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Você realmente entender o conceito SDR?

Um monte de artigos de revista e já cobriu os princípios do rádio definido por software. A maioria deles contêm equações matemáticas que exigem um maior nível de matemática. Certamente, sem a matemática não haveria SDR, mas acredito, que o conceito de SDR também pode ser explicado sem. Deixe-me mostrar-lhe o conceito SDR a partir de um ponto de vista diferente!

Fundamentos: Os três componentes de rádio

Independente de que tipo de rádio que estamos falando, um rádio sempre pode ser dividido em três componentes fundamentais:

1. Parte RF
2. Processamento de Sinal
3. Interface de Usuário

Todos os três componentes interagem uns com os outros.

O componente de RF transforma sinais de alta frequência em sinais de banda base, ou vice-versa. Partes do componente RF são filtros, misturadores, amplificadores, osciladores, etc

O sinal de banda de base é processada / gerado no componente de processamento de sinal . Nesta componente, vamos encontrar carga funcionalidade tomada de modulação, demodulação, NF filtragem, redução de ruído, etc

A interface de usuário (UI) é a unidade de comando e controle do rádio. É a interface para o operador (humano). A interface do usuário pode consistir de teclas, botões, LEDs ou apenas uma tela do PC.

O rádio clássico

O rádio clássico é o tipo de transceptor que temos em nossos barracos. Pode ser um FT1000MP, um IC706 ou um Drake TR-7, só para citar alguns deles. Nas últimas décadas, as características e interfaces com o usuário ter alterado ligeiramente, mas o conceito permanece o mesmo: All-in-one-box .

Todos os componentes são integrados em um único corpo. Com o aumento do nível de integração (e utilização das tecnologias digitais) a dependência física entre os componentes também aumentou. Mesmo que alguns transceptores vêm com unidades de controle destacável (interfaces), eles não são interoperáveis ​​com interfaces de outros fornecedores. O esquema abaixo ilustra as dependências que vêm com esta "All-in-caixa de um" conceito de transceptores nossa de hoje.

A abordagem SDR

Como o rádio clássico, o rádio software definido, consiste também um dos três componentes fundamentais de RF, Processamento de Sinais e Interface do Usuário. No entanto, a grande diferença é a física e independência lógica entre os três componentes.

Independência física significa que cada um dos três componentes podem ser realizado num compartimento individual. Não há razão pela qual os componentes teriam de ser localizada no mesmo local. Geograficamente eles poderiam ser facilmente separados por 10.000 milhas ou mais, sem qualquer degradação no desempenho.

Independência lógico significa que cada componente em particular pode ser concebido e alteradas sem afectar os outros componentes. Especialmente no domínio digital nos permite ter várias instâncias independentes do mesmo componente.

Deve-se admitir que o facilitador do conceito de Rádio Definido por Software são interfaces padronizadas e protocolos (USB, Firewire, TCP / IP..etc), bem como nossos PCs rápidos com ligação à Internet. Você se lembra de que apenas uma década atrás, estávamos sonhando com tudo o que está disponível uma vez por dia?

Talvez devido à indisponibilidade destes padrões e tecnologias de rádio comercial fabrica não poderia produzir o que estávamos sonhando cerca de 10 anos -, mas por outro lado, eu suspeito que eles nunca tiveram (e ainda não têm) o interesse em adotar a comuns (aberto) padrões. Os melhores exemplos são as interfaces de vários transceptor (CAT) e microfone.

Teoria suficiente - vamos dar uma olhada em alguns exemplos reais de como o conceito SDR já é aplicada para!

Softrock com PC

No momento, esta é a configuração mundial SDR mais comum. A antena é conectada diretamente a um detector de amostragem quadratura (QSD), como o famoso Softrock . O QSD mistura o sinal de RF num sinal de banda de base. A banda de base complexa (I / Q) do sinal é alimentado para a placa de som do PC onde o sinal é digitalizado. Processamento de Sinal é executada pelo computador. O usuário seleciona a interface de usuário (aqui: mouse, teclado e tela) as configurações como modo de frequência, largura de banda do filtro, etc

Usando nossas três componentes, o esquema ficaria assim:

A "rádio" consiste de dois componentes físicos, o QSD e um PC desktop. A única conexão entre o QSD eo PC é um sinal de áudio estéreo. Não há nenhuma dependência física. O QSD pode ser trocado (por exemplo, um receptor softrock contra um Genesis ), sem afetar o processamento de sinal ou a interface do usuário em tudo. Por outro lado, se um modo digital nova (por exemplo, PSK31) devem ser descodificado, esta actualização de software pode ser instalado sem afectar o componente de RF de todo.

WebSDR com WebClients Vários

Você já viu Pieter-Tjerk, WebSDR PA3FWM de que ele opera a partir da Universidade de Twente, na Holanda? Pieter construído um receptor de amostragem, constituída de um muito rápido analógico digital (ADC), seguido por uma matriz Field Programmable Gate (FPGA), onde vários Direto Digital de Down Converters (DDC) são implementados para (basicamente) filtrar as 7 bandas desejadas . O receptor envia o sinal I / Q de 7 bandas, com uma largura de bandaentre 150kHz e 1,2 MHz via Gigabit Ethernet para um servidor local. Este servidor é a interface entre o receptor e os utilizadores.

Um usuário se conecta por meio do navegador web para o servidor onde o servidor fornece um alcance de espectro para cada banda. Dentro do espectro, o utilizador pode seleccionar a desejada frequência, modo e largura de banda do filtro, e recebe instantaneamente o sinal de áudio. O I / Q conversão de áudio é executada no servidor com os parâmetros (modo de freqüência, etc ..) solicitados pelo usuário. Em teoria, seria possível transmitir o sinal I / Q, bem como, mas essa sobrecarga faria ligações de hoje Internet.

O WebSDR já se tornou bastante popular. Pieter informou que durante o tempo de Natal (2009) mais de 100 usuários foram hoje (fevereiro de 2010), todo fim de semana (horário de pico) mais de 150 usuários estão ouvindo no seu receptor simultaneamente.

Assim como este olhar cenário WebSDR como com os nossos três componentes de rádio?

O Receptor de amostragem direta é o componente de RF. Ele transforma o sinal de RF em uma corrente de I / Q digital. O fluxo de I / Q (sete banda) é enviar via Gigabit Ethernet ao servidor WebSDR. No caso de largura de banda suficiente, o receptor de amostragem directa pode ser localizado em qualquer lugar (independência física).

O Servidor de WebSDR é usado como um servidor da interface entre o receptor eo utilizador. O servidor é responsável pelo processamento de sinais. O servidor gera fora do fluxo de I / Q uma vista do espectro e fluxos de áudio para cada utilizador ligado. Qualquer melhoria (por exemplo, filtros melhores) pode ser realizada por meio de uma actualização de software.

O usuário se conecta por meio do navegador web para o servidor WebSDR. O navegador da Web é a interface do usuário. O usuário seleciona o sinal desejado na banda com um único clique do mouse. Alguns milésimos de segundo depois, ele pode ouvir o sinal através de seus alto-falantes. O utilizador pode estar localizado em qualquer parte do mundo. Não há nenhuma dependência geográfica / física entre o servidor eo usuário (cliente). Há também nãodependência lógico . Um grande número de instâncias da interface do usuário (as pessoas que estão a ouvir) pode acessar ao mesmo tempo no mesmo receptor sem interferir entre si.

Você poderia imaginar um tal pedido há alguns anos atrás?

Conclusões

A rádio é uma grande caixa com uma tonelada de botões, LEDs ainda mais e ocupando a maioria das nossas mesas? Sim, isso é ainda o caso. Mas estamos nos movendo - para um futuro emocionante. Por isso, é crucial para compreender a abordagem SDR. Em contrário ao rádio clássico, os três componentes (RF, o processamento de sinal e de interface do utilizador) de um SDR são independentes uns dos outros. Isto é principalmente ativada por interfaces e protocolos que foram estabelecidos como padrões da indústria na última década.semicondutores poderosos e Internet de banda larga permite o desenho de uma nova gama de aplicações. Os dois exemplos apresentados ilustram o quão poderosa essa tecnologia já é.

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