for de af os, hvis interesser ligger i radio, og der støder på vores første software, der er defineret radio, skal du generelt have syntes som et mirakel. Her er en overraskende grundlæggende enhed, i det væsentlige en kreativ mixer og et sæt analoge-til-digitale eller digitale til-analoge omformere, der kan importere alle de komplekse og vanskelige til-opsætningsdele af en standardradio til en computer , hvor alle signalprocess kan gøres ved hjælp af software.
En kvadraturblander. Jugandi (Public Domain).
Når din nysgerrighed bliver bedre af dig, og du begynder at peer i arbejdet med en software defineret radio, men du støder på noget, du ikke har set før i en standard radio. Der er to blandere fodret af en to lokale oscillatorer på samme frekvens, men med en 90 graders fase skift, og i en modtager føres de resulterende blanderprodukter i to separate ADC’er. Du støder på bogstaverne I og Q i forhold til disse to signalstier og spekulerer på, hvad på jorden alt det betyder.
Hvad du lige har set er en kvadraturblander. Quadrature refererer til noget matematisk, der involverer en fjerdedel cirkel, i dette tilfælde 90 graders fase skift mellem de to lokale oscillatorer. Denne 90 graders faseforskydning har egenskaben for at afsløre ikke kun hyppigheden og amplitudeinformationen i signalet, at du ville være bekendt med fra en enkelt mixer i en standardradio, men også faseinformationen inden for det, at de to 90 uddannelser ud af fase I (i fase) og Q (Quadrature) komponentsignaler bevare.
I og Q data som sidevisninger af en spiral. Mikael Q Kuisma, I / Q Data for Dummies.
Der er en betydelig mængde matematik, der skal fordøjes, hvis du ønsker at komme fuldt ud til bunden af, hvordan dette virker, for hvilket det nok er bedst at lede den nysgerrige til en meget mere lang forklaring. For en hurtig forståelse, selvom det er bedst at forestille sig Sine Wave Amplitude-billedet af et signal, som du måske ser på et oscilloskop som blot et 2D-sidebillede af et signal, der faktisk er en 3D-spiral, fordi det også har en fasekomponent. Hvis dette sidebillede af en spiral var din I-komponent, ville en lignende 2D-billede af toppen af spiralen være din Q-komponent, det samme signal, men med en 90 graders faseforskel. Fra disse to I- og Q-signaler kan signaler rekonstrueres hele det oprindelige signal, herunder dets komplekse faseforhold, snarere end blot 2D-amplitude-billedet, som du måske ser på et oscilloskop.
Producerer en 90 graders fase skift med flip-flops.
Heldigvis er dette ikke en af de ting, der kun eksisterer som et stykke teori i en tekstbog, kan du nemt opbygge en grundlæggende SDR-modtagerfront ende baseret på Quadrature-blanderdiagrammet ovenfor på din bænk. Hvis du er parat til at begrænse modtagerens båndbredde til din computers lydkort, ofte i 50 KHz-sortimentet, kan du bruge de venstre og ideelle lydindgange som henholdsvis din I og Q, og køre en af masser af SDR-applikationer. Linrad er blot et eksempel.
Med hensyn til hardware kan blandere og tilhørende lavpasfilter være meget ligetil at bygge, for eksempel kan du prøve at løfte dette design ved hjælp af en CMOS-analog switch. Og selvom du måske forestiller dig, at oprettelsen af 90 graders fase skift ville udgøre et problem, faktisk, at det også let kan gøres med et par flip-flops. Tilføj i en logisk niveau oscillator, og det er så muligt at lave en software defineret radio foran ende næsten helt fra logiske chips, spare for et par op-amps. Det vil ikke gøre meget ud over HF (shortwave) frekvenser, men selvom du kun bruger det til at se på dine lokale am-udsendestationer, kan det stadig give dig en praktisk forståelse af SDR-hardware.
Det virker ofte som om SDR’er er magiske sorte kasser omgivet i en sky af marketing woo. Og med undtagelse af de populære RTL-chipset USB TV-modtagere synes de at tiltrække en pris, der passer til hype. Men virkeligheden er, at de fra hardwareperspektivet kan være overraskende enkle. Hvorfor ikke bryde ud et brødbræt og hakke dig selv sammen en grundlæggende!
Header image: Bob K [CC0].