SDR
Software Defined Radio

To nowoczesna technologia konstruowania radiostacji. Jest to połączenie nowoczesnej technologii sprzętowej z odpowiednim oprogramowaniem. Podstawowym celem jest maksymalne ograniczenie ilości rozwiązań sprzętowych na rzecz sterującego nimi oprogramowania. Takie rozwiązanie umożliwia stworzenie uniwersalnej płyty głównej mogącej stanowić kilkunastomodelową radiostację w której charakterystyka i możliwości będą zależne od oprogramowania.

Tyle tytułem wstępu. Jak widać możliwości konfiguracji są praktycznie nieograniczone i zależne tylko i wyłącznie od oprogramowania. Opiszę i zbliżę maksymalnie tą technologię oraz produkty jednego z najbardziej rozwijających się producentów radiostacji w tej technologii, firmie FlexRadio Systems. Wróćmy jednak to idei i rozwiązań sprzętowych.

Jak każdy pewnie się domyśla, największym minusem są nieciekawie wyglądające radiostacje i brak możliwości "pokręcenia gałeczkami". Fakt, radiostacje SDR to właściwie puszki pełne gniazd w formie sześcianu lub prostopadłościanu. I to ma zasadniczą zaletę, ponieważ cały panel radiostacji jest widoczny na ekranie komputera i może być skonfigurowany indywidualnie przez operatora. Ale o tym za chwilę.

SDR - Software Defined Radio co w wolnym tłumaczeniu oznacza radio definiowane przez oprogramowanie. Każda radiostacja SDR lub odbiornik SDR to płyta posiadająca wejście antenowe, filtr wejściowy i przetwornik analogowo-cyfrowy. I to jest tyle jeśli chodzi o sprzęt. Oczywiście w radiostacjach SDR znajdują się także stopnie PA, tunery ATU i wszelkiego rodzaju akcesoria. A gdzie znajduje się pośrednia?? mieszacze?? filtr??. Nie ma ich. Ich funkcje są realizowane poprzez program komputerowy i tutaj zaczynają się możliwości. Istnieje praktycznie nieskończona ilość możliwości wykorzystania tego typu rozwiązań. Swoboda definiowania filtrów dbiornika, funkcji DSP i tym podobnych. Możliwości zależą od fantazji programisty. Dlatego radiostacje SDR są odporne na "starzenie się" a także na nowe produkty konkurencji w dziedzinie tradycyjnych radiostacji.

Pierwszą radiostacją SDR był Flex-1000. Radiostacja pracowała w zakresie 11kHz - 65MHz z możliwością pracy opcjonalnej w paśmie 2m. Urządzenie posiadało procesor Analog Devices AD9854 DDS oraz 200MHz oscylator wzorcowy. Zastosowanie takich komponentów umożliwiło ciągłą pracę z bardzo niskim poziomem szumów własnych. Urządzenie pracowało na oprogramowaniu PowerSDR wykorzystywanym do dzisiaj. 

Poniższy film prezentuje model Flex-1000 na oprogramowaniu PowerSDR 2 BETA. Warto zauważyć jakość odbieranego sygnału i niezwykłą dynamikę odbiornika
 

 

 

Kolejnym modelem który powstał na bazie Flex-1000 jest radiostacja Flex-3000, która jest kwintesencją możliwości technologii SDR. Oddaje wszystkie jej zalety w wydaniu średniej półki radiostacji SDR. W urządzeniu zastosowano 24-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy, cyfrowo-analogowy. Odbiornik nie wymaga zastosowania roofing filtrów ponieważ cała obróbka sygnału nadawanego i odbieranego jest realizowana poprzez podsystem DSP definiowany przez oprogramowanie. Filtr odbiornika można ustawiać w zakresie 25Hz - 20kHz i wyciąć wszystkie zakłócenia. A ponieważ to obróbka cyfrowa to filtry prezentują najwyszą klasę skuteczności. Konfiguracja elementów urządzenia umożliwiła otrzymanie zakresu dynamicznego trzeciego rzędu (IMD DR3) na poziomie 90dB w odstępie 2kHz (badania wykonane przez ARRL). Na zatłoczonym przez bardzo mocne stacje paśmie usłyszenie słabej stacji i odseparowanie jej od zakłóceń nie stanowi problemu. Punkt przechwytu trzeciego rzędu (IP3) jest takim sam przy odstępie 2kHz i 500Hz. I uzyskuje wartość +20dBm. W urządzeniu zabudowano wzorcowy generator TCXO o dokładności lepszej niż +/-1ppm. Urządzenie posiada wewnętrzny automatyczny tuner antenowy pracujący w zakresie 17-150Ohm. Wysokiej jakości stopień PA o mocy 100W umożliwia współpracę z każdym wzmacniaczem rozszerzając możliwości urządzenia. Producent umożliwił kalibrację urządzenia na wypadek problemów. W pamięci EPPROM znajduje się program z danymi kalibracyjnymi które uruchamiają narzędzia kalibracji bez konieczności podłączania dodatkowej aparatury. I wszystko sterowane jest z poziomu komputera PC przy użyciu aplikacji PowerSDR. Obejrzyj poniższy film prezentujący łączność włoskiego radiooperatora z stacją z wyspy Św. Heleny
 

FlexRadio Systems posiada także w ofercie radiostacje SDR półki High-End. To modele Flex-5000. Urzadzenia są produkowane w dwóch wersjach C i A. Wersja A to radiostacja SDR wymagająca stosowanie komputera PC jako oddzielnego urządzenia. Wersja C to zintegrowana radiostacja i komputer PC oparty na systemie Windows XP. Takie rozwiązanie wyklucza konieczność stosowania dodatkowego urządzenia. W odróżnieniu od modelu 3000, Flex-5000 to radiostacja SDR drugiej generacji. Posiada przebudowany odbiornik z którego uzyskano zakres dynamiczny trzeciego rzędu (IMD DR3) na poziomie 100dB w odstępie 2kHz i punkt przechwytu trzeciego rzędu (IP3) na poziomie +39dBm. Oprogramowanie umożliwia zapisanie 11 filtrów dla każdego pasma amatorskiego oraz oddzielny rejestr filtrów nadajnika. Radiostacja posiada 3 złącza antenowe SO-239, złącze antenowe dla anteny odbiorczej, wyjście odbiornika, oddzielne złącza antenowe dla pasma 2m i 70cm a także oddzielne złącze dla dodatkowego odbiornika. W urządzeniu pracuje generator wzorcowy +/-0.5ppm z możliwością podłączenia zewnętrznego generatora. Flex-5000 to pierwsza radiostacja SDR z możliwością rozbudowy. W skład opcjonalnych modułów wchodzą:

 

W segmencie urządzeń QRP firma FlexRadio oferuje model Flex-1500. Radiostacja SDR oferuje nadajnik o mocy 5W z możliwością sterowania zewnętrznych wzmacniaczy PA i wyjściem pod transverter. Flex-1500 podobnie jak jego starsi bracia oferuje niemalże identyczne możliwości. Jedynie odbiornik oferuje troszkę słabsze możliwości. Zakres dynamiczny trzeciego rzędu (IMD DR3) osiąga poziom powyżej 80dB. Urządzenie pracuje na wolniejszym interfejsie USB niż FireWire jak jego poprzednicy.

Poniższy film prezentuje model Flex-1500 w działaniu:
 

Co będzie dalej?
Technologia rozwija się cały czas. Jednakże największy postęp w segmencie SDR następuje w oprogramowaniu. Modele FlexRadio Systems umożliwiają zmiany oprogramowania wewnątrznego (Firmware), a także darmową aktualizację systemu sterującego PowerSDR. Licencja na oprogramowanie jest typu GPL co oznacza że jest publiczna i może być modyfikowana przez każdego programistę. Odbiorniki WinRadio, Perseus, SDR-IQ i inne nie oferują możliwości korzystania z licencji GPL ale oprogramowanie jest ogólno dostępne.