Funk

FA 11/10 • 1159© Box 73 Amateurfunkservice GmbH 2011 www.funkamateur.de

Zum Fichten-Fieldday des OV Lennestadt2009 brachte Günter Schweppe, DK5DN,einen SDR-Prototyp mit, den er zusam-men mit zwei Studenten an der FH Me-schede entwickelt hatte. Dieser Direkt-mischempfänger basiert auf einem durch-stimmbaren Si570-Oszillator, der mit vierAnalogschaltern die I- und Q-Komponen-ten des empfangenen Signals erzeugt unddann mit einer externen Stereo-Soundkar-

te digitalisiert. Dieses Prinzip benötigt kei-nen teuren A/D-Umsetzer, der mit derdoppelten empfangbaren Frequenz abtas-ten müsste.

� SchaltungsprinzipUm dieses SDR auf dem FiFi anzubietenund für jeden Teilnehmer einen Bausatzaus dem Teilnahmebeitrag finanzieren zukönnen, war jedoch eine grundlegendeNeukonzeption des SDR nötig. Erstenswurde die Schaltung stark kostenopti-miert, zweitens entstanden Optionen zurErweiterung und drittens erfolgte die Be-seitigung bekannter Probleme. Die Platinepasst nun in das Aluminiumgehäuse AKG55 24 80 von Fischer. Bild 2 zeigt das umgesetzte Konzept desFiFi-SDR. Dieses und alle weiteren Do-kumente sind auf der Projekt-Homepagedes FiFi-SDR unter [2] einsehbar. Der Os-zillator mit dem Silab-IC Si570 ist Kern

der Schaltung. Er ist unbeheizt, da bei ei-nem reinen Empfänger das Nachstimmenakzeptabel ist. Sein Takt wird durch einCPLD (engl. complex programmable logicdevice) in vier um je 90° phasenverscho-bene Taktsignale heruntergeteilt, die wie -derum den Schaltmischer treiben. Das HF-Signal von der Antenne wird durch einenÜbertrager potenzialgetrennt, anschließendvorverstärkt und nach einem einfachen

Tiefpassfilter um 180° phasengedreht demSchaltmischer zugeführt. Die so entstande-nen I- und Q-Komponenten werden ver-stärkt und stehen an der Klinkenbuchse fürdie Digitalisierung mit einer externenSoundkarte zur Verfügung. Die Demodu-lation erfolgt dann mit geeigneter Soft-ware auf einem Computer. Ein leistungs-fähiger ARM-Prozessor mit Cortex-M3-

Kern steuert das gesamte SDR. Ein voll-ständig aufgebautes FiFi-SDR ist in Bild 1zu sehen.

� OptionenAnlässlich der Projekteröffnung Ende De-zember 2009 zeigte sich bei der Untersu-chung des Prototyps, dass die Empfangs-ergebnisse stark von der Qualität der ver-wendeten Soundkarte abhängen. Insbe-sondere sind Soundkarten in Laptops undNetbooks häufig wegen ihrer zu geringenBandbreite oder fehlendem zweiten Kanal(nur Mono-Buchse) ungeeignet für denBetrieb eines SDR. Da davon auszugehenwar, dass die meisten Teilnehmer am FiFidas SDR mit einem Laptop oder Netbookausprobieren wollen und dabei keine ex-terne Soundkarte zur Verfügung haben,wurde das FiFi-SDR so entwickelt, dasssich eine Onboard-Soundkarte bestückenlässt, mit der ein problemloser Empfangmöglich ist, s. Bilder 8 und 9, S. 1162.Dies ist im Vergleich zu anderen Einstei-ger-SDR ein Alleinstellungsmerkmal fürdas FiFi-SDR.

Fichten-Fieldday-Projekt FiFi-SDRDipl.-Ing. SASCHA SCHADE – DL1DRS, u. a.*)

Für den jährlich stattfindenden Fichten-Fieldday (FiFi) des OV Lennestadt[1] wurde ein softwaredefiniertes Radio (SDR) entwickelt, das jeder Teil-nehmer während des Fielddays als Bastelprojekt aufgebaut und be-triebsfertig mit nach Hause genommen hat. Entwicklungsziel war ein besonders günstiges und kompaktes Gerät, das sich zum Selbstaufbauund für eigene Experimente eignet. Das Konzept und die Umsetzung desFiFi-SDR werden in diesem Beitrag vorgestellt. Ein Bausatz mit einervorbestückten Platine ist beim FA-Leserservice in Vorbereitung.

CPU ARMCortex-M3

USBSound

USBSoftrock

Analog-schalter

CBTLV3126

0 90 180 270

CPLDXC9536XL

I

QOPV

MAX4477

I

Q

Stereo-ADUUDA1361

I2S

Tiefpass,Phasenumkehr

I2COszillator

Si570

4,0 V schaltbar MIC5205

3,3 V schaltbar NCP5500

Pre-selektorVV

Teiler

USB

3,3 V MIC5205

FreeRTOS

Bild 2: Schaltungskonzept des FiFi-SDR (rot: Optionen)

Bild 1: Vollständig aufge-bautes FiFi-SDR

Foto: DL1DRS

Tabelle 1: Technische Daten

Modellbezeichnung: FiFi SDR Rev. 1.2Empfangsbereich: 200 kHz bis 30 MHz; durchErweiterung 39 kHz bis 40 MHz möglichBetriebsspannung: 5 V via USBEmpfangskonzept: DirektmischungVorselektion: nur Tiefpass, Preselektor optional (in Entwicklung)Eingangsempfindlichkeit (7…21 MHz)SSB: –106 dBm / 1,12 µV @ 10 dB SINADIP3: –10 dBm @ 21 MHz/21,050 MHz Abmessungen (B ¥ H ¥ T): 55 mm ¥ 24 mm ¥ 110 mmPC-Anforderungen: Windows ab XP, Mac-OS, Linux, 1 GHz, ≥ 256 KByte RAM (je nach Betriebssystem)Soundkarte: PC, falls mit Stereo-Eingangoder externe USB-Soundkarte oderoptional Onboard-Soundkarte 96 kHznutzbare Software: Rocky, Winrad, Winrad HD, PowerSDR, SoDiRa; alle Softrock40-kompatible Software;weitere durch Firmware-Anpassung

*) Am Projekt beteiligt waren außerdem: Matti Reif-fenrath, DC1DMR; Kai-Uwe Pieper, DF3DCB; RolfMeeser, DF9DQ; Felix Erckenbrecht, DG1YFE,und Ernst-Günter Schweppe, DK5DN.

Funk

1160 • FA 11/10 © Box 73 Amateurfunkservice GmbH 2011www.funkamateur.de

Aus Kostengründen konnte kein Preselek-tor auf der Platine umgesetzt werden. Nurein Tiefpass ist integriert. Stattdessen be-steht über eine bastelfreundliche Stift leisteim 2,54-mm-Raster die Möglichkeit, demFiFi-SDR eigene Preselektoren hinzuzu-fügen und die Verbesserung (oder Ver-schlechterung) des Empfangsverhaltenssofort selbst zu untersuchen. An der Stift-leiste stehen eine Spannungsversorgungund Steuerpins vom Prozessor bereit, so-

dass sogar ein automatisch umschaltenderPreselektor realisiert werden kann. Ferner ist der HF-Übertrager zum leichtenEntfernen gesockelt.

� SchaltungsdetailsDie Unterschiede des FiFi-SDR zum an-fänglichen Funktionsmuster und andereneinfachen SDR sind in Tabelle 2 (S. 1162)aufgeführt. Als Ersatz des AVR haben wireinen ARM-Prozessor Cortex-M3 LPC1758

von NXP gewählt (Bild 4), da er ein nati-ves und somit standardkonformes USB-Interface bereitstellt und genug Leistungbietet, auch die digitalen Daten der Sound-karte über den USB zu übertragen. Nach-dem der ARM-Prozessor einmalig mit ei-nem USB-Bootloader programmiert ist(wird vom FA-Leserservice so ausgelie-fert), lässt sich neue Firmware ohne be-sondere Hardware auf den Controllerübertragen. Dazu muss lediglich die TasteSW1 (in Bild 1 rechts oberhalb der Klin-kenbuchse) beim Anstecken an die USB-Buchse des PC gehalten werden. Dannverhält sich das FiFi-SDR wie ein Massen-speicher (USB-Flashspeicherstick) und diealte Firmware kann gelöscht sowie dieneue als Datei in das FiFi-SDR kopiertwerden. Andere SDR erzeugen die Schaltsignalefür den Mischer mit einer Reihe von Lo-gikgattern. Ein Vorteilungsfaktor ist, wennüberhaupt, nur durch Steckbrücken ein-stellbar. Beim FiFi-SDR kommt ein CPLDzum Einsatz (Bild 6). Der Ersatz ist nichtteurer, spart jedoch Platinenfläche ein, er-höht durch die elektronische Umschaltbar-keit des Vorteilers den Komfort und ver-bessert die Signalintegrität der Schaltsig-nale. Die Hardwaresynthese wurde herstel-lerunabhängig in VHDL (Very High Speed

C3, C31, L1 in Bulk-Version unbestückt

R38, R42, R44, R45 in Festspannungsversionder LDOs IC1 und IC9 unbestückt

-3.3YM

-4.0YM

12MHz

EMI-Drossel

47u47u 100n

LPC1

758

100n

100n

100n

100n

100n

100n22p 22p100n

33

33

MINI-USB

39010k

T-PBSS5350T

1M100n

NCP5500

+3V3

+5V

+5V

+5V

100n

100n

47u

+3V3_SWI

+3V3+3V3

10k

10k

1k5

10k

10k

+3V3_SWI

+3V3

ISP

LED_3MM

47u

100n

10n

GNDA+4V_

SWI

+3V3

_SW

I

EXT_SWI

100k 10k

+3V30

MIC5205

10u

+5V

10n

+4V_SWI

22k

10k

MIC5205

100k

56k

TXD

RXD

RESE

T

Q1

L1

C1C3C4

P0[0

]/RD1

/TXD

3/SD

A137

P0[1

]/TD1

/RXD

3/SC

L138

P0[2

]/TXD

0/AD

0[7]

79P0

[3]/R

XD0/

AD0[

6]80

P0[6

]/I2S

RX_S

DA/S

SEL1

/MAT

2[0]

64P0

[7]/I

2STX

_CLK

/SCK

1/M

AT2[

1]63

P0[8

]/I2S

TX_W

S/M

ISO

1/M

AT2[

2]62

P0[9

]/I2S

TX_S

DA/M

OSI

1/M

AT2[

3]61

P0[1

0]/T

XD2/

SDA2

/MAT

3[0]

39P0

[11]

/RXD

2/SC

L2/M

AT3[

1]40

P0[1

5]/T

XD1/

SCK0

/SCK

47P0

[16]

/RXD

1/SS

EL0/

SSEL

48P0

[17]

/CTS

1/M

ISO

0/M

ISO

46P0

[18]

/DCD

1/M

OSI

0/M

OSI

45P0

[22]

/RTS

1/TD

144

P0[2

5]/A

D0[2

]/I2S

RX_S

DA/T

XD3

7P0

[26]

/AD0

[3]/R

XD3

6P0

[29]

/USB

_D+

22P0

[30]

/USB

_D-

23

P1[0

]/ENE

T_TX

D076

P1[1

]/ENE

T_TX

D175

P1[4

]/ENE

T_TX

_EN

74P1

[8]/E

NET_

CRS

73P1

[9]/E

NET_

RXD0

72P1

[10]

/ENE

T_RX

D171

P1[1

4]/E

NET_

RX_E

R70

P1[1

5]/E

NET_

REF_

CLK

69P1

[18]

/USB

_UP_

LED/

PWM

1[1]

/CAP

1[0]

25P1

[19]

/MCO

A0/U

SB_P

PWR/

CAP1

[1]

26P1

[20]

/MCI

0/PW

M1[

2]/S

CK0

27P1

[22]

/MCO

B0/U

SB_P

WRD

/MAT

1[0]

28P1

[23]

/MCI

1/PW

M1[

4]/M

ISO

029

P1[2

4]/M

CI2/

PWM

1[5]

/MO

SI0

30P1

[25]

/MCO

A1/M

AT1[

1]31

P1[2

6]/M

COB1

/PW

M1[

6]/C

AP0[

0]32

P1[2

8]/M

COA2

/PCA

P1[0

]/MAT

0[0]

35P1

[29]

/MCO

B2/P

CAP1

[1]/M

AT0[

0]36

P1[3

0]/V

BUS/

AD0[

4]18

P1[3

1]/S

CK1/

AD0[

5]17

P2[0

]/PW

M1[

1]/T

XD1

60P2

[1]/P

WM

1[2]

/RXD

159

P2[2

]/PW

M1[

3]/C

TS1/

TRAC

EDAT

A[3]

58P2

[3]/P

WM

1[4]

/DCD

1/TR

ACED

ATA[

2]55

P2[4

]/OW

M1[

5]/D

SR1/

TRAC

EDAT

A[1]

54P2

[5]/P

WM

1[6]

/DTR

1/TR

ACED

ATA[

0]53

P2[6

]/PCA

P1[0

]/RI1

/TRA

CECL

K52

P2[7

]/RD2

/RTS

151

P2[8

]/TD2

/TXD

250

P2[9

]/USB

_CO

NNEC

T/RX

D249

P2[1

0]/E

INT0

/NM

I41

P4[2

8]/R

X_M

CLK/

MAT

2[0]

/TXD

365

P4[2

9]/T

X_M

CLK/

MAT

2[1]

/RXD

368

VDD(

3V3)

2121

VDD(

3V3)

4242

VDD(

3V3)

5656

VDD(

3V3)

7777

VSS7

878

VSS5

757

VSS4

343

VSS2

424

VDD(

REG

3V3)

3434

VDD(

REG

3V3)

6767

VSS6

666

VSS3

333

VDDA

8VS

SA9

VREF

P10

VREF

N12

VBAT

16

TDO

/SW

O1

TDI

2

TMS/

SWDI

O3

TRST

4

TCK/

SWDC

LK5

RSTO

UT11

RESE

T14

XTAL

119

XTAL

220

RTCX

113

RTCX

215

IC2

C10

C11

C12

C13

C14

C15 C16 C17C18

R3

R4

VCCD-D+NCGND

X1

R6R7

T1

SW1

864 1021 3 5 7 9

X5

R18C21

VI2 VO 4

IC7

GND

TAB

EN1 NC/AD 5C7

C31

C8

R27

R30

R31

R32

R33

TP1

D2

C42

C43

C45

86421

357

X6

R16 R17

R37

VI1 VO 5

IC9

GND

2

EN3 BY/AD 4

C54C55 R38

R42

VI1 VO 5

IC1

GND

2

EN3 BY/AD 4

R44

R45

TP2

TP3

TP4

TCK/

2.2ATM

S/2.

1A

TDO

/2.2

ATD

I/2.2

ASDA/

2.3A

SCL/

2.4A

OE/

2.4A

TEIL

ER3/

2.1C

SYSC

LK/4

.3A

PWO

N/4.

4B

DATA

O/4

.4C

WS/

4.4C

BCK/

4.4C

TEIL

ER1/

2.1C

TEIL

ER2/

2.1C

++

LPC1

758

++

+

Bild 4: Schaltbild von Netzteil und ARM-Controller

2k2

2k2

GNDA

+3V3 +3V3_SWI

100n

100n

33u33u

220

33u

100n

100n33u

GNDA

UDA1361TS

R39

R40

C46

C47

C48

C49

R41

C50

C51

C52C53

WS

12BC

K11

DATA

O13

VINR

3VI

NL1

VDDD

9VS

SD10

MSS

EL14

PWO

N7

SFO

R6

VDDA16 VSSA15

VREF2

VRP5

SYSCLK8

VRN4 IC3

WS/1.1B

BCK/1.1B

DATAO/1.1B

SYSC

LK/1

.4A

PWON/1.4B

VINL

/2.5

BVI

NR/2

.5B

+

++

+

Bild 3: Schaltbild der optionalen Onboard-Soundkarte

Funk

FA 11/10 • 1161

Integrated Circuit Hardware Descrip tionLanguage) beschrieben und mithilfe derEntwicklungswerkzeuge von Xilinx undAltera geeignete Bausteine ausgewählt. Der günstigste Chip ist der Xilinx XC9636XL. Die erstmalige Pro gram mierungdes unprogrammiert zu bestückenden flash-basierten CPLD erfolgt über eine spezielleFirmware des ARM-Controllers, bevor die-

ser die eigentliche Betriebs-Firmware erhält(s. voriger Abschnitt).Die optionale Onboard-Soundkarte, Bild 3,ist ein Audio-Codec UDA1361 von NXP.Er digitalisiert die I- und Q-Komponenten.Per I2S (nicht I2C), einem schnellen seriel-len Bus für die Audioübertragung, werdendie Daten zum ARM-Controller übertra-gen.

Da die Sampling-Rate der verwendetenSoundkarte die Bandbreite bestimmt, diegleichzeitig beobachtet werden kann, digi-talisiert die Onboard-Soundkarte mit einermöglichst hohen Rate, hier 96 kHz. AufGrund nicht ganz exakt gleich laufenderZeitbasen zwischen Computer und demAudio-Codec kommt es zurzeit noch zu ge-legentlichen Knackgeräuschen beim Emp-

XC9536XL-VQ44

KKB3,5STEBS35

SI57

0

MAX4477

1u

1u

47p

47p

10n

10n

220 2k7

27k

220 2k7

27k

GNDA

GNDA

GNDA+3V3_SWI

GNDA

+3V3_SWI

100n

100n

100n

10k 10k

GNDA

+3V3_SWI

100n 100n+3V3_SWI GNDA

100n

74CBTLV3126DBQ

100n1u

GNDAGNDA

+3V3_SWI

+3V3_SWI

+3V3_SWI

FB1/

MC1

718

FB1/

MC1

616

FB1/

MC1

514

FB1/

MC1

413

FB1/

MC1

312

FB1/

MC1

28

FB1/

MC1

17

FB1/

MC1

06

FB1/

MC9

5FB

1/M

C83

FB1/

MC7

/GCK

31

FB1/

MC6

2FB

1/M

C5/G

CK2

44FB

1/M

C442

FB1/

MC3

/GCK

143

FB1/

MC2

41FB

1/M

C140

FB2/

MC1

39FB

2/M

C238

FB2/

MC4

37FB

2/M

C3/G

TS1

36FB

2/M

C5/G

TS2

34FB

2/M

C6/G

SR33

FB2/

MC7

32FB

2/M

C831

FB2/

MC9

30FB

2/M

C10

29FB

2/M

C11

28FB

2/M

C12

27FB

2/M

C13

23FB

2/M

C14

22FB

2/M

C15

21FB

2/M

C16

20FB

2/M

C17

19

GND

1717

GND

44

VCCI

O26

VCCI

NT35

35

VCCI

NT15

15

GND

2525

TCK

11

TDI

9

TDO

24

TMS

10

IC6

GND1

RING-CONN2

RING-SW3TIP-SW4

TIP-CONN5

X4

OE

2SC

L8

SDA

7

CLK

4

VDD

6

GND

3

IC4

IN1 +3

IN1 -2

IN2 +5

IN2 -6

OUT1 1

OUT2 7

V-4

V+8

IC5

C22

C23

C24

C25

C26

C27

R19 R20

R21

R22 R23

R24

C32

C33

C34

R1 R2

C9 C35

C36

1A3

2A6

3A11

4A14

1B 4

2B 7

3B 10

4B 13

1OE

2

2OE

5

3OE

12

4OE

15

VCC

16

GND

8IC8

C37C38

VINL

/4.4

C

VINR

/4.4

C

U_HILF/3.6C

TMS/

1.1B

TDO

/1.3

B

TDI/1

.3B

TCK/

1.3B

SDA/

1.1B

SCL/

1.1B

TEILER3/1.2B

TEILER2/1.2A

TEILER1/1.2B

DIFF_A/3.6B

DIFF_B/3.6C

OE/

1.2A

CPLD

A

B

+

+

+

Bild 6: Schaltbild von Lokaloszillator, CPLD, Schaltermischer und NF-Verstärkung; die beiden NF-Signale I und Q können auch intern von der optionalen Onboard-Soundkarte verarbeitet und via USB dem PC zugeführt werden, Bilder 3 und 9.

R15 in Bulk-Version unbestückt

BNC-BUCHSE

680n 1000n1M

15k

10k

100

56

22

150

10n

GNDA

BFR193

BF862BFR193

1k

56

1k

56

10n

10n

10n

68p 82p 39pBAV99

+4V_SWI

CX2064

GND_RF

10n

10n

GNDA

56

200

100n

4k7

4k7

10u

10u

10u

10u

4,7

GNDA

EXT_FIL

GNDA

4,7p 10p

51

10n

GNDA

15p

RF1

RFGND2

X2

L2 L3R8

R9

R10

R11

R12

R13

R14

C20

T2

T3D

SG

T5

R25

R26

R28

R29

C28

C29

C30

C2 C5 C6D1

P3

P1

P4

P6

P2

TR1 C39

C40

R36

R15

C56

R34

R35

C57

C58

C59

C41

R43

4

2 1

3

X3C60 C61

R5

C19

C62

DIFF_A/2.1C

DIFF_B/2.1C

U_HILF/2.4C

Punkt auf Gehäuse = Pin 6Pin-Zählweise im Uhrzeigersinn

+

+

+

+

Bild 5: Schaltbild des HF-Teils des FiFi-SDR; anstelle des Tiefpasses L2, L3, C2, C5, C6, C60, C61 lässt sich an X3 ein optionaler Preselektor anstecken, der ggf. über X6 (s. Bild 4) umgeschaltet und mit Betriebsspannung versorgt werden kann.

© Box 73 Amateurfunkservice GmbH 2011 www.funkamateur.de

Funk

1162 • FA 11/10 © Box 73 Amateurfunkservice GmbH 2011www.funkamateur.de

fang mit der Onboard-Soundkarte, da derCodec nicht exakt genau die Zahl an Ab-tastungen erzeugt hat, die der Computererwartet. Dies fällt bei analogen Betriebs-arten kaum auf, jedoch verhindert dieserPhasensprung die Nutzung von solchen di-gitalen Betriebsarten, die auf Phasen-sprünge empfindlich reagieren, zusammenmit der integrierten Soundkarte. Bei einerexternen Soundkarte treten diese Problemenicht auf. An einer Lösung wird im Au-genblick ge arbeitet. Der HF-Teil ist in Bild 5 dargestellt. AmAusgang des HF-Teils müssen dem Mi-scher zwei pegelgleiche und um 180° pha-senverschobene Signale zugeführt werden.Im FiFi-SDR ist ein Überspannungsschutzmit zwei antiparallelen Dioden, ein HF-Übertrager zur Impedanzanpassung und gal-vanischen Trennung, ein Impedanz wandlermit Vorverstärker auf Basis des JFETBF862 und BFR193 in Anlehnung an [3],

ein passives Tiefpassfilter und eine Phasen-umkehrstufe ebenfalls mit BFR193 umge-setzt. Die Signale DIFF_A und DIFF _Bwerden dem Schaltmischer zugeführt. Beim Funktionsmuster gab es einige Prob -leme mit Störungen durch Einstrahlungenvom USB, die in der Studienarbeit (Ta -

belle 2) durch galvanische Trennungmittels Optokopplern zwischen Analog-und Digitalteil zu beheben versucht wur-den. Die optische Trennung des bidirek-tionalen I2C-Busses zum Si570 erwies sich

jedoch für das FiFi-Projekt als zu teuer,sodass die Störungen anders verhindertwerden mussten. Die Lösung für das FiFi-SDR ist ein Mas-sekonzept mit getrennter HF-, Analog- undDigitalmasse. Der Sternpunkt für die Ana-log- und Digitalmasse liegt an der Klinken-

buchse und fällt dort mit der PC-Masse zu-sammen. Die einzelnen Schaltungsteilewerden auch durch getrennte, abschaltbareRegler versorgt (Bild 4). Die Abschaltbar-keit ist notwendig, um beim Anstecken anden Computer nicht die USB-Spezifika-tionen zu verletzen. Eine höhere Strom-aufnahme ist erst erlaubt, wenn sich dasGerät am Computer angemeldet hat.

� SoftwareWeil es Stand der Technik ist und die Pro-grammierung mehrerer gleichzeitig laufen-der Prozesse vereinfacht, läuft auf demARM-LPC1758-Prozessor das unter GPLstehende Echtzeitbetriebssystem FreeRTOS.Zur Übersetzung des Quelltextes haben wireine Werkzeugkette mit einem GNU-C-Compiler benutzt. Der USB-Stack im ARM-Prozessor mel-det am PC zwei Geräte an, sodass zurStromversorgung, zur Einstellung der Fre-quenz und zum Empfang der digitalisier-ten I- und Q-Komponenten nur ein einzi-ges USB-Kabel notwendig ist, vgl. Bild 9.Die Soundkarte im FiFi-SDR ist konformzu dem im USB-Standard vorgesehenenAudioprofil, sodass zur Nutzung derSoundkarte auf die in den gängigen Be-triebssystemen bereits vorhandenen Trei-ber zurückgegriffen werden kann. Für die Einstellung der Frequenz gibt esauf der Projekt-Homepage [5] einen Trei-ber, der aus dem FiFi-SDR ein Softrock40-kompatibles Gerät macht. Damit stehenunter allen Betriebssystemen eine ganzeReihe von Programmen (s. Tabelle 1) wiezum Beispiel Winrad für den Empfang be-reit. Die Bedienung dieser Software ist bei allenSDR ähnlich. Die Wahl einer Empfangs-frequenz wird vom Benutzerprogrammüber USB übertragen. Die Software imARM-Prozessor wählt dazu eine Oszilla-torfrequenz und einen passenden Vorteileraus. Die Ansteuerung des Oszillators er-folgt über I2C und des CPLD über zweiLeitungen. Ein gegebenenfalls hinzugefüg-

78

1

11

+

+

+

+

+

+

NF-I

NF-Q

USB

SW1

X32/4 FA-SY

Antenne

interneSoundkarte

FiFi-SDRPreselektor1/3

X3X6

Bild 8: FiFi-SDR im Zusammenwirken miteinem PC mit Stereo-Soundkarte

NF-I

NF-Q

USB

SW1

X32/4

FA-SY

Antenne

interneSoundkarte

FiFi-SDR

Preselektor1/3

X3X6

Onboard-Soundkarte

Bild 9: Die Onboard-Soundkarte ersparteine Stereo-Soundkarte im PC.

Tabelle 2: Vergleich des FiFi-SDR mit dem ursprünglichen Funktionsmuster

Schaltungsteil Studienarbeit FiFi-SDRMikrocontroller AVR ARM-Cortex-M3Schnittstelle RS232 USBSchaltsignalerzeugung Flipflops CPLDTeilerumstellung Jumper CPLDPhasenumkehrung Transformator TransistorHF-Potenzialtrennung ja jaVorverstärker nein jaIntegrierte Soundkarte nein optionalEMV Optokoppler, Separate Spannungsregler für Digital-

DC-DC-Wandler und Analogteil, Massekonzept

Bild 7: Bestückungsplan (Oberseite) des FiFi-SDR im Maßstab 1,5:1; in der beim FA-Leser -service in Vorbereitung befindlichen Variante sind SMD-Bauteile bereits vorbestückt.

ter Preselektor kann auch über den Pro-zessor angesteuert werden. In der Benut-zersoftware wird dann ein Wasserfalldia-gramm des empfangenen Spektrums ange-zeigt, und mit einem Cursor kann die zudemodulierende Übertragung ausgewähltwerden. Bild 10 zeigt exemplarisch Spek-trogramm sowie Wasserfalldiagramm inWinrad an einem auf –60 dBm kalibriertenFiFi-SDR.

� MessergebnisseDas FiFi-SDR erreicht nach DK5DN die inTabelle 1 (S. 1159) dokumentierten Emp-fangsergebnisse. Die gemessenen Emp -find lichkeiten für weitere Frequenzen bei10 dB SINAD in SSB mit 2,7 kHz Band-breite sind in Tabelle 3 aufgeführt. DerVorverstärker ist auf gute Empfindlichkeitund Betrieb mit kurzen Antennen optimiert,wodurch sich der scheinbar schlechte IP3-Wert von –10 dBm ergibt. Für den Betrieb

des FiFi-SDR an leistungsfähigen Anten-nen kann die Großsignalfestigkeit durcheine auf der Projekt-Home page dokumen-tierte Modifikation [4] verbessert werden.

� Aufbau und InbetriebnahmeMit Übung beim Umgang mit SMD-Bau-teilen dauert der Aufbau, der in der Auf-bauanleitung von der Projekt-Homepageschrittweise beschrieben ist, ungefähr zweibis drei Stunden. In der beim FA-Leser-service [6] in Vorbereitung befindlichenVa riante BX-222 sind SMD-Bauteile be-reits vorbestückt. Das Aufspielen der Firm-ware erfordert keine besondere Hardware,da der Controller mit einem Boot loa dervorprogrammiert ist.

� Zusammenfassung und AusblickDie Entwicklung begann am 28.12. 09 miteiner Eröffnungsveranstaltung in Lenne-stadt. Für die Zusam men arbeit, Versions-verwaltung der Software und aller Da-teien, Fehlerverfolgung und Diskussionenfindet das freie Projektmanagement-Werk-zeug zur Softwareentwicklung Trac auf ei-nem Server im Internet Verwendung. DieDefinition von Meilensteinen half, jeder-zeit einen Überblick über den Fortgang desProjekts zu behalten. Über das Trac-System sind auch weiter-hin alle Dokumente der Entwicklung in-klusive aller Quelltexte der Software für

jedermann unter [5] einsehbar. Auf Wiki-Seiten pflegen wir Informationen zur In-betriebnahme, Fehlersuche und Reparatur,zur PC-Software und mögliche Modifika-tionen am SDR. Nach zwei Prototypen ge-lang es auf dem FiFi Anfang Juni 2010,mehr als 50 FiFi-SDR aufzubauen und er-folgreich in Betrieb zu nehmen.Das vorgestellte FiFi-SDR ist ein vielsei-tiges, günstiges und kompaktes SDR, dasden Empfang aller Rundfunk- und Ama-teurfunkbänder auf Mittel- und Kurzwellein allen Modulationsarten inklusive DRMermöglicht. Mit der vorhandenen Doku-mentation soll es nicht nur zum Nachbau,sondern auch zu eigenen Experimentenanregen.

URLs

[1] Fichten-Fieldday OV Lennestadt: www.ov-lennestadt.de/fifi/

[2] FiFi-SDR Projektseite OV Lennestadt: www.ov-lennestadt.de/projekte/fifi-sdr/fifi-sdr.htm

[3] Becker, J., DJ8IL: Aktiv-/Passiv-Antennensystemfür 0,01 Hz bis 146 MHz (1). FUNKAMATEUR58 (2009) H. 12, S. 1281–1283

[4] Modifikationen am FiFi-SDR: http://o28.sischa.net/fifisdr/trac/wiki/Rev10Mods

[5] Trac-Projekt-Homepage: http://o28.sischa.net/fifisdr/trac

[6] FA-Leserservice, Majakowskiring 38, 13156 Ber-lin; Tel. (030) 44 66 94 72; www.funkamateur.de→ Online-Shop

Funk

FA 11/10 • 1163© Box 73 Amateurfunkservice GmbH 2011 www.funkamateur.de

Tabelle 3: Empfindlichkeit für 10 dB SINAD, SSB und bei 2,7 kHz Bandbreite

fe / MHz Pe / dBm0,05 –770,1 –880,2 –960,5 –1021,85 –1053,65 –106

21,2 –10729,5 –104

Anzeige

Bild 10: Screenshot von Winrad in Verbindung mit einem FiFi-SDR Screenshot: DF3DCB