SDR Empfänger für RC 40-MHz

Bei 40MHz geht doch so gut wie jeder billige 10€ SDR Stick.

Die meisten setzen die Untergrenze irgendwo bei 24-26MHz im Empfang.

Notfalls brauchst du eben einen Upconverter.

Kommt garantiert Günstiger und vor allem schneller ein brauchbares 
Resultat bei rum.

Danke für die Hinweise!

http://www.gunthard-kraus.de/Vortrag_Weinheim/ELF_Empfang.pdf
wenn der Stick die 40 MHz nicht erreichen sollte, gibt es auch Umsetzer 
für niedrigere Empfangsfrequenzen, hier sogar für 17,2 kHz aus Schweden.

Er schreibt dort, eine PC-Soundkarte wäre viel schlechter als seine 
Lösung. Das juckt ja gerade in den Fingern es mal mit einer guten 
Soundkarte auszuprobieren. Wann sendet der Schwede wieder?

Beitrag "Re: CQ CQ CQ SAQ SAQ SAQ"
hat Marek gerade geschrieben, am 5.Juli

5.7.2020, na da hab ich ja genug Vorlaufzeit die Sachen zusammen zu 
suchen. Eine EMU0202 sollte doch reichen.

Christoph db1uq K. schrieb:
> wenn der Stick die 40 MHz nicht erreichen sollte

Ich glaube es gibt keinem SDR (abgesehen von gaaaanz alten Modellen 
DVB-T sticks, reinen KW-SDR wie twente oder eigenbauten die auf KW 
Beschränkt sind) der "neueren Generation" (RTL-SDR, wie zb. Kompatible 
DVB-T Sticks)
der mehr als 26-28 (Serienstreuung) als unterste grenzfrequenz hat. Der 
eine oder andere wird eben etwas mehr oder weniger taub sein oder extrem 
rauschen. Ansonsten gehen die meisten noch bis 24-26MHz.
Bzw. Der nutzbare Empfangsbereich geht meist so ab 24-26MHz oder erst ab 
28MHz los.

Meist nicht ganz "Offiziell" sondern eher aus Erfahrungsberichten von 
Usern.

Auf 40MHz braucht es nicht immer einen upconverter.

O.T
Einen zu haben ist trotzdem klasse ;-)

Zum Hören der Babyfone auf 40,685MHz reicht jeder DVB-T Stick aus.
Auch 50MHz (6m) kann man damit sehr gut beobachten.

In der Regel fangen die meisten Sticks bei 25MHz an.
Und mit Passender Antenne sind die doch recht empfindlich.
Bei den Letzten Sporadic E Öffnungen konnte ich im Wasserfall bei 27MHz 
so mache Lonosonde sehen.

Meine Frage ging ja eher in die Richtung, ob man nicht unter der Vorgabe 
eines 40MHz-FM RC-Signals einen SDR-Empfänger wesentlich einfacher 
gestalten kann als einen "normalen" FM-Empfänger für etwa Tonsignale.

Vielleicht habt Ihr da ja Ideen?

Randy B. schrieb:
> Meine Frage ging ja eher in die Richtung, ob man nicht unter der Vorgabe
> eines 40MHz-FM RC-Signals einen SDR-Empfänger wesentlich einfacher
> gestalten kann als einen "normalen" FM-Empfänger für etwa Tonsignale.
> Vielleicht habt Ihr da ja Ideen?

Ich glaube einfacher als einen SDR (man schaue auch mal sowas wie den 
Hama Nano DVBT Stick an, gerade mal groß genug um in die USB Buchse zu 
passen) wird das kaum.

Ein SDR ist dazu noch sehr nützlich wenn es mal um andere Frequenzen 
geht.

Kilo S. schrieb:
> Randy B. schrieb:
>> Meine Frage ging ja eher in die Richtung, ob man nicht unter der Vorgabe
>> eines 40MHz-FM RC-Signals einen SDR-Empfänger wesentlich einfacher
>> gestalten kann als einen "normalen" FM-Empfänger für etwa Tonsignale.
>> Vielleicht habt Ihr da ja Ideen?
>
> Ich glaube einfacher als einen SDR (man schaue auch mal sowas wie den
> Hama Nano DVBT Stick an, gerade mal groß genug um in die USB Buchse zu
> passen) wird das kaum.
>
> Ein SDR ist dazu noch sehr nützlich wenn es mal um andere Frequenzen
> geht.

Ok. Allerdings brauche ich dann ja noch einen µC, der die I/Q-Auswertung 
vornimmt. Sofern es portabel sein soll.

Was ist denn im Hama nano drin? Ein RT820?

QQ schrieb:
> Dafür sollte ein SBC wie der Pi besser geeignet sein. Dafür sollte es
> auch ein umfangreiches Software portfolio im Netz geben.

Genau, der Pi ist da ganz brauchbar für. Man sollte ihn aber per Kabel 
ins Netzwerk hängen oder direkt auf dem Pi arbeiten.

Wenn man wie hier:http://thardes.de/raspberry-pi-als-sdr-server/
den pi nur als SDR server einsetzen möchte  ist WLAN am Pi zu langsam um 
richtig Freude zu haben.

Ich glaube beim Hama Nano wars ein RTL-2832U Chipsatz.

https://www.amazon.de/Hama-USB-DVB-T-Empf%C3%A4nger-Nano/dp/B002NO7QJE

Der SI4735 scheint mir ja auch ganz interessant zu sein ... Leider macht 
er FM erst ab 64MHz. Oder gibt es eine Möglichkeit ihn bis 40MHz oder 
darunter zu betreiben. Man kann den internen DSP ja wohl auch mit 
patches ausstatten.

Hat sich jemand damit schon einmal beschäftigt?

Randy B. schrieb:
> Der SI4735 scheint mir ja auch ganz interessant zu sein ...

Wenn.man sich ein Radio bauen will auf alle fälle.

Randy B. schrieb:
> Oder gibt es eine Möglichkeit ihn bis 40MHz oder darunter zu betreiben.
> Man kann den internen DSP ja wohl auch mit patches ausstatten.

Bis du das fertig hast haben andere das in Software mit einem SDR schon 
10.000 mal fertig...

Ich habe das Thema immer noch nicht ad acta gelegt ;-)

Welche Direktmischer würdet Ihr empfehlen, wenn man etwas 
experimentieren möchte. Ich habe den Harzburg und das Elektor-SDR-2.0 
gefunden und denke, das sie für einen Start geeignet sein könnten.

Irgendwelche anderen Vorschläge?

Noch eine Frage (auch wenn die vorige noch keine Antwort gefunden hat):

es gibt ja noch einige (neuere) FM-Radio-Chips,
etwa SA605 (analog) oder die Direktmischer Si46xx/47xx von SiLabs. Mit 
dem SA605 kann man sicher einen analogen RC-Empfänger aufbauen (mit µC 
dahinter für die Fehlerkorrektur). Geht das auch mit den SiLabs? Die 
haben ja sehr viele sehr spezielle Features schon im internen DSP 
eingebaut.

Ich hole den Thread jetzt nochmal aus der Versenkung ;-)

Das Sendesignal bei RC-Technik ist ja ein FSK mit einer Basisfrequenz f0 
aus dem 40MHz-Band (etwa: 40,665 MHz) und für die Impulse eine zweite 
Frequenz f1 mit (f1-f0)=f3=2,5KHz. Die Impulse sind 0,5ms - 1,5ms lang 
im CPPM-Signal.

Mische ich nun direkt mit der Basisfrequenz f0 bekomme ich ja für die 
Impulse die Frequenz f3. Jedoch ist der Impuls ja schlimmstenfalls nur 
0,5ms, die Periodendauer von f3 ist jedoch 4ms. Das reicht also nicht 
einmal für eine Halbwelle.

Wie kann ich das jetzt am einfachsten detektieren bzw. was bekomme ich 
denn da am I/Q-Ausgang?

Oder sollte ich nicht mit f0 direkt mischen, sondern auf eine höhere 
Zwischenfrequenz gehen?

Danke für Ideen.

Randy B. schrieb:
> Wie kann ich das jetzt am einfachsten detektieren bzw. was bekomme ich
> denn da am I/Q-Ausgang?

Folie 24 - 
https://areeweb.polito.it/didattica/corsiddc/01NVD/ATLCE10/Lessons/ATLCEC51.pdf

Thomas W. schrieb:
> Randy B. schrieb:
>> Wie kann ich das jetzt am einfachsten detektieren bzw. was bekomme ich
>> denn da am I/Q-Ausgang?
>
> Folie 24 -
> https://areeweb.polito.it/didattica/corsiddc/01NVD/ATLCE10/Lessons/ATLCEC51.pdf

Danke...
Doch schau Dir nochmal die Randbedingungen an.

Ja und?
Du tastest doch nach dem Runtermischen ins Basisband dein Nutzsignal 
nicht mit f3 ab, sondern nach dem Abtasttheorem mit mindestens der 
doppelten Frequenz des höchsten Frequenzanteils in deinem Nutzsignal.

Thomas W. schrieb:
> Ja und?
> Du tastest doch nach dem Runtermischen ins Basisband dein Nutzsignal
> nicht mit f3 ab, sondern nach dem Abtasttheorem mit mindestens der
> doppelten Frequenz des höchsten Frequenzanteils in deinem Nutzsignal.

Naja, wenn ich mir den Impuls von 0,5ms als Multiplikation mit einem 
Rechteck vostelle, dann ist das Resultat nicht bandbegrenzt. Ok, dann 
noch ein passenden TP vor die ADCs.

Vielleicht bleibt ja dann auch einfach nur ein Impuls der Amplitude des 
I/Q-Signals übrig, den man gut erkennen kann ...

W.S. schrieb:
> Also: für einen klassischen analogen Empfänger kann man
> Materialeigenschaften nutzen (z.B. Schwingverhalten von Kristallen
> usw.), ohne daß die Strom schlucken. Bei jedem SDR muß hingegen sowas
> alles per Berechnung gemacht werden, was schlußendlich Strom kostet. Das
> muß man abwägen bei der Konzeption der Empfänger.

Den meisten Strom benötigt der Si5153, mit dem ich das realisieren will.

> Mal 2 Beispiele:
> TK14570L von Toko: FM-ZF-Trakt mit Diskriminator, ZF bis 15 MHz,
> schluckt nur rund 3 mA
> TK14583V ebenfalls von Toko: Mischer bis 500 MHz, FM-ZF, Diskriminator,
> schluckt nur rund 6 mA.

Das sind genau die historischen Komponenten, die es einigen 
Scan-Empfängern gibt. Diese werden demnächst auslaufen, wenn die 
bestehenden Komponenten aufgebraucht sind.

Das ist überhaupt erst der Grund, über eine Realisierung als SDR 
nachzudenken.

W.S. schrieb:
> Randy B. schrieb:
>> Das sind genau die historischen Komponenten, die es einigen
>> Scan-Empfängern gibt. Diese werden demnächst auslaufen, wenn die
>> bestehenden Komponenten aufgebraucht sind.
>>
>> Das ist überhaupt erst der Grund, über eine Realisierung als SDR
>> nachzudenken.
>
> Tja, dann denke mal drüber nach.
> Solche Firmen wie Sangean hatten auch so ihre Probleme, die gewohnten
> Bauteile noch zu kriegen, weswegen es Streß bei der Neuauflage des ATS
> 909 gegeben hatte. Soweit ich weiß, hatten die das dann so gelöst, daß
> sie Silabs dazu bewegt hatten, in ihre SDR-Chips eine für Sangean
> passende Firmware-Erweiterung einzubauen. Sowas kostet natürlich etwas.
> Kannst du sowas stemmen?

Das hatte ich ja oben schon gesagt:

Beitrag "Re: SDR Empfänger für RC 40-MHz"

Unter ner halben million $ fangen die garantiert nicht an.

Nach langer Pause habe ich jetzt hier mal weitergemacht.

Mit meinem digitalen RC-Sendemodul produziere ich ein normales FSK RC-CPPM Signal. Allerdings jetzt testweise bei f0=7MHz und df=5KHz.

Als SDR benutze ich das Elektor-SDR-Shield (ohne Arduino-Zeug). Damit empfange ich das Testsignal ganz gut. Ich benutze Zf=0, also f_nco=7MHz.

Die I und Q Signale habe ich aufgezeichnet und versucht, mit octave auszuwerten. Anbei sind die Bilder von I, Q und S=I+Q, jeweils mit einem Bandpass f1=2KHz, f2=6KHz.

Die Bursts sind ja nun mit 5KHz. Die Information des CPPM-Signals ist jeweils die Dauer von einem Beginn eines Bursts zum nächsten. Der Burst selbst ist immer 0,5ms, die Abstände von Burst zu Burst 1 - 2 ms. Die Aufgabe ist es nun, diese Abstände möglichst genau zu vermessen.

Die erste Idee wäre ein Matched-Filter für einen solchen Burst. Die Impulsantwort h dieses Matched-Filter ist ja genau der Burst, also ein Sinus mit 5KHz und 0,5ms Länge. Das Ergebnis r = s * h habe ich berechnet und r^2 durch einen TP mit f=2,5KHz gefiltert. Das sieht man in der Datei R2tp.png.

Die Maxima sind die Schwerpunkte der Bursts, und im Abstand der Maxima steckt die Information. Dies sieht ja auch zunächst mal plausibel aus.

Was mir ungünstig erscheint, ist die Burst-Frequenz von 5KHz. Dies könnte ich natürlich ändern, indem ich nicht Zf=0 nehme. Dann bekomme ich bspw. 10KHz und 15KHz.

Was gibt es noch für Ideen?

... vergessen: benutze ich die octave Funktion findpeaks(), so werden die Maxima in r^2@TP(2,5KHz) (also Quadrat des Matched-Filters) auch gefunden und der Abstand der Maxima ist recht genau ...

Würde mich echt über Anregungen freuen ... deswegen noch einmal ein bump.

Old schrieb:

Randy B. schrieb:

Als SDR benutze ich das Elektor-SDR-Shield (ohne Arduino-Zeug). Damit empfange ich das Testsignal ganz gut.

…

Was gibt es noch für Ideen?

Wenn du schon das Shield hast und hoffentlich auch einen dazu passenden Arduino Uno mit ATmega328, dann schau dir mal das uSDX-Projekt

https://groups.io/g/ucx

genauer an. Wenn du programmieren kannst, dann läßt sich davon einiges verwenden.

Ja, das uSDX kenne ich und habe mir auch schon einige Anregungen geholt. Einen Arduino habe ich natürlich nicht, sondern einen STM32G431, mit dem erstmal der Si5351 gesteuert wird.

Für 40MHz mit dem Shield solltest du den rauschenden TS914 OPV gegen einen rauscharmen TS464, TS974 oder TL974 austauschen und über einen HF-Vorverstärker nachdenken, um eine der Frequenz angemessene Empfangsempfindlichkeit zu erreichen.

Auch da habe ich mir schon Anregungen geholt, speziell auch von:

https://circuitsalad.com/category/rf/

Letztlich lasst sich dann die Empfangsschaltung gegenüber dem Shield weiter vereinfachen, was auch noch bis weit über 40MHz möglich ist

https://www.qsl.net/py2ohh/trx/usdxupdate/usdxupdate.html

Statt des dort verwendeten 74HC4053 mit zusätzlichen TTL-Gattern zur Ansteuerung durch den Si5351 kann man auch den TTL kompatiblen 74HCT4053 ohne zusätzliche TTL-Gatter verwenden.

Verstehe ich nicht. Die D-FF werden doch benötigt, um das Quadratursignal aus einem einzelnen Takt zu erzeugen (s.a. Elektor). Das braucht man aber nicht, wenn man den Si531 gescheit programmiert und dort dann an zwei Ausgängen eine Phasendifferenz von pi/2 erzeugt. Für die Analogschalter gibt es bessere, modernere Alternativen wie der 74CBT3253, der auch im uSDX verwendet wird.

Mein Frage bezog sich auch mehr auf die Dekodierung: im Sender kann ich entweder ein 2-FSK erzeugen wie oben geschrieben, wobei es keine CPFSK ist, sondern eine "harte" 2-FSK. Oder ich kann im Sender eine 2-PSK erzeugen. Die 2-FSK kann ich mir einem simplen Ansatz ganz gut dekodieren. Bisher allerdings nur in Octave realisiert, eine Portierung auf den STM32G431 steht noch aus. Die Dekodierung der 2-BSK erscheint auch möglich, dort bin ich aber noch nicht so weit. In beiden Fällen will ich das als inkohärente Demod. machen und auch eine Costas-PLL verzichten, aber mal sehen.

Letztendlich suche ich nach einfachen Demodulationsverfahren. Aber natürlich kann ich auch einfach in die Sourcen von GNU-Radio schauen ;-)

Hier noch ein ScreenShot für ein ganz anderes Demodulationsverfahren:

0. ZF = 5KHz, damit ergibt sich eine Umtastung zwischen 5KHz und 10KHz im Basisband
1. I -> Bandpass(2.5KHz, 12.5 KHz) = Ibp
2. ZeroCrossing(Ibp) = zc
3. Lauflängen(zc)
4. Quick/Dirty Auswertung: TP(zc), Schwellwert <> 2

Die Signale 1 - 4 sind in den Plots von oben nach unten zu sehen.

Der Anfang eines Impulses (0,5ms) wird nicht sehr genau erkannt. Dafür eignet es sich aber für eine digitale Auswertung statt einer PPM-Auswertung.

Habe jetzt alles auf den STM32G431 portiert und bin sehr zufrieden. Dort kann auch noch die PGAs benutzen. Derzeit benutze ich noch das Elektor-SDR-2.0 zusammen mit einem Nucleo-G-431 auf dem Breadboard.

Bevor ich daraus jetzt mal eine erste Platine machen, hätte ich noch gerne ein paar Anregungen zu den schon oben genannten. Und zwar wollte ich mich an

1. Elektor-SDR-2.0
2. usdx https://github.com/threeme3/usdx
3. https://circuitsaladdotcom.files.wordpress.com/2020/05/si5351_sdr3.jpg

orientieren.

Und zwar wollte ich dem Design vom usdx noch eine Vorstufe zwischen Eingangsfilter und Abtaster (etwa wie bei 3)) hinzufügen. Ist der THS4304 eine gute Wahl?

Beim Abtaster wäre der 74CBTLV3253 oder auch der TS3A5017 möglich, der 74FST3253 ist ja schon wieder obsolet. Der 74CBTLV3253 scheint etwas besser zu sein (kleinerer Rds(on) und Eingangskapazitäten).

Old schrieb:

Viel wichtiger für gute I/Q-Signale sind die möglichst schnellen Schaltzeiten und möglichst ein „Break-before-Make“ Umschaltverhalten.

Das hätte man mit einer Gilbertzelle wie NE612.

Old schrieb:

.B. der Receiver von QRP-Labs (https://www.qrp-labs.com/images/receiver/receiver.pdf) verwendet „diskrete“ Instrumenten-Verstärker und hat auch noch den Vorteil eines double-balanced QSD.

Das stimmt natürlich: guter Hinweis. Das Design hatte ich noch nicht gesehen.

Statt den I-Amp quasi-diskret aufzubauen, könnten man doch auch bewährte Varianten aus dem Mess/Audiobereich nehmen, die auch sonst passen (Vsmin <= 5V), wie etwa INA2141 oder INA2148, ...

Naja, kostenmäßig ist das ungefähr gleich.

Nach etwas Pause inkl. Ausflug zum MSI001 und erneutem Experimentieren mit dem AX5043 komme ich nochmal auf dieses Thema zurück.

Um das Design zu komplettieren, möchte ich vor dem Mischer noch ein LNA einsetzen, und nach dem Mischer (vor dem ADC) noch einen VGA/AGC.

Als LNA (18dB) ist mir der MAX2650 über den Weg gelaufen. Ist das eine sinnvolle Wahl (mit BPF davor und LPF dahinter)? Was wären ggf. Alternativen?

Was käme für die Verstärkungsregelung in Frage? Im µC (STM32G431) habe ich ein PGA mit max. g=64 zur Verfügung.

Danke für Eure Hinweise.