Gaëtan, ON4KHG 12 avril 2008 Section ATH

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

2 Agenda Introduction Démonstration Principe de fonctionnement
L’évolution Références

3 Introduction

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

5 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

6 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

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

8 Démonstration

9 Principe de fonctionnement

10 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

11 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.

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

13 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 14,001 MHz : I & Q

15 14,001 MHz : I & Q+90° Q+90° est obtenu par opération mathématique : la transformée de Hilbert

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

17 13,999 MHz : I & Q

18 13,999 MHz : I & Q+90°

19 13,999 MHz : I + Q+90° Signal image supprimé

20 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)

21 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 !!!

22 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)

23 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)

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

25 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

26 L’évolution

27 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

28 Références

29 Softrock : Site de DJ9CS : Groupe Yahoo Softrock : DDS-60 (site AmQRP) : Etat de l’art du SDR (incontournable) : Software : Winrad : Linrad (Linux) : Power SDR : KGKSDR : Rocky : ... Commercial : SDR-IQ : Perseus : Flex-5000 :

30 Merci pour votre attention !