#wimoschafftwissen  (1/2) Software Defined Radio

 

SDR - Software Defined Radio, das Thema unserer neuen Detailseite.  Um einen kleinen Einblick zu bekommen, was Sie dort erwartet, gibt es hier eine kurze Übersicht.

Für die "alten Hasen" ist SDR natürlich schon allgemein bekannt, aber für die "newbies", hier eine kleine Einführung.  Statt die Signale bis zum Ende normal, analog zu verarbeiten, werden sie beim SDR mit einer Taktfrequenz abgetastet, digitalisiert und dann in einem Computer so digital verarbeitet, wie es für die Anwendung gewünscht ist. Im Grunde also ein Funkgerät (Empfänger, Sender oder Sendeempfänger), dessen Eigenschaften von Software bestimmt werden. Dass SDR nicht nur im Amateurfunk sowie bei digitalen Rundfunkempfängern sondern auch im Mobilfunk verwendet wird, zeigt, dass es sich um ein ausgereiftes, professionelles Verfahren handelt.

Aber Erstmal zurück zum Anfang: Wie funktioniert konventionelle, analoge Rundfunktechnik?

In den ersten Jahren der Rundfunktechnik arbeiteten die Empfänger noch sehr primitiv. Die einfache Detektortechnik empfängt „alle Sender auf einmal“. Um einzelne Sender am sogenannten Geradeausempfänger auszuwählen, wird ein Filter benötigt, der genau auf die Senderfrequenz einzustellen ist.

Praktischer und deshalb heute Standard ist der Überlagerungsempfänger, auch Superheterodyne bzw. kurz Superhet genannt. Hier wird das Signal von der Antenne nach einer leichten Vorverstärkung auf einen Überlagerer gegeben, der es mit einer intern erzeugten Überlagerungsfrequenz mischt. Durch Multiplikation beider Signale kann das Empfangssignal auf eine niedrigere Zwischenfrequenz umgesetzt werden. Diese lässt sich wesentlich einfacher verstärken und filtern.

Ein Spezialfall ist der Direktüberlagerungsempfänger. Hier mischt der Empfänger direkt auf 0 bzw. die Niederfrequenzebene herunter. Für konventionelle analoge Empfänger konnte sich diese Technologie aufgrund der Probleme mit starken Signalen und Rauschen jedoch nicht in größerem Maßstab durchsetzen.

Ok, und wie geht das jetzt mit dem Digitalen Empfänger?

Wie erwähnt, wird hier das Empfangssignal ab einer bestimmten Stufe nicht mehr analog weiterverarbeitet, sondern digitalisiert und dann in einem Computerchip, meist in einem DSP (Digitaler Signalprozessor) weiterverarbeitet. Es gibt auch hier unterschiedliche Umsetzungen: Direktüberlagerungsempfänger, Hybridempfänger und Direktabtaster.

Direktüberlagerung - Niederfrequenzabtastung - bei der auf Digitalseite einfachsten Variante wird mit einem Direktüberlagerungsempfänger bis auf die Niederfrequenzebene herabgemischt - das Signal kann dann von einer Soundkarte und einem PC verarbeitet werden. Es wird auch mobil in Handys oder Kurzwellenempfängern genutzt, da es zum Einen kostengünstig ist und als Einstieg in die SDR-Technologie sowie des Weiteren im Längswellenbereich als Standard gilt.

Hybridempfänger - Zwischenfrequenzabtastung: Auf Zwischenfrequenzebene zu arbeiten ist jedoch effektiver. Hierzu werden allerdings spezielle Abtaster und DSPs im Empfänger benötigt. Leistungsfähige Baugruppen und jahrelange Erfahrunghaben sich hier bewährt. Die Resultate in Bezug auf Großsignalfestigkeit und Intermodulation sind ebenso gut wie bei analogen Empfängern.

Die konsequenteste SDR-Technologie ist der Direktabtaster (Hochfrequenzabtastung). Hier wird nicht mehr herabgemischt, sondern das Eingangssignal direkt digital verarbeitet. Dem flexiblen Einsatz stehen jedoch die hohen Ansprüche an Abtaster und DSP entgegen, wodurch sich diese Technologie für tragbare Geräte weniger eignet.

Der PC als Bedieninterface, nicht unbedingt als Signalverarbeiter, ist bei SDR insgesamt sehr beliebt, auch einige eigenständige SDR-Lösungen nutzen hierzu einen integrierten PC. Auf zwei der wichtigsten Einflussgrößen - Abtastrate und -auflösung sowie Bandfilter - wird auf unserer Themenseite im Detail eingegangen.

Neugierig auf mehr? Dann schauen Sie sich auf jeden Fall unsere Detailseite an um mehr über das Thema SDR zu erfahren!

Stay Tuned für Part 2, wenn es wieder heißt #wimoschafftwissen