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SDR ¿Que es SDR? Software Defined Radio | Radioaficion Ham Radio

SDR ¿Que es SDR? Software Defined Radio

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SDR ¿Que es SDR?  Software Defined Radio

SDR Software Defined Radio (SDR-1000)

Tradicionalmente los equipos receptores y transmisores de radiocomunicaciones son equipos constituidos por multitud de componentes electrónicos, los cuales forman circuitos sintonizadores, etapas de frecuencia intermedia, detectores, amplificadores de baja frecuencia, etc.. Posteriormente, en los años 80 y 90 se introdujeron microprocesadores en estos equipos para el control de funciones internas (controles desde teclados y pulsadores) y para añadir nuevas prestaciones (relojes, pantallas informativas, programadores, etc...) y también se introdujo la posibilidad de controlar los equipos de radio desde un ordenador, añadiendo al equipo de radio diversos puertos de comunicación o interfaces para la conexión al PC.


En estos casos, y usando el software adecuado, es posible controlar desde el ordenador numerosas funciones del equipo de radio, igual o mejor que desde los controles del propio equipo. También en la década de los 90 comenzó la introducción en los modernos equipos de radio de los chips DSP o Procesadores Digitales de Señal, los cuales permiten mediante técnicas digitales realizar filtros paso banda y de supresión de ruidos, entre otras posibilidades, muy eficaces y mejor que los realizados tradicionalmente con circuitos analógicos. En cualquier caso, siempre se trata de equipos de radio realizados enteramente con componentes electrónicos, o sea, en términos informáticos se definirían como “radios hardware”.

Pero a mediados de los 90, Joseph Mitola III comenzó a investigar y desarrollar un nuevo concepto de equipos de radiocomunicaciones, los equipos de radio desarrollados por software o “radios software” en siglas SDR Software Defined Radio, en los que la parte hardware es mínima, y la mayor parte de las funciones que definen un equipo de radio se establecen por software (programas) en un ordenador PC o de otro tipo, dotado de tarjeta de sonido.

Además una radio SDR es muy flexible, ya que modificando o reemplazando sus programas de software, o añadiendo nuevos programas, se consigue modificar sus funcionalidades, como es añadir nuevos modos o mejorar sus prestaciones. Ello permite también acomodar la SDR a las necesidades de cada tipo de usuario (radioaficionados, servicios de emergencia, etc...).

La SDR supone realizar la mayor parte de las funciones de un equipo de radio, incluso las más importantes, mediante el software implementado en un ordenador. Una radio software (SDR) en cambio, tiene casi todos sus componentes definidos y funcionando en forma de programas en un ordenador, a excepción de un mínimo de componentes físicos externos necesarios, que no pueden ser definidos por software. El software implementado en el ordenador es el que define el esquema de modulación a emplear (AM, FM, BLU....), el tipo de silenciador (squelch), cómo actúa el CAG, y en fin, todo el equipo de radio.


SDR-1000
Gerald Youngblood ha diseñado una etapa frontal de radiofrecuencia, el SDR-1000, cuya función es convertir la señal de radio recibida, trasladándola a frecuencias muy inferiores, en la banda de audio. Esta etapa es un detector un tanto especial de conversión directa (es decir, de frecuencia intermedia cero), a la cual se le ha añadido unos filtros de banda seleccionables en el paso de antena.

SDR-1000Con esta etapa frontal, la señal de radiofrecuencia es bajada de las frecuencias de audio, pero sigue siendo una señal sin demodular. El siguiente paso es demodular la señal, y para ello se hace uso de un ordenador con tarjeta de sonido y el programa adecuado. La etapa de conversión directa traslada las señales de RF a otras frecuencias muy inferiores, pero aunque las señales obtenidas en la conversión están en el rango de las frecuencias de audio, no significa que en general sean señales demoduladas. Dicha señal ya desplazada a la banda de audio ocupa un margen de frecuencias que entra dentro del margen que acepta en sus entradas analógicas la tarjeta de sonido tal y como se muestra en la figura 2. Dependiendo de la tarjeta empleada, ésta puede aceptar señales de 20 a 40 KHz.

La tarjeta de sonido incluye unos conversores analógicodigital (A/D) que digitalizan las señales presentes en las entradas de la tarjeta, generando un flujo continuo de bits que representan digitalmente las señales analógicas de entrada. A este respecto, se puede decir que el conversor A/D está conectado casi directamente a la antena. La tarjeta de sonido además proporciona la posibilidad de control de algunos parámetros de la señal, tales como el volumen de las diferentes líneas o el mezclado de señales. Una vez la señal ha sido muestreada y digitalizada por la tarjeta de sonido, ya podemos procesarla como queramos, en función del tipo de modulación empleado.

El SDR-1000 es un transceptor que funciona en la banda de HF y la parte baja de VHF cuyas características importantes son:

  • Rango de Frecuencias: 11 KHz – 65 MHz
  • Salto de frecuencia: DDS: 1μHz
  • Reloj del DDS: 200 MHz
  • Ancho de banda máximo: 40 KHz
  • Potencia Máxima: 1 W (RMS)

El SDR-1000 está diseñado para el uso y experimentación de radioaficionados. Proporciona cobertura general en el modo de recepción y transmisión dentro de las bandas de radioaficionado, entre 0 y 65 MHz. Es una etapa frontal de radiofrecuencia que tiene como única misión la conversión directa de frecuencias, de señales de RF a la banda de audio durante el proceso de recepción y de las frecuencias de la banda de audio a las de transmisión.

El transceptor está constituido por tres placas independientes, denominadas BPF (bandpass filter), PIO (parallel in-out) y TRX (transceiver), preparadas para ser ensambladas en vertical.

En el diagrama de bloques del SDR-1000 que se muestra en la figura. La señal recibida por la antena, es filtrada por uno de los filtros del banco de filtros de la placa BPF dispuestos en 6 bandas de frecuencia. A continuación la señal es desplazada en frecuencia a la banda de audio mediante detector por muestreo en cuadratura. Para el proceso de sintonía, ha de controlarse la frecuencia de oscilación del DDS, esto se hace a través del puerto paralelo.


SDR-1000
Diagrama de bloques del SDR1000


El detector de muestreo en cuadratura (QSD, Quadrature Sampling Detector) toma muestras de la señal de radiofrecuencia cuatro veces por ciclo de su portadora, dando lugar a cuatro salidas con desfases respectivos de 0, 90, 180 y 270 grados. Al tratarse de un circuito muestreador y no de un mezclador, se obtienen las señales I y Q, pero sin las pérdidas y otras problemáticas propias de los mezcladores y con un funcionamiento excepcional. Dicho detector se conoce también como detector Tayloe [D. Tayloe, N7VE,] en honor a su desarrollador.


Con un oscilador de síntesis digital directa (DDS) en cuadratura Analog Devices AD9854 y un oscilador a cristal de 200 MHz se consigue cubrir toda la banda de trabajo con bajo ruido de fase. Con un amplificador operacional de potencia para RF se consigue hasta 1 W (RMS) con una carga de 50 Ω.


Todas las funciones de control del transceptor son hechas a través del puerto paralelo del ordenador, además del control de otros 7 dispositivos externos. El uso de este puerto elimina la necesidad del uso de microcontroladores, suprimiendo por tanto fuentes de ruido y reduciendo la complejidad del software desarrollado.

En transmisión la señal en cuadratura procedente de la tarjeta de sonido es introducida directamente en el mezclador Tayloe que la traslada a la frecuencia de emisión. Posteriormente la señal es amplificada para lograr la potencia deseada y llevada a la antena.

Articulo original de :

Samuel Suárez Rodríguez, Francisco Cabrera Almeida, Javier López Pérez, Héctor Santana Sosa, Iván Pérez Álvarez
Departamento de Señales y Comunicaciones Universidad de Las Palmas de Gran Canaria

Samuel Suárez Rodríguez, ha conseguido el Premio Nacional de Liberalización de las Telecomunicaciones al mejor expediente y Proyecto Fin de Carrera en la especialidad de Sistemas de Telecomunicación. Este premio otorgado por el Colegio Oficial de Ingenieros Técnicos de Telecomunicación (COITT) avala el nivel académico que poseen los titulados de la EUITT de esta Universidad en el ámbito nacional.

El proyecto Fin de Carrera titulado Desarrollo de las librerías de control e interfaz gráfica en un entorno Linux para el SDR-1000 ha sido tutelado por los profesores Iván Pérez Álvarez y Francisco Cabrera Almeida, pertenecientes al Grupo de Ingeniería de Comunicaciones (GIC) adscrito al Departamento de Señales y Comunicaciones (DSC). En él se han implementado las modulaciones clásicas de AM, FM, BLU, CW, y permitirá su ampliación a otras modulaciones más complejas y avanzadas como son las multiportadoras.


Existen programas que permiten utilizar el conversor analógico digital (ADC) de nuestra tarjeta de sonido para demodular señales de radio mediante la utilización de un downconverter ("bajador" de frecuencia) o de alguna etapa previa de radio frecuencia. Una de las posibles aplicaciones de un ADC con mas ancho de banda y un PC, es realizar es esa misma función pero sin necesidad de alguna etapa previa, ósea: que la etapa del downconverter, los filtros y la demodulación sean programas dentro del PC. Esto es, a grandes rasgos, Software Defined Radio (SDR).

Con el ADC del Bt878A (CHIP incorporado en la mayoria de tarjetas Capturadora de Radio-TV) y el modo de 896000 Sps es posible digitalizar señales hasta 443 KHz. Esto permitiría, teóricamente, realizar la recepción directa de señales de radio dentro de este ancho de banda.

Home Page de Juan Domenech Fernandez

Mi primer Receptor "Software Defined Radio" (SDR)

Conexión salida IF 10,7 Mhz del receptor ICOM R7000 al ADC Bt878a

Convertidor Analógico Digital de 16 bits y 448000 muestras por segundo basado en el Bt878A


Productos y Proyectos SDR en la red:

  • FlexRadio comercializa los Transceptores FLEX-5000 y el SDR-1000. El hardware está probado y el software es de código abierto, en continua evolución y con numerosas modificaciones al gusto de cada uno. El soporte, tanto en su página web como, sobre todo, en el grupo de usuarios es impresionante. Es una buena opción para no complicarse con montajes y sí con explotar las posibilidades del software.
  • RFSPACE lleva algún tiempo en el mercado con dos receptores, el SDR-14 (unos 1.100 USD) y más recientemente el SDR-IQ (unos 500 USD).
  • Perseus es obra de un radioaficionado italiano, IV3NWV. Es un producto cerrado, muy reciente. Sólo receptor. 825 EUR.
  • Softrock Un diseño simple pero eficiente. Liderado actualmente por Tony, KB9YIG, es sin embargo un proyecto abierto al que se le unen numerosos colaboradores. Destacar sobre todo el grupo que se ha formado alrededor del oscilador programable Si570. Tiene tanto receptores (por unos 12 USD) como transceptores (unos 35 USD). Son kits, para montar uno mismo, pero el resultado es muy gratificante.
  • Grupo de Trabajo GNU Radio La radio de GNU es una radio definida por software libre, que mediante un económico hardware permite convertir cualquier PC en un receptor o grabador para cualquier tipo de señal de radio; la señal será enteramente interpretada por el software.

    Joseph Mitola acuñó el término 'Software Radio' en 1991. "A medida que la tecnología de las comunicaciones continúa su rápida transición de analógica a digital, más funciones de los sistemas de radio contemporáneos se implementan en software - conduciéndonos hacia la radio por software. Una radio por software es una radio cuyas formas de onda de modulación de canal son definidas en software".

    La radio de GNU está escrita en C++ y funcionará en cualquier PC ordinario. (Está diseñada para su fácil migración a las estaciones de trabajo y a los procesadores integrados). El software está disponible para el libre uso, distribución, y modificación públicos, bajo la Licencia Pública General GNU estándar. Puede aprovechar el uso de CPUs múltiples y de sistemas de extensiones de instrucción de proceso de señales. Se basa en el software libre de investigación 'PSpectra' del MIT.

    La radio por software será diseñada para permitir a tu ordenador, llegado el momento, hacer todo tipo de proceso de señal, todas las bandas de radio, servicios de busca, teléfonos móviles, receptor de gps, televisión en color o incluso televisión de alta definición.


©1997-2011 Radioaficion.com

SDR-Kits recopilacion de montajes

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