voor degenen onder ons wiens interesses liggen in de radio, ondervinden onze eerste software gedefinieerde radio hoeft over het algemeen een wonder te hebben. Hier is een verrassend basisapparaat, in essentie een creatieve mixer en een reeks analoge-naar-digitale of digitale naar-analoge converters, die alle complexe en lastige-to-set-up delen van een standaardradio naar een computer kunnen importeren , waarin alle signaalprocessie kan worden gedaan met behulp van software.
Een kwadratuurmixer. JUGANDI (Public Domain).
Wanneer je nieuwsgierigheid hoe beter van je wordt en je begint te peren in de werking van een software gedefinieerde radio, ontmoet je echter iets dat je niet eerder hebt gezien in een standaard radio. Er zijn twee mixers gevoed door een twee lokale oscillatoren op dezelfde frequentie, maar met een 90 graden faseverschuiving en in een ontvanger worden de resulterende mixerproducten ingevoerd in twee afzonderlijke ADC’s. Je ontmoet de letters I en Q in relatie tot deze twee signaalpaden en vraag me af wat op aarde allemaal betekent.
Wat je zojuist hebt gezien, is een kwadratuurmixer. Quadratuur verwijst naar alles wat wiskundig is dat een kwartcirkel omvat, in dit geval de 90 graden faseverschuiving tussen de twee lokale oscillatoren. Deze 90 graden faseverschuiving heeft de eigenschap om niet alleen de frequentie- en amplitude-informatie in het signaal te onthullen dat u vertrouwd bent met een enkele mixer in een standaardradio, maar ook de fase-informatie erin is dat de twee 90-graden uit de fase I (in fase) en q (kwadratuur) component signalen behouden.
I en Q-gegevens als zijaanzichten van een spiraal. Mikael Q Kuisma, I / Q-gegevens voor dummies.
Er is een aanzienlijke hoeveelheid wiskunde die moet worden gedigereerd als u volledig in de onderkant van hoe dit werkt, waarvoor het waarschijnlijk het beste is om het nieuwsgierige naar een veel langere uitleg te leiden. Voor een snel begrip is het het beste om voor te stellen dat de sinusgolfamplitude-weergave van een signaal dat je zou kunnen zien op een oscilloscoop als slechts een 2D zijaanzicht van een signaal dat in feite een 3D-spiraal is omdat het ook een fasecomponent heeft. Als dit zijaanzicht van een spiraal uw I-component was, zou een vergelijkbare 2D-weergave van de bovenkant van de spiraal uw Q-component zijn, hetzelfde signaal, maar met een verschil van 90 graden. Uit deze twee I- en Q-signalen kunnen het geheel van het oorspronkelijke signaal met inbegrip van de complexe fase-relaties worden gereconstrueerd, in plaats van eenvoudigweg de 2D-amplitude-weergave die u op een oscilloscoop zou kunnen zien.
Het produceren van een faseverschuiving van 90 graden met flip-flops.
Gelukkig is dit niet een van die dingen die alleen als een stuk theorie in een tekstboek bestaat, kunt u eenvoudig een BASIC SDR-ontvanger voorste uiteinde bouwen op basis van het Quadrature Mixer-diagram boven op uw bank. Als u bereid bent om de bandbreedte van de ontvanger te beperken tot die van de audiokaart van uw computer, vaak in het bereik van 50 kHz, kunt u de linker- en ideale audio-ingangen gebruiken als uw I en Q respectievelijk en een van de veel SDR-toepassingen uitvoeren. Linrad is slechts een voorbeeld.
Wat de hardware betreft, kunnen de mixers en bijbehorende low-pass filter zeer eenvoudig zijn om te bouwen, bijvoorbeeld kunt u proberen dit ontwerp op te tillen met behulp van een CMOS-analoge schakelaar. En hoewel je je zou kunnen voorstellen dat het creëren van de 90-graden faseverschuiving een probleem zou bieden, kan dat ook gemakkelijk kunnen worden gedaan met een paar flip-flops. Voeg een oscillator van een logische niveaus toe en het is dan mogelijk om een software gedefinieerde radio-voorkant te maken, eindigt bijna volledig uit logica-chips, behalve een paar op-versterkingen. Het zal niet veel doen buiten de HF (Shortwave) -frequenties, maar zelfs als je het alleen gebruikt om naar je lokale AM-broadcast-stations te kijken, kan het je nog steeds een hands-inzicht geven in SDR-hardware.
Het lijkt vaak alsof SDR’s magische zwarte dozen zijn omringd in een wolk van marketing woo. En met uitzondering van de populaire RTL-chipset USB TV-ontvangers lijken ze een prijs aan te trekken die bij de hype past. Maar de realiteit is dat ze vanuit het hardwareperspectief simistisch kunnen zijn. Waarom niet een breadboard uitbreken en jezelf een eenvoudige basis hacken!
Header Image: Bob K [CC0].