C -Gian- I7SWX - 2008 SDR Software Defined Radio CarrellataStorico-Tecnica ASSOCIAZIONE RADIOAMATORI ITALIANI Sezione di CASSANO delle MURGE Giancarlo.

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1 C -Gian- I7SWX - 2008 SDR Software Defined Radio CarrellataStorico-Tecnica ASSOCIAZIONE RADIOAMATORI ITALIANI Sezione di CASSANO delle MURGE Giancarlo Moda – I7SWX

2 C -Gian- I7SWX - 2008 ASSOCIAZIONE RADIOAMATORI ITALIANI Sezione di CASSANO delle MURGE SWL: I1-10089 Licenza dal 1963: ex I1SWX, I5SWX, I2SWX, I0SWX F5VGU, W1-I7SWX, CE-I7SWX Diploma Speciale: CONTRAVVENZIONE MINISTERO PT- 1953 … perche’ operava senza autorizzazione dalla stazione del padre Beppone, I1SWX Autocostruttore: 10000 e 1 progetti iniziati e ??? Terminati Salito alla ribalta del Radiantismo per l’idea di utilizzare i Fast Bus Switches per i Mixer ed in Particolare per gli H-Mode Mixer CHE COSA HA A CHE FARE CON GLI SDR? Lo vedremo di seguito... Ex-Presidente della giovane Sezione ARI di Cassano delle Murge BA – IQ7MU In questa funzione e’ il Rappresentante per l’Italia del G-QRP Club Chi e’ I7SWX ?

3 C -Gian- I7SWX - 2008 All’inizio era la radio a galena …

4 C -Gian- I7SWX - 2008 Poi si e’ passati alla singola conversione…

5 C -Gian- I7SWX - 2008 Con il processo di trovare migliori funzionalita’ e per meglio ridurre le frequenze immagine si e’ passati alla doppia conversione…

6 C -Gian- I7SWX - 2008 Quindi alla tripla e cosi’ via…

7 C -Gian- I7SWX - 2008 ASSOCIAZIONE RADIOAMATORI ITALIANI Sezione di CASSANO delle MURGE In Realta’ …. Il nostro Ricevitore a 3 Conversioni E’ divenuto a 4 o 5 conversioni, Se teniamo conto degli IF-Shift, Pass Band Tuning e Notch

8 C -Gian- I7SWX - 2008 Nel frattempo c’era qualcuno che poco si allontanava dalla radio a galena… e sperimentava con dei semplici ricevitori chiamati a conversione diretta … ma questa soluzione presentava un grosso problema per la ricezione della SSB in quanto non si aveva l’annullamento o riduzione della banda laterale opposta e dell’immagine

9 C -Gian- I7SWX - 2008 Ed allora qualche ragazzo sveglio comincio’ a far funzionare il proprio cervello … vennero fuori alcune soluzioni valide per quei tempi … Il Ricevitore a Sfasamento

10 C -Gian- I7SWX - 2008 ASSOCIAZIONE RADIOAMATORI ITALIANI Sezione di CASSANO delle MURGE Ricevitore I-Q a Conversione Diretta Si ha Rejezione delle frequenze immagine

11 C -Gian- I7SWX - 2008 Esempio di Rete di Sfasamento di tipo “Polyphase”

12 C -Gian- I7SWX - 2008 Ricevitore I-Q a Conversione Diretta con filtri “All Pass”

13 C -Gian- I7SWX - 2008 E c’era anche qualche radioamatore terremotato che aveva difficolta’ per la costruzione delle reti di sfasamento … nacque così il Ricevitore Binaurale I-Q o Pseudo Stereo

14 C -Gian- I7SWX - 2008 Il Ricevitore Binaurale I-Q o Pseudo Stereo Il Ricevitore Binaurale I-Q permette la combinazione orecchio- cervello di provvedere al processo dell’uscita del rivelatore ottenendo una ricezione di tipo Pseudo Stereo senza l’impiego di reti di sfasamento

15 C -Gian- I7SWX - 2008 Il Ricevitore Binaurale I-Q o Pseudo Stereo Cambia Qualche altro OM piu’ sveglio ha adattato al Ricevitore Binaurale I-Q un DSP, Digital Signal Processor, ovviando al superlavoro del cervello. Questa operazione richiede delle conoscenze in ambito software che non erano comuni agli antichi utilizzatori del saldatore

16 C -Gian- I7SWX - 2008 ASSOCIAZIONE RADIOAMATORI ITALIANI Sezione di CASSANO delle MURGE Ricevitore I-Q a Conversione Diretta con DSP Questo e’ un esempio di User Defined Radio in cui il software e’ in un microProcessore e gestisce principalmente i Filtri e Modo CW/SSB

17 C -Gian- I7SWX - 2008 ASSOCIAZIONE RADIOAMATORI ITALIANI Sezione di CASSANO delle MURGE Ricevitore I-Q a Conversione Diretta RX con configurazione complessa dove i filtri e la rejezione immagine sono gestiti da classici circuiti analogici – Puo’ divenire un SDR con la connessione ad un PC HDR – Hardware Defined Radio

18 C -Gian- I7SWX - 2008 DSP L’impiego del DSP ha poi trovato applicazione nei ricevitori commerciali dove si e’ cercato di migliorare la riduzione dell’immagine e la qualita’ dei filtri passa banda risparmiando nell’impiego di quelli a quarzo utilizzati nelle varie IF. Vediamo l’esempio nello Yaesu FT1000 ma simile alle soluzioni di altri costruttori.

19 C -Gian- I7SWX - 2008 Rx a 4 Conversioni & DSP YAESU FT-1000

20 C -Gian- I7SWX - 2008 Altri OM con conoscenze ed esperienze diverse si sono messi assieme ed hanno tirato fuori un’idea esplosiva… HAM Team at Work…

21 C -Gian- I7SWX - 2008 ‘Uaglio’ … Ci Eee’ ??? Boom BoomS… Boom S… Boom D… Boom R… Boom Boom

22 C -Gian- I7SWX - 2008 S… D… R… Software Defined Radio !

23 C -Gian- I7SWX - 2008 Che Cosa e’ una Software Radio (SR)? Provvede alla maggior parte del processo di un segnale nel dominio digitale utilizzando dei DSP, Digital Signal Processor, e dell’hardware, ma una parte del processo del segnale e’ ancora effettuato nel dominio analogico, ad esempio nei circuiti RF e IF

24 C -Gian- I7SWX - 2008 Software Radio – SDR Schema a Blocchi Local Oscillator (fixed) Antenna RFIFBaseband DSPADC/DAC

25 C -Gian- I7SWX - 2008 SDR Software Defined Radio I Software Defined Radio sono quei sistemi dove il software effettua la demodulazione e questa non e’ piu’ compito dell’hardware Qualsiasi tipo di demodulazione e modulazione puo’ essere “costruito” con una semplice modifica del software. Inoltre, il software permette la “costruzione e definizione” di filtri digitali passa banda che non e’ possibile costruire in modo analogico. Il Cuore hardware che permette questo e’ il DSP

26 C -Gian- I7SWX - 2008 Si sono studiati altri tipi di mixer quali quelli a campionamento in quadratura di fase, con sampling a 90°. Il presente e’ conosciuto come Tayloe Mixer o meglio gia’ sperimentato da un OM inglese negli anni 70 come modulatore QSD - Quadrature Sampling Detector

27 C -Gian- I7SWX - 2008 ASSOCIAZIONE RADIOAMATORI ITALIANI Sezione di CASSANO delle MURGE Uscita degli articoli di Gerald Youngblood, K5SDR, sulla rivista ARRL “QEX” nel 2002 -ottime pubblicazioni che hanno “commosso” e svegliato l’interesse degli sperimentatori ed autocostruttori sul SDR … # Come fare un SDR con un PC ed un po’ di hardware per RF E che poi questa idea e’ … # Divenuta un grosso business per K5SDR: Flex Radio System: FLEX-1000, 5000 e 3000 All’inizio era ….. “SDR PER LE MASSE”

28 C -Gian- I7SWX - 2008 Che cosa ha a che fare I7SWX con gli SDR ? L’idea di I7SWX nel 1998 di utilizzare i Fast Bus Switches, quali gli FST3125 e simili, nei mixer ed in particolare negli H-Mode Mixer, ha portato un beneficio anche nei QSD permettendo ridotte perdite d’inserzione ed elevate velocita’ di sampling, utilizzando in particolare il multiplexer FST3253, che e’ divenuto il “cuore” degli SDR… e non solo questo…

29 C -Gian- I7SWX - 2008 ASSOCIAZIONE RADIOAMATORI ITALIANI Sezione di CASSANO delle MURGE Commercial SDR: FlexRadio SDR-1000, 5000 e 3000 Expanded Spectrum System Time Machine Ciao Radio RF Space SDR-14 Perseus QS1R E gli Ham SDR KIT ?????

30 C -Gian- I7SWX - 2008 ASSOCIAZIONE RADIOAMATORI ITALIANI Sezione di CASSANO delle MURGE “SOFTROCK40” Il vero SDR per le Masse ! E … Poco dopo …. il ed a Prezzi … VERAMENTE STRACCIATI !!!!

31 C -Gian- I7SWX - 2008 ASSOCIAZIONE RADIOAMATORI ITALIANI Sezione di CASSANO delle MURGE SDR a Campionamento per la gamma dei 40 metri Un Semplice Ricevitore controllato da un oscillatore al quarzo in grado di “fornire” +/- 24kHz di sintonia con una scheda standard audio di un PC. Ideato e progettato da Tony Parks, KB9YIG, come un “SDR SAMPLER” “SoftRock40”

32 C -Gian- I7SWX - 2008 ASSOCIAZIONE RADIOAMATORI ITALIANI Sezione di CASSANO delle MURGE “Best Seller” “Il SoftRock40” Diviene Un

33 C -Gian- I7SWX - 2008 SDR - SoftRock40 V5 * Schema Elettrico LO= 1x Fo; Quadratura: Rete RC Rete RC Il QSD utilizza un FST3126 con commutazione delle 2 fasi con periodo 50%

34 C -Gian- I7SWX - 2008 SDR - SoftRock40 V5 * Misure Oscillografiche Segnali Audio I & Q Segnali di Quadratura I & Q LO = 14 MHz

35 C -Gian- I7SWX - 2008 ASSOCIAZIONE RADIOAMATORI ITALIANI Sezione di CASSANO delle MURGE SDR * Kit SoftRock40 Vista SR V6 Vista Superiore Vista SR V6.2

36 C -Gian- I7SWX - 2008 SDR - SoftRock40 V6.2 Lite La versione V6 Lite ha le stesse Funzionalita’ della V6. Utilizza un maggior numero di componenti SMD ed un semplificato filtro d’ingresso QSD

37 C -Gian- I7SWX - 2008 SDR - SoftRock40 V7 * Schema Elettrico Versione Specifica per applicazioni IF per convertitori VHF e UHF Sviluppata in collaborazione tra I7SWX e VK6APH Questo e’ un Mixer I-Q e non un QSD E’ utilizzata una rete RC per ottenere due segnali LO in quadratura senza divisione

38 C -Gian- I7SWX - 2008 IQSD – Integrating Quadrature Sampling Detector – Conduzione 180°

39 C -Gian- I7SWX - 2008 ASSOCIAZIONE RADIOAMATORI ITALIANI Sezione di CASSANO delle MURGE Schema a Blocchi Applicazione VHF-SHF SoftRock V7 SDR Software Defined Radio

40 C -Gian- I7SWX - 2008 SDR - SoftRock40 V6 * Panoramic View - PowerSDR

41 C -Gian- I7SWX - 2008 SDR - SoftRock40 V6 * Panoramic View - Rocky

42 C -Gian- I7SWX - 2008 SDR - SoftRock40 V6 * Panoramic View - KGKSDR

43 C -Gian- I7SWX - 2008 SDR - SoftRock40 V6 * Panoramic View - WINRAD Misura di IK1ODO: Audiophile 192 (24bit 192kHz)

44 C -Gian- I7SWX - 2008 ASSOCIAZIONE RADIOAMATORI ITALIANI Sezione di CASSANO delle MURGE SDR * Kit SoftRock Lite II Vista SR Lite II Vista Superiore Il SoftRock dell’estrazione Visitatori

45 C -Gian- I7SWX - 2008 Il Legnofono I7SWX Ricevitore SDR multibanda HF per pensionati terremotati con FST3125 -180° Doppio RX SDR SoftRock V6 (in basso) e I7SWX SDR (sopra) FST3125 A sinistra Regolazione manuale phase Digital Quadrature Generator LO input 2x Fo

46 C -Gian- I7SWX - 2008 SoftRock RXTXv6.3 Multibanda Vista RTX assemblato Transceiver SDR multibanda HF 160-10m per CW ed SSB

47 C -Gian- I7SWX - 2008 SDR-x Ricevitore HF+50MHz Sviluppato da Giuliano Carmignani – I0CG SDR-x configurazioni: 1) Come black box : WINRAD receiver. (monobanda o general coverage HF+50 MHz con DDS AD9951) 2) Pannello di Controllo con PIC (monobanda o general coverage HF+50 MHz con DDS AD9951) 3) Ricevitore stand- alone aggiungendo un DSP che permette propria demodulazione, include pannello di controllo http://it.geocities.com/giulianoi0cg/sdrx.html

48 C -Gian- I7SWX - 2008 SDR-x Ricevitore HF+50MHz Sviluppato da Giuliano Carmignani – I0CG

49 C -Gian- I7SWX - 2008 SDR-trx Transceiver HF+50MHz Sviluppato da Giuliano Carmignani – I0CG

50 C -Gian- I7SWX - 2008 IR – Image Rejection Effetto dell’errore di Fase e del Bilanciamento di Ampiezza dei Segnali I e Q La Rejezione d’Immagine HDW del QSD con FST3253 e’ intorno ai 30dB

51 C -Gian- I7SWX - 2008 I7SWX 9MHz I-Q Weaver IF 2 Toni spaziatura 15kHz – Digital Quadrature Generator div 2 Bilanciamento Manuale Fase ed Ampiezza. Reiezione Immagine ca 55dB

52 C -Gian- I7SWX - 2008 Che Cosa e’ una Vera Software Defined Radio ? E’, in particolare, l’ultimo grido di apparato dove l’antenna e’ collegata direttamente ad un convertitore Analogico-Digitale (ADC), per RX, e Digitale-Analogico (DAC), per TX, e tutto il processo del segnale e’ fatto digitalmente utilizzando dei DSP, Digital Signal Processor, programmabili e ad alta velocita’. Tutte le funzioni, i modi operativi, le applicazioni, gli stadi mixer e di amplificazione, l’AGC e demodulazione possono essere riconfigurati a software.

53 C -Gian- I7SWX - 2008 Software Defined Radio Schema a Blocchi Antenna RFIFBaseband DSPADC/DAC

54 C -Gian- I7SWX - 2008 Ricevitore/analizzatore di spettro Con Possibilità di Registrare Usi professionali e radiantistici RFSpace – SDR14

55 C -Gian- I7SWX - 2008 SAQ VLF Receiver * 0-22kHz  Questo e’ il circuito gestito a SW nel DSP 

56 C -Gian- I7SWX - 2008 PERSEUS Direct Sampling HF Receiver

57 C -Gian- I7SWX - 2008 Dynamic Range - Perseus

58 C -Gian- I7SWX - 2008 PERSEUS SDR RX <- Vista Ricevitore Vista Assemblaggio -> Progettato e Prodotto in Italia Da Nico Palermo, IN3NWV

59 C -Gian- I7SWX - 2008 PERSEUS SDR RX Vista Schermata PC – Software Perseus http://groups.yahoo.com/group/perseus_SDR/

60 C -Gian- I7SWX - 2008 QS1R – 15kHz > 65MHz RX SDR sviluppato da Phil Covington – N8VB

61 C -Gian- I7SWX - 2008 QS1R – 15kHz > 65MHz RX SDR sviluppato da Phil Covington – N8VB http://www.philcovington.com/QuickSilver/

62 C -Gian- I7SWX - 2008 Comparare RX Analogici e Digitali E’ come comparare con Oppure con ????

63 C -Gian- I7SWX - 2008 La Gamma Dinamica <- In un ricevitore analogico, generalmente, la distorsione d’intermodulazione e’ dominata dai prodotti di terzo e quinto ordine. Cio’ e’ dovuto alla graduale natura delle non- linearita’ dei componenti analogici. In Contrasto … Il processo digitale distorce un segnale d’ingresso quantizzandolo in una serie di piccole “steps”. In una scala dettagliata queste caratteristiche di ingresso/uscita non appaiono per niente lineari. Comunque, finche’ i segnali d’ingresso sono entro la gamma delle “parole digitali”, il processo, su una scala piu’ ampia e’ normalmente molto lineare. Il risultato e’ nelle non linearita’ dominanti le piccole steps e la risultante distorsione di intermodulazione viene distribuita su un grandissimo numero di prodotti, come se fosse del rumore. In questo caso il termine Intermodulazione, non ha alcun senso. Nel display dei due segnali sinusoidali d’ingresso -  gestiti dal Perseus non sono rilevabili prodotti d’intermodulazione, anche se i segnali sono probabilmente entro il valore massimo gestibile dall’ADC. Se si potesse analizzare il risultato al di sotto della linea di rumore dell’analizzatore di spettro li rileveremmo simili a rumore. A differenza delle distorsioni di un circuito analogico, il punto di sovraccarico del segnale digitale e’ brusco e crea distorsioni molto forti.

64 C -Gian- I7SWX - 2008 RTX SDR Schema a blocchi

65 C -Gian- I7SWX - 2008 HPSDR: Che Cosa E’ ? HPSDR - High Performance Software Defined Radio (HPSDR) e’ un Progetto formato da Radioamatori Volontari con l’intento di Creare Moduli Hardware e Software per la Sperimentazione e l’Avanzamento dell’Arte della Radio I Progetti sono: Open Source. – Software – Hardware – Programmable Logic (FPGA, CPLD) In Poche Parole: un gruppo internazionale di matti radioamatori che si divertono.

66 C -Gian- I7SWX - 2008 HPSDR: Che cosa e’ veramente? Stand-alone SDR –Non e’ necessario il PC Control of SDR-1000 Sound Card di Qualita’ Superiore –Delta 44, Presonus (Exit Stage Left) Analizzatore di Spettro (tipo SDR-14) Interfaccia USB Molteplicita’ di Moduli Plug-In

67 C -Gian- I7SWX - 2008 HPSDR - OPZIONI HARDWARE ALEXIARES - RF Preselector -BPF ALEXIARES ATLAS - Backplane ATLAS CYCLOPS - Spectrum Analyzer 0-1 GHz CYCLOPS DEMETER - Power Supply DEMETER EPIMETHEUS - General Purpose I/O EPIMETHEUS GIBRALTAR - GPS-disciplined Frequency Standard GIBRALTAR HELIOS - Helios Small Transmitting Loop Antenna and Controller HELIOS HORTON - Receiver Module integra ADC con il QSD dell’HPSDR RX HORTON JANUS - ADC/DAC Board JANUS MERCURY - 0-55 MHz Direct Sampling Receiver MERCURY ODYSSEY - Low Power Handheld SDR rtx ODYSSEY OZY - HPSDR Host Interface & Control –OZY FPGA PANDORA - ContenitorePANDORA PENELOPE – Eccitatore da 0.5W AssociatoPENELOPE al Mercury PHOENIX - QSD/QSE ModuloPHOENIX Receiver/Transmitter PINOCCHIO - Extender Card perPINOCCHIO manutenzione PROTEUS - Prototyping BoardPROTEUS SASQUATCH – hdw DSP back-end per usoSASQUATCH stand-alone, no PC THOR - High Efficiency HF Power Amp.THOR Envelope Elimination and Restoration (ERR) techniques. ANCILLARY – Opzioni aggiuntive per HPSDRANCILLARY tipo Norton Amplifier, FPGA VHDL/Verilog.. –http://hpsdr.org

68 C -Gian- I7SWX - 2008 HPSDR – Alcune Opzioni HDW Non e’ certo la classica autocostruzione o sistema per pigiabottoni

69 C -Gian- I7SWX - 2008 Rohde&Schwarz EM510 30.000 € Digital Wideband HF Receiver 9kHz > 32MHz

70 C -Gian- I7SWX - 2008 Il Progresso della Radio a Conversione DirettaADC GALENAPHASINGQSD DDC Digital Direct Conversion

71 C -Gian- I7SWX - 2008 ASSOCIAZIONE RADIOAMATORI ITALIANI Sezione di CASSANO delle MURGE quello dei Software Defined Radio Siamo al mattino del 21° secolo, Lake Winnipesaukee – NH - USA Photo W1-I7SWX @ 5AM