Думаю, тему стоит начать с того, что для вас приемник? Эта такая штуковина с кучей деталей, обязательно с катушками и регулировкой частоты. Неважно, имеет ли приемник цифровой дисплей, или просто крутилку для выбора частоты, либо это TV тюнер стоящий у вас в компьютере и управляемый с компьютере. Все они имеют общий принцип построения, придумать что-то новое, казалось бы, невозможно. Сейчас мы перевернем ваше представление о приемниках, какими они были и какими они стали, особо не углубляясь в тонкости.
Взгляните: приемники, представленные на рисунке (№1 — профессиональный связной приемник, №2 — приемник, собранный по новой технологии цифрового моделирования), равны по характеристикам; к тому же приемник №2 является еще и многофункциональным ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ прибором! (Конечно, для работы нового приемника необходим компьютер, но об этом дальше.)
Как можно заменить профессиональный приемник на маленькую платку, да и еще с равными характеристиками? Казалось бы это невозможно! Так было до появления software-defined radio (SDR) — системы радиосвязи, в которой программное обеспечение используется, как для модуляции, так и для демодуляции радиосигналов. SDR меняет приоритеты, и персональный компьютер становится ядром любительской радиостанции.
Начнем с названия новой технологии: SDR (Software Defined Radio). В переводе на русский это значит «программно определяемое (зависимое) радио». Чем же это радио «определяемо» и от каких программ оно «зависит»? Непривычно выглядит сам принцип построения приемника, состоящего как бы из двух частей: маленькой схемной части и программного обеспечения. Вот на программное обеспечение и возложена основная нагрузка.
По сути, компьютер моделирует все узлы приемника программно. Причем делает это с высочайшим качеством. На долю «железа» остаются только три первых «квадратика» на рисунке: коричневый, голубой и красный, но и они упрощены до предела. Даже питание теперь можно взять от USB-порта компьютера.
На рисунке ниже показана схема простейшего SDR-приемника.
Итак, сигнал от антенны подается через фильтр (можно и через ФНЧ) на быстродействующие ключи. От этих ключей зависит многое, поэтому они должны быть хорошего качества (быстродействующие, с малым переходным и высоким сопротивлением отключенного состояния и т. д.). К выходам ключей подключены два операционных усилителя. К усилителям тоже предъявляются высокие требования. О гетеродине (синтезаторе) писать нечего.
Используя стандартную микросхему синтезатора DDS (Direct Digital Synthesis — цифровой синтезатор прямого синтеза) и делители с выходами сигналов, сдвинутыми на 90 градусов, можно перекрыть тот диапазон, который вам необходим. Вот и весь приемник, в простейшем варианте.
Для сравнения ниже приведена блок-схема современного приемника.
Итак, вернемся к рассмотрению цифрового SDR приемника, рис. 1. С выхода операционных усилителей сигнал передается на левый и правый каналы аудиокарты. Все остальное делает программа: обрабатывает сигнал, перестраивает приемник по диапазону (используется управляемый DDS), моделирует необходимые фильтры (причем с такими характеристиками, которые в железе не получить), моделирует работу АРУ (гораздо лучше, чем в «реальном» приемнике), имеет панорамный индикатор, отображающий спектрограмму (на котором видно обстановку в эфире), измеряет уровни сигнала и многое, многое другое. То есть, используя цифровую обработку сигналов, мы можем реализовать то, что хотелось бы, а так же регулировать в широком диапазоне параметры.
Технология SDR предлагает наличие панорамы; при этом оператору доступно визуальное наблюдение в реальном времени на мониторе компьютера за сигналами в полосе частот, определяемой частотой дискретизации звуковой карты (48, 96 или 192 кГц), а также возможность улучшать функциональность SDR приемника путем совершенствования программного обеспечения. Представьте, что у Вас теперь нет необходимости покупать каждый раз новый аппарат – достаточно лишь скачать и обновить программу.
Вот как примерно выглядит интерфейс SDR приемника, взглянув на картинку можно себе представить какой мощный функционал заложен в этой технологии. Впечатляет, не правда ли? Особенно если понимать для чего все эти кнопочки ;)
Кроме мониторинга с очень хорошей наглядностью, управляющие программы для SDR позволяют осуществить высококачественную запись принимаемого сигнала и ретранслировать его своему корреспонденту, записать состояние эфира в полосе частот и впоследствии его воспроизвести, выбрать любую полосу пропускания фильтра от 10Гц до 20кГц с хорошей крутизной скатов, а также любые режимы работы.
Кроме этого, SDR приемник – это еще и анализатор спектра, позволяющий оператору всесторонне оценивать сигналы принимаемых радиостанций. Особенные перспективы SDR техника может дать тем, кто работает на УКВ диапазонах. Подключив к SDR-трансиверу УКВ-трансвертер, становится возможным наблюдать за наличием и активностью радиостанций в достаточно широкой полосе частот.
Нельзя сказать, что технология Software Defined Radio является молодой, поскольку военные уже давно используют ее в своей аппаратуре. С коммерческой же точки зрения технологию можно считать довольно молодой и быстроразвивающейся. Компоненты для цифровой обработки сигналов, аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования совершенствуются и дешевеют с каждым днем, что постоянно приближает выход технологии SDR в массы. Как было показано в этой статье, сложность конструкции традиционных приемников существенно выше, чем у SDR, не говоря уже об отсутствии у первых какой-либо гибкости, так необходимой в современных условиях быстро изменяющихся стандартов. Поэтому, тотальный переход к архитектуре SDR неизбежен, это лишь вопрос времени.
При написании этого текста использовались несколько источников. Более подробно о технологии можно прочитать вот тут.
offline.computerra.ru/2007/685/318163
А для тех кто хочет попробовать поуправлять и попринимать эфир таким приемником не вставая из-за компьютера, предлагаю посетить эту ссылку
http://websdr.ewi.utwente.nl:8901/. Для работы необходима JRE (Java Runtime Environment) и канал не менее 512 кбит в сек. Мне удавалось принимать радиолюбителей из России и СНГ. Сам приемник расположен в Нидерландах и позволяет дать доступ стольким пользователям, насколько позволяет исходящий канал. Вся обработка сигнала происходит на вашем компьютере.
Взгляните: приемники, представленные на рисунке (№1 — профессиональный связной приемник, №2 — приемник, собранный по новой технологии цифрового моделирования), равны по характеристикам; к тому же приемник №2 является еще и многофункциональным ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ прибором! (Конечно, для работы нового приемника необходим компьютер, но об этом дальше.) Как можно заменить профессиональный приемник на маленькую платку, да и еще с равными характеристиками? Казалось бы это невозможно! Так было до появления software-defined radio (SDR) — системы радиосвязи, в которой программное обеспечение используется, как для модуляции, так и для демодуляции радиосигналов. SDR меняет приоритеты, и персональный компьютер становится ядром любительской радиостанции.
Начнем с названия новой технологии: SDR (Software Defined Radio). В переводе на русский это значит «программно определяемое (зависимое) радио». Чем же это радио «определяемо» и от каких программ оно «зависит»? Непривычно выглядит сам принцип построения приемника, состоящего как бы из двух частей: маленькой схемной части и программного обеспечения. Вот на программное обеспечение и возложена основная нагрузка.
По сути, компьютер моделирует все узлы приемника программно. Причем делает это с высочайшим качеством. На долю «железа» остаются только три первых «квадратика» на рисунке: коричневый, голубой и красный, но и они упрощены до предела. Даже питание теперь можно взять от USB-порта компьютера.
На рисунке ниже показана схема простейшего SDR-приемника.
Итак, сигнал от антенны подается через фильтр (можно и через ФНЧ) на быстродействующие ключи. От этих ключей зависит многое, поэтому они должны быть хорошего качества (быстродействующие, с малым переходным и высоким сопротивлением отключенного состояния и т. д.). К выходам ключей подключены два операционных усилителя. К усилителям тоже предъявляются высокие требования. О гетеродине (синтезаторе) писать нечего.
Используя стандартную микросхему синтезатора DDS (Direct Digital Synthesis — цифровой синтезатор прямого синтеза) и делители с выходами сигналов, сдвинутыми на 90 градусов, можно перекрыть тот диапазон, который вам необходим. Вот и весь приемник, в простейшем варианте.
Для сравнения ниже приведена блок-схема современного приемника.
Итак, вернемся к рассмотрению цифрового SDR приемника, рис. 1. С выхода операционных усилителей сигнал передается на левый и правый каналы аудиокарты. Все остальное делает программа: обрабатывает сигнал, перестраивает приемник по диапазону (используется управляемый DDS), моделирует необходимые фильтры (причем с такими характеристиками, которые в железе не получить), моделирует работу АРУ (гораздо лучше, чем в «реальном» приемнике), имеет панорамный индикатор, отображающий спектрограмму (на котором видно обстановку в эфире), измеряет уровни сигнала и многое, многое другое. То есть, используя цифровую обработку сигналов, мы можем реализовать то, что хотелось бы, а так же регулировать в широком диапазоне параметры.
Технология SDR предлагает наличие панорамы; при этом оператору доступно визуальное наблюдение в реальном времени на мониторе компьютера за сигналами в полосе частот, определяемой частотой дискретизации звуковой карты (48, 96 или 192 кГц), а также возможность улучшать функциональность SDR приемника путем совершенствования программного обеспечения. Представьте, что у Вас теперь нет необходимости покупать каждый раз новый аппарат – достаточно лишь скачать и обновить программу.
Вот как примерно выглядит интерфейс SDR приемника, взглянув на картинку можно себе представить какой мощный функционал заложен в этой технологии. Впечатляет, не правда ли? Особенно если понимать для чего все эти кнопочки ;)
Кроме мониторинга с очень хорошей наглядностью, управляющие программы для SDR позволяют осуществить высококачественную запись принимаемого сигнала и ретранслировать его своему корреспонденту, записать состояние эфира в полосе частот и впоследствии его воспроизвести, выбрать любую полосу пропускания фильтра от 10Гц до 20кГц с хорошей крутизной скатов, а также любые режимы работы.
Кроме этого, SDR приемник – это еще и анализатор спектра, позволяющий оператору всесторонне оценивать сигналы принимаемых радиостанций. Особенные перспективы SDR техника может дать тем, кто работает на УКВ диапазонах. Подключив к SDR-трансиверу УКВ-трансвертер, становится возможным наблюдать за наличием и активностью радиостанций в достаточно широкой полосе частот.
Заключение
Нельзя сказать, что технология Software Defined Radio является молодой, поскольку военные уже давно используют ее в своей аппаратуре. С коммерческой же точки зрения технологию можно считать довольно молодой и быстроразвивающейся. Компоненты для цифровой обработки сигналов, аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования совершенствуются и дешевеют с каждым днем, что постоянно приближает выход технологии SDR в массы. Как было показано в этой статье, сложность конструкции традиционных приемников существенно выше, чем у SDR, не говоря уже об отсутствии у первых какой-либо гибкости, так необходимой в современных условиях быстро изменяющихся стандартов. Поэтому, тотальный переход к архитектуре SDR неизбежен, это лишь вопрос времени.
При написании этого текста использовались несколько источников. Более подробно о технологии можно прочитать вот тут.
offline.computerra.ru/2007/685/318163
А для тех кто хочет попробовать поуправлять и попринимать эфир таким приемником не вставая из-за компьютера, предлагаю посетить эту ссылку
http://websdr.ewi.utwente.nl:8901/. Для работы необходима JRE (Java Runtime Environment) и канал не менее 512 кбит в сек. Мне удавалось принимать радиолюбителей из России и СНГ. Сам приемник расположен в Нидерландах и позволяет дать доступ стольким пользователям, насколько позволяет исходящий канал. Вся обработка сигнала происходит на вашем компьютере.
