Forum: HF, Funk und Felder Raspberry Pi Pico SDR


von Wulf D. (holler)


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Moin,
bin durch Zufall auf folgendes SDR gestoßen:
https://101-things.readthedocs.io/en/latest/breadboard_radio.html

Nur mit ein paar Standard-Bauteilen und einem Pi-Pico als 
Signalprozessor.
1
    0 - 30MHz coverage
2
    CW/SSB/AM/FM reception
3
    OLED display
4
    simple spectrum scope
5
    headphone output
6
    500 general-purpose memories
7
    runs on 3 AAA batteries
8
    less than 50mA current consumption

Incl. Software: https://github.com/dawsonjon/PicoRX

Finde ich faszinierend, da so transparent und mit minimalen Mitteln. 
Sehen vielleicht die HF-Experten anders bzw als kalten Kaffee, aber ich 
werde das bei Gelegenheit mal aufbauen.

von Udo (grindstone)


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Genügend Rechenleistung hat der pico auf jeden Fall.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Ich denke, das Dings werde ich mir mal bauen. Picos sind noch da, die 
Displays gibts säckeweise für billig und so ein schneller OpAmp müsste 
auch noch da sein. Ob man beim Analogschalter auch einen CD4052 benutzen 
kann, werde ich rausfinden.
Danke fürs finden!

: Bearbeitet durch User
von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Das Projekt hatte ich dort auch gesehen:
http://elektronik-labor.de/Labortagebuch/Tagebuch0325.html#sdr

Die Theorie dahinter ist auch interessant:
https://101-things.readthedocs.io/en/latest/radio_receiver.html

von Herbert Z. (herbertz)


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Was mus man da exakt tun um auf einen nackten Pi Pico die passende 
Software unter Windows aufzuspielen. Gibt sicher viele, die tun da nicht 
täglich damit rum und sehen dieses Thema als Hürde. Ist das relativ 
einfach, oder sind da einige Schritte notwendig (kompilieren)?
MfG

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Herbert Z. schrieb:
> Was mus man da exakt tun um auf einen nackten Pi Pico die passende
> Software unter Windows aufzuspielen.

Bei gedrücktem Button auf dem Pico USB anstecken. Der Pico meldet sich 
als Massenspeicher. Die Datei mit der Endung *.UF2 auf den Pico 
kopieren. Fertig.
Der Autor liefert das UF2. Wenn du möchtest, kannste auch selber 
kompilieren, aber richtig nötig ist das nicht. Dafür muss etwas Kram auf 
deine Maschine installiert werden und man muss wissen, was man tut.
Releases:
https://github.com/dawsonjon/PicoRX/releases

Muss entzippt werden und enthält 'picorx.uf2'. Wer einen Pico 2 hat 
sollte das 'RP2350' Dings laden.

: Bearbeitet durch User
von Herbert Z. (herbertz)


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Matthias S. schrieb:
> Bei gedrücktem Button auf dem Pico USB anstecken. Der Pico meldet sich
> als Massenspeicher. Die Datei mit der Endung *.UF2 auf den Pico
> kopieren. Fertig.

Dankeschön!
Ich hab mal vor ewigen Zeiten einen Raspberry als Pi-Hole Werbeblocker 
eingerichtet. War aber dann nicht zufrieden damit.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Herbert Z. schrieb:
> Ich hab mal vor ewigen Zeiten einen Raspberry als Pi-Hole Werbeblocker
> eingerichtet. War aber dann nicht zufrieden damit.

Der RPi Pico hat überhaupt nichts mit den klassischen Raspberry zu tun, 
asser, das er auch von der RPi Foundation entwickelt wurde. Der Pico 
enthält einen Mikrocontroller RP2040 und läuft auch nicht unter Linux 
oder so.
Beliebt ist z.B. Micropython oder eben die Programmierung mit C/C++.
https://www.raspberrypi.com/products/raspberry-pi-pico/

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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H, wie kann eine ADU mit 0.5 MS/sec ein Signal von bis zu 30 MHz 
abtakten ohne das Nyquist sich im Grab herumdreht wie der Propeller 
einer Me 109 ?!

Und ohne gescheiten HF Verstärker/Antenne geht da auch fast (nix), durch 
Rechenleistung kann man nichts ersetzen.

Besser man baut sich erstmal ein bewährtes SDR-Radio als Referenz:

* 
https://www.rtl-sdr.com/arm-radio-a-cheap-sdr-built-out-of-an-arm-processor-and-not-much-more/
* Beitrag "SDR mit STM32 der Einstieg"

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Bradward B. schrieb:
> Und ohne gescheiten HF Verstärker/Antenne geht da auch fast (nix), durch
> Rechenleistung kann man nichts ersetzen.

Deswegen werde ich das mal bauen, kost' ja nix. Vergleichen kann ich es 
mit meinem HackRF. Aber von vorneherein zu behaupten, das es nicht geht, 
ist sicher voreilig. Und eine Vorstufe kannste immer davor setzen.

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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>  Und eine Vorstufe kannste immer davor setzen.
                     ^^^^^^^^
Eher "musste", im Video wird um 07:26 angegeben, das alle Versuche mit 
vorgeschaltetem Breitband-LNA gefahren wurden. Und die verwendete 
Antenne scheint auch eine mit Richtcharakteristik zu sein (Youloop, 
video ab 07:09), was die Stations-Selection vereinfachen sollte.

https://hamradioshop.net/Antennen/H-Feld-Aktivantennen/397/Original-Airspy-YouLoop

> Aber von vorneherein zu behaupten, das es nicht geht,
> ist sicher voreilig.

Gegen Naturgesetze wie dem Abtasttheorem ist nun mal schwer anzustinken.

 Werd wohl in die Grundlagen des erwähnten "Tayloe detector" einsteigen, 
vielleicht erklärt das das Arbeitsprinzip hinreichend.
Arbeitshypothese: Es scheint wohl einen RasPi externer Mixer/Demodulator 
zu geben, so das der Raspi nur das runtergemischte ZF-Signal digital 
prozessiert.

https://www.norcalqrp.org/files/Tayloe_mixer_x3a.pdf

: Bearbeitet durch User
von Sandra F. (sdrfreak)


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Matthias S. schrieb:
> Ich denke, das Dings werde ich mir mal bauen. …
> …
> … Ob man beim Analogschalter auch einen CD4052 benutzen
> kann, werde ich rausfinden.
> …

Ein CD4052 ist nur bis ca. 1MHz Empfangsfrequenz tauglich, siehe

https://github.com/dawsonjon/PicoRX/issues/99#issuecomment-2667663600

Ein CD4053 würde wenigstens noch bis ca. 2MHz gut brauchbar sein und 
erst ein 74HCT4053 ist dann wirklich bis 30MHz geeignet.

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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> Ein CD4052 ist nur bis ca. 1MHz Empfangsfrequenz tauglich, siehe
>
> https://github.com/dawsonjon/PicoRX/issues/99#issuecomment-2667663600
>
> Ein CD4053 würde wenigstens noch bis ca. 2MHz gut brauchbar sein und
> erst ein 74HCT4053 ist dann wirklich bis 30MHz geeignet.

Exakt sind es wohl RasPi-Takt/4, die an den PIO für den Muxer generiert 
werden, also etwas über 30 MHz  (125MHz/4) .

Da es im 8m Band nicht viele Stationen gibt, ist die Motivation den Pico 
an der Stelle für SDR schneller zu machen wohl nicht besonders hoch.

: Bearbeitet durch User
von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Bradward B. schrieb:
> H, wie kann eine ADU mit 0.5 MS/sec ein Signal von bis zu 30 MHz
> abtakten ohne das Nyquist sich im Grab herumdreht wie der Propeller
> einer Me 109 ?!

Wie in einer schönen Grafik auf der Projektseite dargestellt, wird die 
HF bis 30 MHz auf +-12 kHz runtergemischt. Erst dann tastet der Pico mit 
einer Bandbreite von 250 kHz ab.

von Wulf D. (holler)


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Die Animationen auf der Projektseite sind wirklich klasse, macht Spaß da 
zuzusehen :-)

Mal sehen ob ich auch die SW nachvollziehen kann.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Sandra F. schrieb:
> CD4052 ist nur bis ca. 1MHz Empfangsfrequenz tauglich

Ok, danke für den Hinweis.

von Norbert (der_norbert)


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Sieht nett aus. Sobald die Zeit es erlaubt, werde ich das auch mal 
testen. Ein paar Gedanken vorweg:

* Das neue SDK erlaubt 200MHz (ohne overclocking)
* Die ADC dürfen für diese Anwendung gerne mit doppelter Samplerate 
(1Msps) gefahren werden.
* Der Headphone Output kann mittels zweier komplementärer GPIOs (kein 
CPU Overhead) deutlich verbessert werden.
* Für mehr ›Grunt‹ kann man auch (über kleine Koppelwiderstände) mehrere 
GPIOs parallel ausgeben lassen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Es scheint ein wenig komplizierter zu sein, den Multiplexer zu beziehen. 
Digikey hat ihn, aber sonst niemand in meiner Reichweite. Als Opamp 
sollte aber z.B. auch der SGM722 zu funktionieren.

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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> Es scheint ein wenig komplizierter zu sein, den Multiplexer zu beziehen.
> Digikey hat ihn, aber sonst niemand in meiner Reichweite.

Anderes package vielleicht? Muss man dann eben ein Adapter-pcb auf DIL 
verwenden. So exotisch ist dieser 1:4 Demuxer nicht, das es da nicht 
etliche  Äquivalenztypen gibt.
Abschaltbare Ausgänge muss auch nicht sein, von dem Dual-Typ wird auch 
nur die Hälfte benutzt, ...

Da mal Mouser: 
https://www.mouser.de/c/semiconductors/logic-ics/encoders-decoders-multiplexers-demultiplexers/?series=QS3253

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Ich brauche genau 2 ICs für dieses Projekt, wobei mir DIP oder SMD egal 
ist. Aber dafür bestelle ich weder bei Mouser noch bei Digikey. Ich habe 
noch irgendwelche Analogschalter von Analogdevices, die ich mal checken 
sollte und für den MUX werde dann ich einfach mal den 74HCT4052 
ausprobieren.

von Wulf D. (holler)


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Bauteile sind doch nicht so ganz "Standard".

Egal, will das Gerät dennoch aufbauen und werde den Muxer und OP bei 
Mouser bestellen.
Wer mag, kann mir eine PM bis Mittwoch, den 19.03.25 EOB schicken:
2€ (Briefversand & Versandbeteiligung Mouser) plus Bauteilpreis(e), per 
Paypal wenn das Material da ist. Kann dauern, Mouser nennt keine 
brauchbaren Termine.

Kein DIP, passt nicht in einen Brief. Den OP gibts auch bei Conrad in 
DIP8.
1
TI                  package     €
2
SN74CBTLV3253DR     so16      0,7
3
SN74CBTLV3253RGYR   qfn16     0,7
4
SN74CBTLV3253PWR    tssop16   0,7
5
SN74CBTLV3253DBQR   ssop      0,7
6
SN74CBTLV3253DGVR   tvsop     0,7
7
Microchip    
8
MCP6022-I/ST         TSSOP-8  1,6
9
MCP6022-E/SN         SOIC-8   1,6

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Hast PN, Wulf.

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Wulf D. schrieb:
> Kann dauern, Mouser nennt keine brauchbaren Termine.

SN74CBTLV3253DR 3689 Stück sofort verfügbar
SN74CBTLV3253RGYR  3843 Stück sofort verfügbar
SN74CBTLV3253PWR 155 Stück sofort verfügbar
SN74CBTLV3253DBQR 1224 Stück sofort verfügbar
SN74CBTLV3253DGVR 1987 Stück sofort verfügbar
MCP6022-I/ST 15679 Stück sofort verfügbar
MCP6022T-E/SN 1274 Stück sofort verfügbar

von Herbert Z. (herbertz)


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Da wird auch ein Sender beschrieben. Ist wohl noch nicht soweit wie der 
Rx .
Ich habe keine fertige Software gesehen, also ist das nix für mich.
Schade, den ein Sender dazu der Fm,SSb und Cw kann für alle Bänder das 
wäre schon was...auch wenn da nur 1mW rauskommt...

von Wulf D. (holler)


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Joe G. schrieb:
> Wulf D. schrieb:
>> Kann dauern, Mouser nennt keine brauchbaren Termine.
>
> SN74CBTLV3253DR 3689 Stück sofort verfügbar
> ...

Gehe einen Schritt weiter, da steht was von 6W *.
Nach meinen (seltenen) Erfahrungen mit Mouser kommen am Ende 2-3w rum.

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Das gilt nur für Zitat
"Geschätzte Produktionszeit des Werks für Mengen, die größer als 
angezeigt sind."
Aber egal, 2-3 Woche ist OK :-)

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Es gibt zu dem Projekt schon diverse Erweiterungen [1] u.a. auch eine 
Platine. Die Daten liegen im Gerberformat vor. Ich habe sie mal in das 
Format meines bevorzugten LP-Herstellers konvertiert [2]. Eine Platine 
würde 9.60€ kosten.

[1] https://github.com/f4goh/SDR-PICO/tree/main
[2] https://aisler.net/p/LDTVCZXA

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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> Es gibt zu dem Projekt schon diverse Erweiterungen [1] u.a. auch eine
> Platine. Die Daten liegen im Gerberformat vor. Ich habe sie mal in das
> Format meines bevorzugten LP-Herstellers konvertiert [2]. Eine Platine
> würde 9.60€ kosten.


Klingt sehr interessant, ich bestell trotzdem oben mit in einer Bauform 
die man auch ohne Platine nutzen kann. Ich recherchier noch nach einer 
Variante mit integrierten IQ-Mixer statt den diskreten 
analogschalter/OPA.

von Sandra F. (sdrfreak)


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Bradward B. schrieb:
>
> … Ich recherchier noch nach einer
> Variante mit integrierten IQ-Mixer statt den diskreten
> analogschalter/OPA.

Dann schau dir den MSi001 im „bastelfreundlichen“ 6x6mm QFN Package an.

von Wulf D. (holler)


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Joe G. schrieb:
> Es gibt zu dem Projekt schon diverse Erweiterungen [1] u.a. auch eine
> Platine.

Interessant als Breadbord. Werde mir aber eine in anderem Formfaktor 
bauen.


Sandra F. schrieb:
> Dann schau dir den MSi001 im „bastelfreundlichen“ 6x6mm QFN Package an.

0,5mm pitch, da macht das Handlöten wieder Spaß.
Leider nicht bei Mouser für Privatmenschen verfügbar.

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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Wulf D. schrieb:
> Joe G. schrieb:
>> Es gibt zu dem Projekt schon diverse Erweiterungen [1] u.a. auch eine
>> Platine.

Vielleicht für spätere Aufbauten (Kleinserie ;-) ) fürs Erste habe ich 
mich persönlich für nen Lochraster o.ä. Aufbau entschieden. Auch um an 
einigen Stellen besser experiementieren zu können:
* display wech, da stöpsele ich nen laptop an den Pico-UART (brauch wohl 
SW-Anpassung). Und bei display experiementier ich grad mit e-paper und 
RasPi.
* Antennenanschluss, zu einem hab ich da noch einen "aktive" Ferritstab 
aus LW-Experiementen rumliegen, zum anderen muss ich mal schauen was bei 
mir an Antennen mit SMA und SMA-RP rumliegt.
* in manchen Schaltplänen taucht da ein Bandfilter mit weiterern 
Steuersignalen zum Pico auf, die viel ich eigentlich fürs erste auch 
nicht.

Grad in Richtung Antenne sehe ich einiges Potential. Bin hier auch viel 
in Richtung 50 Ohm ausgerichtet (wegen TX), nicht das das das hier auf 
75 Ohm (RX only) optimiert ist.

> Sandra F. schrieb:
>> Dann schau dir den MSi001 im „bastelfreundlichen“ 6x6mm QFN Package an.
>
> 0,5mm pitch, da macht das Handlöten wieder Spaß.

Also die Kalibrierfrist für meinen "Ironie-Detektor" ist schon vor 
Jahren abgelaufen ... QFN meide ich persönlich eher wenn möglich. Wenn 
schon SMD dann lieber was mit "richtigen" Beinen wie SOP.
Und dann fehlenen mir bei dem MSi ein paar Bänder. Aber danke für den 
Tipp, behalte ich im Hinterkopf.

> Leider nicht bei Mouser für Privatmenschen verfügbar.
Lein unüberwindliches Problem

: Bearbeitet durch User
von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Ich löse mal die Bestellung von [1] aus. Da es immer 3 gelieferte 
Platinen sind, kann ich zwei bei Bedarf abgeben.
Mit gefällt diese Variante sehr gut, da die Eingangsfilter getrennt 
sind. Hier würde ich einen Eingang für die Afu-Bänder nach
(tr)uSDX [2] aufbauen.

[1] https://aisler.net/p/LDTVCZXA
[2] https://dl2man.de/2-trusdx-assembly/

von Sandra F. (sdrfreak)


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Bradward B. schrieb:
>
>> Sandra F. schrieb:
>> Dann schau dir den MSi001 im „bastelfreundlichen“ 6x6mm QFN Package an.
>
> Und dann fehlenen mir bei dem MSi ein paar Bänder. Aber danke für den
> Tipp, behalte ich im Hinterkopf.
>

Nicht von den allgemeinen Daten des Herstellers verwirren lassen, der 
MSi001 empfängt von ca. 50kHz bis ca. 2GHz bei entsprechender 
Programmierung alles. Die Demodulation der I/Q-Signale erfolgt dann mit 
dem nachfolgenden RP2040/2350 und entspricht damit auch nicht den 
verwirrenden Angaben vom Hersteller. Die Herstellerangaben zum MSi001 
beziehen sich wohl nur ganz allgemein auf einen möglichen 
Verwendungszweck.

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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> Die Demodulation der I/Q-Signale erfolgt dann mit
> dem nachfolgenden RP2040/2350 und entspricht damit auch nicht den
> verwirrenden Angaben vom Hersteller.

Generelle Frage bezüglich Demodulationsfähigkeiten mittels SDR:
Sind hier Einschränkungen/Qualitätsteinbussen erwartbar im Vergleich zur 
(klassischen) "analogen" Schaltungstechnik ?

Bspw.  eine Modulationsvariante  aus AM, FM,  SSB, ... ist nicht so gut 
demodulierbar (bspw. abhängig von "idealen" 
Modulationsgrad/Empfangsbedingunegn o.ä.). Insbesonders wenn nicht 
(unendlich) viel Rechentechnik/MIPS zur Verfügung steht. (ist ja nur ein 
µC hier und kein FPGA).

FM (Stereo, RDS) mit breiteren Spektrum vielleicht ?! Aber sowas sollte 
sich in den Bändern unter 30 MHz eher nicht finden. Trennschärfe ?

Welche "Nachteile" im SDR könnte sich damit heraus-experimentieren ?
Die Beschreibung auf den Webseiten stellt ja die Vorteile 
("Allzweckwaffe der Billigheimer") in den Vordergrund.

: Bearbeitet durch User
von Sandra F. (sdrfreak)


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Die digitale Verarbeitung/Demodulation der I/Q-Signale eine 
QuadratureSamplingDetectors (QSD) hat nur Vorteile gegenüber üblicher 
Analog-Signalverarbeitung/Demodulation. Für AM/CW/SSB/NFM ist nichtmal 
viel Prozessorleistung nötig, wie man beim uSDR mit einem ATmaga328 
sehen kann. Für WFM, also UKW-Rundfunk ist dann schon etwas mehr 
Rechenleistung nötig, aber auch das geht mit entsprechenden 
Mikrocontrollern, wie man beim Teensy Convolution SDR sehen kann.

Trennschärfe usw. wird mit digitalen Filtermethoden erreicht, was bis 
hin zu steilflankigen Notch-Filtern reicht, um Störsignale ausblenden zu 
können. Ein „Problem“ ist nur, dass ein QSD auch ungradzahlige 
Harmonische der eigentlichen Empfangsfrequenz relativ gut mitempfängt 
(3. Harmonische mit nur ca. 9dB und 5. Harmonische mit nur ca. 14dB mehr 
Signaldämpfung). Wenn da auf einer ungradzahligen Harmonischen ein 
starker Sender empfangbar ist, was z.B. ein leistungsstarker 
UKW-Ortssender sein könnte, der auch bei ca. 30MHz oder ca. 20MHz 
mitempfangbar wäre. Bei solchen Empfangssituationen braucht man dann 
einen 30MHz Tiefpassfilter vor dem QSD. Andererseits kann man das auch 
ausnutzen, in dem man eben ohne Tiefpassfilter UKW-Rundfunk bei 30MHz 
oder 20MHz empfängt und diese I/Q-Signale digital weiterverarbeitet 
(siehe Teensy Convolution UKW-Radioempfang 
https://youtu.be/qXAM5OmVnHE). Für UKW-Stereo braucht man dann einen 
Teensy 4.1, weil der Teensy 3.6 dafür dann doch zu wenig 
Verarbeitungsleistung bietet.

Neben der Prozessorleistung bestimmen die ADCs für die I/Q-Signale 
einige wesentliche Eigenschaften wie maximale Bandbreite, Dynamikbereich 
usw. Wer also einen breitbandigen Panorama-Empfänger z.B. von 1…30MHz 
haben will, kommt dann mit den einfachen Konzepten nicht mehr aus.

von Martin O. (ossi-2)


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Inwiefern stellt eigentlich die Tatsache dass der Pico die I und Q 
Signale nicht gleichzeitig sampled ein Problem dar ?

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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> Inwiefern stellt eigentlich die Tatsache dass der Pico die I und Q
> Signale nicht gleichzeitig sampled ein Problem dar ?

Hm, zielt die Frage darauf ab, das der Pico einen ADC mit 5 Kanälen hat 
? Oder das der Tayloe-Mixer durch den Umschalter die I,Q Paare 
eigentlich mit einem Phasenversatz von 90° rausgibt ?

Die Hörbeispiele in dem Video hören sich eigentlich ganz passable an, 
bei über Funk hörbaren Audio ist ja bei ca. 8 kHz Schluß und da liegt 
der ADC mit 500kS/s deutlich drüber.

Anbei mal die Beschreibung zum Tayloe-Mixer aus der HAMradio-Jahresband 
von 2018 (ARRL-Handbook).

: Bearbeitet durch User
von Martin O. (ossi-2)


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Ich meine die Verzögerung die dadurch entsteht dass ein AD Wandler 
zwischen beiden Kanälen umgeschaltet wird. Meiner Meinung nach erzeugt 
der Tayloe Mischer keine 90 Grad Versatz zwischen I und Q.

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


Angehängte Dateien:

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> Ich meine die Verzögerung die dadurch entsteht dass ein AD Wandler
> zwischen beiden Kanälen umgeschaltet wird. Meiner Meinung nach erzeugt
> der Tayloe Mischer keine 90 Grad Versatz zwischen I und Q.

Das klingt nach "IQ-Imbalance-correction" (IQ Ungleich-Korrektur), das 
wohl viele IQ-Mixer-SDR kennen. In den Quelltexten zu dem Pico-SDR 
taucht dieser Begriff auch auf, ich kann aber nicht sagen, wie diese 
Korrektur hier, eventuell durch besondere Settings des AD-Wandlers, 
realisiert ist.


* 
https://markimicrowave.com/technical-resources/application-notes/5-ways-to-compensate-for-passive-iq-mixer-imbalance/
* 
https://www.amateurfunk-sulingen.de/forum/index.php?board=15;action=display;threadid=676

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Das muss korreliert werden. Beim tr(u)SDX wird im I-kanal der Mittelwert 
aus altem und neuem Sample verwendet. Wie es der Pico Rx macht, habe ich 
im Quelltext noch nicht gefunden. Optimierungspotential gib es 
sicherlich auch noch bei der Parallelisierung bei der IQ Verarbeitung. 
Dein Arikel zeigt ja wunderbar einen Faktor von bis 1.8 :-)

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Bradward B. schrieb:
> Das klingt nach "IQ-Imbalance-correction" (IQ Ungleich-Korrektur), das
> wohl viele IQ-Mixer-SDR kennen.

Dieses Phänomen und deren Lösung ist beim Pico Rx hier [1] gut 
beschrieben, ist aber mit dem Versatz des einen Sample nicht gemeint. So 
wie ich Martin verstanden habe, geht es ihm darum, wie das z^-1 zur 
Verzögerung in einem Kanal realisiert ist.

[1] 
https://101-things.readthedocs.io/en/latest/breadboard_radio_part3.html

von Herbert Z. (herbertz)


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Im Funkamateur Heft 5 wird es einen Beitrag zum Pi Pico SDR geben. So 
ist es in der Vorschau zu lesen.

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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> Im Funkamateur Heft 5 wird es einen Beitrag zum Pi Pico SDR geben. So
> ist es in der Vorschau zu lesen.

Redaktionsschluß 08.04.25, noch zwei Wochen zum hier mitlesen.
https://www.funkamateur.de/vorschau.html

von Sandra F. (sdrfreak)


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Martin O. schrieb:
> Inwiefern stellt eigentlich die Tatsache dass der Pico die I und Q
> Signale nicht gleichzeitig sampled ein Problem dar ?

Das ist nicht wirklich ein Problem, da der ADC mit 500kS/s, also aller 
2us ein Sample, kontinuierlich arbeitet. Das sind dann 250kS/s für 
jeweils I- und Q-Signal, also aller 4us ein I- oder Q-Sample mit einem 
Jitter von maximal 2us. Das ist bei den auf maximal 12kHz begrenzten 
I-/Q-Signalen vernachlässigbar. Dies insbesondere auch, weil in der 
nachfolgenden Verarbeitung der Samples „Mittelwerte“ mehrerer Samples 
benutzt werden.

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Ich habe mir das Problem nochmals angesehen.

Jon Dawson hat es recht gut gelöst. Er geht von einem komplexen Signal 
mit einer Bandbreite von 250kHz (-125kHz | + 125kHz) aus, welches zur 
Demodulation weiterverarbeit wird. Dazu tastet er I und Q abwechselnd 
mit 500kHz ab (beginnend mit I). Der jeweils andere (fehlende) Wert wird 
immer null gesetzt. Damit erhält man zunächst einen komplexen Datenstrom 
mit 500 KS/s. Das Spektrum dieses Datenstromes entspricht durch die 
aufgefüllten Nullen nicht mehr exakt dem Originalspektrum. Im zentralen 
Bereich (-125kHz | + 125kHz) befindet sich das Originalspektrum, im 
äußeren Bereich, also von -250kHz bis -125kHz und 125kHz bis 250kHz 
befinden sich unerwünschte Mischprodukte. Diese Mischprodukte kann man 
mittels Tiefpassfilterung loswerden. Da der Tayloe-Mischer schon sowas 
wie ein Tiefpassfilter realisiert, werden die vier RC-Kombinationen vor 
dem OPV so dimensioniert, dass sie die gewünschte Tiefpassfunktion 
erfüllen. Im Ergebnis erhält man also einen IQ-Datenstrom, welcher 
effektiv mit 250kHz exakt abgetastet wurde.

Vielleicht für die Nachtichtentechniker ein alter Hut, ich finde die 
Idee genial, nur ein AD-Wandler im Round-Robin-Mode :-)

von Rick (rick)


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Joe G. schrieb:
> Jon Dawson hat es recht gut gelöst. [...]
Prinzipiell eine nette Idee, ich bin immer noch auf der Suche nach dem 
idealen Tiefpassfilter (egal ob analog oder numerisch) :)

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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So hab mal ein bißchen zu einem Wiki-Artikel zusammengetragen, kann 
gerne Unterstützung erfahren: SDR-Radio mit Raspberry Pi Pico

Jetzt am Wochenende dürfte sich trotz dem "Tag der Raumfahrt" ( 
Beitrag "Veranstaltungstipp deutschlandweit: Tag der Raumfahrt 29.03.25" ) etwas Zeit zum 
experimentieren finden lassen, hab mal ein paar Audio-Sachen mit dem 
Pico ins Auge gefasst.

Ein paar "Spezialteile" fürs SDR könnten auch an diesen Tagen eintrudeln 
oder im Teile-regal gefunden werden ...

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Bradward B. schrieb:
> zu einem Wiki-Artikel

Ein 74HCT4053 wäre unnötig kompliziert zu verdrahten, weil das ja nur 
2-polige Umschalter sind (es wird ein zusätzlicher Inverter zum Steuern 
benötigt). Besser also den vorgeschlagenen Typ oder ein 74HCT4052 mit 2 
4-Kanal Schaltern.
Der CD4052 scheint ja lt. Sandra viel zu langsam zu sein.

von Jens K. (jensky)


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Bradward B. schrieb:
> Gegen Naturgesetze wie dem Abtasttheorem ist nun mal schwer anzustinken.

Man könnte doch, wie hier, ein Bewertungssystem einführen und das 
Naturgesetz mit - bestrafen :-D

von Udo (grindstone)


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Jens K. schrieb:
> Bradward B. schrieb:
>> Gegen Naturgesetze wie dem Abtasttheorem ist nun mal schwer anzustinken.
>
> Man könnte doch, wie hier, ein Bewertungssystem einführen und das
> Naturgesetz mit - bestrafen :-D
Ich fürchte, das Naturgesetz hat da den Götz von Berlichingen auf seiner 
Seite.

von Sandra F. (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Bradward B. schrieb:
>> zu einem Wiki-Artikel
>
> Ein 74HCT4053 wäre unnötig kompliziert zu verdrahten, weil das ja nur
> 2-polige Umschalter sind (es wird ein zusätzlicher Inverter zum Steuern
> benötigt). Besser also den vorgeschlagenen Typ oder ein 74HCT4052 mit 2
> 4-Kanal Schaltern.
> Der CD4052 scheint ja lt. Sandra viel zu langsam zu sein.

Mit einem 4053 Triple-1:2 Mux statt eines 1:4 Mux für den QSD ist da 
nichts komplizierter (und wird auch kein zusätzlicher Inverter 
benötigt), es ist nur ein anders funktionierender QSD, siehe

Beitrag "QSD und 2 OPV INA"

Diese Art von QSD hat einige Vorteile gegenüber der „klassischen“ 
Variante mit einem 1:4 Mux. Beim klassischen „Tayloe detector“ mit einem 
1:4 Mux ist jeder Schalter des Mux nur für eine Viertelperiode der 
Takt-(/Empfangsfrequenz) eingeschaltet und Dreiviertel der Periode 
ausgeschaltet, was besonders schnelle Schaltzeiten (bei höheren 
Empfangsfrequenzen) des Mux erfordert. Bei Verwendung eines 4053 als Mux 
wird dagegen jeder Schalter für eine Halbeperiode ein- und 
ausgeschaltet, was nicht ganz so schnelle Schaltzeiten erfordert. Die 
74HCT4053 verschiedenster Hersteller sind alle bis 30MHz Schaltfrequenz 
gut geeignet, zumindest alle, die ich habe (auch solche in China 
gekaufte).

Insbesondere bei der allgemeinen Beschreibung des „Tayloe detector“ mit 
jeweils einem einfachen OPV als Differenzverstärker für die I/Q-Signale 
liegt ein Missverständnis vor, wie solch ein einfacher 
Differenzverstärker funktioniert. Durch den Rückkopplungs-Widerstand vom 
Ausgang des OPV zu seinem invertierenden Eingang degradiert die 
Schaltung vom Differenzverstärker zur nichtinvertierenden OPV Schaltung. 
Dies insbesondere, wenn vor dem invertierenden Eingang gar kein 
Widerstand vorhanden ist bzw. ein relativ niederohmiger. Erst durch die 
Nutzung einer Instrumenten-Verstärkerschaltung können die Eigenschaften 
der „balanced“ QSD-Schaltungen (richtig) zur Geltung kommen.

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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Wulf D. schrieb :

> Wer mag, kann mir eine PM bis Mittwoch, den 19.03.25 EOB schicken:
> 2€ (Briefversand & Versandbeteiligung Mouser) plus Bauteilpreis(e), per
> Paypal wenn das Material da ist. Kann dauern, Mouser nennt keine
> brauchbaren Termine.

Vielen Dank, ist angekommen, ist ja noch kleiner als gedacht, da muss 
man ja 3 Tage vorher seinen Getränkekonsum/Emotionskostüm anpassen, das 
man nicht das kleinste Zittern in den Hände hat ;-)

HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH

> Mit einem 4053 Triple-1:2 Mux statt eines 1:4 Mux für den QSD ist da
> nichts komplizierter (und wird auch kein zusätzlicher Inverter
> benötigt), ....

vielen Dank für die Ausführungen, hab mal den Artikel angepasst (Sollte 
jeder mit Anmeldungen können, Punkt "Bearbeiten" oben auf der Leiste 
links.)

Wofür steht "QSD" ? die Q-Gruppe "Your keying is defective" wird es wohl 
nicht sein.  Ach da steht's "Quadrature Sampling Detector".

Wie macht sich ein zu langsamer/suboptimaler Analogschalter bemerkbar?
Fällt dann die Selektion von Sendern oberhalb x MHz aus ? 
Störungen/fading ? "Mögliche Workarounds? Bspw. Umverdrahtung, andere 
Zählsequenz am Taktteiler?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Bradward B. schrieb:
> das
> man nicht das kleinste Zittern in den Hände hat ;-)

Ich habe einen Lockrasteraufbau und mir zeitgleich mit den Chips so ein 
Set mit SSOP/SO Adapterplatinchen bestellt. Das war dann die erste Tat, 
die beiden ICs auf die Platinen zu löten. Der HF-Teil ist noch nicht 
aufgebaut, aber Display und Knöpfchen spielen schon mal. Diese kleinen 
OLED sind ja besser, als ich dachte :-O

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Beim Aufbau steht man ja vor dem Problem die Bandbreite festzulegen. Für 
einen Panorama Rx mit Wasserfalldiagram benötigt man eine andere 
Bandbreite als für SSB oder AM. Anbei eine LTSpice Schaltung zum 
experimentieren. Das Muster hat eine Verstärkung von 60dB und eine 
cut-off Frequenz von ca. 38 kHz. Die 3 Ohm Widerstände bilden den 
Widerstand der Schalter im QSD-Detektor ab.
Joe (DL3AKB)

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Bevor noch ein Unglück passiert:
Im Breadboard 'Schematic' des ersten Links sind die Anschlüsse VCC und 
GND am OLED vertauscht gegenüber dem allgemein weit verbreiteten Layout 
der Displays. Also nochmal gucken, das man da nicht stur nach dem 
Schematic verdrahtet.

von Georg S. (randy)


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Wegen dem abwechselnd I und Q abstasten: Stell dir vor du tastest I und 
Q ab und mischt das dann im digitalen runter mit einem LO der 1/4 der 
Abstastrate hat (also 125kHz LO bei 500kHz Abtastrate).
Was wären die Faktoren die sich durch sin(2*pi*f_LO) ergeben?
I-Zweig (sin):  0,-1, 0,+1,...
Q-Zweig (cos): +1, 0,-1, 0,...
Jede zweite Multiplikation ist sowieso mit Null, und das auch schön 
abwechselnd. Also kannst du gleich abwechselnd I und Q abtasten. Und 
multiplizieren muss du auch nicht, nur negieren...
Diese Methode ist geeignet wenn du ein ZF-Signal bei 125kHz ins 
Basisband mischen willst.
Ich habe den Thread nicht in detail gelesen um zu wissen ob das die 
Intention des abwechseln Abtasten ist.

von Sandra F. (Gast)


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Bradward B. schrieb:
>
> Wie macht sich ein zu langsamer/suboptimaler Analogschalter bemerkbar?
> Fällt dann die Selektion von Sendern oberhalb x MHz aus ?
> Störungen/fading ? "Mögliche Workarounds? Bspw. Umverdrahtung, andere
> Zählsequenz am Taktteiler?

Zu langsam ist ein Analogschalter, wenn die Summe aus Einschalt- und 
Ausschaltzeit sowie der Verzögerungszeit des durchgeschalteten 
Analogsignals größer als die erforderliche Einschaltzeit (1/4 
Empfangs-/Schaltfrequenzperiode beim QSD mit einem 1:4 Mux oder 1/2 
Periodendauer bei der Schaltung mit zwei 1:2 Mux) ist. Bei Annäherung an 
den Grenzwert wird die Trennung von unterem Seitenbandsignal und oberen 
Seitenbandsignal in der weiteren Signalverarbeitung immer schlechter 
(möglich), bis sie dann ganz unmöglich wird. Schlussendlich danach ist 
dann gar keine sinnvolle Signalverarbeitung mehr möglich.

Gegen zu langsame Analogschalter kann man nichts unternehmen, außer eben 
solche zu verwenden, die (noch) schnell genug sind. Bis 30MHz 
Empfangsfrequenz gibt es da keine Probleme, passende Analogschalter zu 
verwenden (eben z.B. einen 74CBT3253 oder 74HCT4053).

von Martin O. (ossi-2)


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Wenn ich einen 4053 ( 2 Umschalter) verwende sind die Analogsignale 
jeweils die Hälfte der Zeit durchgeschaltet statt ein Viertel. Ist das 
dann auch noch eine Tayloe Schaltung?

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Es gibt erste Lebenszeichen :-) Da der Pi Pico sich als Audio-Device 
anmeldet, kann man gleich über den PC das Signal abhören. Jetzt fehlen 
mir noch diverse Filterkapazitäten...

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Joe G. schrieb:
> Jetzt fehlen
> mir noch diverse Filterkapazitäten...

Ich habe erstmal genommen, was da war. Also 47nF statt 56nf und 180pF 
statt 220. Ausserdem habe ich die beiden 10µF mangels Masse erstmal 
gebrückt und einen LCL Tiefpass mit 220nH-82pF-220nH vor den 
Antenneneingang geschaltet.
Empfängt auf jeden Fall schon mal meinen DDS Generator. Der LCL setzt 
vermutlich etwas zu früh ein, aber die Spulen sind mit Kern - da kann 
man noch dran drehen.

von Sandra F. (sdrfreak)


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Martin O. schrieb:
> Wenn ich einen 4053 ( 2 Umschalter) verwende sind die Analogsignale
> jeweils die Hälfte der Zeit durchgeschaltet statt ein Viertel. Ist das
> dann auch noch eine Tayloe Schaltung?

Im engeren Sinn ist es dann keine Tayloe Schaltung. Im weiteren Sinn 
aber doch, weil es ein QSD mit vier Analog-Schaltern ist, die bei 
jeweils 0°, 90°, 180°und 270° Taktphase durchgeschaltet werden und das 
die Ausgangsschaltung für Tayloe war, die dann durch ihn „optimiert“ 
wurde. Grundlage der „Optimierung“ ist dabei die Einschaltdauer der 
einzelnen Schalter gewesen und hat ergeben, dass sich bei 1/4 
Periodendauer als Einschaltdauer die geringsten Umwandlungsverluste von 
nur ca. 1dB ergeben. Bei 1/2 Periodendauer betragen die 
Umwandlungsverluste ca. 3dB mehr. In Beiden Fällen ist der Rauschwert 
durch die Umwandlung in etwa gleich. Andererseits werden die niedrigen 
Umwandlungsverluste der optimierten Tayloe Schaltung durch den 
nachfolgenden einfachen Differenzverstärker mit nur einem OPV wieder 
zunichte gemacht. Tayloe merkt dazu an, dass man stattdessen eigentlich 
eine Instrumenten-Verstärkerschaltung verwenden sollte.

: Bearbeitet durch User
von Wulf D. (holler)


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Joe G. schrieb:
> Es gibt erste Lebenszeichen :-)

Gratuliere, so weit bin ich noch nicht. Bastele noch immer am Layout. 
Vielleicht hätte ich die fertige Platine nehmen sollen :-)

Aber da fehlt die Tiefpassbank, oder?

Ist wahrscheinlich einer der Schwächen des einfachen Konzepts, dass der 
Empfänger auch bei allen ungradzahligen Vielfachen der Schaltfrequenz 
empfindlich ist.

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Wulf D. schrieb:
> Aber da fehlt die Tiefpassbank, oder?

Ja, die fehlt. Der Preselektor kommt auf eine extra Platine. Derzeit 
bewickele ich fleißig Ringkerne :-)

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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> Gegen zu langsame Analogschalter kann man nichts unternehmen, außer eben
> solche zu verwenden, die (noch) schnell genug sind. Bis 30MHz
> Empfangsfrequenz gibt es da keine Probleme, passende Analogschalter zu
> verwenden (eben z.B. einen 74CBT3253 oder 74HCT4053).

Also nach einem Blick in das Datenblatt hatte ich den Eindruck, das man 
selbst so einen simplen IC wie einen Analog-Multiplexer suboptimal 
ansteuern/beschalten kann.

Die Schaltzeiten sind in einem recht grossen Intervall angegeben, so 
etwa minimal 20ns und Höchstens 60 ns.

Wahrscheinlich gibt es schnelle und langsame Schaltpositionswechsel, von 
"00" auf "11" ist wohl langsamer als von "00" auf "01" (nur ein von 2 
Selector-Eingängen wechselt Pegel).

Könnte man mal ausmessen. Gray codiert den select-Eingang wechseln 
lassen konnte von Vorteil sein also:
00 -> 01 -> 11 -> 10 -> 00 ..  oder 00 -> 10 -> 11 -> 01 -> 00.

Und wenn man nun unterschiedliche Schaltzeiten hat, wie am besten auf 
die beiden OPV verteilen? Möglichst '+' und '-' mit gleichlangen Inputs 
beschalten? Oder versuchen den Fehler in der Signaldauer/Phase 
gleich(Kompensierend verteilen ?

Und bei den Beispielhadten Muxer im Anhang könnte man zur Beschleunigung 
auch Vcc an das zulässige Mass erhöhen.

: Bearbeitet durch User
von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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Joe G. schrieb:
> Es gibt erste Lebenszeichen :-)

Super, Deine Einwilligung vorausgesetzt habe ich das als "Opener" dem 
Wiki-Artikel SDR-Radio mit Raspberry Pi Pico eingefügt.

Selbst schaue ich noch wie ich mir am Besten die Sourcen anpasse. An C's 
wollt ich noch die aus einem bedrahteten Kerko-Scheiben sortiment 
einsetzen, hoffe das die 20% Toleranz nicht das Problem sind, LCR -Meter 
ist vorhanden. Mal schauen, ob das kommende Wochenende produktiv wird, 
Ostern ist leider mit anderen Bauaktivitäten verplant.

: Bearbeitet durch User
von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Bradward B. schrieb:
> Deine Einwilligung vorausgesetzt...
alles gut :-)

Bradward B. schrieb:
> Selbst schaue ich noch wie ich mir am Besten die Sourcen anpasse.

Ganz nett wäre eine Anpassung der Software der 3 Pins (GPIO2 bis GPIO4) 
für den Preselektor. Mit den 3 Bits sind 7 mögliche Bänder möglich. 
Derzeit sind einfache TP-Filter mit den Eckfrequenzen
2 MHz, 4 MHz, 8 MHz, 16 MHz, 30 MHz vorgesehen.  Im Menüpunkt (CW) gibt 
es jedoch alle Afu-Bänder (160m, 80, 60m, 40m, 30m, 20m, 17m, 15m, 12m, 
10m). Ein Preselektor mit Bandfiltern könnte nun prima über 5 Bandfilter 
realisiert werden indem man Bänder zusammenfaßt.
160m, 80m+60m, 40m+30m, 20m+17m+15m, 12m+10m
Somit könnte man den Preselektor direkt vom RP Rx steuern.

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Jetzt voll bestückt :-)

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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Bei der Source-Durchsicht ist mir eine Gegenstelle für 
Fernsteuersoftware wie für das Kenwood TS-480 aufgefallen. Damit liesse 
sich eine Bedienung vom PC aus realisieren.

Ich hab mir das Kainka - Buch zum SDR besorgt. Das handelt zwar eher das 
Zusammenspiel mit einem Arduino ab, schlägt aber auch einen Eigenbau 
Tayloe Detector vor.

Bei Digikey hab ich noch Restbestände der von Kainka vorgeschlagenen 
DIL-Typen CD74HC4066E und (allerdings Ersatztyp zu Kainka) 
LMC660AIN/NOPB entdeckt und bestellt. Wenn die eingetroffen (12 Wochen 
angegeben) sind könnt ich einige davon abgeben, sind eh für 'ne 
Bastelgruppe eingeplant.

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Bradward B. schrieb:
> Damit liesse sich eine Bedienung vom PC aus realisieren.

Einfach fldigi [1] installieren und schon kann es losgehen :-)
Die Einstellung der CAT-Schnittstelle für den Pico RX müssen noch 
korrekt vorgenommen werden (siehe Bild).

[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Fldigi

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Nun hat der SDR auch ein Eingangsfilter bekommen. Die einzelnen 
Bandbereiche können in der Pico-Software prima eingestellt werden :-)

von Markus S. (markus7)


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Guten Morgen Joe,

wo kann ich einen Bausatz (SMDs bestückt) oder ein fertiges Gerät 
bekommen?

Markus

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Einen Bausatz kann ich leider nicht anbieten, jedoch eine unbestückte 
Platine [1]. Mein Aufbau ist noch recht experimentell. Er soll letztlich 
in einer Komplettplatine mit Eingangsfiltern und NF-Verstärker münden. 
Hier ist aber noch etwas Arbeit notwendig.

[1] https://aisler.net/p/LDTVCZXA

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