RTL-SDR – 2. deo

Prica oko RTL-SDR postaje sve zanimljivija iz dana u dan zahvaljujuci ogromnom zalaganju autora drajvera i pratecih SDR programa. Obzirom da pricamo o SDR (Software Defined Radio), programi i drajveri za jedan te isti hardware su od presudnog znacaja za ispravan rad. Primera radi, za par meseci glavni RTL-SDR driver je doziveo veliki broj izmena i popravki tako da trenutna verzija moze slobodno da se smatra potpuno funkcionalnom. Takodje je od skora spojena osnovna funkcionalnost ovog drajvera sa specificnim opcijama koje se ticu DC (Direct Conversion) funkcija koje omogucavaju prijem signala od 0 do 28.8MHz uz male modifikacije na samom uredjaju. Detalji oko ove modifikacije se mogu naci u mom predhodnom clanku ovde. Ovaj DC mod je primamljiv velikom broju KT radio operatora ili korisnicima koji vole da slusaju ogroman izbor radio stanica na ovom podrucju (SWLing) u analognim ili digitalnim modovima poput DRM. Takodje, upotrebom “virtualnih kablova” moguce je signal preusmeriti u neki drugi program za demodulaciju specificnih modova ili protokola. Primer solidnog programa za demodulaciju vecine radio amaterskih modova je Fldigi.

Jos jedna zanimljiva opcija RTL-SDR drajvera (rtl_tcp) je mogucnost da se I/Q stream sa samog uredjaja preko LAN ili WiFi mreze moze proslediti na drugi racunar koji ce vrsiti demodulaciju signala. Posto sam drajver dolazi kao izvorni kod, postoji mogucnost prevodjenja (compile) i upotrebe sa relativno skromnim HW platformama kao sto je na primer Raspberry PI ili cak na OpenWRT routerima u cilju dislokacije samog RTL-SDR prijemnika tj postavljanja prijemnika fizicki uz samu antenu sto moze da nam pruzi bolji prijem (izbegava se slabljenje VF signala kroz kablove) i ustedu na problematicnim koaksialnim kablovima.

Trenutno veoma zanimljiv program za demodulaciju signala je SDR#. Ovaj program je pisan na .NET platformi sto omogucava rad kako na Microsoft Windows operativnim sistemima (native) tako i na Linux i Mac OS X koriscenjem MONO emulacione platforme. Naravno, na Windows platformi se mogu ocekivati najbolji rezultati po pitanju brzine rada i stabilnosti. Program iz dana u dan dobija nove funkcionalnosti ali navescu samo nekoliko:

– Mogucnost rada sa skoro svim aktuelnim SDR uredjajima (SoftRock baziranih preko zvucne kartice, RTL-SDR i sl)
– Denodulacija za AM, LSB, USB, NFW (narrow FM), DSB, CW-L, CW-U
– Demodulacija WFM (wide FM) tj radio difuznog FM za opseg 88-108MHz sa podrskom za Stereo signal i RDS
– Potpuno podesiv demodulacioni filter (propusna sirina i strmina)
– Originalni algoritam za korekciju I/Q signala
– Podesiv AGC (automatska kontrola jacine audio signala)
– Podesiv Squelch (automatsko mutiranje audio signala)
– Podesiv FFT i Waterfall prikaz
– Mogucnost funkcionalne nadogradnje preko Plugin-ova

Iako ja SDR# koristim na Mac OS X operativnom sistemu preko MONO platforme, rezultati prijema i prikaza su sasvim korektni. Evo par slicica uslikanih prikikom radioamaterskog KT takmicenja gde prva slika prikazuje veci broj stanica koje emituju RTTY signal dok druga prikazuje stanice koje emituju signal sa LSB modulacijom. Obratite paznju da su prikazani samo uski delovi spektra od rasplozivih 2MHz sirine. Takodje na drugoj slici se moze uociti relativno veliki dinamicki opseg gde se pojedini signali krecu cak i do +40dB po S skali (najcrveniji signal) bez primetnih problema oko zasicenja IF stepena koji se cesto vidjaju u SoftRock baziranim konstrukcijama.

Dodatno na drugoj slici se uvidja jedna radio stanica (zuto-cvena traka sa peckicama u desnom delu spektra) gde operater koristi verovatno rucno pravljen linearni pojacivac ali koji je totalno razdesen i “prsti” van dozvoljenih specifikacija za LSB modulaciju. Tacnije, signal je previse pojacan (sto bi mladi rekli, “napanjio pojacalo”) i dolazi do distorzije VF signala i tako smeta ostalim ucesnicima takmicenja koji su bili prinudjeni da se sklone od njega u stranu a pritom gubeci deo i onako uskog radio spektra koji je propozicijama postavljen za to takmicenje 🙂

I za kraj, kao sto sve u zivotu nije savrseno tako ni ovaj RTL-SDR nije savrsen. Osnovne moje zamerke se odnose na RTL2832U i njegov DDC stepen koji nije bas najsjanije resen tako da na pojedinim centrlnim ucestanostima dolazi do jako loseg potiskivanja gornje i donje slike signala tkz “Image rejection“. Sledeca slika prikazuje te probleme gde crveni signali (dobijeni iz Marconi 2019 signal generatora) predstavljaju “prave” signale dok plavo-zuti predstavljau laznu sliku istih tih signala ciji se intenzitet menja u zavistnosti od udaljenosti od centralne frekvencije.

U cilju prevazilazenja ovih problema, pozeljno je postaviti specificne centralne frekvencije prijemnika za optimalni prijem odredjenih opsega.
Ovo prakticno znaci da ce prijem signala recimo na 3.7MHz biti dosta cistiji ukoliko se postavi za centralnu frekvenciju 3MHz pa slusati gornji deo spektra nego postaviti 4MHz pa slusati donji deo spektra.
Za radio amaterske KT opsege, ekperimentalnim putem sam dosao do sledecih centralnih frekvencija:

– 80m band – 3MHz
– 40m band – 7Mhz
– 20m band – 13.5MHz
– 15m band – 21.5MHz
– 10m band – 27.5MHz

PS: Jedna ohrabrujuca vest, obzirom da se doticni tuner chipovi E4000 i FC0013 vise ne proizvode a preostalih zaliha je sve manje, na trziste se pojavila nova nada, R820T od firme Rafael Microelectronics koji po preeliminarnim podacima ima bolje karakteristike od doticnih. Ostaje jos da vidimo i prve primerke takvih stikova 😉

Korisni linkovi:
http://sdr.osmocom.org/trac/wiki/rtl-sdr
http://superkuh.com/rtlsdr.html
http://www.reddit.com/r/RTLSDR/comments/s6ddo/rtlsdr_compatibility_list_v2_work_in_progress/
http://sdrsharp.com
http://cgit.osmocom.org/cgit/rtl-sdr/
http://webchat.freenode.net/?channels=#%23rtlsdr
http://gnuradio.org/redmine/projects/gnuradio/wiki
http://www.sm5bsz.com/linuxdsp/hware/rtlsdr/rtlsdr.htm
http://steve-m.de/projects/rtl-sdr/tuner_comparison/
http://superkuh.com/gnuradio/R820T_datasheet-Non_R-20111130_unlocked.pdf
http://erewhon.superkuh.com/gnuradio/Elonics-E4000-Low-Power-CMOS-Multi-Band-Tunner-Datasheet.pdf

SDR# instalaciona skripta za Linux i Mac OS X
http://pastebin.com/eDA0p4u8

Do sledeceg pisanja,
73 de YU3MA

Prepravka DVB-T USB prijemnika sa RTL2832U za HF 0-28MHz

FOR UPDATED VERSION OF THIS POST PLEASE VISIT MY NEW BLOG HERE:
http://yu3ma.net/wp/?p=370

DVB-T USB stikovi su prvestveno namenjni za prijem digitalne televizije u VHF i UHF frekventnom podrucju. Uz malu modifikaciju koju sam ovde predstavio, preskakanjem prvog tuner integrisanog kola i prikljucivanjem VF signala direktno na RTL2832U je moguce primati radio signale u opsegu 0 do 28.8MHz sto je  vrlo interesantno KT radio operatorima ili korisnicima starijih radio stanica koji zele da moderniziju svoj uredjaj tako sto ce ovakav sklop prikljuciti na IF stepen uredjaja i prakticno dobiti SDR pan-adapter.

Kao prvi korak oko ove modifikacije neophodno je utvrditi koji je tacan tuner IC u samom USB stiku. Za varijante sa E4000, modifikacija je krajnje jednostavno jer nije potrebno uklanjati C1 i C2 kondenzatore zato sto se iz drajvera ovaj tuner IC moze potpuno iskljuciti tj postaviti u High-impendance mode tako da ne smeta prijemu snignala. Za ostale tunere, neophodno je ukloniti C1 i C2.

Sledeci korak je izrada i postavljanje TR1 trasnformatora koji ce nam obezbediti transformaciju impedanse sa 50ohm na 200ohm i konverziju ne-balnsirajuceg signala u balansiraju (diferencialni) neophodan za ulaz u AD konverter RTL2832U. Za najbolje rezultate je pozeljno koristiti Mini Circuit T1-6T-KK81 transformator. Na zalost, ovaj transformator je jako tesko nabaviti na nasem a i stranom trzistu. Kao alternativa, moguce je koristiti feritno jezgro Amidon FT37-43 ili minijaturna feritna jezgra iz rasturenih LAN modula. Takodje moze da se koristi bilo koji wideband VF transformator, recimo neko iz razhodovanih antenskin TV pojacivaca. Moram napomenuti da feritni prstenovi i jezgra iz SMPS (ATX ispravljaci za PC) ne mogu da posluze u ovu svrhu.

Transformator se pravi tako sto se uzme tri parceta tanke (nebitan je precnik) lakirane zice i zajedno se provuku 5 puta kroz jezgo. Ovaj nacin motanja se zove “trifilarno”. Od ta tri provodnika prvo izdvojiti jedan koji ce nam sluziti kao primar, na shemi oznaceno sa brojevima 1 i 4. Ostala dva provodnika spojiti “na red” tako da prakticno dobijamo duplo duzi provodnik vodeci racuna o pocetku i kraju zice, dakle da kraj jednog provodnika bude spojen na pocetak drugog. Sekundarnu sekciju je potrebno prikljuciti na prvu i drugu nozicu RTL2832U, najbolje kod kondezatora zbog nesto veceg raspolozivog prostora za lemljenje. Primarnu sekciju transformatora je pozeljno prikljuciti na neki mali VF konektor koji ce biti fizicki postavljen na samoj plocici prijmnika.

Evo slicica kao primer kako to sve moze da se izvede uz upotrebu rucno pravljenog transformatora sa feritnim jezgrom iz rasturenog LAN modula.

Jos par korisnih prepravki vezanih za ovu modifikaciju se ticu dodatnog filtriranja napajanja i signala koji dolaze sa USB kabla. Prva je dodavanje tantal kondenzatora od 1uF na napajanje radi boljeg filtriranja 5V jednosmernog napona. Druga modigikacija se svodi na dodavanje EMI feritnih prstenova na sam USB kabal u cilju sprecavanja smetnji koje mogu da dodju od samog racunara. Naravno, moze da se koristi USB kabal koji vec poseduje takve prstenove. U vezi filtriranja EMI smetnji pogledajte moj clanak ovde.

Za kraj, samo da dodam da je veoma pozeljno koristiti nisko propusni filter (LPF) za 30MHz ili specifican propusni filter (BPF) ispred VF ulaza u ovaj uredjaj radi uklanjanja potencialnih smetnji koje mogu da dodju iz drugih opsega radio spektra, najcesce iz FM radio difuznog opsega.

Happy SDR-ing … 🙂

UPDATE 30.11.2012:
Kod izrade transformatora sa FT-37 jezgrom je potrebno namotati 10 navoja trifilarno za postizanje najboljih perfomansi za HF opseg. Primer jednog takvog transformatora (druga slika, oznacen brojem 6) mozete pogledati u ovom clanku.

UPDATE 31.01.2013:

Link-back:

http://mbrochand.chez-alice.fr/radio/Modification_RTL2832U.pdf
http://www.hamradio.selfip.com/i6ibe/rtl2832hf/dongle.htm
http://blog.livedoor.jp/bh5ea20tb/archives/4263275.html
http://pmr446.xooit.com/t4047-SDR-recepteur.htm?start=30
http://www.hrvhf.net/index.php?option=com_jfusion&Itemid=110&jfile=index.php&topic=2072.75
http://vk.com/dvb_tv
http://radioamateur.xooit.fr/t242-Un-tuner-TNT-USB-en-SDR-0-60MHz.htm
http://rogovsky.livejournal.com/387951.html
http://knietzsch.de/radio-tv-world/amateur_radio/sdr.htm
http://www.brugtgrej.dk/forum.php?mode=thread&obj=28062
http://www.ukrtvr.org/forum.html?func=view&catid=6&id=38550
http://awaitingstock.wordpress.com/page/6/
http://on4jx.net/content/analyseur-de-spectre-partir-dune-cl-usb-destin-la-r-ception-de-la-t-l-vision-num-rique
http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t=22261&page=4
http://kaiyanotako.blogspot.com
http://radioproffi.ucoz.ua/forum/7-131-5
http://www.radioscanner.ru/forum/topic45014-93.html

73 de YU3MA

RTL-SDR – 1. deo

Vec neko duze vreme je u SDR krugovima vrlo aktuelna varijanta bazirana na jeftinom DVB-T USB uredjaju koji uz adekvatne drajvere i programe moze da sluzi kao Software Defined Radio prijemik za opseg od 50MHz do 1700MHz a uz male HW prepravke i za HF oseg od 0Mhz do 28.8MHz.

Ovaj mali simpaticni uredjaj je prvestveno namenjen za prijem FM Radia i digitalne televizije po DVB-T standardu ali obzirom da je nasa RATEL agencija odlucila da zvanicni standard u Srbiji bude DVB-T2 ovaj uredjaj ce tesko biti iskoriscen u tu svrhu a inace i jedan od razloga zasto se takvi i slicni USB uredjaji ne prodaju na nasem trzistu. Ukoliko zelite da pribavite jedan ovakav primerak po ceni od 17€, mozete posetiti (proverena prodavnica) DealExtreme. Sledeca slika prikazuje unutrasnjost Ezcap DVB-T primerka koji mi je stigao sa DX:

Sta je u celoj ovoj prici sa ovim USB uredjajem tako zanimljivo?

Da prvo objasnim sta sadrzi ovaj uredjaj u sebi. Postoje X varijacija na ovu HW konstrukciju ali je svima zajednicko da poseduju jedan digitalni tuner IC i jedan baseband AD konvertor IC sa USB interfejsom. Za tuner se prvo pocelo sa Elonics E4000 sa kojim jos pre nekoliko godina bio projektovan cuveni SDR FUNcube USB dongle. U medjuvremenu je firma Elonics otisla pod led i na trziste se pojavio vrlo slican FC0012 i FC0013 firme Fitipower digitalni prijemnik.

Sledeci blok diagram prikazuje unutrasnju strukturu E4000 IC koja skoro indenticna kao i kod FC0012/13.

Iz prilozene slike se odmah da zakljuciti da je ovo vec vidjen koncept koji se primenjuje kod Softrock i ostalih SDR konstrukcija stim da je ovde u E4000 to sad sve integrisano u jednom IC. Na zalost, za ovaj E4000 niti FC0012/13 trenutno nije javno dostupna tehnicka dokumentacije, tj dostupna je samo na zahtev uz potpisivanje NDA ugovora.

U poredjenju sa FunCube gde je koriscen custom baseband AD i DSP procesor, kod ovih novih DVB-T USB uredjaja se umesao veliki proizvodjac Realtek koji je izbacio na trziste RTL2832U chipset i automatski doveo do drasticnog obaranja cene ovakvih gotovih uredjaja. RTL2832U je dvokanalni AD konverter sa diferencialnim ulazima, rezolucije 8bita sa maksimalnim sample rate od 3.2Msps. U ovom IC se dodatno nalazi i digitalni down-konverter (DDC) koji je prvestveno postavljen kako bi se medjufrekvenca (IF) iz tunera mogla postaviti na bilo koju frekvenciju ali je uprava on iskoriscen i za “hakove” sa direktnim prijemom HF osega. Takodje RTL2832 poseduje integrisan USB 2.0 interface kao i I2C port za kontrolu tunera. Dodatno ovaj IC zadrzi i jos neke funkciske blokove vezane za samu DVB-T televiziju ali nam oni u ovom trenutku nisu bitni.

Cela prica pocinje kada se “skontalo” da ovaj RTL2832U moze da radi AD konverziju i da izlazne podatke izbacuje kao RAW (ne procesiran/ne kompresovane) zapis sto omogucava da na PC racunaru radimo dalje procesiranje ili demodulaciju koja se oslanja cisto na upotrebljeni software. Otuda njega u SDR svetu 🙂

Nastavak sledi …