Stand alone SDR (Software Define Radio) Receiver experiment #1


Posting ini adalah satu dari beberapa bagian eksperiment saya dengan SDR (Software Define Radio) dengan beberapa spesifikasi minimum, khususnya standa alone SDR. Saya mencoba membuat “stand alone SDR” dengan chips microcontroller yang murah dan minim fitur untuk  menghindari biaya yang tinggi bila menggunakan IC FPGA (Field Programmable Gate Array) atau IC DSP (Digital Signal Processing). Untuk teman-teman yang sudah pernah melakukan atau bergerak ke arah ini mohon masukan dan sharing nya 🙂

Sekilas mengenai SDR

SDR adalah suatu system radio dimana komponen-komponennya yang biasanya di bangun oleh perangkat keras (mixer, filter, modulator, demodulator amplifier dll) digantikan fungsinya oleh perangkat lunak dalam hal ini PC (personal computer) atau embedded system (microcontroller, DSP dll).

SDR basic #1

Penerapan SDR bisa dilakukan dengan banyak cara dan kombinasi, pada blok diagramn diatas bisa di jelaskan sbb:

  • freq carrief fc yang telah melalui band pass filter (BPF) di umpankan ke parallel mixer (quadrature mixer).
  • pada mixer sebelah bawah sinyal sinus dari oscillator lokal dicampurkan dengan fc
  • pada mixer sebelah atas sinyal cosinus (sinyal sinus dari osilator lokal dengan delay 90′) dicampurkan dengan fc
  • sinyal hasil mixer dilewatkan low pass filer (LPF) sebelum diconversi oleh analog to digital converter (ADC)
  • keluaran mixer sebelah atas menghasilkan in-phase (It)
  • keluaran mixer sebelah bawah menghasilkan quadrature (Qt)

Pada SDR yang menggunakan PC LPF dan ADC sudah tercakup dalam sound card PC.

Salah satu quadtrature mixer yang populer dan cukup banyak di gunakan adalah Tayloe Detector yang didesain oleh Dan Tayloe  N7VE. Mixer ini mempunyai desain yang sangat innovative dan menarik juga “murah”.

Tayloe Detector

Pada diagram diatas switch berputar dengan kecepatan yang sama dengan fc, sehingga setiap kapasitor terisi sample sinyal pada setiap putaran. Sinyal phasa 0′ dan 180′ di jumlahkan untuk memberi nilai I dan penjumlahan sinyap phasa 90′ dan 270′ memberi nilai Q.

Tayloe Detector

Pada diagram diatas terlihat fc di umpankan ke IC analog switch yang di drive oleh frekuensi dari osilator lokal yang sebelumnya dibagi empat oleh IC 74AC74 (D Flipflop). Keluaran dari IC analog switch disample and hold dengan rangkain R-C lalu di jumlahkan 0′ + 180′ dan 90′ + 270′ menjadi sinyal I dan Q.

Penerapan teknik lain SDR pada system radio dapat saja dilakukan dan biasanya sangat tergantung pada kekuatan olah cpu/processor/controller yang menjalankan software SDR tersebut, juga kecepatan module konversi analog ke digital.

Informasi lebih detil mengenai konsep dasar SDR bisa dibaca pada link berikut
http://www.arrl.org/files/file/Technology/tis/info/pdf/020708qex013.pdf

Implementasi SDR dengan menggunakan slow speed ADC dan low cost microcontroller

blok diagram desain #1

spesifikasi:

  • Atmega8 mikrokontroller 8 bit dengan variant 16-20MIPS.
  • 35Khz 8 bit ADC
  • FST3253
  • 74AC74
  • 14-16  MHz PLL or DDS (conver 3.5-4.0 Mhz)
  • LM358
  • MMIC SGA2286
  • 5th Order BPF

cara kerja:

  • Sinyal dari antenna difilter oleh BPF (Band Pass Filter)
  • MMIC SGA2286 menguatkan sinyal keluaran dari BPF, penguat ini bisa dikaskada untuk mendapatkan penguatkan yang diharapkan
  • FST3253 berfungsi sebagai quadrature mixer yang diberi sinyal clock dari DDS/PLL dengan frequency 4 kali frequency yang ingin ditala setelah sebelumnya di bagi oleh 74AC74
  • Sinyal I dan Q dari quadtratur mixer di filter oleh LPF (Low Pass Filter)  lalu diperkuat oleh LM358
  • Sinyal I dan Q yang telah di perkuat kemudian di convert menjadi besaran digital oleh ADC0831, kecepatan sample dilakukan antara 12-24Khz.
  • sinyal yang telah konversi diolah pada mikrokontroller lalu kemudian di keluarkan kembali melalui R2R DAC yang kemudian diolah lebih lanjut oleh penguat sinyal suara

bersambung..

Advertisements

9 thoughts on “Stand alone SDR (Software Define Radio) Receiver experiment #1

  1. Salam Pak Dian.
    Senang sekali Pak Dian telah mulai expose SDR,saya sangat tertarik dan sudah pernah mencoba merakit SDR reciever disain YU1LM, sangat berhasil dan menyenangkan, saya telah merakit DR2A dan mengoperasikannya menggunakan Software Softrock v1.2 untuk 80m band,saya merasa masih kesulitan membuat Oscillator dengan freq. 4X freq band yang diinginkan, mudah mudahan artikel Pak Dian akan menambanh referensi saya, Terimaksih dan Salam.

    • Halo Pak Warih,

      Terima kasih sebelumnya, mudah2an bisa saling tukar info, saya coba kembangkan stand alone SDR siapa tau bisa bikin varian SDR baru nih yang mur mer…untuk oscillator lebih mudah pake DDS sebab kalau VCO span nya agak susah bila dibutuhkan agak lebar ya.

      Salam
      Dian Kurniawan

  2. makasi om,, 🙂
    bs untuk tambah2 referensi saya tntang SDR,, saya msih mempelajari konsep tntang SDR,, sampai skrng masih bsm bs eksperimen di karenakan suatu hal dan keterbaasan komponen… 🙂

    • halo mas Angga,
      Kalau penjual kristal di lokal yg lengkap saya kurang tau, tapi kalau di mau import eceran saya biasa beli di futurlec.com, saya sudah check ada crystal dgn freq tsb. Sekedar saran dari saya, lebih mungkin bisa di pertimbangkan menggunakan DDS atau XCO Si570, sehingga mudah bila mau experiment di band lain.

      salam
      Dian Kurniawan

      • halo om maaf mau tanya lagi, utk di futurlec itu dari negara mana ya.. dan minimum order nya brp.. mohon dimaklum saya belum pernah import belanja dari luar nagreg hehey.. oya apakah ada tutorial / sample project utk DDS atau XCO Si570? dan komponen nya ada di pasaran juga om?

        makasih banyak

      • futurlec dari amerika, tapi mereka punya warehouse di thailand atau singapore, tidak ada minimum order hanya saja kita perlu pertimbangkan ongkos kirim yg cukup mahal. mengendai DDS di awal2 tulisan saya ada pembahasan mengenai hal ini, untuk chips dan crystal nya kebetulan saya ada sisa experiment kalau mas angga berminat bisa gantikan harga pembelian dan ongkir nya saja

  3. Pingback: Stand alone SDR (Software Define Radio) Receiver experiment #2 « Dian Kurniawan's Blog

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s