Gaëtan, ON4KHG 12 avril 2008 Section ATH Présentation « SDR » Gaëtan, ON4KHG 12 avril 2008 Section ATH

Agenda Introduction Démonstration Principe de fonctionnement L’évolution Références

Introduction

L’incursion du monde digital jusque dans les TRX amateurs…enfin ! Pros Technologie Analogique + Digital Analogique Temps

Le « Digital », idées reçues... Digital = plus de communications « voice » ? FAUX Un GSM est un SDR ! Digital = moins de QRM dans un RX ? VRAI La techniques digitales facilitent les opérations autrefois analogiques et le traitement du signal par le cerveau (DSP) Digital = versatile ? VRAI Un software est plus facile à modifier que du hardware Meilleure qualité de communication des modulations digitales ? VRAI et FAUX Qualité plus constante qu’en analogique mais décroissance abrupte

Un « SDR », c’est quoi ? SDR = Software Defined Radio SDR ≠ CAT (Computer Aided Transceiver) Le CAT : Une interface de commande d’un transceiver à l’aide d’un PC Le transceiver reste une entité indépendante, toujours fonctionnelle sans le PC Ham Radio Deluxe, TRX Manager,… Le SDR : Un PC (ou software embarqué) est partie prenante dans le fonctionnement du transceiver Sans un PC (ou software), le transceiver SDR n’est pas fonctionnel

Constituants du SDR de la démo Antenne Carte son performante I USB Q Récepteur IQ PC

Démonstration

Principe de fonctionnement

Le récepteur à conversion directe (DC Receiver) remis au goût du jour… Signal voulu : 14,001 MHz (FV) Signal image : 13,999 MHz (FG) FLO = 14 MHz FBF = 0,001 MHz = 1 kHz FV ± FLO 28,001 MHz 0,001 MHz 27,999 MHz FG ± FLO - 0,001 MHz

Il faut supprimer la fréquence image ! Récepteur à conversion directe : Réception DSB 2 bandes latérales = 3 dB de dégradation du NF 2è bande latérale (image) = interféreur Amplitude FG FLO FV Freq. Amplitude Il faut supprimer la fréquence image ! 27,999 & 28,001 MHz 1 kHz Freq.

Solution : double Mixer + FOL & FOL+90° Suppression de la fréquence image  Quadrature Antenne RX IQ PC Solution : double Mixer + FOL & FOL+90°

I & Q Q Axe « imaginaire » M = amplitude α = phase c b c = a + jb Axe « réel » c = a + jb c = M.(cos α + j sin α) c = M.ejα « I »  « In phase » « Q »  « Quadrature »

14,001 MHz : I & Q

14,001 MHz : I & Q+90° Q+90° est obtenu par opération mathématique : la transformée de Hilbert

Amplitude du signal voulu doublée 14,001 MHz : I + Q+90° Amplitude du signal voulu doublée

13,999 MHz : I & Q

13,999 MHz : I & Q+90°

13,999 MHz : I + Q+90° Signal image supprimé

En résumé : Signal non désiré (bande latérale ou image) supprimé SSB/CW démodulés Amplitudes & déphasage de 90° doivent être rigoureusement précis pour suppression maximale de l’image (non désirée)

Quand I & Q sont disponibles, tout peut être démodulé !!! Démodulation de l’AM RX IQ AM = √(I²+Q²) Quand I & Q sont disponibles, tout peut être démodulé !!!

Rôle de la carte son  convertisseur A/D – D/A Quantification Echantillonnage (sampling) Dynamique 6 dB/bit Théorème de Shannon-Nyquist : fs ≥ 2*BW Ex : HiFi  20Hz à 20kHz (=BW)  fs (fréq. éch.) ≥ 40kHz (44,1) Ex : Carte son 16 bits  96 dB de dynamique Carte son utilisée durant la démo : 192kHz (fs) / 24 bits fs est exprimé en ...Hz ou ...Sps (Sample / s)

Domaine temporel  Domaine fréquentiel Temps Fréquence FFT FFT = « Fast Fourier Transform » (transformée de Fourier) Série de filtres passe-bande (BPF) très étroits Sortie de chaque filtre est appelé « bin » Chaque bin contient une info d’amplitude et de phase Une FFT de 4096 bins et fs de 96kSps  chaque bin a une BP de 23Hz (96000/4096)

Schéma SR V6.2. + DDS Compteur Johnson Mixer I Amplis Op. Q Antenne I Amplis Op. Q DDS (contrôlé par PC)

Conclusion...ce qu’il faut retenir : Anciens concepts remis au goût du jour (Weaver, DC RX,...) Puissance de calcul d’un PC pour faciliter le « Digital Signal Processing » (DSP) Quadrature (I & Q) Moduler/démoduler tout mode Filtrage en bande de base quasi idéal AGC digital (plus efficace que AGC analogique dans une BP de 2,5 kHz) Très versatile au niveau du software Peu de hardware Faible coût (PC exclu) Dimension visuelle ajoutée à l’audio

L’évolution

Le futur, c’est déjà aujourd’hui ! Digitalisation directe du spectre RF (plus de changement de fréquence vers la bande de base) PC & carte son « embarqués » dans le TRX

Références

Softrock : Site de DJ9CS : http://dj9cs.raisdorf.net Groupe Yahoo Softrock : http://groups.yahoo.com/group/softrock40 DDS-60 (site AmQRP) : http://www.amqrp.org/kits/dds60 Etat de l’art du SDR (incontournable) : http://f4dan.free.fr/sdr.html Software : Winrad : http://www.winrad.org/winrad Linrad (Linux) : http://www.nitehawk.com/sm5bsz/linuxdsp/linrad.htm Power SDR : http://www.flex-radio.com KGKSDR : http://www.m0kgk.co.uk/sdr/index.php Rocky : http://www.dxatlas.com/Rocky ... Commercial : SDR-IQ : http://www.rfspace.com/SDR-IQ.html Perseus : http://www.microtelecom.it/perseus Flex-5000 : http://www.flex-radio.com

Merci pour votre attention !