Funk SDR-Empfänger Colibri DDC Ausgewählte technische ... · Die Firmware des Colibri DDC nimmt...
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Funk FA 9/15 • 937 © Box 73 Amateurfunkservice GmbH 2015 www.funkamateur.de Bereits 2014 konnte ich den SunSDR2- Transceiver von Expert Electronics aus Südrussland testen [3]. Dabei stand weni- ger die Vermessung der Parameter im Vordergrund als Versuche im praktischen Einsatz. Bei der Untersuchung des jetzt verfügbaren Colibri DDC aus demselben Hause liegt der Fokus ebenfalls auf der praktischen Nutzung. ■ Äußere Werte Der Colibri DDC kommt in einer schmu- cken Pappbox daher, die auf der Oberseite das abstrahierte Leiterplattendesign dar- stellt und quasi als Minimaldokumentation wesentliche Anschlüsse und Eigenschaften benennt. Nach dem Auspacken hält man ein gediegen aussehendes Stück Technik in der Hand. Die Koaxialbuchsen sind vor- bildlich mit Abdeckkappen geschützt. Im Lieferumfang enthalten sind ein Koa- xialadapterkabel von SMA- auf PL-Norm, ein Ethernet-Kabel sowie ein passendes Steckernetzteil. Wie beim SunSDR2 ist keine USB-Schnittstelle, sondern nur ein LAN-Anschluss vorhanden. Die 15-polige Buchse mit der Bezeichnung EXT CTRL liefert einige Steuersignale für externe Ge- räte, insbesondere auch den Anschluss zum Stummschalten des Empfängereingangs, wenn z. B. ein Sender getastet wird. ■ Aufbau und Funktionen Der Colibri DDC arbeitet in der Direktab- tastmethode (DDC, engl. Direct Down Con- version) mit einer Abtastrate von 125 MHz. Dadurch ist entsprechend Nyquist-Shan- non-Abtasttheorem eine Bandbreite von theoretisch 62,5 MHz möglich. Bild 3 zeigt das Blockschaltbild. Ein vor- geschaltetes Tiefpassfilter für 55 MHz re- duziert mögliche stärkere Störungen aus dem VHF-Bereich. Als weitere analoge Baugruppe ist ein 20- dB-Abschwächer nutzbar, den ein gut hör- bares Relais schaltet. Danach geht es digi- tal weiter. Mit 125 MHz und 14 Bit Auflö- sung wird das Signal abgetastet und dann an das FPGA (engl. Field Programmable Gate Array) weitergeleitet. Dieser Spezial- schaltkreis realisiert einen Großteil der di- gitalen Signalverarbeitung. Insbesondere erfolgt in ihm die erste Mischung auf eine Zwischenfrequenz, allerdings vollständig durch die bekannten Algorithmen der digi- talen Signalverarbeitung. Die Steuerung und die Datenübertragung über die schnelle LAN-Verbindung werden von einem Mikroprozessor übernommen. Die Anbindung via LAN ermöglicht die Nutzung des Empfängers von verschiede- nen PCs aus – ein Vorteil gegen über der di - rekten Anbindung über eine USB-Schnitt- stelle. Im lokalen Netz ist die Geschwin- digkeit ausreichend. Versuche mit dem SunSDR2 haben jedoch schon 2014 ge- zeigt, dass eine langsame DSL-Anbindung nicht ausreicht, um den SunSDR2 unmit - telbar als einen von der eigenen Station abgesetzten Empfänger (Remote-RX) ein- zusetzen. Analog verhält es sich beim Co- libri DDC. Neben dem beschriebenen Standardpfad bietet der Colibri DDC auch die direkte Auskopplung des Signals auf einen Kopf- hörerausgang, was die Verzögerung des NF-Signals reduziert. Das NF-Signal wird dabei durch einen 24-Bit-D/A-Umsetzer geformt. Weiterhin ist für Anwendungen, die eine sehr hohe Frequenzstabilität ver- langen, die Einspeisung eines externen 10- MHz-Referenzsignals möglich. ■ Inbetriebnahme Die englischsprachige Dokumentation, die nur im Internet bei [4] Æ Documentation zur Verfügung steht, beschreibt die Inbe- triebnahme des Colibri DDC. Die aktuelle Version der Software ExpertSDR2 ist gleichfalls von [4] Æ Download herunter- ladbar. Sie ist neben Windows auch für Li- nux verfügbar. Nach Anschluss von An- tenne, LAN-Kabel, Stromversorgung und einem Druck auf den PWR-Taster fängt die Status-LED an zu blinken. Die Firmware des Colibri DDC nimmt zu- nächst Kontakt mit dem DHCP-Server, in diesem Fall die bei mir vorhandene Fritz- Box, auf und konfiguriert so eine IP-Ad- resse. Auf der PC-Seite ist nach dem Start der Software ExpertSDR2 über Options Æ Device der Colibri DDC auszuwählen. SDR-Empfänger Colibri DDC in der praktischen Anwendung Dr.-Ing. MICHAEL HÖDING – DL6MHW Mit dem Colibri DDC hat die russische SDR-Schmiede Expert Electronics einen weiteren SDR-Empfänger vorgestellt, der auch bei deutschen Fachhändlern, [1], [2], erhältlich ist. Die unmittelbare Abtastung des ge- samten Spektrums bis 62,5 MHz erlaubt den Einsatz vielfältiger Metho- den der digitalen Signalverarbeitung. Der Empfänger lässt sich sowohl über die hauseigene Bedienoberfläche ExpertSDR als auch durch CW- Skimmer oder RTTY-Skimmer ansprechen. Ausgewählte technische Daten Frequenz 9 kHz … 55 MHz Empfänger 2 Empfindlichkeit 0,3 µV Spektrumbreite je RX 39 kHz, 78 kHz, 156 kHz, 312 kHz Bandskop-Bandbreite 62,5 MHz NF-Ausgang 32 Ω, 30 mW Abschwächer 0 dB, 20 dB LAN 100/1000 MBit/s Betriebsspannung 5 V Stromaufnahme 640 mA Abmessungen 64 mm ¥ 24 mm (B ¥ H ¥ T) ¥ 112 mm Masse 300 g Preis 649 € (8/2015) 125MHz Referenz 10MHz externe Steuerung Antenne 55MHz 0/20dB 14Bit 24Bit 20MHz PLL TCXO A D FPGA Mikrocontroller LAN Kopfhörer D A Bild 3: Blockdiagramm des SDR- Empfängers Colibri DDC Bild 2: Rückseite des Colibri DDC mit LAN-, Stromversorgungs- und Kopfhörerbuchse Bild 1: Vorderseite mit Buchsen für Antenne, Steuerung und Frequenzreferenz
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Funk
FA 9/15 • 937© Box 73 Amateurfunkservice GmbH 2015 www.funkamateur.de
Bereits 2014 konnte ich den SunSDR2-Transceiver von Expert Electronics ausSüdrussland testen [3]. Dabei stand weni-ger die Vermessung der Parameter imVordergrund als Versuche im praktischenEinsatz. Bei der Untersuchung des jetzt
verfügbaren Colibri DDC aus demselbenHause liegt der Fokus ebenfalls auf derpraktischen Nutzung.
� Äußere WerteDer Colibri DDC kommt in einer schmu-cken Pappbox daher, die auf der Oberseitedas abstrahierte Leiterplattendesign dar-stellt und quasi als Minimaldokumentationwesentliche Anschlüsse und Eigenschaftenbenennt. Nach dem Auspacken hält manein gediegen aussehendes Stück Technik inder Hand. Die Koaxialbuchsen sind vor-bildlich mit Abdeckkappen geschützt.Im Lieferumfang enthalten sind ein Koa-xialadapterkabel von SMA- auf PL-Norm,ein Ethernet-Kabel sowie ein passendesSteckernetzteil. Wie beim SunSDR2 istkeine USB-Schnittstelle, sondern nur einLAN-Anschluss vorhanden. Die 15-poligeBuchse mit der Bezeichnung EXT CTRLliefert einige Steuersignale für externe Ge-räte, insbesondere auch den Anschluss zumStummschalten des Empfängereingangs,wenn z. B. ein Sender getastet wird.
� Aufbau und FunktionenDer Colibri DDC arbeitet in der Direktab-tastmethode (DDC, engl. Direct Down Con -version) mit einer Abtastrate von 125 MHz.Dadurch ist entsprechend Nyquist-Shan-
non-Abtasttheorem eine Bandbreite vontheoretisch 62,5 MHz möglich. Bild 3 zeigt das Blockschaltbild. Ein vor-geschaltetes Tiefpassfilter für 55 MHz re-duziert mögliche stärkere Störungen ausdem VHF-Bereich.
Als weitere analoge Baugruppe ist ein 20-dB-Abschwächer nutzbar, den ein gut hör-bares Relais schaltet. Danach geht es digi-tal weiter. Mit 125 MHz und 14 Bit Auflö-sung wird das Signal abgetastet und dannan das FPGA (engl. Field ProgrammableGate Array) weitergeleitet. Dieser Spezial -schaltkreis realisiert einen Großteil der di-gitalen Signalverarbeitung. Insbesondereerfolgt in ihm die erste Mischung auf eineZwischenfrequenz, allerdings vollständigdurch die bekannten Algorithmen der digi -talen Signalverarbeitung.Die Steuerung und die Datenübertragungüber die schnelle LAN-Verbindung werdenvon einem Mikroprozessor übernommen.Die Anbindung via LAN ermöglicht dieNutzung des Empfängers von verschiede-nen PCs aus – ein Vorteil gegen über der di -rekten Anbindung über eine USB-Schnitt-
stelle. Im lokalen Netz ist die Geschwin-digkeit ausreichend. Versuche mit demSunSDR2 haben jedoch schon 2014 ge-zeigt, dass eine langsame DSL-Anbindungnicht ausreicht, um den SunSDR2 unmit -telbar als einen von der eigenen Stationabgesetzten Empfänger (Remote-RX) ein-zusetzen. Analog verhält es sich beim Co-libri DDC.Neben dem beschriebenen Standardpfadbietet der Colibri DDC auch die direkteAuskopplung des Signals auf einen Kopf-hörerausgang, was die Verzögerung desNF-Signals reduziert. Das NF-Signal wirddabei durch einen 24-Bit-D/A-Umsetzergeformt. Weiterhin ist für Anwendungen,die eine sehr hohe Frequenzstabilität ver-langen, die Einspeisung eines externen 10-MHz-Referenzsignals möglich.
� InbetriebnahmeDie englischsprachige Dokumentation, dienur im Internet bei [4] Æ Documentationzur Verfügung steht, beschreibt die Inbe-triebnahme des Colibri DDC. Die aktuelleVersion der Software ExpertSDR2 istgleichfalls von [4] Æ Download herunter-ladbar. Sie ist neben Windows auch für Li-nux verfügbar. Nach Anschluss von An-tenne, LAN-Kabel, Stromversorgung undeinem Druck auf den PWR-Taster fängtdie Status-LED an zu blinken. Die Firmware des Colibri DDC nimmt zu-nächst Kontakt mit dem DHCP-Server, indiesem Fall die bei mir vorhandene Fritz-Box, auf und konfiguriert so eine IP-Ad -resse. Auf der PC-Seite ist nach dem Startder Software ExpertSDR2 über OptionsÆ Device der Colibri DDC auszuwählen.
SDR-Empfänger Colibri DDC in der praktischen AnwendungDr.-Ing. MICHAEL HÖDING – DL6MHW
Mit dem Colibri DDC hat die russische SDR-Schmiede Expert Electronicseinen weiteren SDR-Empfänger vorgestellt, der auch bei deutschenFachhändlern, [1], [2], erhältlich ist. Die unmittelbare Abtastung des ge -samten Spektrums bis 62,5 MHz erlaubt den Einsatz vielfältiger Metho-den der digitalen Signalverarbeitung. Der Empfänger lässt sich sowohlüber die hauseigene Bedienoberfläche ExpertSDR als auch durch CW-Skimmer oder RTTY-Skimmer ansprechen.
Ausgewählte technische Daten
Frequenz 9 kHz … 55 MHzEmpfänger 2Empfindlichkeit 0,3 µVSpektrumbreite je RX 39 kHz, 78 kHz,
156 kHz, 312 kHzBandskop-Bandbreite 62,5 MHzNF-Ausgang 32 Ω, 30 mWAbschwächer 0 dB, 20 dBLAN 100/1000 MBit/sBetriebsspannung 5 VStromaufnahme 640 mAAbmessungen 64 mm ¥ 24 mm(B ¥ H ¥ T) ¥ 112 mmMasse 300 gPreis 649 € (8/2015)
125MHzReferenz10MHz
externeSteuerung
Antenne
55MHz 0/20dB 14Bit
24Bit
20MHz
PLL TCXO
AD FPGA
Mikrocontroller
LAN
KopfhörerDA
Bild 3:Blockdiagrammdes SDR-Empfängers Colibri DDC
Bild 2: Rückseite des Colibri DDC mit LAN-,Stromversorgungs- und Kopfhörerbuchse
Bild 1: Vorderseite mit Buchsen für Antenne,Steuerung und Frequenzreferenz
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938 • FA 9/15 © Box 73 Amateurfunkservice GmbH 2015www.funkamateur.de
Bei mir führte der Button Search zum so-fortigen Erfolg, siehe Bild 6. Der Empfän-ger wurde im lokalen Netz gefunden undließ sich ohne weitere Konfiguration nut-zen. Die in der Dokumentation beschrie-bene und im vergangenen Jahr beim Testdes SunSDR2 noch notwendige Konfigu-ration der Netzwerkverbindung auf Be-triebssystemebene konnte entfallen, ist abersicher für spezielle Anforderungen erfor-derlich.Nach dem Druck auf den Einschaltknopfder ExpertSDR2-Software wurden sofort
die bekannten Anzeigen eines Spektrum -skops und eines Wasserfalldiagramms sicht-bar. Die zu den visuellen Spuren gehören-den Signale ließen sich nach Anschluss eines Kopfhörers am PC bzw. direkt amColibri DDC hören.Die Software bietet zahlreiche Modula-tionsarten, Filterbandbreiten und digitaleZusatzfilter. Über spezielle Buttons ist diedirekte Auswahl der Amateurfunkbändermöglich. Die Frequenzeinstellung ist eben -falls intuitiv durch Klicken im Spektrumoder Drehen des Mausrads möglich. Gene-rell ist hier viel Experimentieren angesagt,da die Dokumentation hinsichtlich Bedie-nung eher sparsam ausfällt.
� Colibri und Skimmer-ServerAls besondere Anwendung, die den SDR-Empfängern allgemein zum Durchbruchverhilft, hat sich seit 2008 der Einsatz desCW-Skimmers erwiesen [5]. In den frühenJahren ermöglichten dabei einfache Ein-bandempfänger wie der IQ-SDR-RX vonKlaus Raban kostengünstige Lösungen [6].Auch die Nutzung mehrerer PERSEUS zurAbdeckung der Contest-Bänder wurde be-reits 2008 erfolgreich implementiert. Weitverbreitet ist heute der QS1R [7], der virtu -elle Empfänger für sieben Bänder gleich-
zeitig bereitstellt. Der CW Skimmer Servervon VE3VEA unterstützt sowohl den QS1Rals auch den Colibri DDC [8].Das Vorgehen bei der Inbetriebnahme ist inder PDF-Datei Connecting ColibriDDC toCW Skimmer gut beschrieben, [4] ÆDocu -mentation. Es müssen drei Dateien in dasVerzeichnis des Skimmer-Servers kopiertwerden. Danach lässt sich der Colibri DDCals Gerät auswählen und für zwei separateBänder nutzen, siehe Bild 7.
Da der Skimmer-Server vor allem DX-Mel-dungen (engl. DX Spots) über die Telnet-Schnittstelle ausliefern soll, gibt es keinegrafische Schnittstelle in Form eines Spek-trums oder Wasserfalldiagramms. Lediglichdas Statusfenster gibt wie in Bild 9 Aus-kunft über die Anzahl der Decoder und derin den vergangenen 30 min ausgeliefer-ten Spots. Um die Spots mitzulesen, muss eine entsprechende Telnet-Verbindung eta -bliert sein – bei mir mit dem ProgrammwtDXTelnet [9].Der Skimmer-Server selbst bietet außerder Bandauswahl und Bandbreitenauswahlkaum Konfigurationsmöglichkeiten. DieDokumentation beschreibt lediglich dieMöglichkeit, den Abschwächer ein bzw.auszuschalten bzw. mehrere Colibris zuadressieren. Hierfür muss man die relativschwer zu findende Datei ColibriDDC_
settings.ini anpassen. Ansonsten funktio-niert die Konfiguration gut und liefert ste-tig CW-Spots.
� RTTY-Skimmer-ServerMit einem RTTY-Skimmer hatte ich bis-lang noch keine Erfahrungen sammeln kön-nen [8]. Da aus der Bedienungsanleitungdes Colibri DDC hervorging, dass eine un-komplizierte Nutzung auch mit anderenVE3NEA-Programmen möglich ist, instal -
Bild 5: Nach dem Einschalten zeigt die Oberfläche der Software ExpertSDR2 unmittelbar die Signale des dargestellten Bandbereichs alsSpektrumskop und Wasserfalldiagramm an. Fotos, Screenshots: DL6MHW (5), Red. FA (3)
Bild 6: Erfolgreiche Konfi-guration des ColibriDDC in der ExpertSDR2-Software
Bild 4:Verpackung desColibri DDC mitaufgedruckterAnschlussbelegungund einigentechnischen Daten
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lierte ich die 30-Tage-Testversion des RTTYSkimmer Servers. Nachdem wieder die Co -libri-DLLs in das Programmverzeichniskopiert waren, erkannte der RTTY-Skim-mer-Server den Empfänger. Die Erwar-tung, ein ähnliches Bedienkonzept wiebeim CW-Skimmer-Server vorzufinden,wurde nicht bestätigt.Es gibt beim RTTY-Skimmer-Server eineSpektrumanzeige, siehe Bild 8. Die Konfi-guration erfolgt über eine Konfigurations-datei und nicht über Dialoge. Knifflig ist indieser Datei die Auswahl der überwachtenBänder, welche über einen Binärcode er-folgt und sich an den vielen Empfängerndes QS1R orientiert. Zunächst waren nurdie ersten beiden Empfänger im Sinne vonBändern, nämlich die für 80 m und 40 m,aktiv. Sie lieferten aber keine Spots, weil estagsüber kaum RTTY-Betrieb gab. Mithilfeder Dokumentation des RTTY-Skimmer-Servers konnte ich die zugehörigen Bitsauf Null (Empfänger deaktiviert) bzw. Eins(Empfänger aktiv) setzen. Auf 14 MHzund 21 MHz waren danach einige Signalezu finden.
� EinschätzungDer hochwertige Empfänger Colibri DDCfügt sich in die Reihe moderner SDR-Ge-räte ein. Als Besonderheit kann der An-schluss über das lokale Netzwerk betrach-tet werden. Die Anwendung als Empfängerist leicht möglich und unterstützt nebenAmateurfunk auch den KW-Rundfunk emp -fang. Das inzwischen auch in etlichen Ober-klasse-Transceivern verfügbare Spektrum -skop und Wasserfalldiagramm liefert derColibri DDC in sehr hoher Auflösung. Siehelfen vor allem im Contest beim Findenfreier Frequenzen und bei der Beobachtungvon Bändern auf mögliche Öffnungen.
Die Integration mit dem CW- und demRTTY-Skimmer-Server gelang recht pro-blemlos, auch wenn man neben der Fä hig -keit, englischsprachige Anweisungen zu le -sen, einige PC-Kenntnisse mitbringen soll-te. Die Skimmer-Server sind dann fleißigeSpot-Lieferanten, die die am eigenen Stand-ort decodierbaren Signale darstellen.Weitere Anwendungen wie die Nutzung alsSpektrumanalysator machen den ColibriDDC zu einem universell nutzbaren Gerätfür den experimentierfreudigen Funk ama -teur. Expert Electronics und der Difona Com-munication GmbH sei für die Leihstellungje eines Musterexemplars gedankt.
Literatur und Bezugsquellen
[1] Difona GmbH, Offenbach, Tel. (069) 84 65 84;www.difona.de, E-Mail: [email protected]
[2] WiMo GmbH, Herxheim, Tel. (0 72 76) 9 66 80;www.wimo.com, [email protected]
[3] Höding, M., DL6MHW: SunSDR2 – modernerTransceiver mit LAN-Anschluss. FUNKAMA-TEUR 63 (2014) H. 8, S. 845–849
[4] Expert Electronics: www.eesdr.com Æ Colibri
[5] Höding, M., DL6MHW: CW Skimmer: neue Mög -lichkeiten für DXer und Contester. FUNKAMA -TEUR 57 (2008) H. 4, S. 400–402
[6] Raban, K., DM2CQL: IQ-SDR-Minimalsystemfür 40/80 m. FUNKAMATEUR 55 (2006) H. 9,S. 1040–1041
[7] Küspert, D.: DL4MCT: SDR vom Feinsten: derQuickSilver QS1R. FUNKAMATEUR 59 (2010)H. 3, S. 252–255
[8] Shovkoplyas, A. VE3NEA: www.dxatlas.com[9] Win-Test: http://docs.win-test.com/wiki
Bild 8: Zusammenspiel von RTTY-Skimmer-Server und Colibri DDC
Bild 9: Das Statusfenster des Skimmer-Servers (l.) und die eintreffenden Meldungen im Tel-net-Client (r.) zeigen die Aktivitäten der gewählten Konfiguration.
Bild 7: Auswahlfenster für Empfänger undBänder im Skimmer-Server
© Box 73 Amateurfunkservice GmbH 2015 www.funkamateur.de
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