Der "SoftRock" ist ein kleiner I/Q-Empfänger, der einfach aufzubauen ist und hervorragende Empfangsergebnisse verspricht. Angeregt durch Hubert, unseren OVV des T02 DG7MGY haben sich in nseren OV T02 fünf OMs gefunden, die den Softrock Version 9 aufbauen wollten. Der Softrock V9 verfügt über ein software-gesteuertes Eingangsbandfilter für die Vorselektion und einen programmierbaren Oszillatorbaustein SI570 als VCO. Der VCO steuert einen Schalter-Mischer aus Bus-Multiplexern, Die I/Q-Signale werden dann von der Soundkarte eines PC und beliebiger Software, z.B. WinRad als eigentliche "Empfängersoftware" gesteuert.
Ich habe den Softrock eigentlich nur als kleinen Zusatzempfänger zur Bandbeobachtung laufen, obwohl die Empfangsqualität trotz der Einfachheit des Schaltungskonzeptes ungewöhnlich gut ist.
Die Bandfilterplatine besteht aus 6 Bandpässen, die mit Ringkernspulen aufgebaut sind. Die Umschaltung erfolgt mit niederohmigen Analog-Multiplexern von der Software des Softrocks gesteuert. Der Eingangs- und Augangskreis der Bandfilterbaugruppe erfolgt über die beiden Doppellochkerne als Anpasstransformatoren (mitte, rechts).Bei dem Ausgangstrafo muss auf absolute Symmetrie geachtet werden, damit der I und Q- anal möglichst symmetrisch an den Schaltmischer gegeben werden. Die Software kann zwar zum Teil Amplituden- und Phasenfehler ausgleichen, aber hier sind der Software naturgemäß Grenzen gesetzt.
Hier ist die Unterseite der Bandfilterplatine zu sehen. Der Aufbau ist auf den professionell gefertigeten Platinen absolut problemlos, die SMD-ICs sind alle im "normalen" 0.8mm-Raster und die SMD-Bauteile sind 0805 oder sogar in der Größe 1210, also für SMD-Bautile fast schon Riesen! Selbst etwas SMD-ungeübte OMs sind sicherlich in der Lage, diesen Kit aufzubauen, etwas Geduld beim Wickeln der Ringkerne vorrausgesetzt.....
In obigem Bild ist die Oberseite der Softrock 9-Plaine fertig bestückt. Der programmierbare Oszillator SI570 und der Schaltmischer werden auf der Unterseite bestückt. Links oben ist der kleine AVR-Prozessor zu sehen, der den I2C-Bus des SI570 auf USB umsetzt und die Bandfilterumschaltung steuert. Der gesamte Aufbau des Softrock (ohne Bandfilterwickeln) ist problemlos an einem Nachmittag zu schaffen. Für die Bandfilter sollte man dann nochmals einen Nachmittag einplanen...
Oben: Die Softrock-Bandfilterplatine auf dem Messplatz. Links das Notebook, das die Software den MiniVNA
enthält, mit dem ich die Bandfilterplatine durchgemessen habe. Die Ankopplung erfolgte direkt über die Ein-
Ausgangstrafos, die Bandumschaltung erfolgt hier manuell durch Steckbrücken. Die 5V-Versorgung erfolgt aus einem Netzgerät. Die Bandfilter wurdem nach Angaben in der Aufbauanleitung gewickelt.
Ich zeige die nachfolgenden Durchlasskurven die sich ergeben, wenn man sich exakt an die Aufbauanweisungen hält. Wie man sieht, könnte man aber bei fast allen Bandfiltern gut eine Windung weglassen, dann würde die der Frequenzbereich etwas nach oben geschoben und die Überlappung zu höheren Frequenzen etwas besser.
Bandfilter 1: Durchlassbereich 3.1MHz ... 7.6MHz, Dämpfung ca. 0.9dB
Bandfilter 2: Durchlassbereich 6.8 MHz ... 15.8 MHz, Dämpfung max 2dB
Bandfilter 3: Durchlassbereich 15.1 MHz ... 30.1 Mhz Durchlassdämpfung bis 3.1 dB
Wenn man die drei Durchlasskurven genauer anschaut stellt man fest dass die Durchlasskurven allesamt etwas weniger Induktivität vertragen könnten um den Durchlassbereich etwas nach oben zu verschieben. Grade der übergang bei 15MHz von BPF2 auf BPF3 würde einen "Schubs" nach oben vetragen, die Durchlasswelligkeit wäre dann sicherlich auch etwas kleiner.
Dennoch kann man natürlich mit den Daten so leben, der Softrock funktioniert auch so ganz anständig. Die vierte Bandfilterposition habe ich interessehalber mit den Angaben für 6m gewickelt und aufgebaut, allerdings ist der Softrock nicht so ohne weiteres in der Lage, auf 50 MHz zu arbeiten da der mitgelieferte SI570 "nur" etwa bis 160MHz arbeitet und auch der Vorteiler nicht mit den benötigten über 200 MHz umgehen kann.
Mit etwas Überredungskunst und dem Einsatz anderer Bausteine könnte man den Softrock zwar dazu überreden bei 50 MHz zu arbeiten, aber gut wäre er sicherlich nicht mehr.
Hier die Bandfilterdurchlasskurve für 50 MHz exakt nach den Angaben aufgebaut:
Wie man unschwer erkennen kann, quält sich die Durchlasskurve um die 50 Mhz schon sehr, an der hohen Durchlassdämpfung dürfte aber das Material der mitgelieferten Kerne schuld sein, das mit 50Mhz hart an seiner Einsatzgrenze arbeitet. Es zeigt sich immer wieder, dass man Bausätze nicht einfach blind aufbauen sollte. Durch Toleranzen aber auch durch unterschiedliche Aufbauten kann mitunter die korrekte Funktion des Bausatzes in Frage gestellt werden. Dennoch ist der Softrock V9 ein tolles Teil, das seinen Zweck (nach einigen Korrekturen an den Bandfiltern) in meinem Shack als Panoramaempfänger ganz hervorragend erfüllt!
Die Soundkarte - der Schlüssel zum Erfolg!
Der Softrock-I/Q-Empfänger ist allerdings nur ein Teil zu einem funktionsfähigen Empfänger, die I/Q-Signale die der Schaltmischer müssen ja erst noch digitalisiert und verarbeitet werden. Der Softrock ist also nur das HF-Frontend und mischt das hochfrequente Eingangssignal auf einen für die nachgeschaltete Soundkarte als Analog-Digitalwandler. Da zwei Ausgangssignale zur Verfügung stehen, ein I-Signal und das um 90 Grad phasenverschobene Q-Signal, kann aus diesen beiden Signalen jede momentan bekannte Modulationsart des Eingangsssignals durch den Rechner rekonstruiert werden.
Die Bandbreite des ADC-Kanals bestimmt hierbei die maximale Bandbreite des simultan erfassbaren Signals, während die Anzahl der zur digitalisierung stehenden Bits die Auflösung bestimmt.
Über den Daumen gepeilt lässt sich vereinfacht sagen, dass eine Soundkarte mit 16 Bit etwa 90dB Dynamikumfang besitzt, also muss ein Signal stärker als -90dB sein, um aus dem Rauschen des ADC-Wandlers herauszutreten. Eine 24 Bit auflösende Soundkarte hat einen Dynamikumfang von ca. 120dB entprechend wird ein Signal hier wesentlich besser zu empfangen sein als mit einer 16 Bit Soundkarte.
Aber nicht nur die Auflösung und Bandbreite einer Soundkarte bestimmen die Empfangsqualität eines I/Q- Empfängers sondern auch die symmetrie der beiden AD-Wandlerkanäle, deren Amplituden- und vor allem Phasentreue im analogen Signalweg vor den AD-Wandlern. Ebenso spielt natürlich die Aufbauqualität, Rauschen, Einstrahlungen der Stromversorgung usw. sowie der Eingangs (AntiAliasing) Filter der Soundkarte eine entscheidende Rolle. Man sollte nicht an der Soundkarte als wichtigstes Glied eines Softrock (I/Q-Empfängers) sparen, denn dieses Bauteil spielt eine Schlüsselrolle!
Ich verwende zwei verschiedene Soundsysteme für I/Q-Empfänger, eine externe USB-Soundkarte von Creative Labs X-FI, (24 Bit, 96KHz) und eine externe USB-Box Creative Labs EMU-202 (24 Bit, 192KHz) beide Soundsysteme kann ich vorbehaltlos empfehlen. Für beide Soundsysteme gibt es Treiber für alle gängigen Betriebssysteme.
Der Softrock in einem Kunststoff-Gehäuse eingebaut. Die kleine Baugruppe verschwindet fast in dem Gehäuse, dafür hat man genügend Platz für spätere Erweiterungen...
Hier das Gehäuse geschlossen. Die Front-und Rückplatten sind in bewährter Weise aus mit dem Tintenstrahldrucker bedruckten und laminierten, selbstklebenden Kunststoff- Folien gefertigt.
Hier mal nicht Alu sondern GFK-Material..
Der Softrock in Betrieb: Man sieht auf dem untenstehenden Bild einen typischen 20m-Betrieb, durch das Wasserfall-Diagramm kann man sendende Amateurstationen auf einen Blick erkennen. Mit der Maus anfahren, Klick - und schon kommt die dekodierte SSB-Modulation aus dem Lautsprecher.
So sieht das ganze dann im aufgebauten Zustand aus.
Natürlich bleibt die Technik nicht stehen und so habe ich die nächste generation von SDR-Transceiver in Angriff genommen, ein voll digital arbeitender Transceiver für alle Betriebsarten, den HiQSDR