Что такое SDR приёмник?

В наше время в технике радиоприёма (и передачи) резко набирает популярность технология SDR. 
В общем виде это программное решение, с помощью которого из эфира (или в эфир) можно выделить нужный сигнал, услышать и увидеть его без применения традиционных методов и материалов селекции, известных до сих пор. По сути это микросхема, с соответствующим ПО. И качество обработки принимаемого сигнала зависит только от скорострельности процессора этой самой микросхемы. Отсюда определяется и цена таких изделий.

Когда-то на заре SDR в районе смены веков эта технология применялась в измерительной аппаратуре с ценой, сравнимой с ценой автомобиля Порш. Поэтому для частного применения это было малодоступно. 
Но в век микросхем и время стало меняться также быстро, как и технологии их изготовления. И вот радиоприёмник с диапазоном 0,1 – 2000 МГц уже стал размером с флешку и стОит ненамного больше её, появились и заняли своё место SDR трансиверы, где размер изделия определяют ЖКИ экран, ручка валкодера и блок питания. Известные компании выпускающие связную аппаратуру Icom, Yaesu, Kenwood отказываются от объёмных ФСС, дискретных фильтров (кварцевых или подобных), и внедряют в свои изделия технологии SDR.

Разговоров о различии прежних методов приёма и передачи сигналов с технологией SDR ведётся много. Даже – ОЧЕНЬ много. Но, похоже, цифровизация победит всё – с ней дешевле. Рано или поздно микросхемы научатся принимать, фильтровать и обрабатывать очень хорошо. А сервис, который предлагается этой технологией уже сейчас, велик необыкновенно и ограничивается только желаниями автора программного обеспечения.

Автор статьи Владимир Moldik, ведущий канала “Радиолюбитель – это просто”  предлагает свой практический взгляд на технику SDR для частного использования.
В канале много интересной информации для начинающих и тех, кто уже не считает себя таким.

Текст, фото, ссылки, инициалы сохранены авторские, и указаны в таком виде по согласованию.

В настоящее время существует масса аббревиатур вокруг радиоприёмников и вообще радио. Одна из часто встречающихся это SDR.

SDR – (Software-defined radio) или в переводе: Программно определяемая радиосистема. Вопреки сложившемуся мнению, это всего лишь система которая позволяет “на лету” переключатся между различными видами модуляции, полосы пропускания и т.д. на одной и той же принимаемой частоте. Другими словами – если ваш приёмник настроен на какую-то частоту и вы можете оперативно менять вид модуляции и ширину пропускаемого на прием спектра, это уже SDR.

Однако не всё так просто, это определение официальное, но на самом деле оно не отражает еще один пункт. SDR реализуется с помощью вычислительных средств ПК, смартфона или микроконтроллера. И это снова не всё: для реализации SDR, производится передача широкополосного сигнала, после “первого преобразования” из радиоприемного устройства в компьютер, где уже и обрабатывается с помощью вычислительных средств ПК в слышимый нами НЧ сигнал. Как я уже сказал, кроме ПК можно задействовать в принципе любые вычислительные средства как то смартфон или микроконтроллер или что либо ещё, для работы с которым есть соответствующее программное обеспечение.

Ширина обрабатываемой с помощью компьютера (для простоты изложения я не буду перечислять все варианты кроме ПК) полосы может быть от 48 кГц – в случае использования звуковой карты (да можно и так), до 50 МГц – в случае передачи сигнала по портам Ethernet или USB.

Демодуляция сигнала — все то, что привычный радиоприёмник делает в с помощью различных детекторов — в SDR делается на компьютере, математическими алгоритмами. В определённом смысле, радиоприёмник все равно нужен, но нужна только его часть, которая принимает радиосигнал. Даже входные полосовые фильтры в принципе желательны, но не совсем обязательны, но об этом чуть позже.

Подобные методы обработки сигнала, появились довольно давно, к примеру сигнал в формате RTTY можно было передавать и принимать только с помощью ПК. И с одной стороны принцип немного отличался от вышеописанного, а с другой стороны обработка принимаемого сигнала уже была возложена на компьютер.

В 2007 году вышла первая версия программы Winrad (версия 0.99 и требовался для неё Пентиум 2 с частотой 400 МГц) и вот это уже был полноценный SDR. Сегодня доступна уже версия 1.6.1.

Сигнал принятый и декодированный через звуковую карту, это конечно уже интересно и, кстати, до сего дня энтузиасты строят подобные системы и таким образом слушают эфир. Интересен такой подход как минимум доступностью, нет необходимости покупать SDR приёмник, его можно сделать самому, а линейный вход присутствует сегодня везде.

Современные SDR приёмники обеспечивают ширину полосы пропускания более 16 МГц. Что означает эта цифра (16 МГц)? Это означает, что можно одновременно “видеть” все сигналы в этой полосе пропускания и если эти сигналы, все сразу, визуализировать в виде какой-то картинки, к примеру спектрограммы, то достаточно просто перестраиваться по пикам, там и будут нужные станции или радиолюбители. И теперь не нужно слушать шум эфира, медленно вращая ручку настройки, в надежде поймать что-то, не зная есть там что-то или нет, и не зная где оно есть, если есть. И вот это и есть самый чудесный момент в использовании SDR приёмника.

А второй, также немаловажный момент, это возможность мгновенно переключатся между различными видами модуляции. Не нужно больше менять приёмники, чтобы послушать часть эфира в том или ином виде – один клик мышки и детектор АМ превратился в ЧМ. Есть ряд интересных (может не для всех, но тем не менее) диапазонов с нестандартными для этих частот видами модуляции, и теперь это можно послушать без смены оборудования. Например авиационный или ЖД диапазоны. Это только один из примеров, конечно.

Виды SDR приемников:

1. Модели которые работают в паре со звуковой картой. На сегодняшний день можно смело сказать, что этот вариант устаревший. Приёмники такого плана можно найти только на различных барахолках, в продаже я их вообще не встречал. Такие приёмники работают часто в связке с COM портом: полезный сигнал передаётся на линейный вход компьютера, а сигналы управления микроконтроллером приемника предаются через COM порт.
2. SDR приёмник которые имеют встроенный АЦП и передают сигнал на вход ПК в цифровом виде (USB или LAN). Такие приёмники имеют в своём составе гетеродин и АЦП. Они хороши ценой и доступностью, хотя цены на такие аппараты можно встретить разные. Существенным недостатком является использование гетеродина и в результате имеем зеркальный канал. Более дешёвые аппараты или не имеют вообще, или имеют довольно простые входные полосовые фильтры, и это тоже существенный недостаток. Более дорогие имеют даже несколько антенных входов.
3. DDC SDR приемники. Это, наверное, самые совершенные на сегодня системы приёма. Входной сигнал с антенны сразу обрабатывается АЦП и затем оцифрованный сигнал ЭФИРА передается в ПК. И, естественно, в этом варианте мы получаем все прелести и широкую полосу обрабатываемого (принимаемого части эфира), и все виды модуляции, и быстрое переключение и между диапазонами и между каналами. Такими аппаратами можно принимать всё. Но за это нужно платить и цена на такие приёмники самая высокая, но оно стоит того.

С чего начать:

Самым простым и доступным, наверное, абсолютно всем, является приёмник на основе USB приемника для цифрового телевидения. Главное условие: такой приемник должен быть собран на микросхеме Realtek RTL2832U. На этой же микросхеме собираются многие более серьезные SDR приёмники.

Для работы с таким USB “свистком” понадобится установить соответствующие драйвера и программу для работы с SDR приёмниками. И уже вот с этим маленьким устройством и более-менее нормальной антенной можно слушать весь мир.

Можно купить более интересный вариант. С таким приёмником уже поставляется и программа и телескопическая антенна.

И вариантов подобных приёмников масса. Различные модели друг от друга могут отличатся наличием нескольких антенных входов, кроме USB может быть в наличии LAN интерфейс, наличие входных полосовых фильтров и антенных коммутаторов, что, естественно, только улучшит качество приёма.

Программного обеспечения для работы с различными SDR приёмниками много, есть бесплатные, есть не бесплатные. Winrad, о которой я уже упоминал, бесплатна. Кроме использования таких приёмников с ПК, можно легко использовать их и со смартфоном или планшетом, программного обеспечения для этого тоже много.

И, конечно, самым интересным вариантом являются автономные SDR приёмники. Такие имеют в своем составе всё: приёмник, микроконтроллер для обработки, экран для отображения информации, аккумулятор и динамик (а порой даже 2). Вариантов таких приёмников сегодня уже много. Самыми интересными, на мой взгляд, являются Малахит и ATS25.

Приёмник ATS25 может принимать сигналы с любыми видами модуляции в диапазоне от 53 кГц до 300 МГц, + отдельно УКВ ЧМ в диапазоне от 64 до 108 МГц. В последней версии, приёмник умеет дешифровывать и выводить на экран принимаемую морзянку и цифровые любительские виды связи. Имеет Wi-Fi и по сети “подтягивает” и выводит на экран прохождение в каждом диапазоне, предполагаемое качество принимаемых сигналов, тоже по диапазонам и по времени суток, и все это с привязкой к вашей местности. Экран сенсорный. Естественно, это дополнительные возможности к приёму радиосигналов.

Программное обеспечение разработано тремя радиолюбителями из разных стран, и официально называется H-RADIO или Harduino.

Кроме ATS25 этой же командой поддерживается приемник ATS120

Второй наиболее известный (хотя быстрее это первый!) портативный SDR приёмник, это Малахит. Приёмник имеет массу версий, последний вариант называется Малахит-DSP3.

Отличается Малахит от ATS25, кроме внешнего вида,

• диапазоном частот: от от 50 кГц до 380 МГц, от 404 МГц до 2 ГГц
• виды модуляции: АМ, SSB, DSB, CW, NFM, WFM (с поддержкой RDS и стереоприёма)
• но это не все отличия…

На картинке выше оригинальный вариант, у китайских друзей на Алике можно найти массу различных вариантов клонов этого приёмника. Отдельно нужно упомянуть о его еще более миниатюрном варианте.

Большинство китайских клонов имеют оригинальную прошивку, но не последней версии, однако поддерживают её обновление.

Малахит и ATS25 это не единственные SDR приёмники такого плана. Большинство из них поддерживает при подключении к ПК работу с компьютером в качестве SDR приёмника под управлением компьютера.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Читайте также HF-UHF-VHF разъёмы что нужно знать о них