ZetaSDR Uygulamasi

 baris
 28 Temmuz 2011

Uzun zamandır SDR konusuna detaylıca eğilmek istiyordum ama birtürlü vakit bulamıyordum. ARRL Handbook 2011’i incelerken gördüm ki son yıllarda yayımlanan devreler ve ele alınan konuların pek çoğu dijital dünyaya çoktan kaymış bile, artık eskiden analog devre bileşenleri ile yapılan ve pek çok mecmuada yayınlanan devrelerin dijital karşılıkları yayınlanır olmuş. Ve tabii ARRL Hanbook’un da büyük bölümü bu yeni teknolojilere ayrılmış.

Bu yazıda anlatacaklarım ARRL Handbook’un 15. bölümünden, Geral Youngblood AC5OD (K5SDR)’nin QEX dergisinde yayınladığı yazılardan (A Software-Defined Radio

for the Masses, Temmuz 2002 – Nisan 2003) ve LY1GP’nın SDR konusunda yazdığı yazılardan (ZetaSDR, TinySDR, http://www.qrz.lt/ly1gp/SDR) derlediğim bilgilerden oluşmuştur. Devreyi bizzat yaparak denedim ve oldukça tatminkar bir sonuç elde ettim. Devrenin toplam maliyeti sanırım birkaç TL’yi geçmedi.

Bu yazıyı yazarken okuduklarımı da birazcık özetlemek istiyorum.

SDR ile birlikte çok eskilerde (süperheterodin radyonlar ortamı ele geçirmeden önce) moda olan direkt alıcılar (herhangibir arafrekans kullanmayan) yeniden moda oldu. Basit SDR devrelerinin temel prensibinde arafrekans kullanmamak ya da başka bir deyişle dinlenecek olan sinyali 0-50Khz’lik aralığa indirgemek prensibi yatıyor.

Çok temek bir SDR devresi aşağıdaki gibi olacaktır;

   

Şekil-1 Basit SDR Devresi

Anten girişinden alınan Fc frekansındaki sinyal önce bir bant geçiren filitreden geçirilerek dinlenmek istenilen bantta olduğundan emin olunur. Daha sonra Fc frekansı ile aynı frekansta çalışan veya çok yakın frekansta olan (<50Khz) bir lokal osilatör (LO) sinyali ile karıştırılır. Ancak bu karıştırma sinyalin 90 derece faz farklı hali ile yapılmalıdır. Fazın nasıl 90 derece çevrilebileceğinden birazdan bahsedeceğim.

Karıştırıcı çıkışında Fc+LO, Fc-LO, -Fc+LO, -Fc-LO gibi frekanslar oluşacaktır. Bizim ilgileneceğimiz kısım daha çok Fc-LO ve -Fc+Lo olacaktır. Bu aralık -50Khz ile 0 Khz arası ve 0 Khz ile +50 Khz arası bir değer olacaktır.

Aslında alıcımız bu karıştıcı çıkşışlarında sona eriyor. Bundan sonrası bölümde bir bilgisayarın ses kartı devreye giriyor. Se kartı mikrofon ve line-in girişlerinde alçak geçiren filitreler ve Analog/Dijital çeviriciler vardır. Analog/Dijital (A/D) çeviricilerin çıkışında artık sinyalimiz bilgisayar ortamında sayısal veriye dönüşmüş demektir. Bundan sonrasını bir bilgisayar programı ile halledebiliriz. İstediğimiz modülasyon tipinde demodüle işllemi yapabilir çok hassas filitreler ile sinyali dinleyebiliriz. Bu konu ile ilgili AC5OD’nin (Yeni çağrı işareti K5SDR) QEX dergisinde yayınlanmış 4 bölümlük makalesini internet ortamında kolayca bulabilirsiniz.

Yukarıdaki blok şemasının devre elemanları ile yapılabilecek en basit karşılığı aşağıdaki gibi olacaktır;

Şekil-2 Çok Basit SDR Uygulaması

Burada devrenin sağ alt bölümünde lokal osilatörümüz ve bunun çıkışına bağlanmış L2 trafosunu görebilirsiniz. L2 trafosunun kullanım amacı sinyalin 90 derece faz farklı halini elde edebilmektir. L2 nin çıkışındaki A ve B noktalarındali lokal osilatör sinyali 90 derece faz farkına sahiptir.

Karıştırıcı olarak ise basit çift diyot karıştırıcısı kullanılmıştır. Bu diyotlar piyasandan kolayca bulunabilecek 1N4148’ler olabilirler. Bundan sonrası ise bu sinyali bilgisayar mikrofon girişinden bilgisayara uygulamaktır.

Alıcımızın kalitesini ve bant genişliğini bilgisayarımızın ses kartı belirlemektedir. Normal bir ses kartı 16 bit A7D çevrim yeteneğine ve 48Khz bant genişliğine sahiptir. Böyle bir ses kartı ile 96Khz bant genişliği elde edilebilir (hem sağ hem de sol ses kartı kanallarını kullandığımız için bant genişliğimiz iki katına çıkmaktadır). A7D bit çözünürlüğü ise, sinyal üzerinde yapabileceklerimizi belirlemektedir, örneğin uygulayabileceğimiz en dar bant geçiren filitremizi birkaç hertz’e kadar indirebilmektedir. Piyasada 24 bit A7D derinliğine ve 192Khz Khz bant genişliğine sahip ses kartları bulunabilmektedir.

Bu alıcı ile LY1Gp tarafından yapılmış ses kayıtlarına aşağıdaki linklerden ulaşabilirsiniz ;

ER1TA (http://www.qrz.lt/ly1gp/SDR/er1ta.mp3)

UT5MD (http://www.qrz.lt/ly1gp/SDR/ut5md.mp3)

Alıcınızla kullanmak için internette pek çok yazılım mevcuttur, ama ilk kullanışta en kolay aşina olabildiğim Rocky SDR olmuştur. Size de onu kullanmanızı tavsiye edebilirim (http://www.dxatlas.com/rocky/)

Yukarıdaki devrede T1 transistörü etrafında oluşturulmuş lokal osilatörüü yerine herhangibir hazır VFO devresini de kullanabilirsiniz. Hazır VFO devreleri, bir gerilim uyguladığınzda sizin için üzerinde yazan frekansta sinyal üreten hazır ozilatörlerdir ve kolayca parçacılarda bulunabilmektedirler.

Buradaki karıştırıcı ve detektör bölümlerine en güzel alternatif Tayloe detektörü denilen alıcı devresini kullanarak sağlanmıştır. Aşağıdaki gibi bir Tayloe detektörü kullanılması durumunu gösteren bir blok çizim üzerinde konuşmak gerekirse;

Şekil-3 Tayloe Detektör ile SDR Uygulaması

antene gelen sinyaller öncelikle dört konumlu bir anahtar üzerinden 4 ayrı kapasitörü şarj etmek için kullanılıyor. Şarj devresi basit anlamda aşağıdaki gibi bir “sample-and-hold” (örnekle-ve-tut) devresi ile modellenebilir;

Şekil-4 Örnekle-ve-Tut Devresi

 

Bu örnekleme devresinin tutma zamanı ve anahtarı anahtarlamak için kullandığımız dinlenecek frekansın 4 katı hıza (frekansa) sahip anahtar konum seçicimiz sayesinde örneklemek istediğimiz sinyalin 0-90-180-270 derecelik durumlarına ait değerlerini örneklemiş oluruz.

Örneklenen bu sinyalleri OP-AMP’ların +/- gi,rişlerine uygun şekilde girerek ses kartımıza ulaştıracağımız I ve Q sinyallerimizi elde etmiş oluruz. 0 ile 180 dereceye karşılık gelen kapasitörlerdeki potansiyel farkı bize I (in-phase sinyali), 90 ve 270 dereceye karşılık gelen kondansatörlerdeki potansiyel farkı ise Q (quadrature) değerini verecektir.

I ve Q aslında biri genliği diğeri ise fazı temsil eden ve birbirine dik eksenlerde (90 derece) yer alan değerler olarak düşünebiliriz ve aşağıdaki gibi bir gösterim ile gösterebiliriz;

Şekil-5 I ve Q Sinyallerinin Dik Eksenlerde Gösterimi

 

Bu gösterimi ve orta okulda öğrendiğimiz dik üçgen pisagor teoremini kullanacak olursak orjinal sinyalimizi tarif edecek değerleri de kolayca hesaplayabiliriz. Tabii ki bu işlem çok daha detaylı olarak yazılım katmanında bilgisayarımızda yapılacaktır.

Şekil-6 I ve Q’dan Sinyalimizi Tanımlama

 

Yukarıdaki blok diagramda anahtar olarak güncel bir MUX entegresi kullanabiliriz. Ben ZetaSDR/TinySDR uygulamamda 74HC4052 kullandım. MUX entegresinin saydırılması için ise 74HC74 entegresi ile yapılmış basit bir Johnson sayıcı devresi kullanılabilir. Aşağıda öncelikle kavramsal olarak konuyu netleştirmek amacıyla QEX dergisindeki şemayı ardındam da ZetaSDR/TinySDR uygulamasındaki devreyi vereceğim;

Şekil-7 Entegre İle Tayloe Detektörü Uygulaması

 

Yukarıdaki uygulamada Johnson sayıcısına dinlemek istediğimiz anten frekansının 4 katını girdiğimize dikkat ediniz. Johnson sayıcı çıkışında (5 ve 8 numaralı bacaklar) sırası ile 00, 01, 10, 11 değerleri oluşmakta bu da Tayloe detektöründe 4 farklı anahtarlama yapmaktadır.

Şekil-8 ZetaSDR/TinySDR Uygulaması

 

Yukarıdaki uygulamda ize Lokal osilatörü olarak bir hazır Vfo devresinin kullanıldığını görebilirsiniz.

Devre ile ilgili olarak söyleyebileceğim basit pratik yaklaşımlar şunlar olabilir;

  • Kullanacağınız VFO frekansı dinlemek istediğiniz frekansın 4 katı civarında olmalıdır ve çok kritik değildir. Örneğin yukarıdaki devrede 28.322 Mhz lik VFO bulamıyor iseniz benim yaptığım gibi 28.375Mhz’lik olanını kullanabilirsiniz.

  • Dinleyebileceğiniz aralık (48Khz’lik bir ses kartı ile) Vfo frekansının dörtte birinin 48Khz aşağası ve 48 Khz yukarısıdır. Örneğin 28.200 Mhz’lik bir VFO ile (28200/4=7050) merkezi 7050Khz olan ve yaklaşık 50 Khz bant genişliğine sahip bir aralığı dinleyebilirsiniz. Yani 40 metre bandının neredeyse tamamını dinleyebilirsiniz. Beniim kullandıpım 28.375 Mhz vfo ile (28375/4=7093) 7055Khz-7140Khz aralığını dinleyebilmekteyim.

Aşağıda benim yaptığım kart uygulamasından birkaç resim ve orjinal ZetaSDR uygulamasının PCB çizimlerini bulabilirsiniz;

Benim uygulama resimlerim;

Bu alıcı ile LY1GP tarafından ve benim tarafımdan kaydedilmiş ses dosyalarına aşağıdaki linklerden ulaşabilirsiniz;

9K2RA (http://www.qrz.lt/ly1gp/SDR/9k2ra.mp3)
IW0RZY (http://www.qrz.lt/ly1gp/SDR/iw0rzy.mp3)
HG3A (http://www.qrz.lt/ly1gp/SDR/hg3a.mp3)
HA1YI (http://www.qrz.lt/ly1gp/SDR/ha1yi.mp3)

by TA7W (http://www.barisdinc.com.tr/SDR/test1.wav)

Devre ile ilgili veya SDR prensipleri ile ilgili olarak benimle bağlantıya geçebilirsiniz.

73’s de TA7W

Barış DİNÇ</strong

 
Etiketler: , ,

Yazı hakkında görüşlerinizi belirtmek istermisiniz?