Software Defined Radio - SDR

F6AZZ 12 Octobre 2007

SDR : Software Defined Radio

Rupture ou continuité ?

Première Partie

F6AZZ


- SDR : Mais qu’est-ce c’est ? Quel intérêt ?SDR, DRM ? Différence

- Les récepteurs à conversion directe ou FI Zéro, Les RX à changement de fréquence

- SDR : Nouvelle structure de Récepteur,Nouveaux circuits : Echantillonneur, Détecteur de Tayloe

- Une SDR sans ordinateur ?!!!

- Quelques exemples de réalisation de récepteurs OM, commerciaux et professionnels

- Conclusions

SOMMAIRE


La SDR : Software Defined Radio ou Radio logicielle

CMS, Circuits Intégrés exotiques, Ordinateur, logiciels ….

C’est tout nouveau !!!! ?

Peut-être pas autant qu’on le croit ….

Encore une activité de plus, pourquoi en ferais-je ?

J’en ai bien assez avec mon trafic, l’ATV, l’APRS, le Packet, etc…


SDR : Mais qu’est-ce c’est ?

Quel intérêt ?

SDR, DRM ? Différence


Radio logicielle http://fr.wikipedia.org/wiki/Radio_logicielle

En anglais : Software Radio ou Software Defined Radio (SDR). On entend par radio logicielle, une radio définie principalement par logiciel et dans une moindre mesure par le matériel.

Les radios logicielles sont par exemple utilisées dans les réseaux radio mobiles (GSM, UMTS, ...) au niveau des stations de base (BTS : Base Transceiver Stations).

Elles présentent les avantages suivants :

- possibilité d'émettre (et de recevoir) des signaux simultanément dans plusieurs canaux, à l'aide d'un unique émetteur/récepteur

- performances accrues en réception par rapport à des technologies radio traditionnelles

- possibilité de mettre à jour logiciellement les BTS pour supporter de nouvelles modulations (exemple : migration de la norme GSM à la norme EDGE)


SoftRock-40 V.4


SoftRock-40 V.5


SoftRock-40 V.6


Récepteur DRM Elektor Mars 2004


SDR : Software Defined Radio, Radio logicielle

Modulations analogiques et numériques

Nouvelle structure du récepteur

DRM : Digital Radio Mondiale

Modulation Numérique multi porteuses

Récepteur “classique”


Les récepteurs :

à changement de fréquence,

à conversion directe ou FI Zéro


Récepteur Superhétérodyne

Mélange infradyne ou supradyne :

OL Station AFréquence Image

FA – FOL = FI FOL – FImage = FI

FI Fréquence Intermédiaire – IF Intermediate Frequency

FIFI

OL : Oscillateur local


Récepteur Superhétérodyne


Emetteur-récepteur CW Toucan (40, 30 ou 20m)...Mégahertz Avril 2003

://f5ad.free.fr/


Récepteur le plus simple, le moins cher :

Débutants, QRP

Le récepteur à conversion directe ou FI Zéro


Le récepteur à conversion directe ou FI Zéro

Défaut majeur : Pas de suppression de la Fréquence Image

FI

FIFI

14,101 MHz – 14,100 MHz = + 1 KHz

14,099 MHz – 14,100 MHz = - 1 KHz

Fréquence Négative ? !!!


Récepteur simple pour débutants...Mégahertz Mars 1999


Récepteur simple BLU-CW 80, 40 et 20 mètres... Mégahertz Décembre 2001


SDR : Nouvelle structure du Récepteur

Nouveaux circuits :

Echantillonneur, Détecteur de Tayloe


Mesure de l’Amplitude et de la Phase :

Le Plan I & Q, le Phaseur (Phasor)

- Démodulation Amplitude : ex AM, SSB

Analogie Réception « Mono » : UNE information : l’AMPLITUDE

- Démodulation tout type : AMPLITUDE et PHASE

Analogie Réception « Stéréo » : DEUX informations

Exemple : Phase, QAM

Analogie : Stéréophonie, jumelle stéréoscopique


Rappel : Impédance Z = R + j X

Avec X = j L ou/et - j/ C


Mesure de l’Amplitude et de la Phase :

Le Plan I & Q, le Phaseur


These pictures were taken using a SoftRock V5, with a 14.060 MHz crystal.

This trace is of the IQ Audio output when the antenna input is driven with a -21 dBm 14.065 MHz input. KD5TFD


Une SDR sans ordinateur ? !!!


Quadrature phase-shift keying (QPSK)

Binary phase-shift keying (BPSK)

π / 4–QPSK π / 4–QPSK

π / 4–QPSK 8–QPSK

16-QAM

Quadrature amplitude modulations (QAM)

8-QAM 16-QAM

Quelques exemples de modulations numériques


Un nouveau circuit :Le détecteur de Tayloe

Tayloe detector :

The switch rotates at the carrier frequency so that each capacitor samples the signal once each revolution.

The 0° and 180° capacitors differentially sum to provide the in-phase (I) signal and the 90° and 270° capacitors sum to provide the quadrature (Q) signal.


Echantillonage du signal


Vous prendrez bien une tranche de spectre ?


Tout se passe ensuite en BF ! :

Selon la carte son :48 KHz96 KHz192 KHz


F6AZZ 12 Octobre 2007Elektor Mai 2007


Elektor Mai 2007


Elektor Mai 2007


SoftRock-40 V.4





Les Logiciels :

Conversion AD/DA

Filtrage (FFT)

Pilotage RX, TRX

Affichage

Analyseur de spectre


Une SDR sans ordinateur ? !!!


NC2030 Receiver Specs

• MDS (3db S+N/N) : -135 dbm (0.1 uV)• Receiver Bandwidth (-6db) : 350-800 Hz• IP3 DR: 93db (2KHz), 105 db (5 KHz), 109 db (10 KHz)• BDR: 119db (2 KHz), 128.5db (5 KHz), 139db (10 KHz), 142db (20 KHz)• Image rejection : ~ >45 db over the band• Receiver current drain : ~11 ma at 12v


NC2030 at 5 KHz is 13 dbbetter than the best.

NC2030 at 2 KHz is still better than all the rest at 5 KHz.

Not a true apple-to-applescomparison since NC2030 isat full sensitivity while otherrigs have pre-amps off


Récepteur R2 Prévisions pour un récepteur du futur

KK7B QST Janvier 1993


Récepteur R2 KK7B QST Janvier 1993


9A2HL experimenting with his Tayloe receiver

The Polyphase network on perfoboard 45 x 60mm



OH7SV / PA0RWE


Quelques exemples de réalisation de

récepteurs :

amateurs, commerciaux et professionnels


Récepteur SDR 1000


Récepteur SDR 1000


20 m Antenna, Reflection mode


Report of the ARRL Software Defined Radio Working Group DOC #23B

This year saw real improvement. Flex modified the front-end only slightly, by changing one active device and a few capacitors and resistors and made the SDR-1000 receiver one of the best in the world.

Flex has measured the front-end performance at >30 dBm IP3 without the preamp and >20 dBm IP3 with the preamp.

They also measured the best 2 Khz dynamic range of ANY receiver in comparison with the receivers listed on the well-known Sherwood Engineering web page comparisons.



SDR-14 Software Defined Receiver

& Spectrum Analyzer

SDR-IQ™ Software Defined Receiver and Panoramic Adapter


PERSEUS - High Performance SDR Receiver for VLF-LF-HF



FireFly Transceiver by Dan Tayloe, N7VE

Hendricks QRP Kits Surface Mount Board


FireFly Transceiver by Dan Tayloe, N7VE Hendricks QRP Kits Through Hole Board


SDR projects built by author Tasa YU1LM/QRP


Soft66DB JA7TDO


SoftRock v.6.1 - IF module for the Elecraft K2


Attention FDM 77 : ça a la couleur …..

1750 €

www.wimo.de


CONCLUSIONS

Du 137 KHz à l’EME ….!

« So Many Interests... So Little Money ... »

La SDR un pont entre :

le QRP, les techniques numériques (PSK, TNT, DATV etc.)

Une réception simple et des performances élevées

Un peu de HF, beaucoup de BF, de l’informatique.

La possibilité d’expérimenter comme au début de la radio

Un retour aux circuits de base tout en utilisant les circuits les plus récents


Elektor Septembre 2007Récepteur Ultra-sons / Chauve-Souris