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Die steigende Verbreitung softwaredefi-nierter Empfänger führt auch zu einer will -kommenen Differenzierung des Angebots.Die neue Produktvielfalt erfreut den An-wender, kann er doch aus dem Vollenschöpfen und seinen Empfänger nach Maßfinden. Der FDM-S1 des italienischenSDR-Pioniers ELAD bezieht hier mit sei-nen zeitgemäßen Eigenschaften eine klare

Position. Zwei Generationswechsel undsieben Jahre nach seinem Urahn FDM-77ist der FDM-S1 wieder auf der Höhe sei-ner Zeit [1], [2]. Nebenbei zeigt sich, dasssich die Dauer der Empfänger-Entwick-lungszyklen denen der übrigen Elektro-nikbranche mittlerweile angenähert hat.

� Maß-Empfänger Der kleine Italiener geizt mit seinen Ab-messungen und erfreulicherweise auchmit seinem Energiebedarf. Solch genüg -same Begleiter (maximale Leistungsauf-nahme: 2,2 W) wünscht man sich für un -terwegs im portablen Einsatz, zumal eineeinzige USB(2.0)-Verbindung zum PC oderLaptop für Datenaustausch und Energie-versorgung ausreicht und weiteres Strip -penziehen erspart. Auch außerhalb des ei-genen Shacks vorzeigbar ist das schlichte

silberfarbene Kompaktgehäuse. Die maß-gebliche Konstante im Leben eines SDRist allerdings nicht das Gehäusedesign,sondern die Digitalisierung der über denAntenneneingang und eventuell vorge-schaltete analoge Eingangsstufen aufge-nommenen Signale. Die Eigenschaften des Analog/Digital-Um-setzers (ADU) definieren wesentlich die

Qualität des Gesamt systems. Mit diesemSchritt betraut ist hier ein IC mit 14 Bit Auf-lösung und einer Abtastrate von 61,44 MHz – gutbürgerliche Mittelklasse also. Wobeiallerdings gegenüber einem 16-Bit-Um-setzer eine 12 dB schlechtere (rechneri-sche) Dynamik die Bäume nicht in denHimmel wachsen lässt. Die gefühlten undvom Hersteller spezifizierten Empfangs-leistungen befinden sich so auf dem soli-den Referenzniveau des bekannten, 2007eingeführten PERSEUS SDR [3]. Der Empfangsbereich reicht von 20 kHzbis zu 30 MHz. Eine mitlaufende Vorselek-tion, bis auf einen schaltbaren 30-MHz-

Tiefpass, fehlt jedoch in der analogen Vor-stufe; es gibt aber Vorbereitungen, dies im Eigenbau nachzurüsten; dazu spätermehr. Immerhin hilft ein schaltbarer Abschwä-cher von 20 dB, die Signalflut zu limi -tieren. Auf den ADU-Prozess folgt die mit einem rekonfigurierbaren Logik-Chip(FPGA, Field Programmable Gate Array)realisierte direkte (digitale) Abwärtsmi-schung (engl.: DDC, Digital Down Con-

version) [4]. Am Ende dieses Prozessessteht ein digitalisiertes Quadratur-Signalmit 32 Bit Auflösung pro Datenpaket undeiner Abtastrate von 192 kHz zur Übertra-gung über eine High-Speed-USB-Schnitt-stelle in den PC zur Verfügung [5]. Manbleibt weit entfernt von der (allerdings nurtheoretischen) USB-2.0-Geschwindig keits - begrenzung von 480 MBit/s. Soweit allesauf dem aktuellen Stand der Technik.

� Software-BonbonsDie mitgelieferte Windows-Software SW-1(Version 2.013) kann mit den empfangenenDaten einen 150 kHz breiten Frequenzab-

Kompaktklasse: der neue SDR-Empfänger FDM-S1 von ELADCLEMENS SEIDENBERG

Durch kompakte Abmessungen und sparsamen Verbrauch bietet sich derdirektabtastende Empfänger FDM-S1 besonders für den portablen Be-trieb an. Doch er überrascht daneben mit weiteren innovativen Details.

Daten des FDM-S1 nach [1]

Empfängeraufbau: digital abwärtsmischendes SDREmpfangsbereich: 20 kHz … 30 MHzAbtastrate: 61,44 MHz 14-Bit-ADUSendearten: CW, CW SH+, CW SH–, USB, LSB, DSB, AM, SYNC AM, FM, WB FM, DRMNebenwellenfr. Dynamikbereich (SFDR): 105 dBInterzeptpunkt 3. Odnung : >+25 dBm@14 MHzbei Messabstand 2 kHzminimal detektierbares Signal (500 Hz): <–121 dBm @ 14 MHz, CWEmpfindlichkeit: 0,39 µV @ CW, Bandbreite 500 Hz, 10 dB (S+N)/NDDC-Bandbreite (softwareabhängig): 150 kHz (FDM-SW1) Stromversorgung: via USB, ≤ 2,2 WVertrieb: WiMo Antennen und Elektronik GmbH, Am Gäxwald 14, 76863 Herxheim, www.wimo.comPreise: FDM-S1 429 €, Relais-Zusatzplatine 46,50 €

Nutzerfreundlich:FDM-Programm-oberfläche beimDRM-Empfang

Im Outdoor-Einsatz:FDM-S1 mit Note-book

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schnitt im Spektrogramm oder im Wasser-falldiagramm darstellen und wei ter ver ar -beiten. Trotz der erreichten Megahertz-Bandbreiten anderer – allerdings auch nichtunwesentlich teurerer – Geräte ein soliderpraxistauglicher Wert. Leider ist das Programmfenster starr undlässt sich weder in seiner Größe skalierennoch in seiner Oberfläche konfigurieren.Der Funktionsschwerpunkt der Softwareliegt dabei mehr auf einer praxistauglichen,ergonomischen Handhabung als auf derSchaffung eines komplexen Empfangsla-bors voller fortgeschrittener Analyseinstru-mente; zumal es ein paar nette Bonbons zurErleichterung der Bedienung gibt.

Gerade für den zentralen Bedienungspro-zess der Frequenzabstimmung hat mansich etwas Neues einfallen lassen. Mit derMaus kann man sich dem gewünschtenFrequenzbereich durch die Verschiebungdreier Skalen unterschiedlicher Auflösung(von grob bis fein) besonders flink nähern.Die Skalierung reicht von grobkörnig –zur Auswahl eines bestimmten Frequenz-bandes – über mittel bis fein zur direkten

Wahl eines Senders. Der Frequenzumfangder „feinen“ Skala entspricht dem der au-genblicklichen Spektrum- oder Wasser-falldarstellung. Er ist maximal 150 kHzbreit, lässt sich aber über Zoom-Tasten an-passen. Praktisch ist die individuelle Konfigurier-barkeit vieler Software-Funktionen. Bei-spielsweise können eigene Frequenzbän-der kreiert werden mit Vorgaben zu Be-triebsart, Abstimmschrittweite und anderenParametern. Liegt die gewählte Ab stimm -frequenz jetzt innerhalb dieses Frequenz-intervalls, werden die entsprechenden Ein-stellungen automatisch übernommen. EineAdaptierung des Geräts an die eigenen

Empfangsgewohnheiten und Lieblings-bänder ist so schmerzlos möglich. Bisherwoanders nicht gesehen, aber wirklichpraktisch, ist die Einblendung gespeicher-ter Senderdaten mit Stationsname und Fre-quenz direkt in die Spektrumsanzeige.Nach dem Importieren etwa der Eibi-Datenbank (im .csv-Format) bekommenviele Gipfel im Spektrumgebirge einenNamen [6]. Auf einen Blick ist die Aktivität eines odermehrerer Sender zu überprüfen. Integriertist ein Aufzeichnungsmodul. Auf Knopf-druck kann das gesamte IF-Spektrum ge-speichert werden. Offline-Empfang ist so-mit möglich: Das aufgezeichnete Spek-trum kann mit unterschiedlichen Filter-und Demodulatorparametern wiederholtanalysiert werden. Schließlich noch zum Digitalradio unter30 MHz (DRM). Ja, es lebt noch, wenigs -tens ein bisschen. Endlich hat es ein An-bieter geschafft, einen DRM-Decoder naht-los neben den anderen Betriebsarten zu in-tegrieren. Kein komplexes Hantieren miteiner zweiten Soundkarte und einem Open-Source–Decoder oder die kostenpflichtige

Nachrüstung eines Zusatzmoduls ist er -forderlich: Ein einfacher Druck auf denDRM-Knopf genügt. Leider kommt das Angebot schon fast zuspät, haben sich die meisten Networksschnell wieder von DRM bzw. dem gan-zen Rundfunk bis 30 MHz zugunsten desgerade erfundenen sogenannten Internetszurückgezogen [7]. So wird das erfreuli-che Angebot des FDM-S1 hier wohl wenigan der schleichenden Preisgabe dieses ro-busten und bewährten Verbreitungswegesändern können.

� HeimlaborFür Nutzer, die mehr als nur eine einfacheBedienung und ein „Funktioniert-sofort-aus-dem-Kasten“ erwarten, bietet dasFDM-S1-System gute Ausgangsbedingun-gen für eigene Experimente, sowohl in derSoft- als auch der Hardware. Die Offenle-gung und Dokumentation der jeweiligen

Schnittstellen ist dafür die grundlegendeVoraussetzung. Im Software-Bereich bietet sich als kos-tenlose Alternative das SDR-ProgrammHDSDR an, das aus dem einstmaligenWinrad entwickelt wurde [8]. Es kommu-niziert mit dem Empfänger über eigens an-gepasste Programmbibliotheken (ExtIO-DLL). Einige Beschränkungen des Origi-nalprogramms lassen sich damit wirksamüberwinden.Das Software-Tuning mit Einsatz der neu-esten ExtIO-DLL ermöglicht eine erhebli-che Beschleunigung der Kommunikationzwischen Radio und PC mit Erreichen der16-fachen Bandbreite (3072 kHz) im Ver-gleich zum Originalprogramm [9]. Dras-tisch wächst damit der im Spektrum- oderim Wasserfalldiagramm abgebildete Fre-quenzbereich. Da alle Fenster und Dia-gramme frei skalier- und konfigurierbarsind, ergeben sich fortgeschrittenere Mög-lichkeiten der Signalanalyse. HDSDR verfügt zudem über funktionieren-de Methoden der Rauschreduzierung sowiebis zu zehn einstellbare Notch-Filter. Die Be-schäftigung mit HDSDR wird durch deut-

Breitbandig: das SDR-ProgrammHDSDR mit 3 MHzbreitem Spektro-gramm

Teamwork: LEDs signalisieren die Schaltsig-nale auf der Experimentierplatine.

Analyse: Contest-Betrieb

auf 20 m in HDSDR-Darstellung

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lich erweiterte Einsatzoptionen dank ernst-hafter Analysewerkzeuge belohnt. Die Ein-trittshürden liegen bei weitgehend sich selbsterklärender Bedienung eher niedrig.Übrigens kann man auch der Originalsoft-ware durch die Einbindung einer alternati-ven ExtIO-DLL im Hardware-Setup-Fens -ter zu einer fast 3 MHz breiten DDC-Band-breite verhelfen. Schade, dass in der bishernur englischsprachigen Bedienungsanlei-tung nicht darauf hingewiesen wird. Wer gar den Griff zum Lötkolben nichtscheut, kann zudem hardwareseitig dieLeistungsfähigkeit des Gesamtsystems auf-polieren. Die Vielzahl an Signalen aus demganzen abgetasteten Frequenzbereich bis30 MHz kann einen Analog/Digital-Um-setzer plötzlich überfordern. Im Gegensatzzu einem analogen System kann er rela-tiv übergangslos seine Linearität verlieren

und der nutzbare Dynamikumfang SFDR(s. Tabelle) drastisch einbrechen [10]. Einverwertbares Ergebnis seiner Umsetzungs-arbeit wird nicht mehr geliefert. Das giltbesonders für ADUs mit vergleichsweisegeringerer Auflösung.Ein wirksames Gegenmittel besteht in ei-ner wirksamen Zugangskontrolle vor demUmsetzer. Neben einem obligatorischenTiefpass für Frequenzen über der halbenAbtastfrequenz hält eine mitlaufende ana-loge Vorselektion (Stör-)Signale, die au -ßerhalb des interessierenden Frequenzab-schnitts liegen, vom Umsetzereingangfern. Diese Vorselektion, die im Kompakt-gehäuse des FDM-S1 keinen Platz fand,lässt sich in Eigenregie nachrüsten.

Hierzu erzeugt das SDR in der Softwarekonfigurierbare, sieben Bit breite Steuer-signale. Für einen bestimmten Frequenz-abschnitt wird so eine bestimmte Bitfolgegeneriert. Die als Zusatzoption zu erwer-benden sogenannten Experimentierplati-nen sind bereit, die Steuer-Bits über eineproprietäre serielle Schnittstelle entgegen-zunehmen und in einem Schieberegisterzwischenzuspeichern. Die hier anliegen-den Daten erlauben die Ansteuerung vontheoretisch bis zu 128 Kombinationen ei-nes Bandpass-Netzwerks. Für den Aufbau der Hardware steht einLochrasterfeld zur Verfügung. Die optio-nale Relais-Experimentierplatine ist schonmit zwei Relais und den zur Ansteuerungnötigen Treibern ausgestattet und ermög-licht unter Auswertung des ebenfalls an-liegenden Schaltsignals SW die sofortigeRealisierung eines von der Software steu-erbaren Antennenumschalters. Die Zusatz-platinen erwarten eine eigene 12-V-Ver-sorgung. LEDs bestätigen zu Kontroll-zwecken die geglückte Kommunikationunter Anzeige des momentanen Zustandsder Steuerbits. Zukunftsmusik ist noch die Auswertungder internen I2C-Busses des Empfängers –etwa zur Frequenzübermittlung – und die

angekündigte Möglichkeit eines abgesetz-ten Netzwerkbetriebs.

� Fazit: klein, schnell, gutDurch kompakte Abmessungen, geringenEnergieverbrauch und ein vorzeigbaresÄußeres eignet sich der pfiffige Italienerbesonders für den portablen Einsatz. Hierpunktet die mitgelieferte Software mit gu-ter Bedienbarkeit und frischen Ideen in dertäglichen Empfangspraxis, ohne allerdingskomplexe Analyseinstrumente aufbietenzu wollen. Doch auch zu Hause bieten der Einsatz al-ternativer Software und die Option, eigeneHardware leicht über die zugehörigen Ex-perimentierplatinen zu integrieren, will-

kommenen kreativen Spielraum. Die Ei-geninitiative erhöht nicht nur Leistungs -fähigkeit und Einsatzmöglichkeiten desSystems, sondern macht obendrein nochSpaß. Diese originelle Mischung ergibt einRezept, das bei dem angemessenen Preissicher nicht wenigen schmecken sollte.

Literatur

[1] ELAD Electronics: FDM-S1. www.eladit.com/[2] Seidenberg, C.: Der Softwareempfänger FDM-

77. Funkempfang.de, Newsletter Nr. 7 (2005)Ausg. 12, S. 25–27

[3] Seidenberg, C.: Der PERSEUS von Nico Palermo.FUNKAMATEUR 56 (2007) H. 12, S. 1286–1289

[4] Ireland, S., VK6VZ; Harman, P., VK6APH: DerAufstieg des Direct Down Conversion Recei-vers (DDC). SDR – Potenzial für die Zukunft.CQDL-Spezial SDR und D-STAR (2008), S. 37–39

[5] Lyons, R.; Gruchow, H., DL6KBF (Übers.): Qua-dratursignale: Komplex aber nicht kompliziert.www.needles.de/HPSDR/QuadSignals-DE.pdf

[6] Bierwirth, E.: EiBi Kurzwellen-Hörfahrplan(2012). www.eibispace.de

[7] DRM Consortium: DRM Sendeplan Europa.www.drm.org/broadcast_schedule#Europe

[8] Taeubel, M.: SDR-Programm HDSDR.www.hdsdr.de/index.html

[9] Alternative Empfänger ExtIO DLLs. http://rapidlibrary.com/source.php?file=ulczqvcwwti89on&sec=0721a97e

[10] Kester, W.: Dynamische Leistungsfähigkeit vonA/D-Wandlern. www.elektronikpraxis.vogel.de/analogtechnik/articles/266042/

Abgehörtes Proto-koll: Interne I2C-Bus-signale sind auf derExperimentierplatinefür kommende An-wendungen schon

verfügbar.

Fotos: Seidenberg

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Energieverbrauch und CO2-Ausstoß: Funk- und FahrspaßDas SDR-Modul FDM-S1 allein verbrauchtlediglich 2,2 W. Bei 4 h Radiohören täglich ergibt das bescheidene 3,16 kWh/a. Aber ohne Computer-Unterstützung bleibt dasKästchen stumm. Ein aktuelles Notebookmit einem für den Mobilbetrieb optimiertenProzessor wie dem Vierkerner i5-2430M vonIntel verbraucht im Leerlauf unter Windows 7lediglich 17 W. Die im Ressourcenmonitorangezeigte CPU-Auslastung beträgt 1%. Nach Anstecken des FDM-S1 steigt der Be-darf dann kaum merklich auf rund 20 W an.Ein spieletaugliches Desktop-System mitgroßem Monitor schluckt in der gleichen Si-tuation gar um die 260 W. Ältere Notebooksgenehmigen sich im Leerlauf auch schonmal 60 W. Besonders im Hinblick auf denspezifischen Verbrauch, also Rechenleis-tung pro Watt, bieten die modernen Prozes-soren ein erhebliches Steigerungspotenzial,das einen Neukauf überlegenswert machenkann. So schwankt die CPU-Auslastung beieinem Neugerät nach Betriebsstart derFDM-SW1-Software nur um die 14% unddie Leistungsaufnahme wächst auf durch-schnittlich gemessene 24 W. Das macht imJahr 34,56 kWh. Bei 20 ct/kWh stehen nur 6,91 € mehr aufder Stromrechnung (Altgerät: 17,28 €; Desk-top-System: 74,88 €). Nach dem offiziösenStrommix für Deutschland geht die Erzeu-gung einer Kilowattstunde mit der Emissionvon 605 g CO2 einher. In unserem Beispielfallen somit im Jahr 20,9 kg mehr CO2 fürtägliche vier Stunden Radiohören an. Ökostrom-Bezieher dürfen sich entspanntzurücklehnen, sie belasten ihr Atmosphären-Gewissen mit erheblich nied rigeren Werten.Ausgedrückt in der fossilen Kraftstoff-Wäh-rung der zu Ende gehenden Benzin-Epocheentsteht diese CO2-Menge beim Verbrennenvon lediglich 9,0 l Benzin. Das reicht gerademal, um eine halbe Stunde lang seinen Mit-menschen auf der Überholspur die techni-sche Überlegenheit der neuesten – fast dreiTonnen schweren – Automobil-Premiumpro-dukte effektvoll zu demonstrieren. Im Gegensatz dazu sind 1440 Stunden SDR-Betrieb ein ressourcenschonendes und zu-dem ungefährliches Vergnügen.