for de av oss hvis interesser ligger i radio, som møter vår første programvare definert radio må generelt virke som et mirakel. Her er en overraskende grunnleggende enhet, i hovedsak en kreativ mikser og et sett med analoge-til-digitale eller digitale-til-analoge omformere, som kan importere alle de komplekse og vanskelige til-oppsatte deler av en standard radio til en datamaskin , der all signal prosesjon kan gjøres ved hjelp av programvare.
En kvadraturblander. Jugandi (offentlig domene).
Når din nysgjerrighet blir bedre av deg, og du begynner å peer inn i arbeidet med en programvare definert radio, men du møter noe du ikke har sett før i en standard radio. Det er to miksere som mates med to lokale oscillatorer i samme frekvens, men med en 90 graders faseskift, og i en mottaker blir de resulterende mikserprodukter matet inn i to separate ADCer. Du støter på bokstavene jeg og Q i forhold til disse to signalbanene, og lurer på hva på jorden alt betyr.
Det du nettopp har sett er en kvadraturblander. Quadratur refererer til noe matematisk som innebærer en kvartsirkel, i dette tilfellet 90 graders faseskift mellom de to lokale oscillatorene. Denne 90 graders faseskiftet har egenskapen til å avsløre ikke bare frekvens- og amplitudinformasjonen i signalet som du vil være kjent med fra en enkelt mikser i en standard radio, men også faseinformasjonen i den som de to 90 grader ut av fase Jeg (i fase) og q (kvadratur) komponentsignaler bevare.
Jeg og Q data som sidevisninger av en spiral. Mikael Q Kuisma, I / Q-data for dummies.
Det er en betydelig mengde matematikk som skal fordøyes hvis du ønsker å komme til bunnen av hvordan dette fungerer, som det er sannsynligvis best å rette den nysgjerrige på en mye lengre forklaring. For en rask forståelse, selv om det er best å forestille seg Sine Wave Amplitude-visningen av et signal som du kanskje ser på et oscilloskop som bare et 2D-side av et signal som faktisk er en 3D-spiral fordi den også har en fase komponent. Hvis denne sidevisningen av en spiral var din komponent, ville en lignende 2D-visning av toppen av spiralen være din Q-komponent, det samme signalet, men med en 90 graders faseforskjell. Fra disse to I og Q-signalene kan rekonstrueres hele det opprinnelige signalet, inkludert sine komplekse faseforhold, i stedet for bare 2D-amplituden som du kanskje ser på et oscilloskop.
Produserer en 90 graders fase skift med flip-flops.
Heldigvis er dette ikke en av de tingene som eksisterer som et stykke teori i en tekstbok, du kan enkelt bygge en grunnleggende SDR-mottakerfront ende basert på kvadraturblanderdiagrammet ovenfor på benken. Hvis du er forberedt på å begrense mottakerens båndbredde til datamaskinens lydkort, ofte i 50 kHz-serien, kan du bruke de venstre og ideelle lydinngangene som henholdsvis I og Q, og kjøre en av de mange SDR-applikasjoner. Linrad er bare ett eksempel.
Når det gjelder maskinvaren, kan blanderne og tilhørende lavpassfilteret være veldig grei å bygge, for eksempel kan du prøve å løfte dette designet med en CMOS-analog bryter. Og selv om du kanskje forestiller deg at å skape 90 gradersfaseskift ville presentere et problem, faktisk det også kan gjøres enkelt med et par flip-flops. Legg i et logisk nivå Oscillator, og det er da mulig å lage en programvare definert radiofront ende nesten helt fra logikk chips, lagre for et par op-ampere. Det vil ikke gjøre mye utover HF (shortwave) frekvenser, men selv om du bare bruker den til å se på dine lokale AM-kringkastingsstasjoner, kan det fortsatt gi deg en praktisk forståelse av SDR-maskinvare.
Det virker ofte som om SDR er magiske, svarte bokser omgitt av en sky av markedsføring woo. Og med unntak av de populære RTL-brikkene USB-TV-mottakere, synes de å tiltrekke seg en pris for å matche sprøytenarkomanen. Men virkeligheten er at fra maskinvareperspektivet kan de være overraskende enkle. Hvorfor ikke bryte ut en brødbrett og hack deg sammen en grunnleggende!
Header Image: Bob K [CC0].