client im Lokalem Lan/Full TRX

  Server/Client: ghpsdr – Serverprocess,
  4 Clients Full RX, Allband-Coverage
  (# clients abhängig von Rechenleistung)



  • SW-Download über GIT/SVN
  • http://openhpsdr.org/download.php
     SDR in der Praxis

SW verfügbar auf verschiedenen OS
            SDR in der Praxis
Software – PowerSDR / Windows
              SDR in der Praxis
Software Ghpsdr / Linux
        SDR in der Praxis
Software – Stack Linux ghpsdr3
Multiple RX über dspserver
                                          SDR in der Praxis
•   Some useful Links:

    Tabelle SDR http://f4dan.free.fr/sdr_eng.html                             (allerdings alter Stand 2010)



    LTC 2208 http://cds.linear.com/docs/Design%20Note/DSOL44.pdf

    FlexRadio: http://www.flexradio.com


    HPSDR Projekt http://openhpsdr.org
    UserGroup: hpsdr@lists.openhpsdr.org

    ghpsdr3-Project: http://napan.ca/ghpsdr3/index.php/Main_Page

    Open Hardware Journal HPSDR Artikel by Scotty WA2DFI
    http://openhardware.org/journal/2012/02/OpenHardwareJournal_2012_02.pdf



•   ADT-200A von HB9CBU http://www.adat.ch/p7d_info.html
                         SDR in der Praxis
• HPSDR-Hardware Bezugsquellen
•   www.tapr.org (http://www.tapr.org/hpsdr_index.html)
•   Alex Bandpass filters
•   Atlas Backplane
•   Excalibur Reference Oscillator
•   Janus Audio Converter
•   LPU Power Supply
•   Magister USB Interface
•   Mercury RX Module
•   Metis Ethernet Interface
•   Pandora Enclosure
•   PennyLane TX Module
•   PennyWhistle PA
•   Pinocchio Extender Board

•   iQuadLabs.com (http://iQuadLabs.com) Complete systems
•   Gerd Loch (g.loch@nt-electronics.de) (http://www.hpsdr.eu/) Atlas Janus Ozymandias EU-Mercury
    Penelope Antenna filter Preselector PA 100W
                SDR in der Praxis
• Demo

  – Flex 1500
     • PowerSDR (FlexRadio Version – Multiple Notch Filters)


  – HPSDR
     PowerSDR (HPSDR Version)
     • GHPSDR Linux
     • GHPSDR / Server & multiple QtRadio Clients
       SDR in der Praxis



Flex 1500 5W TRX / USB PowerSDR (Flexradio)




           USB
                      SDR in der Praxis
HPSDR über Metis (Gbit ethernet) im LAN



                          WLAN SSID HPSDR_24
                           Key oe1acm_hpsdr




                  Wlan                         PowerSDR SW
                 Router                        über WLAN oder
                                               LAN
                                               DatenStream
     HPSDR                                     ca 10Mbit/s
   GB ethernet
                      SDR in der Praxis
Single Station or Multiple Clients
                                     Single Instance lokal über Monitor
                                     full TRX / 100W PA / ATU

                                     PowerSDR (Win)
                                     oder ghpsdr (Linux)




HPSDR   int USB   I3 PC XP/Linux     oder
                  3,3GHz             Multiple RX-clients (4) am Netz, Allband

                                     Ghpsdr3 (Linux &Win)
                                     hpsdrserver/ 4 dspserver
                                     QtRadio / jmonitor/ ... clients

                                     Voll routebar über IP z.B. über HAMNET
                                     (Datenstream ca 256-512Kbit/s pro Client)
                                     TCP Ports 8000-8003
                 SDR in der Praxis
Danke, das wars...
Ich hoffe es war für jeden etwas dabei! Anregungen oder Kritik nehme ich
gerne entgegen!

Die Grundlagen sind in dieser Session aus Zeitgründen nur sehr
oberflächlich behandelt, aber vielleicht gibts eine Fortführung??? - Franz
(OE3RRA) könnte uns die Fourier-Transformation und das Nyquist-
Shannon-Abtasttheorem erklären ...? 

Ich glaub, das Thema SDR, mit all seinen Features, wird die Zukunft im
Amateurfunk sein ...!

73!
Bernd/OE1ACM

								
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