SDR Empfänger U02-SDR Version 1 mit AD8333

Vom Prototypen zum fertigen SDR Kurzwellenempfänger...

Begonnen hat alles mit dem gut bekannten Lima SDR. Dieser wurde bald mit Erweiterungsplatinen ausgestattet und damit zum U02-SDR ergänzt. Danach haben wir einen Empfänger mit hochwertigen Analog Devices ICs jedoch in herkömmlicher Technik mit Quarzfilter gebaut, dieser RX funktioniert hervorragend und ist täglich im Einsatz.

Als nächsten logischen Schritt beschäftigen wir uns mit dem Aufbau eines SDR Empfängers, der jedoch äußerst hochwertig und mit modernsten Bauteilen aufgebaut werden soll. Schaltermischer mit dem 4066 kommen hier nicht mehr zum Einsatz. Stattdessen bedienen wir uns im reichhaltigen Angebot von Analog Devices.

Ein Blick in die Produktpalette zeigt, dass die meisten I/Q Mischer erst bei Frequenzen deutlich über 50 MHz arbeiten. Nur ganz wenige ICs sind auch im Kurzwellenbereich einsetzbar. Einer davon ist der AD8333. Daher haben wir diesen IC für den ersten Prototypen ausgewählt. Die Durchgangsverstärkung des AD8333 beträgt nur 4,7dB. Bei üblichen Antennensignalen würde also nur eine winzige NF Spannung herauskommen. Daher benötigt dieser Mischer einen Vorverstärker, wir verwenden den empfohlenen AD8332.

Aufbau des Prototypen:

die Schaltung hält sich wesentlich an das Evaluationboard (zum Vergrößern anklicken):

der AD8332 verstärkt das Antennensignal um knapp 20dB. Er hätte auch noch einen regelbaren zweiten Verstärker, dieser kommt hier nicht zum Einsatz obwohl die Empfindlichkeit noch gut weitere 20dB verträgt. Stattdessen schalte ich einen Preselector mit 20dB Vorverstärker davor. Für erste Versuche geht es aber auch so.

Der (symmetrische) Ausgang des AD8332 geht in den I/Q Mischer AD8333. Als Referenzfrequenz LO muss die 4-fache Empfangsfrequenz eingespeist werden. Dazu befindet sich ein Treiber-IC in der Schaltung. Es genügen ca. 3dB Spannung, der Treiber erzeugt daraus die symmetrische LO für den Mischer. Hinter dem Mischer folgen zwei hochwertige Ausgangsverstärker von denen es direkt in eine Soundkarte geht.

Die LO habe ich mit einem Signalgenerator erzeugt, oder mit dem U02-DDS. Dieser Empfänger geht bis max. 50 MHz, also inklusive 10m Band.

Erfahrungen mit diesem Prototypen:

Plus-Punkte:

* sehr guter Dynamikbereich. Ganz knapp an starken Signalen lassen sich schwache Signale noch gut erkennen
* minimaler Schaltungsaufwand

Minus-Punkte:

* schlechte Großsignalfestigkeit, Betrieb nur mit Preselector möglich

die geringe Großsignalfestigkeit schränkt den Einsatzbereich ein, als breitbandiger KW Empfänger ist diese Schaltung nicht zu gebrauchen. Hat man aber ein sehr gutes Vorfilter so kann man vom guten Dynamikbereich profitieren. Ich habe diese Schaltung als WSPR Empfänger auf dem 630m Band in Betrieb. Es kommt ein extrem schmales Filter und ein 20dB Vorverstärker zum Einsatz.

In dieser Anwendung schlägt diese Minimalschaltung die Empfangsleistung des IC-9100. Die Anzahl der WSPR Spots ist merkbar höher, vor allem wenn starke und schwache Stationen gleichzeitig senden.

Als Software kommt Quisk auf einem Odroid-Board zum Einsatz sowie eine billige Soundkarte. Hier ein Beispiel des WSPR Empfangs mit dieser Schaltung WSPR-DJ0ABR-Live

Die NF Ausgangsspanung ist gering, jedoch ist die Verstärkung der meisten Soundkarten gut genug um den Pegel auf das normale Maß anzuheben. Ein zusätzlicher NF Verstärker ist bisher nicht erforderlich.

Minimale Konfigurationsdatei für Quisk:

FilterBwDGT = (400, 600, 800, 1000, 2400, 3000)
sample_rate = 48000 
name_of_sound_capt = "pulse" 
name_of_sound_play = "pulse" 
channel_i = 0 
channel_q = 1

Die Ein- und Ausgaben zur Soundkarte werden über Puleaudio pavucontrol eingestellt.

Fazit:

dieser sehr einfache SDR arbeitet auf den unteren Bändern zusammen mit einem sehr schmalen Preselector sehr gut. In WSPR konnten gleich gute Ergebnisse erzielt werden wie mit teuren Geräten und das ist für eine 2-Chip Lösung schon beachtlich.

Unser Ziel ist jedoch ein SDR Empfänger der auf allen KW Bändern perfekt läuft, daher wird ein weiteres Projekt mit dem AD831 gestartet.