SDR - просто о сложном

Технология прямого цифрового преобразования сигналов всё больше завоёвывает мир. В этой статье будет максимально просто описаны способы и методы которые используются в оборудовании для радиолюбителей.

1 - классическая схема супергетеродина с цифровой обработкой сигнала 
\|/
 |   ,---------.   ,---------.   ,---------.   ,----------.   ,---.   
 `---| фильтры |---|смеситель|---|ПЧ фильтр|---|смеситель2|---|DSP|---звук
     `---------'   `---------'   `---------'   `----------'   `---'    
                        |                           |
                 ,------------.               ,-----------.
                 | синтезатор |               | гетеродин |
                 `------------'               `-----------'

Многие продвинутые модели трансиверов сейчас строятся по приведённой выше схеме. Цифровая обработка начинается на низкой ПЧ (в районе 10-40кГц), а до этого приёмный тракт такой же как у классического супергетеродинного приёмника.

Это не SDR в чистом виде, такая схемотехника характерна для современных трансиверов ICOM и YAESU. Недостатки супергетеродинов здесь сохраняются, хотя и частично компенсируются, за счёт цифровой обработки НЧ-сигнала.

Главными элементами конструкции, определяющими характеристики приёмника, являются смесители и ПЧ фильтры, хотя DSP обработка сигнала и вносит значительную лепту в конечный сигнал. Ярким представителем этой технологии является трансивер ICOM IC-7600.

2 - SDR приёмник с переносом спектра на низкую частоту 
\|/
 |   ,---------.   ,---------.   ,--------------.  
 `---| фильтры |---|смеситель|---|звуковая карта|---звук
     `---------'   `---------'   `--------------' 
                        |
                  ,------------. 
                  | синтезатор | 
                  `------------'

На блок-схеме выше мы видим SDR приёмник, называемого условно первым поколением. Недостаток в том, что принимаемый спектр сначала переносится на звуковую частоту и затем начинается его обработка. В качестве АЦП (аналого-цифровой преобразователь) может быть использована продвинутая звуковая карта, она и определяет основные характеристики приёмника.

Первый смеситель квадратурный балансный, работающий в ключевом режиме, далее стоит АЦП. Чем больше разрядность и скорость - тем выше основные характеристики приёмника.

Типовым преедставителем этой технологии, является трансиверная приставка к компьютеру SunSDR и SDR-1000.

3 - SDR приёмник с обработкой сигнала на принимаемой частоте 
\|/
 |   ,---------.   ,---.   ,----.   
 `---| фильтры |---|АЦП|---|ПЛИС|---скоростной порт (usb или ethernet)
     `---------'   `---'   `----'

Это современная технология. Смесителя нет! ПЧ нет! Сигнал приходящий в антенну, сразу подвергается оцифровке. Это называется прямой оцифровкой сигнала. АЦП работает на приёмной частоте.

Трансиверы с такой схемотехникой выпускает FlexRADIO, SunSDR, Zeus Radio и другие производители.

Характеристики приёмника во многом определяет АЦП (аналого-цифровой преобразователь), а возможности определяются программой. Цифровую обработку сигнала после АЦП, производят с помощью программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).

Принцип работы SDR основывается на оцифровке принятого радиосигнала и дальнейшей обработке его уже в цифровой форме.

Tехнология прямого цифрового преобразования и прямого цифрового синтеза (DDC/DUC), с диапазонными фильтрами, позволяет получить максимально высокие характеристики приёмного тракта. Важно, чтобы АЦП был 16-и разрядным, с частотой не менее 100мГц.

Большая нагрузка по оконцательной обработке принимаемого сигнала ложиться на компьютер, поэтому он должен быть современным.

В настоящее время активно развивается технология direct RF sampling. Это оцифровка сигнала на принимаемой частоте. Необходимые АЦП уже выпускаются.

Software Defined Radio (SDR) Ликбез
Простой SDR приёмник на ПЛИС

UA6HJQ
08.08.2012
(обновлено 09.09.2013г.)