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Présentation « SDR »Présentation « SDR »
Gaëtan, ON4KHGGaëtan, ON4KHG
12 avril 200812 avril 2008
Section ATHSection ATH
AgendaAgenda
Introduction
Démonstration
Principe de fonctionnement
L’évolution
Références
Introduction
L’incursion du monde digital jusque dans les TRX amateurs…enfin !
Temps
Technologie
Amateurs
Pros
AnalogiqueAnalogique +
Digital
Digital = plus de communications « voice » ? FAUX
Un GSM est un SDR !
Digital = moins de QRM dans un RX ? VRAI
La techniques digitales facilitent les opérations autrefois analogiques et le traitement du signal par le cerveau (DSP)
Digital = versatile ? VRAI
Un software est plus facile à modifier que du hardware
Meilleure qualité de communication des modulations digitales ? VRAI et FAUX
Qualité plus constante qu’en analogique mais décroissance abrupte
Le « Digital », idées reçues...Le « Digital », idées reçues...
SDR = Software Defined Radio
SDR ≠ CAT (Computer Aided Transceiver)
Le CAT :
• Une interface de commande d’un transceiver à l’aide d’un PC• Le transceiver reste une entité indépendante, toujours
fonctionnelle sans le PC• Ham Radio Deluxe, TRX Manager,…
Le SDR :
• Un PC (ou software embarqué) est partie prenante dans le fonctionnement du transceiver
• Sans un PC (ou software), le transceiver SDR n’est pas fonctionnel
Un « SDR », c’est quoi ?Un « SDR », c’est quoi ?
Constituants du SDR de la démoConstituants du SDR de la démo
I
Q
USB
Antenne
Récepteur IQ
Carte son performante
PC
Démonstration
Principe de fonctionnement
Le récepteur à conversion directe (DC Receiver) Le récepteur à conversion directe (DC Receiver) remis au goût du jour…remis au goût du jour…
FLO = 14 MHzSignal voulu : 14,001 MHz (FV)Signal image : 13,999 MHz (FG)
FV ± FLO
28,001 MHz
0,001 MHzFG ± FLO
27,999 MHz
- 0,001 MHz
FBF = 0,001 MHz = 1 kHz
Freq.
Amplitude
FLO FVFG
Freq.
Amplitude
1 kHz27,999 & 28,001
MHz
Récepteur à conversion directe :
Réception DSB 2 bandes latérales = 3 dB
de dégradation du NF 2è bande latérale (image) =
interféreur
Il faut supprimer la fréquence image !
Suppression de la fréquence image Suppression de la fréquence image Quadrature Quadrature
Antenne
Solution : double Mixer + FOL & FOL+90°
PCRX IQ
I & QI & Q
α
I
Q
c
Axe « réel »
Axe « imaginaire »
M
M = amplitudeα = phase
a
b
c = a + jb
c = M.(cos α + j sin α)
c = M.ejα
« I » « In phase »« Q » « Quadrature »
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
I
Q
14,001 MHz : I & Q
14,001 MHz : I & Q+90°
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
I
Q+90°
Q+90° est obtenu par opération mathématique : la transformée de Hilbert
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
2,5
I+(Q+90°)
14,001 MHz : I + Q+90° Amplitude du signal voulu doublée
13,999 MHz : I & Q
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
I
Q
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
I
Q+90°
13,999 MHz : I & Q+90°
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
2,5
I+(Q+90°)
13,999 MHz : I + Q+90° Signal image supprimé
Signal non désiré (bande latérale ou image) supprimé
SSB/CW démodulés
Amplitudes & déphasage de 90° doivent être rigoureusementprécis pour suppression maximale de l’image (non désirée)
En résumé :En résumé :
Démodulation de l’AMDémodulation de l’AM
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
I
Q
AM démodulée
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
1 16 31 46 61 76 91 106 121 136 151 166 181 196 211 226 241
I
AM démodulée
RX IQ
Quand I & Q sont disponibles, tout peut être démodulé !!!
AM = √(I²+Q²)
Rôle de la carte son Rôle de la carte son convertisseur A/D – D/A convertisseur A/D – D/A
Dynamique 6 dB/bit
Echantillonnage (sampling) Quantification
Théorème de Shannon-Nyquist : fs ≥ 2*BW
Ex :
HiFi 20Hz à 20kHz (=BW) fs (fréq. éch.) ≥ 40kHz (44,1)
Ex :
Carte son 16 bits 96 dB dedynamique
Carte son utilisée durant la démo : 192kHz (fs) / 24 bits
fs est exprimé en ...Hz ou ...Sps (Sample / s)
Domaine temporel Domaine temporel Domaine fréquentiel Domaine fréquentiel
FFT = « Fast Fourier Transform » (transformée de Fourier)
-1, 5
-1
-0, 5
0
0, 5
1
1, 5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Temps Fréquence
FFT
Série de filtres passe-bande (BPF) très étroits Sortie de chaque filtre est appelé « bin » Chaque bin contient une info d’amplitude et de phase Une FFT de 4096 bins et fs de 96kSps
chaque bin a une BP de 23Hz (96000/4096)
Schéma SR V6.2. + DDS
Antenne
I
Q
Compteur JohnsonMixer
Amplis Op.
DDS (contrôlé par PC)
Conclusion...ce qu’il faut retenir :Conclusion...ce qu’il faut retenir :
Anciens concepts remis au goût du jour (Weaver, DC RX,...) Puissance de calcul d’un PC pour faciliter le « Digital Signal Processing » (DSP) Quadrature (I & Q) Moduler/démoduler tout mode Filtrage en bande de base quasi idéal AGC digital (plus efficace que AGC analogique dans une BP de 2,5 kHz) Très versatile au niveau du software Peu de hardware Faible coût (PC exclu) Dimension visuelle ajoutée à l’audio
L’évolution
Le futur, c’est déjà aujourd’hui !Le futur, c’est déjà aujourd’hui !
Digitalisation directe du spectre RF (plus de changement de fréquence vers la bande de base)
PC & carte son « embarqués » dans le TRX
Références
Softrock :• Site de DJ9CS : http://dj9cs.raisdorf.net• Groupe Yahoo Softrock : http://groups.yahoo.com/group/softrock40
DDS-60 (site AmQRP) : http://www.amqrp.org/kits/dds60
Etat de l’art du SDR (incontournable) : http://f4dan.free.fr/sdr.html
Software :• Winrad : http://www.winrad.org/winrad• Linrad (Linux) : http://www.nitehawk.com/sm5bsz/linuxdsp/linrad.htm• Power SDR : http://www.flex-radio.com• KGKSDR : http://www.m0kgk.co.uk/sdr/index.php• Rocky : http://www.dxatlas.com/Rocky• ...
Commercial : • SDR-IQ : http://www.rfspace.com/SDR-IQ.html• Perseus : http://www.microtelecom.it/perseus• Flex-5000 : http://www.flex-radio.com
Merci pour votre attention !