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Wumpus-Gollum-Forum von "Welt der Radios".
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Software Defined Radio
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12.02.18 15:01
Bernhard45 

WGF-Nutzer Stufe 3

12.02.18 15:01
Bernhard45 

WGF-Nutzer Stufe 3

Re: Software Defined Radio

HB9:

Die Einschränkung liegt in der Datenerfassung, denn eine Panoramadarstellung im laufenden Betrieb geht nur innerhalb der halben Samplingfrequenz, und somit braucht es für das obige Beispiel eine Samplingfrequenz >60MHz, was nur mit einem FPGA möglich ist.


Hallo HB9, hier wird natürlich das komplette Frontend, per in Schritten durchlaufenden DDS, blockweise auf den ADC-Eingang gemischt und abgestimmt. Der ADC des F7 kann das ganze HF-Band ohne Hardwaremischer nicht direkt empfangen! Deshalb habe ich "Live" oben ja auch in Anführungsstriche gesetzt. Für einen Überblick gerade aktiver Radiostationen reicht das aber immer noch gut aus (2-3 fps).
Eine HD-Auflösung des Displays vorausgesetzt muß man nur über 3 Kanäle, beim F7-Discovery mit seinem Display immerhin noch über 12 Kanäle in der Gesamtansicht bis 30 MHz mitteln. In letzterem Fall muß man da Kompromisse eingehen, sodaß eine Bewertung der Bandaktivität nur in Teilblöcken zu 6 MHz noch Sinn macht. Deshalb mein Gedanke mit der USB-Schnittstelle und einer externen Darstellungssoftware.


Mit freundlichen Gruß
Bernhard

Zuletzt bearbeitet am 12.02.18 15:27

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12.02.18 15:37
HB9 

WGF-Premiumnutzer

12.02.18 15:37
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Software Defined Radio

Hallo Bernhard,

so geht es natürlich auch. Ich dachte, du willst die Panoramadarstellung parallel zum laufenden Empfang eines Senders haben, und das geht nur innerhalb der analogen ZF-Bandbreite, so wie das mein SDR macht.

Gruss HB9

04.03.18 17:18
HB9 

WGF-Premiumnutzer

04.03.18 17:18
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Software Defined Radio

Hallo zusammen,

es ging wieder mal ein ordentliches Stück weiter. Die 'Digital-Leiterplatte' für die Verbindungen zwischen Display und Prozessor und die zugehörige digitale Peripherie wie das FRAM für die nichtflüchtige Speicherung von Daten, die Treiber für die Relais-Ansteuerung, die Stromversorgung und Kleinigkeiten wie korrekte Pegelanpassung von 3.3V nach 5V ist jetzt fertig und funktioniert.
Weiter habe ich noch einen kleinen Flusswandler gemacht, der aus der Speisespannung von 6..8V eine Spannung von ca. 12V für den HF-Teil macht. So kommt man bei Batteriebetrieb mit 5 oder 6 NiMH-Zellen aus. Dank dem Flusswandlerprinzip ist der Störpegel sehr niedrig, so dass hier keine Probleme entstehen.

Weiter habe ich die ersten Spengler-Arbeiten erledigt, das Chassis mit den Leiterplatten ist jetzt montiert, es fehlt aber noch der DDS-Oszillator und der NF-Verstärker:



Mit 27*10*10cm ist es noch portabel. Man könnte es kompakter aufbauen, aber das verkompliziert die Sache unnötig und hat auch mehr Störpotential. Wegen dem recht hohen Stromverbrauch wird es sowieso kein Minigerät.

Nach einem ersten Teil der Verdrahtung zeigt er auch schon Lebenszeichen:



Auf die Front kommt später eine dünne Acrylglas-Scheibe mit dehinterliegendem Papier mit der Beschriftung, damit das Ganze eine ordentliche Falle macht.
Durch die vereinfachte Ansteuerung des Displays ist dieses jetzt viel schneller geworden, ein kompletter Bildaufbau dauert jetzt nur noch etwa 1 Sekunde. Bei Gelegenheit werden die Low-Level-Funktionen noch weiter optimiert. Neu gibt es auch einen zweiten Dreh-Encoder, so dass man einen fix für die Abstimmung reservieren kann und den 2. je nach Situation zum Einstellen eines weiteren Parameters. Um im Batteriebetrieb Strom zu sparen, habe ich das Display so verschaltet, dass man es abschalten kann.

Als Nächstes wird fertig verdrahtet und die Software an die geänderte Hardware fertig angepasst. Danach wird der Störpegel kontrolliert und allfällige zusätzliche Abschirm- und Abblockmassnahmen getroffen. Dann fehlt nur noch der endgültige DDS-Oszillator und der NF-Verstärker.

Gruss HB9

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P1020092.jpg P1020092.jpg (45x)

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P1020093.jpg P1020093.jpg (44x)

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12.03.18 08:06
HB9 

WGF-Premiumnutzer

12.03.18 08:06
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Software Defined Radio

Hallo zusammen

der NF-Verstärker samt Spannungsregler ist jetzt auch fertig und verbaut, somit kann das Radio jetzt auch ohne fremde Hilfe spielen. Als Verstärker-IC habe ich den Oldtimer LM386 verwendet, der nach über 30 Jahren immer noch hergestellt wird und hier seinen Zweck gut erfüllt.

Trotz der noch fehlenden Abschirmung über dem Prozessor-Modul hat es erfreulich wenig Störungen. Die meisten Störungen kommen von Alias-Frequenzen des DDS-Oszillators. Diese lassen sich aber sehr gut beseitigen, indem die ZF ein paar kHz geschoben wird, was bei diesem Konzept sehr gut geht.

Die Software habe ich noch etwas erweitert, damit der 2. Drehgeber auch etwas zu tun bekommt. So ist ein Drehgeber fix für die Abstimmung und der 2. je nach gewähltem Menu für die Einstellung eines weiteren Parameters zuständig.

Als Nächstes folgt das Gehäuse und ein externes Netzteil samt Ladeschaltung für den Akku. Danach folgt noch der definitive DDS-Oszillator und natürlich noch jede Menge Software-Features.

Gruss HB9

14.03.18 19:57
HB9 

WGF-Premiumnutzer

14.03.18 19:57
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Software Defined Radio

Hallo zusammen,

heute gab es noch etwas Hard- und Software. Der Controller hat jetzt eine Abschirmumg bekommen und macht sich im Empfangssignal nicht mehr bemerkbar:



Ganz links unten ist noch ein kleiner Teil der NF-Leiterplatte zu sehen. Die Buchsenleiste im Gehäuseausschnitt ist für den Debugger, so kann man ohne grossen Aufwand neu programmieren und hat im normalen Betrieb kein Problem mit Störungen.
Der DDS-Oszillator unten in der Mitte ist noch provisorisch, ebenso der fliegend angebaute 30MHz-Quarzoszillator. Hier gibt es bei Gelegenheit noch eine saubere Leiterplatte, dann kann der Quarzoszillator auch sauber auf die korrekte Frequenz abgeglichen werden. Der DDS-Chip ist bereits bestellt.

Hier noch ein Bild von vorne in Aktion, auf dem Display die Aktivität auf MW in einem 250kHz-Ausschnitt. Von wegen tot... (die Träger sind Sender und keine EMV-Störungen )



Der linke Drehgeber ist dabei für die Zusatzfunktionen, während der rechte (direkt links vom Display) für die Abstimmung ist. Ganz rechts ohne Drehknopf ist das konventionelle Lautstärkepoti. Zwar könnte man die Lautstärkeeinstellung auch in Software machen, aber mit 12 Bit Auflösung von D/A-Wandler ergibt sich bei einigermassen guter Tonqualität nur ein Einstellbereich von ca. 30dB, was nicht gerade viel ist.

In der Software habe ich noch ein paar kleine Fehler beseitigt und den Code weiter optimiert, jetzt ist der Displayaufbau fast verzögerungsfrei und macht richtig Spass. Nach dem Einschalten dauert es gerade mal eine Sekunde, bis das Radio spielt, ziemlich untypisch für ein digitales Teil
Dabei habe ich noch eine Stolperfalle des Cortex-M4 kennengelernt: Nicht nur der Compiler, auch der Prozessor optimiert Befehle weg! Schreibt man z.B. direkt hintereinander 2 verschiedene Werte in ein Portregister, um einen Puls zu erzeugen, wird der erste Befehl wegoptimiert. Wenn man das nicht will, muss man es dem Prozessor mit einem weiteren Befehl zwischen den beiden Schreibbefehlen sagen. Das steht zwar in den Untiefen der Beschreibung des Programmiermodells, aber so was geht schnell vergessen...

Nun kommt das Gehäuse dran.

Gruss HB9

Zuletzt bearbeitet am 14.03.18 20:13

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28.03.18 16:26
HB9 

WGF-Premiumnutzer

28.03.18 16:26
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Software Defined Radio

Hallo zusammen,

nach Schreinerarbeiten und dem Zusammenbau ist das Radio jetzt äusserlich fertig, und bei den Innereien fehlt nur noch der definitive DDS-Oszillator mit der Quarzreferenz, da ist noch der Bastel drin. Für das Erste und zur Weiterentwicklung der Software reicht der aber.

Hier noch ein Bild mit dem offenen Gehäuse. Da ich keine Batteriefassung für 5 Babyzellen gefunden habe, habe ich eine Blindzelle gemacht. Mit 6 Zellen wird die Spannung bei vollgeladenen Akkus etwas hoch. Die hier verwendeten Babyzellen haben 5.5Ah und reichen somit für über 10 Stunden Betrieb, bei ausgeschaltetem Display etwa 15 Stunden. Falls sich das als zu wenig herausstellt, hat es im Gehäuse genügend Platz für Monozellen, da gibt es bis 11Ah, das reicht dann für mehr als 24 Stunden. Lithiumzellen waren mir zu heikel und auch zu teuer. Weiter ist auch Betrieb an einer 12V-Quelle (Autobatterie oder Netzteil) möglich.
Der Lautsprecher macht auch eine gute Falle, hier habe ich in etwas bessere Qualität investiert. Mit ca. 10 Euro ist er deutlich teurer als die üblichen Kleinlautsprecher, aber hat dafür einen deutlich besseren Frequenzgang und auch mehr Hub, was eine grössere unverzerrte Lautstärke ergibt.



Hier noch das fertige Gerät. Links ist die BNC-Buchse für die Antenne, hier gibt es keine interne Antenne. Eventuell montiere ich noch eine Buchse für die Speisung von Aktivantennen. Rechts gibt es eine Cinch-Buchse als Audio-Ausgang für Aufnahmen oder auch zur Dekodierung von DRM-Sendungen mit dem PC, darüber die beiden Din-Buchsen, die eine ist für den Debugger und den noch zu bauenden Tracking-Generator zur Messung von Frequenzgängen, die andere für die externe Stromversorgung und zum Laden des Akkus.



Mittlerweile habe ich auch schon ein paar Empfangserfahrungen gemacht. Wie zu erwarten und von meinem analogen Eigenbau schon bekannt, eignet sich die Synchrondemodulation hervorragend zur Verhinderung von Verzerrungen bei Gleichwellenstörungen. Weiter ist es in diesem Fall von Vorteil, wenn die Schwundregelung sehr langsam ist oder ganz abgestellt wird, damit der Verstärker bei Trägerschwund nicht aufregelt und so Lautstärkeschwankungen produziert, die gar nicht vorhanden sind. Bei Gleichwellenstörungen durch Sender mit gleichem Programm (z.B. Radio Dechovka auf 1233kHz oder Absolute Radio auf 1215kHz) wird der Empfang noch besser, wenn man auf SSB schaltet (je nach EMV-Störungen das obere oder untere Seitenband), dann gibt es so gut wie keine Gleichwellenstörungen mehr, während bei Synchron-Zweiseitenband-Demodulation noch Klangverfärbungen vorhanden sind. Somit wäre Synchron-Einseitenband noch nützlich, aber bei stabilen Sendefrequenzen geht es auch ohne, da mit Synchrondemodulation auf die exakte Frequenz abgestimmt werden kann und danach schaltet man auf SSB.

Auf der Software-Seite mache ich mal Versuche mit einem Morsedekoder. Ich habe da ein Programm ausgegraben, das ich vor vielen Jahren mal für meinen Eigenbau-Transceiver geschrieben habe und das ganz ordentlich funktionierte.

Gruss HB9

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08.04.18 20:22
HB9 

WGF-Premiumnutzer

08.04.18 20:22
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Software Defined Radio

Hallo zusammen,

der Morsedekoder läuft jetzt auch, und das erstaunlich gut, wie das angehängte Bild zeigt. Empfangen wurde die Bake OKM1 (OK0EV) auf 1854kHz um etwa 1730 Uhr, also noch deutlich vor der Abenddämmerung, und das Signal ist entsprechend schwach mit einem Pegel um -10..0dBuV (ca. 0.1..1uV). Trotz starkem Schwund war die Dekodierung fast durchgehend fehlerfrei, nur beim extremsten Einbruch (bei den roten Fragezeichen) war nichts mehr zu machen, aber da war auch mit dem Gehör kaum noch etwas aufzunehmen. Die Geschwindiigkeit wird normalerweise selbständig erkannt, kann aber auch von Hand eingestellt werden. Für eine gute Dekodierung ist eine gute Filterung des CW-Signals nötig, deshalb habe ich hier noch ein Zusatzfilter spendiert, das auf 25, 50, 100 oder 200Hz Bandbreite einstellbar ist, wobei die beiden kleinsten Bandbreiten nur für sehr langsame Signale brauchbar sind.



Der Sender steht in Tschechien und arbeitet mit 100W, wie den Daten zu entnehmen ist. Interessant an der Bake ist, dass hier auch ganz nützliche Informationen wie z.B. die Ausbreitungsbedingungen oder auch Übungszeichenfolgen gesendet werden.

Gruss HB9

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15.04.18 17:06
HB9 

WGF-Premiumnutzer

15.04.18 17:06
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Software Defined Radio

Hallo zusammen,

es gibt wieder etwas Hardware, da ist noch die Baustelle DDS-Oszillator. Das schwierigste Stück ist geschafft, nämlich den DDS-Chip (AD9851) auf eine passende Leiterplatte zu bringen (und diese zuerst herzustellen). Wie das Bild zeigt, hat es funktioniert. Das Pin-Raster beträgt 0.65mm, also richtig eng, aber wem das zu wenig herausfordernd ist, es gibt auch noch 0.5mm-Raster oder Ball-Grid-Arrays



Die Herstellung der Leiterplatte war erstaunlicherweise kein Problem. Damit das Belichten keine Probleme gibt, habe ich die Leiterplatte bewusst klein gehalten, so liegt die Vorlage sauber auf, so dass die Belichtung scharf wird. Ein Vakuum-Belichtungsrahmen wäre natürlich besser. Löten geht mit der bewährten Methode, die etwas Mut erfordert: Mit einer breiten Spitze wird ohne Rücksicht auf Kurzschlüsse gelötet, danach mit viel Flussmittel und Ablötlitze das überschüssige Zinn entfernt und das Werk auf Kurzschlüsse überprüft. Im Kurzschlussfall Stelle mit Flussmittel tränken und nochmals heizen, damit das Zinn sich auf die Pins zurückzieht und so der Kurzschluss beseitigt wird, allenfalls mit Ablötlitze überschüssiges Zinn entfernen. Noch eine Anmerkung zum Löten: SMD-ICs mögen es heiss (auch wenn in älteren Lehrbüchern noch etwas anderes steht), somit kann man bedenkenlos heizen, damit das Zinn schön fliesst oder von der Ablötlitze sauber aufgesogen wird. Wer es nicht glaubt, soll sich mal die Temperaturprofile für das Reflow-Löten ansehen, wie es die Hersteller empfehlen. Wichtig ist nur, dass man mit viel Flussmittel arbeitet, bleihaltiges Lot macht die Sache auch noch etwas einfacher.

Jetzt ist noch der 30MHz-Referenzoszillator dran sowie das Ausgangsfilter für das DDS-Signal samt Pufferverstärker, der Mischer will hier etwa 7dBm, das schafft der AD9851 knapp nicht.

Gruss HB9

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Mime-Type: image/jpeg, 54 kB

17.04.18 21:27
joeberesf 

WGF-Premiumnutzer

17.04.18 21:27
joeberesf 

WGF-Premiumnutzer

Re: Software Defined Radio

Hallo HB9,

ich konnte Deinen Beitrag seit dem 28.03. nicht mitverfolgen. Daher hier mein positives Statement zum Design des Gerätes. Die funktionalen und grafischen Darstellungen auf dem TFT sind richtig professionell geworden. Hier bin ich in der letzten Zeit bei meinem Projekt kaum weitergekommen....allerdings sind nun alle Teile für den finalen Zusammenbau besorgt. Ich hatte allerdings auf ein durchsichtiges Gehäuse gesetzt...bin aber nach weiteren Tests etwas unzufrieden, da es Einstreuungen gibt, wenn externe Geräte angeschlossen werden. Das muss ich noch prüfen, da ich am Basteltisch sehr lange ungeschirmte Laborleitungen z.B. zur Morsetaste verwende. Die Mikrofonverstärkung ist ziemlich hoch und hier sind die Schwachpunkte meines ungeschirmten Aufbaus. Mit meinem Decoder kann ich nun selber über die Morsetaste geben und gleichzeitig sehen ob ich mit dem linken Fuß taste, Das zwingt zur Disziplin. Es funktioniert auch, einen Text in der Morsesoftware CW Player 4.0.5 von F6DQM zu schreiben und diesen über line_in oder Mikrofon zu verarbeiten und auf einen CW- Testoszillator zu schalten. Eine Aufnahme des abgegebenen Signals zeigt nach anschließender Dekodierung die exakte Wiedergabe als Text an. Hier noch drei Fragen zu Deinem implementierten Morsedekodierer;

HB9:
Die Geschwindiigkeit wird normalerweise selbständig erkannt, kann aber auch von Hand eingestellt werden. Für eine gute Dekodierung ist eine gute Filterung des CW-Signals nötig, deshalb habe ich hier noch ein Zusatzfilter spendiert, das auf 25, 50, 100 oder 200Hz Bandbreite einstellbar ist, wobei die beiden kleinsten Bandbreiten nur für sehr langsame Signale brauchbar sind........
Der Sender steht in Tschechien und arbeitet mit 100W, wie den Daten zu entnehmen ist. Interessant an der Bake ist, dass hier auch ganz nützliche Informationen wie z.B. die Ausbreitungsbedingungen oder auch Übungszeichenfolgen gesendet werden.

1. Wie hast Du das Problem des langen Dauertons auf der Barke gelöst? Immer am Ende der Daten. Die automatische Geschwindigkeitserfassung wertet diesen Ton als LANG und entsprechend muss ja der Folgeton sein.

2. Bei mir funktioniert die TFT- Textlöschung automatisch...wenn der Bildschirm ( je nach Schriftgröße ) voll beschrieben ist. Löscht Du manuell? Button im vorletzten Bild! Bei meiner automatischen Löschung wird manchmal das erste Zeichen nicht richtig erkannt! Zeitproblem der TFT Überschreibung.

3. Wird die CW- Tonhöhe automatisch erkannt? Musst Du abstimmen? Sprich, arbeitet Dein Decoder ohne LM567? Dieser stellt ja auch einen Zusatzfilter dar. Die Bandbreite ist ja durch externe Beschaltung des LM567 bestimmbar. Bei meinem Aufbau etwa 100Hz.

Tolles Projekt..... ist das oben erstmals gezeigte Gehäuse in das neue Gehäuse integriert um die vielen Schraubverbindungen zu verbergen? Oder war das nur der erste Versuchsaufbau? Sieht richtig prima aus.

Wo gibt es die schwarze TFT- Abdeckung zu kaufen ?

VG
Joerg

Zuletzt bearbeitet am 18.04.18 00:53

19.04.18 08:05
HB9 

WGF-Premiumnutzer

19.04.18 08:05
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Software Defined Radio

Hallo Joerg,

das Alu-"Gehäuse" ist nur ein Winkel, um eine sauere Masse und Abschirmung zu haben, es war von Anfang an ein Holzgehäuse geplant, das mitterweile existiert

Zu deinen Fragen:

Der Dauerton sorgt tatsächlich für eine Verfälschung der Geschwindigkeit bei der automatischen Erkennung, so dass das 1. Zeichen nach dem Dauerton nicht sicher erkannt wird. Daher kann man die automatische Geschwindigkeitserkennung abschalten, was auch bei Störungen oder Rauschen in den Sendepausen von Vorteil ist. Weiter ist es so, dass die Geschwindigkeit immer aus mehreren Zeichen gemittelt wird.

Der Text auf dem Display wird nicht automatisch gelöscht, sondern bei vollem Display eine Zeile nach oben geschoben. Zum Löschen ist der Bedienknopf "Display löschen". Damit hier keine Zeichen verlorengehen, arbeitet der eigentliche Dekoder in einem Interrupt und hat einen Puffer für maximal 256 Zeichen, zudem ist das Display seit der Optimierung der Hard- und Software sehr schnell, so dass das Verschieben eine kaum merkbare Zeit braucht. Mit einem 8bit-Controller sieht die Sache natürlich etwas schlechter aus, aber ein Interrupt für die zeitkritischen Teile geht auch dort und lohnt sich.

Die Tonhöhe wird nicht erkannt und auch nicht gebraucht, für die Dekodierung nutze ich direkt die Trägeramplitude, wie sie nach der digitalen AM-Demodulation anfällt. Somit ist die Abstimmung für den Dekoder richtig, wenn man das Morsesignal gut hört oder der Pegel maximal ist. Die Filterung erfolgt auf der ZF-Ebene. Weiter wird zur Unterdrückung von kurzen "Spikes" der digitale "Bit-Strom" mit den Morsezeichen gefiltert, indem der Zustand "High" oder "Low" erst dann gilt, wenn der Pegel über mehrere Samples gleich war. Ein kurzer Pegelwechsel wird dadurch ignoriert.
Da hier ab der 2. ZF alles digital im Prozessor verarbeitet wird, braucht der Morsedekoder keine zusätzliche Hardware.

Der Rahmen um das Display ist ein Eigenbau, ich habe ihn aus Acrylglas ausgefräst und danach mit Autolack schwarz lackiert. Mit einem 3d-Drucker ginge es auch, aber so einen habe ich nicht.

Gruss HB9

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