SDR

Software Defined Radio (szabadfordításban: szoftverrádió).

Lényege

A szoftverrádió lényege, hogy nem analóg módon szorzókkal, keverőkkel, szűrőkkel, erősítőkkel operálva próbáljuk demodulálni a beérkező rádiófrekvenciás jelet, hanem amint lehet A/D átalakítón keresztül számokká konvertáljuk a pillanatnyi feszültséget és innentől kezdve a precíz matematikáé a főszerep.

Ez látszólag bonyolult. Tényleg az. Ám számtalan előnye van:

• Pontos, nem hangolódik el a hőmérséklet és idő multának hatására.
• Könnyen sokszorosítható a prototípus megépülése után, hiszen a legbonyolultabb rész újbóli „megépítése” egyszerű programkód átmásolásra egyszerűsödik.
• Ami eddig algoritmus elkészült, az könnyen továbbfejleszthető. Hiszen nem kell újraírni, újragyártani. Csak továbbírni.
• Sok olyan moduláció létezik, amelyhez analóg technikával nagyon sok, pontosan behangolt tekercs kell (például sokvivős rendszerek). Ezért klasszikus analóg technikával maximum csak a hadászatnál alkalmazták. A jelfeldolgozó algoritmusok felhasználásával ez sem probléma, mindössze rendelkezésre álló számítási teljesítmény kérdése.

Rádiófrekvenciás áramkör igénye

Többféle elrendezés létezik. A végcél mindenképp az, hogy a sok-sok klasszikus áramköri egység beépítése helyett inkább A/D átalakítón keresztül digitalizáljuk a jelet és egy processzorról-processzorra könnyen átmásolható jelfeldolgozó algoritmusok segítségével dolgozzuk tovább a jelet, míg végül egy D/A átalakítón már a kívánt demodulált jelet kapjuk meg.

Szükséges minimális hardver fajták

Alacsony KF-re kevert

Gyakorlatilag készítünk egy analóg rádiót, kettő vagy három KF fokozattal, ahol az utolsó KF fokozat frekvenciája akkora, amit kényelmesen bele tudunk vezetni A/D átalakítóba. Szokásos értéke 12 kHz. (ábrán csak 455 kHz-ig van a blokkvázlat, ezt 12 kHz-re továbbkeverve, erősítve jön az A/D átalakítás)

90 fokos kettős (I/Q) keverős

Direkt keveréssel (másik ábra), aholis a jelet közvetlen DC-re keverjük. Klasszikus esetben ekkor megjelent a tükörfrekvencia kellemetlen hatása. Ezt jelen esetben úgy küszöböli ki a technika, hogy a lekeverést 90 fokos eltolással is végrehajtja. Ez igen kedvelt medoldás.

Ekkor már nemcsak a frekvenciamérővel mérhető színuszhullám periódus száma áll rendelkezésünkre, hanem az is, hogy negatív vagy pozitív irányú-e a kapott alacsony frekvencia iránya.

Mit értünk irány alatt?

A szinuszjel egy forgó mozgás egydimenziós vetületeként értelmezhető. Képzeljünk el egy szobakerékpárt tekerő embert. Az egyik pedál mozgásáról készítsünk kettő vetületet. Egyiket a hátsó falra vetítve, a másikat a plafonra.

A kettő vetület időbeli lefolyását ismerve, egymás mellé helyezve már nem csak az mondható meg, hány kör/perc sebességgel tekerte a kerékpáros a szobakerékpár pedálját, hanem az is, hogy előrefelé vagy hátrafelé tekerte adott pillanatban.

Ezt a gondolatot továbbgondolva belátható, hogy a tükörfrekvencia a két színuszos vetület (90 fokos fáziscsúsztatású kettős keverés) feldolgozásával kiejthető.

Közvetlen digitális mintavételezővel

Direktben mintavételezzük a rádiófrekvenciás, sávszűrt jelet. Lásd még DDC és DUC. Ipar előszeretettel használja jól előszűrt KF jeleire.

Közvetlen digitalizálva az antennáról jövő jelet

Direktben digitalizáljuk a rádiófrekvenciás jelet. Ekkor nagysebességű A/D átalakító és nagy adathalmazt feldolgozni képes FPGA-ra támaszkodó előfeldolgozó kell. Nem elterjedt megoldás.

Mi történik digitalizálás után?

Általában FIR szűrők és gyakran FFT algoritmus segítségével elvégzett alkotó frekvenciákra bontás, majd ha volt FFT, akkor az átalakított adatokkal inverz FFT, majd FIR szűrőkkel még egy kis jelformálás. A legvége pedig D/A konverzió és az ismét analóg jel mehet tovább a hangszóró erősítője felé.