SDR

Was ist ein SDR?
FiFi-SDR
HDSDR
SDR-Radio
FiFi-SDR goes Bonito



Was ist ein SDR?

SDR steht für "Software Defined Radio", also ein Radio, dessen wesentliche Funktionen durch Software erfüllt werden.
Und warum das? Anfangs war es nur ein Experiment, bis sich herausstellte, dass mit relativ einfacher Hardware und guter Software Empfangsleistungen erbracht werden können, von denen man bisher nur träumte. Welcher analoge Empfänger im bezahlbaren Bereich bietet schon 1Hz-Auflösung, Filter mit fantastischem Shape Faktor und dazu noch stufenlos einstellbarer Bandbreite, Sync-AM, umschaltbare AGC, Noisefilter, mehrere Notchfilter, Panoramaanzeige und vieles mehr? Oder die Möglichkeit, ganze Frequenzabschnitte aufzuzeichnen und später mit allen Einstellmöglichkeiten so abzuspielen, als fände der Empfang gerade eben live statt? Keine durchwachten Nächte mehr und kein ärgern, falls man während des tollen DX-Contests mit der Familie zum Einkaufen muss. All das ist heute mit kostenloser Freeware möglich. Kostspielige Filternachrüstungen etc. entfallen, ganz ohne Hardware geht es natürlich nicht.

Und da gibt es einige Verwirrungen, da viele Hersteller aufgrund des aktuellen Trends den Begriff SDR wahllos verwenden. Folgende Gerätekategorien sind zu unterscheiden:

Analoge Empfänger mit DSP in NF-Stufe
Hier wird, nachdem die Demodulation etc. stattgefunden hat, das NF-Signal durch einen digitalen Signalprozessor geschickt, wodurch Rauschunterdrückung oder das Ausfiltern von Störgeräuschen möglich wird. Das ist kein SDR.

Analoge Empfänger mit DSP in der ZF
Diese Geräte mischen in der letzten Zwischenfrequenz nicht auf z.B. 455kHz, wo klassische ZF-Filter arbeiten, sondern direkt in den NF-Bereich, wo ein DSP bereits die Demodulation und Bandbreitenfilterung übernimmt. Das kann ein fest verdrahteter Baustein sein, oder einer, dessen Firmware nachträglich noch mit Updates verbessert werden kann. Geht schon mehr in Richtung SDR, aber nicht wirklich.

SDR unter Verwendung einer PC-Soundkarte
Diese Geräte sind bereits "richtige" SDRs, die Hardware ist relativ unkompliziert. Darum sind sie am meisten verbreitet, auch Bastler können hier schnell zu Ergebnissen kommen. Von der Antenne gelangt das Signal auf einen Quadraturmischer, dessen Ausgangssignale I und Q auf den Stereoeingang der PC-Soundkarte gegeben werden. Alles weitere macht die Software. Bekannte Vertreter dieser Kategorie sind z.B. das Pappradio oder der PMSDR. Knackpunkt ist die soft- und hardwaremässige Verbindung und Konfiguration zwischen SDR, Soundkarte und PC. Hier entstehen die meisten Probleme, gerade für Neulinge in der Technik.

SDR mit eingebauter Soundkarte
Prinzipiell wie die obige Kategorie, man erspart sich jedoch den Anschluß und die Anpassung der Soundkarte, das vermeidet einige Probleme. Ein bekanntes Gerät dieser Klasse ist der FiFi-SDR.

SDR mit Direktsampling
Die Profiklasse. Das Antennensignal gelangt mehr oder weniger direkt auf einen AD-Wandler und dann in den PC. Kein Mischer - keine Spiegelfrequenzen. Bekanntester Vertreter ist der Perseus.

Komplettgeräte
Eine noch junge Geräteklasse. Hier befinden sich Rechner und SDR in einem Gehäuse, das ganze lässt sich auf den Tisch stellen wie ein früherer Stationsempfänger. Kein weiterer PC erforderlich. Hersteller z.B. Fa. Reuter.




FiFi-SDR

Entwickelt von Funkamateuren des OV Lennestadt, dieser hält jährlich seinen Fichtenfieldday ab, daher die Abkürzung FiFi-SDR.
Erhältlich hier, zur technischen Unterstützung dient die FiFi-SDR Projektseite.

Die Grundlage für die Entwicklung des FiFi-SDR bildete eine Studienarbeit an der FH Meschede. Das endgültige Gerät beinhaltet einige pfiffige Lösungen, wodurch manche Probleme anderer SDRs für die Soundkarte vermieden werden.
  • gut durchdachte Masseführung auf der Leiterplatte
  • potentialfreier Antenneneingang
  • Soundkarte bereits eingebaut
  • sehr guter automatischer Preselektor
  • nur ein USB-Anschluß erforderlich
FiFi SDR Grundkarte
FiFi-SDR Grundkarte
FiFi SDR Preselektor
FiFi-SDR Preselektor
FiFi SDR Sandwich
FiFi-SDR "Sandwich"

Durch die Potentialtrennung der Antenne, die durchdachte Masseführung und den gut angepassten Soundkartenchip ist im Spektrum kein störender "Höcker" auf der LO-Frequenz zu sehen. Prima! Das erspart einige Klimmzüge, die oft doch nicht so richtig funktionieren. Für den Soundchip sind unter Windows keine Treiber erforderlich, er wird als Standardgerät erkannt. Auch das erleichtert den Betrieb. Dafür nimmt man gern in Kauf "nur" 96kHz Abtastfrequenz zu haben. (Eine externe Soundkarte kann angeschlossen werden, aber damit macht man sich einige Vorteile wieder zunichte.)

Ich erhielt Anfang 2011 eines der ersten Geräte, die über den Funkamateur-Shop geliefert wurden. Meine Begeisterung bekam gleich einen Dämpfer, als ich die vielen Geistersignale sah. Doch das war eigentlich logisch, denn der FiFi besaß damals keinerlei Vorselektion. Trotzdem gelangen mir viele schöne Empfangsergebnisse. Die Entwickler hatten aber die Schnittstelle zum Preselektor bereits vorgesehen, und nun (Oktober 2011) ist er auch in Stückzahlen lieferbar. 

Und der Preselektor hat es in sich. Durch SMD-Bauteile enthält er 8 Filter (7polige Cauer-Filter) und passt trotzdem noch in das FiFi-Gehäuse. Die Grenzfrequenzen der 7 Tiefpässe sind 30, 12, 4.8, 1.2, 0.7, 0.3 und 0.12 MHz. Wo andere SDRs dieser Klasse gar kein Filter mehr bieten - nämlich unter 2 MHz - hat der FiFi gleich 4! Die Lang- und Mittelwellenfreunde können also mit gutem Empfang rechnen. Als Zugabe ist das 8. Filter ein Hochpass bei 30MHz, er ermöglicht den experimentellen VHF-Empfang. Ist der Preselektor eingebaut und die Firmware aktualisiert, so werden die Filter automatisch umgeschaltet. Ich empfehle, den FiFi grundsätzlich mit Preselektor zu bestellen, ohne macht wenig Sinn.

Etwas bleibt noch zu beachten: Der FiFi-SDR wurde auf optimale Empfindlichkeit an einfachen Antennen hin entwickelt. Verwendet man eine leistungsstarke Antenne, z.B. einen hoch aufgehängten Dipol, eine HDLA o.ä., so verkraftet das der FiFi nicht so ganz. Es tauchen dann wieder Geistersignale auf, trotz Preselektor. Abhilfe ist einfach: Ein Dämpfungsglied vor den Antenneneingang schalten. Das ist nicht schlimm, auch hochwertige analoge Empfänger haben einen schaltbaren Abschwächer, um mit hohen Signalpegeln fertig zu werden. Bei mir an der HDLA-Antenne sind es etwa 10dB Dämpfung, die ich eingefügt habe, und das Spektrum ist wieder sauber. Natürlich benötigt ein Gerät der Perseus-Klasse diesen Kniff nicht, doch so etwas kostet auch ca. das 8-fache.





HDSDR - Installation und Betrieb mit FiFi-SDR

Screenshot HDSDR

HDSDR ist die Weiterentwicklung des Programmes Winrad von Alberto, I2PHD, und Jeffrey, WA6KBL. Winrad ist sehr universell für viele SDRs einzusetzen, die Entwicklung des Originals blieb aber irgendwie stecken. Ein paar Varianten davon entstanden, am erfolgreichsten ist HDSDR (ex WinradHD). Der Programmierer Mario, DG0JBJ, räumte die Oberfläche auf und versah die Software mit etlichen Funktionen, die das tägliche Arbeiten damit angenehm machen. Und die Entwicklung geht stetig weiter.
 
Einige Pluspunkte von HDSDR:
  • Einfache und übersichtliche Oberfläche
  • Leicht zu bedienen
  • Läuft auch auf einem Netbook mit 1024x600 Auflösung, siehe obigen Screenshot
  • Läuft auch unter Windows 7
  • Umfangreiche Timergesteuerte Aufnahmemöglichkeiten
  • Integration von Frequenzlisten, z.B. EiBi, uvm.

Installation:

Grundlegende PC-Kenntnisse (Windows) werden vorausgesetzt.

1. Den aktuellen FiFi-Treiber downloaden. Den bekommt man hier - immer die neueste Version als ZIP herunterladen und in ein lokales Verzeichnis entpacken.

2. FiFi-SDR an den USB-Port anschliessen. Er meldet sich am PC mit 2 Geräten an: Einmal die Soundkarte - dazu ist kein Treiber erforderlich. Zum anderen ein Softrock-kompatibles Gerät, hier wird nach der Installation eines Treibers gefragt. Obiges Verzeichnis als Quellverzeichnis angeben, die Installation läuft weitgehend automatisch. Danach sollte der FiFi betriebsbereit im Gerätemanager auftauchen.

3. Neueste HDSDR-Version von hier herunterladen und installieren. Achtung bei Windows 7: Win7 ist sehr rigoros, was Benutzerrechte angeht. Unter C:\Programme\... wird nicht zugelassen, daß das Programm seine eigenen Einstellungen in diesem Verzeichnis abspeichert. Das führt bei HDSDR (und anderen Programmen) zu Schwierigkeiten. Darum die Software unter einem anderen Pfad, z.B. C:\HDSDR\ installieren. Dann geht alles glatt, auch auf meinem Netbook mit Win7 Starter läuft es einwandfrei.

4. Damit HDSDR (Winrad) mit dem FiFi kommunizieren kann, ist eine von PE0FKO geschriebene DLL erforderlich, die man hier bekommt. Herunterladen und die Datei ExtIO_Si570.dll in das HDSDR-Verzeichnis kopieren.

5. HDSDR starten und unter Options/Select Input -> Si570 wählen. Es wird eine Fehlermeldung kommen, der FiFi wurde nicht korrekt erkannt. Nun mit "H" die ExtIO_Si570 aufrufen und unter dem Reiter USB bei Manufacturer: www.ov-lennestadt.de eintragen. Weitere Eintragungen sind bei aktuellen Versionen der FiFi-Firmware nicht erforderlich. Ein Tip: Unter dem Reiter "Si570" bei Device freq: 0 -- 160MHz eintragen. Die Null ist wichtig, damit auch der Längstwellenbereich empfangen werden kann. Mit "H" das Konfigurations-Interface wieder verstecken.

6. In HDSDR bei "Select Soundcard" die Onboard-Karte des FiFi auswählen, außerdem bei "Select Samplerate" 96 kHz.
Evtl. HDSDR noch einmal neu starten, und schon kann der Spass losgehen!




SDR-Radio (SDR-Console) - Installation und Betrieb mit FiFi-SDR

Screenshot SDR-Radio

SDR-Radio ist eine SDR-Software von Simon Brown, HB9DRV, dem Macher des bekannten Programms Hamradio Deluxe (HRD), ähnlichkeiten sind klar erkennbar. Die SDR-Software nennt er auch "SDR-Console", da das Programm die Bedienung entfernt liegender SDRs via Internet bereits integriert hat. Auch wenn Simon seine Zusammenarbeit mit dem SDR-Hersteller RFSpace immer wieder deutlich zeigt, ist das Programm für viele andere Empfänger nutzbar. Auch für den FiFi.

Diverse Pluspunkte von SDR-Radio:
  • Decoder für digitale Betriebsarten bereits integriert
  • Auf Netbooks lauffähig, siehe obigen Screenshot
  • Mehr Features als HDSDR, z.B. Signalanalyse
Demgegenüber steht aber eine deutlich kompliziertere Bedienung. Die ganzen Features müssen erst einmal gefunden und verstanden werden. Eine vernünftige Bedienungsanleitung oder Hilfe-Funktion konnte ich noch nicht entdecken, doch schon bei HRD mussten das andere Leute übernehmen.....  Also insgesamt ein Programm nicht für SDR-Einsteiger, sondern für Fortgeschrittene. Die CPU-Belastung ist im Durchschnitt moderat, benötigt aber mehr Resourcen als HDSDR. Während ich dort mit meinem VFO-Knopf am Netbook flüssig abstimmen kann, kommt es bei SDR-Radio schon zur Rucklern. Bei einem leistungsfähigeren PC gibt es keine Probleme. Kommen wir nun zur

Installation

Voraussetzung: Der FiFi-SDR ist bereits am PC lauffähig, d.h. der Treiber ist installiert. Wenn nicht, müssen die Punkte 1 und 2  der HDSDR-Installation zuerst nachgeholt werden.

1. SDR-Radio hier herunterladen. Dazu unter "Download" das aktuelle Release-Kit auswählen. Die Beta-Kits sind halbfertige Versionen für Experimentierfreudige. Die Installation des Programms wie gewohnt durchführen.
Achtung bei Windows 7: Wie oben bereits beschrieben, das Programm nicht unter C:\Programme installieren, sondern unter einem anderen Pfad, z.B. C:\SDR-Radio.

Update Juli 2012:
Es gibt nun das neue Release-Kit V1.5 von SDR-Radio. In diesem ist die Ansteuerung des FiFi-SDR bereits integriert, der nachfolgende Schritt 2 kann damit entfallen. Schritt 3 im Bedarfsfall ausführen.

2. Adapter_libusb0 installieren. SDR-Radio erwartet 100% Softrock-kompatible Hardware, die Product- und Vendor-ID und andere Werte müssen genau passen. FiFi-SDR meldet sich über USB aber anders, deshalb hat ein fleißiger Programmierer diese Adapter_libusb0 entwickelt, sie übersetzt sozusagen zwischen Soft- und Hardware. Man erhält die DLL in der Yahoo-Group "Winrad_DLLs". Ein Yahoo-Account ist schnell und kostenlos, auch anonym, angelegt.
Dort unter Files\Adapter_libusb0 die aktuellste ZIP-Datei herunterladen und in das SDR-Radio-Verzeichnis entpacken.

SDR-Radio starten, dabei erscheint bereits das Fenster der Adapter_LibUsb0. SDR-Radio wieder schliessen. Im SDR-Radio-Verzeichnis wurde nun eine Datei libusb0.ini erzeugt. Diese muss folgendermaßen mit dem Texteditor (nicht Word o.ä.!) editiert werden:

(Auszug aus libusb0.ini)
..
DllMode_Comment = DllMode : Dummy, LibUsb0, Winrad
DllMode=LibUsb0
...

[Config_Winrad]

SubDllFileNameWinrad_Comment = Filename (mit vollem Pfad!) der zu ladenden Winrad-DLL ("eigentliche Winrad.dll")
SubDllFileNameWinrad=c:\SubDllNameWinrad.dll


[Config_LibUsb0]

SubDllFileNameLibUsb0_Comment = Filename (mit vollem Pfad!) der zu ladenden LibUnsb0-DLL ("eigentliche LibUsb0.dll")
SubDllFileNameLibUsb0=C:\Windows\system32\libusb0.dll


Config_Winrad bleibt unverändert, unter Config_LibUsb0 wird der Pfad zur originalen System-Datei libusb0.dll eingetragen. Diese befindet sich im Windows-Systemordner, je nach Windows-Version heisst er etwas anders, also nachschauen.

Abspeichern und SDR-Radio starten. Unter Input Source einstellen: Soundcard FiFi-SDR, Sample rate: 96.000 kHz,  Frequency: Si570(default). Noch einen Haken bei  Swap IQ setzen, und los gehts: Start.

3. Nun sollten mit SDR-Radio bereits Sender empfangen werden können. Allerdings hört man diese 12kHz oberhalb der Frequenz, auf der sie tatsächlich senden. Grund: Die Firmware des FiFi hat im Auslieferungszustand einen 12kHz-Offset eingebaut, um den Empfang von DRM-Sendern mit Dream zu erleichtern. HDSDR rechnet diesen Offset automatisch heraus, SDR-Radio nicht. Darum ist noch einmal ein bißchen Handarbeit angesagt:

--> rockprog installieren. Hier alle Dateien, die mit *.dll und *.exe enden downloaden und z.B. in C:\ speichern.
SDR-Radio schliessen und folgenden Befehl ausführen:

 c:\rockprog0.exe --offset -w --subtract=0

Erfolgskontrolle mit:
 c:\rockprog0.exe --offset
Das Ergebnis sollte sein:  Subtract: 0.000000 MHz, Multiply: 1.000000

rockprog verändert Daten direkt im FiFi-SDR, so braucht diese Einstellung nur 1x gemacht zu werden.

Hinweis: Die Firmware SVN 336 hat einen Fehler, obige Einstellung funktioniert nicht. In dem Fall auf eine aktuellere Firmware updaten. Kontrolle der FW-Version mit dem Befehl: rockprog0 --firmware

Nun kann der Spaß mit SDR-Radio richtig losgehen!





FiFi-SDR goes Bonito - incl. DRM

Screenshot Bonito FiFi-SDR

Seit 09/2012 gibt es ein interessantes Software-Projekt der Firma Bonito für den FiFi-SDR: Open-Source und kostenlos. Als Bonito daran arbeitete, ein zusätzliches SDR für eine Breitband-Spektrumanzeige in die RadioJet-Software einzubinden, "stellte sich der FiFi-SDR als ein bemerkenswerter Empfänger heraus, ...weil er unkompliziert einen breiten verlässlichen Durchschnitt lieferte." Nur mit der verfügbaren Software war man nicht zufrieden.

So bastelte Bonito eine stark abgespeckte Version der RadioJet-Software für den FiFi-SDR zurecht, und stellte sie kostenlos ins Netz. Die Quellen sind Open Source, befähigte Programmierer werden ermuntert, das Projekt weiterzuentwickeln. Da alles kostenlos ist, leistet Bonito auch keinen Support. Der Leitspruch lautet: All for free, but No Service, No Support, No Warranty!

Die Installation lief bei mir problemlos. ZIP-Archiv entpacken, die .exe starten, fertig. Keine ExtIO oder sonstiges nötig. Mein Eindruck ist positiv. Die Software läuft problemlos, auch auf einem Netbook mit 1,6GHz Atom-CPU. Und mein VFO-Knopf spielt damit ebenfalls wunderbar.

Die Empfangs- und Audioqualität ist sehr gut. Für die kostenlose Version muss man ein paar Einschränkungen in Kauf nehmen: Kein Notchfilter, kein Noiseblanker, kein Sync-AM, keine stufenlos einstellbare Bandbreite. Ein paar feste Bandbreiten sind vorgegeben, die aber in normalen Empfangssituationen gut passen. Die Spektrumanzeige ist RadioJet-typisch nur 24kHz breit, die volle Bandbreite wird in einem separaten Fenster angezeigt, das man auf dem Monitor beliebig verschieben kann.

Nun der Hammer: DRM inside! Man bekommt einen vollwertigen DRM-Decoder, ohne ein virtuelles Audiokabel, zusätzliche Software oder sonstigen Schnickschnack installieren zu müssen! Frequenz einstellen, 12kHz Bandbreite und DRM wählen - fertig. Einfacher gehts nicht.

Hier der Download: www.bonito.net/manuals/radiojet/sites/en_Downloads.htm
--> im unteren Bereich der Seite "RJ10FIFI" Runtime Program

Ich bin auf die weitere Entwicklung dieses Projekts gespannt.