Reaprendiendo radio con SDR



Veamos  los elementos que configuran un sistema SDR (HW+SW):


ANTENA

Lo primero que tenemos que saber es que la antena es el dispositivo que capta las ondas electromagnéticas, por lo que cuanto más energía capture mejor.
  Como primer consejo debe elegir una situación para su antena lo mas alta y mas despejada posible. 


 Si además puede discriminar las señales deseadas de las no deseadas por ejemplo siendo:

  • direccional 
  • resonante a una frecuencia pues 

con lo que mayor será la relación S/N, siendo S la señal y N el ruido (cualquier señal no deseada). A mejor S/N mejor calidad de recepción.  

En general el ruido es aditivo.

Los filtros pueden ayudar a atenuar señales no deseadas como puede ser las bandas de radiodifusión de Onda media y de FM

Los amplificadores LNA de bajo ruido o antena pueden mejorar el nivel de la señal a consta de introducir algo de rudio. Muchos de ellos precisan que se activa la opción Bias T  para recibir alimentación del USB y así no precisar de aliementación externa. También debera activar el Bias T si usa antena activas  que no son mas que antenas que incorporan un amplificador de RF o LNA

Cuantos más dispositivos conecte en serie y mayor sea el coaxial de la antena mayores perdidas, así que hay que buscar una solución de compromiso.

La bondad de los filtros y de la antena la puede probar con un analizador de redes. 


Ejemplos:

  • Conectar una antena de hilo largo a la pata de vivo de una antena de cuernos o V (normalmente no llevan balum y conectan el alma o activo del coaxial a uno de los cuernos y la malla al otro) puede aumentar la señal para MF y HF unos 35 dB. 

 


RANGO DE FRECUENCIAS

De todo el rango del espectro de  ondas de radiofrecuencia (De los 30kHz a los 300 GHz, por encima de esta frecuecncia son ya infrarrojos) los SDR reciben un determinado rango de frecuencia, por ejemplo desde los 50MHZ-2.000 MHZ, que no está nada mal, esto nos dice que por HW hardware no es posible ni recibir una frecuencia menor o una frecuencia mayor que estén fuera de este rango.

En los receptores tradicionales HW se disponía de un selector de bandas, en un SDR no es necesario todo el rango es una banda única.

Para mejorar las características se pueden disponer entre la antena y el dispositivo HW SDR, un filtro de señales con el fin de suprimir las señales de algún rango que perjudican la recepción por su nivel de señal;

  • Banda de emisoras comerciales de FM (88-108 MHz). Filtro de banda suprimida
  • Banda de emisoras comerciales de AM  (< 2,6 MHz). Filtro pasa-altos
ANCHO DE BANDA - FRECUENCIA DE MUESTREO

Dentro de este espectro tan amplio que recibe el SDR-HW se puede seleccionar el ancho de banda que va de  250KHz hasta 3 MHz. En un SDR el ancho de banda es función de la velocidad de  muestreo de la señal o frecuencia de muestreo, cuanto mayor es la velocidad (0,25MPS  3,2 MPS) mayor es el ancho de banda, y mayor es el consumo de CPU del ordenador, 2,4 está bien. 
 Este parametro es del SDR-HW y se ajusta desde:


  • RTL-SDR Controller  en AIRSPY
  • Home => BandWidth  en SDR-CONtrol

Hay que buscar un compromiso pues cuanto mas ancho mayor es el numero de señales que vemos simultaneamente en el espectro y cuanto menor sea mejor relación S/N.

Esta propiedad permite además sintonizar varias señales de forma simultánea. 


GANANCIA RF

La ganancia de RF - Radio Frecuencia es la amplificación que se realiza de la señal que llega por la antena, por parte del SDR-HW. Va desde 0 a 50 dB.  
La amplificación de RF es el mejor lugar donde se puede amplificar una señal, si no se distorsiona, pues en este punto no se ha filtrado la señal recibida (banda ancha) por otra parte la amplificación de RF no compensa una mala antena o la ausencia de ella.
Si se activa el AGC (Control Automático de Ganancia, no se tiene en cuenta los ajustes y hace que la amplificación sea función inversa al nivel de señal, a mayor señal, menor amplificación, en este caso debe tener en cuenta la frecuencia de muestreo / ancho de banda del SDR para que una señal no enmascare a otras.
 
Home => RF Gain  en SDR-Control

NIVEL DE SEÑAL

Con el fin de tener un parámetro del nivel se señal en los antiguos receptores se obtenía la intensidad de la misma previo a la detección, e iba de S1 a S9 que se incluia en los sistemas de calidad de recepción RS / RST y SINPO.

Actualmente se prefiere el valor en dBm 

MUESTREO

Una caracteristica única de los SDR es el muestreo (frecuencia y tipo)

Frecuencia de muestreo

A mayor frecuencia de muestreo mayor ancho de banda podrá visualizar de forma simultanea, es decir podrá ver más emisoras  a la vez en la pantalla, para seleccioanr la que quiera demodular.

El rango varía de 250 kHz a 3 MHZ 

Por contra a mayor frecuencia mayor es el consumo de CPU de ordenador y hay más posibildiad de que una señal potente enmascare a otras más débiles (saturación, control automático de ganancia, etc.) 

Puede ser práctico usar rangos bajos para bandas de frecuencia bajas y rangos altos para bandas de frecuencia altas.

Tipo de muestreo 

 Hay tres modos de combinar las señales muestreadas

Por defecto, sin muestro directo (Swap I/Q). Ideal para señales de frecuencia > 28 MHz 

 Muestreo directo (Direct sampling) . Ideal para señales de frecuencia > 28 MHz 

  • I- IN-Phase / I branc (En fase) 
  • Q Quadrature - / Q branch  ( En cuadratura) es el en general uso

 

DEMODULACION
La señal que recibimos hay que demodularla para poder extraer la señal que contiene;
  • AM Modulación de Amplitud, la usa las emisoras comerciales de Onda Media
  • FM Modulación de frecuencia, la usa las emisoras comerciales de VHF (WFM, mono o estereo ) y las transmisiones de voz de VHF y UHF (NFM)
    • FM-N Narrow 16 kHz
    • FM-W Wide 48 kHz
    • FM-BC Broadcasting 350 kHz
    • Banda Lateral Única, , permite transmitir audio con la mitad de ancho de banda (un bien escaso) que las de AM, precisa de una tecnología más compleja ya superada
      • USB Banda lateral superior 4kHz
      • Wide-U 24 kHz
      • LSB banda lateral inferior 4 kHz
      • WIde-L 24 kHz
      • DBL doble banda lateral 8 kHz
  • CW Carrier Wave transmisiones telegráficas (morse)
    • CW-L Carrier Wavw (solo en SDR-Control, creo que no es necesaria)
    • CW-U Exalted Carrier (solo en SDR-Control, creo que no es necesaria)
  • RAW 
  • SAM Sincrona Amplitud Modulacion (solo en SDR-Control)
  • ESCC-L Exalted Carrier (solo en SDR-Control)
  • ESCC-U Exalted Carrier (solo en SDR-Control)
El SW AISSPY configura automaticamente el ancho de banda del filtro y la demodulación dependiendo de la banda en la que nos encontremos p.e. 6 kHz AM si es comercial en OC y 3 kHz USB si es de radioaficionados en OC.

 

FILTROS DE AUDIO

Una vez demodulada la señal podemos aplicar un filtro para eliminar las frecuencias no deseadas y obtener una mejor relación S/N. Por ejemplo si una transmisión de voz va de 50-2700 Hz con un filtro de 3 kHz no perderemos señal y evitaremos ruido.

OTRAS FUNCIONES

IQ Correccion: Esta configuración corregirá los desequilibrios en el hardware de la radio que pueden provocar efectos tales como un 'Pico de CC' que se muestra en la pantalla de frecuencia y desequilibrios que pueden afectar particularmente a la audio o la recepción de modos de datos. Ajustar el valor hasta el pico o desequilibrio desaparece o se mueve fuera de la banda de paso del VFO.

Decimation o diezmado: El diezmado es una forma de reducir el número de veces que se toma una muestra de las señales de radio que llega al receptor SDR. Un ajuste de 2 significa que se tomará 1 de cada 2 muestras, 4 significa 1 en 4 y así sucesivamente. Para empezar, déjalo en cero. La introducción de la aniquilación de muestras puede aumentar el "rango dinámico" del receptor SDR (el rango de intensidades de señal sobre las que puede recibir con éxito las señales requeridas.) Prueba diferente configuración con su receptor y tenga cuidado con si tartamudea. La destrucción reduce el rango de frecuencia muestreado. Por ejemplo, cambiando la diezmación a 4 en un SDRplay RSP1A reduce el ancho de frecuencia que puede ver de 10 MHz a aproximadamente 1,2 MHz. El aumento de la destrucción también puede reducir la calidad de la señal recibida.

 

Anti-Fading: el fading o desvanecimiento es la variación en la intensidad de la señal que sufre una onda electromagnética cuando se refleja en la ionosfera. Un filtro anti-fading intenta compensar estas variaciones

FRECUENCIAS IMAGEN: cuando lleve trasteando un tiempo descubrirá que las emisoras de FM comerciales le aparecen además en otras frecuencias, por ejemplo en la banda de 27MHz, son problemas de la tecnología. Por eso le venden filtros para interponer entre su SDR-HW y la antena para eliminarlas. 

HIPOS: observará que a veces se silencia momentaneamente el ruido, es por que el SDR no da para más y se bloquea. 

MEMORIA Y GRABACION ; en ambos SW se puede almacenar una memoria y grabar una señal 

Offset Tuning :  Sólo para uso en chips de sintonizador E4000/FC0012/13. Al seleccionar esta opción se eliminará el pico central del espectro  


Offset mode permite ver la frecuencia real sintonizada cuando se usan conversores de frecuencia UP  como Spyverter, Ham it Up , DK5AV X band converte, etc  o conversorsores DOWN como los Ku band satellite LNA’s (down converters)  que hacen que el SDR trabaje como una etapa de frecuencia intermedia

Referencias




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