Software Defined Radio

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1 Software Defined Radio
20 juin BRIVE F6KLO

2 SOMMAIRE Historique Réception Directe Super hétérodyne Théorie
Conversion Analogique Numérique Conversion Numérique Analogique Direct Direct Synthesyzer Filtre démodulation Architecture SDR Traitement numérique après démodulation Traitement numérique sur le Fréquence Inter. Echantillonneur Bloqueur Echantillonnage Direct Produit Questions

3 SDR SDR est un récepteur et émetteur réalisé en partie par logiciel et numérique RECEPTION la partie réception consiste a une numérisation par un Convertisseur Analogique Numérique puis un traitement logiciel permettant de réaliser les fonctions de filtrages, démodulations, Noise Blanker, ... EMISSION la partie émission consiste a un traitement logiciel pour le filtrage, modulation, compresseur, ... Puis une conversion par un Convertisseur Numérique Analogique

4 Récepteur a amplification directe

5 Récepteur super hétérodyne

6 Récepteur a conversion directe

7 Récepteur double changement de fréquence

8 Conversion Analogique Numérique
Signal Analogique Signal Numérique sous forme de valeur Horloge 20 70 80 50 -20 A chaque coup d'horloge on enregistre une valeur L'interrupteur fonctionne comme un mélangeur

9 Conversion Analogique Numérique
Amplitude Amplitude Horloge Fréquence Fréquence H1 H2

10 Convertisseur Analogique Numérique
CAN Flash

11 CONVERTISSEUR ANALOGIQUE NUMERIQUE
Limites des composants 1 Mhz bits 5$ mW 10 Mhz bits 21$ mW 125 Mhz 16 bits 180$ mW 250 Mhz 14 bits 83$ mW 1 Ghz bits 270$ mW Facteur de bruit de 30 à 40 dB Réponses parasites de – 50 dBc a -90 dBc

12 Convertisseur Numérique Analogique

13 Synthèse Direct de fréquence (DDS)
A chaque coût d'horloge on additionne une valeur. Fsortie = Freq Horloge * N/ Pro l'accu Fs = 200 Mhz* 100/10000 = 2 Mhz Le signal de la dent de scie est converti en sinus et cosinus pour trouver un signal sinusoidal avec une table de conversion Des composants existe pour réaliser la fonction complète

14 Bruit de Phase DB/Hz VCO Libre Synthèse a boucle de phase -40 -80 DDS
Synthèse a boucle de phase -40 -80 DDS -120 Ecart F Hz

15 SDR type I Les fonctions numériques sont après la détection
Architecture SDR SDR c'est quoi ? Des que l'on utilise une fonction numérique le transceiveur peut être un SDR SDR type I Les fonctions numériques sont après la détection SDR Type 2 les fonctions numériques sont a partir de la fréquence intermédiaire SDR Type 3 les fonctions numériques sont partir de la HF Version 1 le Convertisseur Analogique Numérique est après un mélangeur numérique réalisé en composants discrets Version 2 Le convertisseur Analogique Numérique est avant le mélangeur Numérique réalisé en FPGA

16 SDR Type 1 et 2 Type 1 Type 2

17 SDR Type III conversion indirecte

18 Numérisation type 3 Le principe est d'utiliser une carte son comme convertisseur analogique numérique Carte intégrer dans les ordinateurs Avantages Dynamiques élevé > 100 dB Facilité d'utilisation Linéarité ( absence de distorsion) Inconvénients Bruit des convertisseurs FB de 30 à 40 dB Bruit aux fréquence < 1 kHz Choix d'un fréquence intermédiaire de 9 à 30 kHz ce qui nécessite d'avoir un mélangeur a réjection d'image

19 Fréquence d'échantillonnage varie de 44 kHz à 192 Khz
Carte SON Fréquence d'échantillonnage varie de 44 kHz à 192 Khz Plus la fréquence est élevé plus la bande passante sera grande de 10 KHz a 92 kHz de bande passante Nombre de bit d'échantillonnage on trouve des cartes de 16 et 24bits une carte 16 bits est suffisante et donne une dynamique de 96dB auquel il faut ajouter la bande bruit 20 kHz minimum soit 40 dB de dynamique complémentaire Il faudra compenser le bruit du CAN par un gain complémentaire Facteur de bruit du CAN 30 dB un gain de 30 dB avant le CAN sera suffisant Ce gain sera réaliser en grande partie en BF 20 dB au moins le reste en RF 10 dB afin d'avoir une bonne sensibilité du récepteur

20 TYPE III Montage Mélangeur
BREVET US A1

21 Exemple de schéma

22 Exemple récepteur

23 TYPE III type 2 ( conversion directe)
La fonction mélangeur est réalisé en numérique FPGA DSP ou Ordinateur CAN Amp DDC DDC Digital Downconverter

24 FPGA C'est un circuit Logique programmable Est composé de nombreuses cellules logiques élémentaires 10000 jusqu'à de cellule Consiste a câbler les cellules entre elles

25 RECEPTEUR WEB SDR FPGA SparTan XC3S500E et LTC2216 A/D A/D converter

26 Beaucoup de produits disponibles Transceiver
Transceiver et kit SDR Beaucoup de produits disponibles Transceiver FlexradioSystem Apache Elad RFHamFox Coffret Funcude dongle Pro Perseus , RF space Dx Patrol Kit Genesis, Elektor, RTL SDR, SoftRock

27 Plusieurs Logiciel Libre
LOGICIEL SDR Plusieurs Logiciel Libre POWER SDR (Window/Mac) SDR (Window) HDSDR(Window) SDR-RADIO (Windows) Linrad (Windows/Linux/Mac) GQRX (Mac/linux) CubicSDR (Windows/Linux/Mac) WebRadio … Interface à prévoir pour les commandes

28 POWER SDR

29 Différents sites proposent des réceptions SDR en live
WEB SDR Différents sites proposent des réceptions SDR en live Programmation à distance Fréquence Bande passante Type de modulation LSB USB CW AM FM Niveau du signal reçu Liaison internet minimum 1 Mbits pour limiter les coupures Les bandes disponibles Bande HF 0 à 30 MHz quelques bandes VHF et hyper Le nombre d'utilisateur varie de 5 à 30 suivant les sites Liste des sites WEBSDR

30 WEBSDR Les websdr permettent
De tester la différence de signal reçu entre antennes De vérifier sa modulation mais décalage de temps 300 ms Voir si l'on est reçu dans certaines zones De voir la densité de trafic En concours permet de contrôler certain report mais pas trop étique Possibilité d'interfacé en local des logiciels de mode numériques mais il faut un bon débit internet 2 Mbits souhaitable Ecouter les bandes amateurs sans transceiver et antenne WEB SDR

31 AVANTAGE TRANSCEIVER SDR
Séparation de perturbateur proche en fréquence avec un écart de niveau important Ex Ecart 100 Hz différence de niveau 60 dB Linéarité de la chaîne de réception Filtrage sans variation de phase dans la bande important pour certaines modulations numériques Adaptation de la bande de manière Linéaire de 50 Hz a 30 kHz voir plus Possibilité d'avoir plusieurs récepteurs avec la même chaîne de réception Fonction Numérique de traitement de signal multiples ( réjecteur, réduction de bruit, linéarisation de la chaîne d'amplification, ...)

32 Inconvénient SDR Beaucoup de réponses parasites ( fréquence image , oiseaux, … ) mais peuvent souvent être supprimés par une modification de quelques paramètres Limité en fréquence de fonctionnement pour les types 3 et 4 120 MHz environ avec de bonnes performances Pour les bandes 144 et au dessus SDR en fréquence intermédiaire donc perte un peu en dynamique et linéarité Nécessite d'avoir un PC et un logiciel donc pas autonome Consommation supérieur a un transceiver traditionnel en réception

33 QUESTIONS