Negli ultimi tempi ci sta capitando sempre più frequentemente di parlare di SDR….  il tema è ovviamente molto attuale in quanto finalmente a furia di sentirne parlare, anche i più riluttanti cominciano ad avere almeno la curiosità di capire di che si tratta 🙂

Sicuramente un elemento importante nel convincere un OM ad avvicinarsi al SDR è la ormai ampiamente nota possibilità di toccare con mano il tema sfruttando le famose “chiavette USB” da pochi euro di costo.

Ovviamente se da un lato l’uso di questi dispositivi a bassissimo costo è una grossa facilitazione ad avvicinarsi al tema, purtroppo spesso succede che con la stessa rapidità chi si avvicina in questo modo all’SDR,  arriva alla conclusione che il tema è solo fumo …. in quanto si ottengono risultati assolutamente lontani dai classici e ben rinomati dispositivi tradizionali…..

Purtroppo la conclusione è corretta… solo che non ci si rende conto che si pretende di confrontare cose ovviamente molto diverse: come dire che si vogliono confrontare mele con pere 🙂

In questo articolo vorrei allora cercare di fornire a chi è interessato qualche elemento in più per poter inquadrare e quindi capire cosa esiste oggi sul mercato e perchè si passa dai pochi euro di una “chiavetta” alle centinaia o anche migliaia di euro di altri oggetti, sempre restando nella stessa tipologia di dispositivi, ovvero ricevitori SDR…..

Ovviamente il mio obiettivo non è quello di partire dai fondamenti dell’SDR, ma semplicemente provare a fare una piccola review di alcune tipologie di dispositivi, senza approfondire più di tanto la loro teoria, ma puntualizzando solo alcuni aspetti macroscopici che ci aiutino a capire di cosa stiamo parlando.

Innanzitutto vorrei provare a riassumere qualche stringatissimo elemento di teoria:

• un ricevitore SDR non fa nè più nè meno quello che fa un normale ricevitore radio, solo che lo fa in maniera diversa: quindi funzionalmente in un ricevitore SDR spesso troviamo dei blocchi funzionali presenti anche in un tradizionale ricevitore.
• una peculiarità essenziale è la presenza, in un qualche punto non meglio precisato a priori, di un convertitore analogico/digitale la cui funzione è appunto quello di trarsformare i segnali elettrici provenienti da una antenna, in numeri: come potete immaginare questi numeri rappresentano dei valori di tensione come se fossero stati misurati da un voltmetro…  quindi come ogni misuratore la conversione può introdurre degli errori e delle approssimazioni; in pratica i segnali vengono rappresentati con un certo numero di cifre, ovvero di bits, per cui a seconda di quanti bit si usano per rappresentare i segnali, si può dedurre quale “imprecisione” accompagna questi valori. In pratica questa imprecisione si traduce in “rumore” ( detto di quantizzazione) per cui due segnali potranno essere considerati diversi solamente se il loro valore differisce almeno per 1 bit… quindi quanti più bit si usano per rappresentare i segnali, tanto più basso è il rumore e l’imprecisione introdotta. Analogamente è  possibile facilmente intuire che volendo ricevere segnali molto piccoli di intensità, bisogna utilizzare un numero di bit elevato. In pratica i valori di bit che si trovano usati vanno da un minimo di 7/8 per le “chiavette USB” , per poi passare a 12/14 per i prodotti di fascia intermedia e per finire a 16 o più bit per i prodotti di fascia elevata.
• Un ulteriore elemento in cui ci si imbatte è la cosiddetta frequenza di campionamento, ovvero il numero di Megasamples/sec che caratterizza il prodotto; anche questo parametro è legato alla conversione analogico/digitale… infatti mentre nel mondo analogico i segnali sono come si suol dire “a tempo continuo”, ovvero è possibile “vedere” il segnale in un qualsiasi istante di tempo,  quando si passa al digitale si è costretti ad effettuare un “campionamento”, ovvero una misurazione con un ritmo temporale ben preciso:  più frequentemente si “misura” ( ovvero si “campiona”) un segnale, tanto più vicini temporalmente saranno i valori numerici ottenuti e quindi il “dettaglio” con il quale il segnale sarà visualizzabile. In altri termini si perde la possibilità di osservare il segnale in ogni istante, e si riesce unicamente ad osservare il segnale ad un intervallo “di campionamento”. Ovviamente quanto più elevato è il ritmo di campionamento, tanto più dettagliata sarà la rappresentazione del segnale analogico che si ottiene: in termini pratici si può dire che la “banda del segnale simultaneamente visualizzabile” dipende strettamente dal ritmo di campionamento, ovvero dal numero di Megasamples/sec che il convertitore analogico/digitale utilizza.
• Il convertitore analogico/digitale quindi come si può intuire è uno degli elementi critici per determinare le caratteristiche di un prodotto e anche molta parte del suo costo.
• Ovviamente quella presentata è una analisi molto grossolana ed approssimativa, ma che fornisce un primo livello di intuizione dei discorsi di “qualità” che un dispositivo SDR può fornire….

 

Fatta questa premessa proviamo ora ad analizzare alcuni casi significativi di ricevitori: per ognuno cercheremo di presentare uno schema a blocchi ed un elenco dei componenti chiave del prodotto in modo da renderci conto di come le diverse scelte portano a diverse caratteristiche e diversi costi di prodotto.

1. Chiavette USB: RTL-SDR

Il primo esempio da cui vorrei partire è proprio il famoso RTL-SDR ovvero la classica chiavetta USB: come penso ormai tutti sanno si tratta di dispositivi nati per essere usati come ricevitori per la TV digitale su un computer dotato di interfaccia USB….

quasi per caso e grazie alla curiosità di alcuni OM, qualche anno fa venne scoperto che alcuni di questi dispositivi, in particolare quelli che montavano il chip Realtek RTL2832, potevano essere sfruttati in maniera non convenzionale approfittando dell’accidente che una piccola parte della funzionalità di questo chip, in particolare da decodifica dei segnali FM, avveniva non in HW all’interno del chip, ma in SW sul computer a cui era attaccata la chiavetta:  per consentire questo tipo di funzionalità si sfruttava il chip RTL2832 quasi esclusivamente come convertitore analogico/digitale, per poi trasferire i segnali digitali ottenuti al computer sfruttando l’interfaccia USB in maniera “streaming”, ovvero semplicemente inviando un campione dopo l’altro al computer.

La figura seguente fornisce uno schema molto approssimato della architettura di una chiavetta USB: si nota che in pratica sono presenti due soli chip anche se molto complessi:

• un primo chip che svolge le funzioni di “tuner” ovvero di un sintonizzatore tradizionale sfruttando un oscillatore programmabile per “inquadrare” un certo campo di frequenze e trasformarlo in un segnale analogico a frequenza intermedia
• un secondo chip, che in genere è un Realtek RTL2832, che innanzitutto effettua una conversione analogico/digitale e successivamente, a seconda del modo di utilizzo della chiavetta, aggiunge una serie di altre funzionalità per ad es. decodificare i segnali DVB-T del segnale TV digitale terrestre. Nel solo caso di ricezione dei segnali FM, il chip si limita a trasferire i segnali digitalizzati verso il PC tramite l’interfaccia USB.

 

Per curiosità la figura seguente è un esempio di circuito interno di una chiavetta USB:

 

Quella rappresentata in figura è la più classica “pennetta USB”:

• il chip tuner utilizzato  è un Rafael Micro R820T/T2 il cui data sheet è reperibile all’ URL  https://www.rtl-sdr.com/wp-content/uploads/2013/04/R820T_datasheet-Non_R-20111130_unlocked1.pdf  Questo chip consente di “sintonizzare un ampio campo di frequenza da circa 24 Mhz  fino a circa 1700 Mhz, sfruttando un oscillatore programmabile presente all’interno del chip stesso. All’interno del chip è anche presente un amplificatore a basso rumore (LNA Low Noise Amplifier) ed un amplificatore a guadagno variabile a valle della conversione di frequenza a 3.75 Mhz.
• il chip RTL2832 non ha un dataseet disponibile liberamente su internet in quanto viene rilasciato dalla Realtek solo a chi sottoscrive un accordo di “Non Disclosure Agreement” con cui si impegna in effetti a non rendere pubblico il documento;  esiste pero un briefing del chip reperibile all’URL  http://www.realtek.com.tw/  e che fornisce una lista delle funzionalità presenti nel chip;   come accennato nell’uso radioamatoriale, viene sfruttando molto parzialmente e si limita ad effettuare la conversione analogico/digitale  seguita da una funzione detta DDC ( Digital Down  Conversion )  consistente nel produrre due segnali numerici caratterizzati dall’essere le componenti “in fase” ed “in quadratura” del segnale di ingresso convertito ( segnali I/Q) ; non approfondiamo per il momento questo tema lasciandolo ad  un ulteriore articolo: basti solo dire che con questo artificio si riesce a “salvare” le relazioni di fase tra le diverse componenti frequenziali presenti nel segnale, in modo da consentire di implementare una ampia gamma di metodi di demodulazione anche di tipo sincrono… per chi ricorda i vecchi rivelatori SSB a sfasamento questa è una vecchia conoscenza !
• Sempre il chip RTL2832 si occupa della interfaccia fisica USB verso il computer.
• Dall’analisi dello schema a blocchi si evincono una serie di fatti:
  • la conversione analogico/digitale avviene con una risoluzione di (soli) 8 bits
  • la frequenza di campionamento può teoricamente arrivare anche a 28 Msamples/sec
  • il blocco di DDC riduce il ritmo di campionamento a circa 8 Megasamples/sec ripartiti su due canali (I/Q)
  • la necessità di trasferire due segnali digitali tramite il bus USB pone un limite alla massima velocità di trasferimento dei campioni verso il computer
  • il risultato netto a valle di tutte le funzioni svolte nel chip RTL2832 è un ritmo di campioni che difficilmente supera i 2,8/3 Megasamples/sec.
  • La larghezza di banda simultaneamente analizzabile si aggira sui 2.5-2.8 Mhz.

 

Esistono numerose varianti di chiavette che in genere differiscono soprattutto per il chip tuner utilizzato: a seconda dei casi questi dispositivi presentano un campo di frequenze utilizzabile che parte da alcune decine di Mhz fino ad arrivare a 1700-1800 Mhz.

Volendo ricevere frequenze al disotto di 25-50 Mhz è necessario utilizzare una delle due seguenti possibilità:

• effettuare una modifica HW alla chiavetta in modo da collegarsi direttamente all’ingresso del chip RTL2832, saltando quindi il tuner; questa modifica è in genere sconsigliata in quanto anche se permette di ricevere segnali al disotto del limite indicato, fornisce caratteristiche funzionali molto limitate.
• far precedere la chiavetta da un “up converter”, ovvero un circuito mixer esterno che sposta il campo di frequenza 0-30 Mhz per es. nel campo 100-130 Mhz, quindi ricevibile con la chiavetta. Questa soluzione è la più diffusa e fornisce prestazioni abbastanza accettabili, anche se comunque nei limiti della classe “chiavette”.

 

Una soluzione oggi molto diffusa è quella di racchiudere in un unico scatolo la chiavetta e l’up-converter in modo da vendere un singolo dispositivo con due distinti connettori di antenna rispettivamente per i range di frequenza 0-30Mhz e 25-1700 Mhz; si trovano comunemente su e-bay per 30-40 €.

La figura seguente è un esempio di questo tipo di soluzioni:

Come si può notare si tratta di un vero e proprio “collage” tra il circuito stampato smontato da una chiavetta e un circuitino aggiuntivo che implementa il circuito up-converter. Ovviamente essendo il cuore di questa soluzione la classica chiavetta RTL2832 based, le sue caratteristiche sono esattamente le stesse a parte l’aggiunta del campo di frequenza da circa 0 Khz a circa 30 Mhz.

Un problema comune a tutte le chiavette USB è quello della stabilità della frequenza di ricezione: essendo la frequenza sintonizzata dipendente dall’oscillatore interno al chip di tuner, a seconda della bontà del quarzo utilizzato per tale oscillatore si avrà una più o meno elevata stabilità/instabilità di frequenza; esistono vari tipi di chiavette che reclamizzano l’utilizzo di quarzi particolarmente stabili, quali ad esempio TCXO.

 

2. Ricevitori a basso costo non basati su chip RTL2832

E’ questa una classe di prodotti abbastanza interessante in quanto riesce a coniugare ottime prestazioni con un livello di costi molto aggressivo, appena superiore a quello delle “chiavette”.

In genere si tratta di prodotti che sposano la stessa architettura delle chiavette ma utilizzando dei chip diversi in modo da superare le limitazioni delle chiavette specialmente per quanto riguarda la parte a valle del tuner.

Di seguito riporto due esempi molto significativi

2.1 Ricevitore AIRSPY 2+

La figura seguente è lo schema a blocchi del ricevitore:

• come si può notare viene utilizzato un tuner Rafael R820T2 come nelle chiavette, ma con una importante differenza
• viene utilizzato un chip Si5351C come sintetizzatore in modo da aumentare la flessibilità e la stabilità dei clock in quanto controllato da un cristallo TXCO stabilizzato in temperatura
• al posto del chip RTL2832 viene utilizzato un chip LPC4370 per effettuare le operazioni di conversione analogico/digitale e di interfacciamento verso il bus USB

 

L’elemento chiave del progetto è quindi il chip LPC4370;  il datasheet di questo dispositivo è reperibile all’URL  https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/LPC4370.pdf  : si tratta di un “System On Chip SoC” che al suo interno include ben tre  processori  ARM Cortex  in grado di lavorare in parallelo, un convertitore analogico/digitali a 12 bit  e con tre canali in grado di funzionare fino ad una frequenza di campionamento di 80 Megasamples/sec,  oltre a numerose altre funzioni accessorie.

Il Chip LPC4370 include inoltre una funzione di “Floating Point Unit”,ovvero un moltiplicatore in virgola mobile, associato ad uno dei processori ARM , in grado di realizzare algoritmi DSP ( Digital Signal Processing) con elevate caratteristiche di accuratezza.

Normalmente il chip digitale opera a non più di 20 Msamples/sec generando segnali numerici a 12 bit che vengono quindi addotti al computer host tramite il bus USB: il motivo di questa limitazione a 20 Msamples/sec dipende proprio dal bus USB che già con questo rate deve operare a oltre 240 Mbit/sec ( 20 Mega/samples/sec * 12 bit= 240 Megabit/sec ).

Dallo schema a blocchi si nota che il chip tuner converte il range di frequenza di ingresso al valore di 5 Mhz;  il segnale analogico così ottenuto viene campionato a 20 Megasamples/sec producendo un flusso dati che viene addotto direttamente al PC tramite bus USB;  all’interno del PC il flusso di dati a 20Megasamples/sec viene trattato digitalmente in modo da ottenere anche in questo caso una coppia di segnale I/Q ( in phase e  quadrature) in grado di rappresentare una banda di larghezza 10 Mhz.

La figura seguente rappresenta il circuito stampato di questo dispositivo: come si può notare sul circuito sono presenti numerosi punti di connessione normalmente non accessibili dall’esterno, per cui il circuito si presta ad essere utilizzato anche n maniera più creativa che non semplicemente come ricevitore SDR; in pratica il progetto del rx è parzialmente OpenSource ed è possibile reperire la relativa documentazione su internet al seguente URL:  https://airspy.com/airspy-r2/  .

Come si può notare questo dispositivo rispetto alle chiavette presenta i seguenti vantaggi macroscopici:

• conversione A/D a  12 bit
• banda simultaneamente disponibile circa 10 Mhz
• stabilità di frequenza molto buona grazie all’uso di un chip sintetizzatore ad alte prestazioni e un cristallo TXCO

 

Il campo di frequenza ricevibile è 24 Mhz – 1700 Mhz; volendo ricevere il range 0-30 Mhz è possibile aggiungere un up-converter come nel caso delle chiavette.

Il prezzo si aggira su 150 €

 

2.2 Ricevitore SDRPlay RSP

La figura seguente riporta uno schema a blocchi del dispositivo:

Come si può notare lo schema assomiglia anche in questo caso molto a quello della classica chiavetta, ma anche in questo caso si notano delle significative differenze che ora cerchiamo di analizzare.

Il dispositivo utilizza una coppia di chips sviluppati da una società inglese di nome Mirics appositamente per essere utilizzati in dispositivi radio digitali mirati ai mercati consumer , ovvero radio/TV e applicazioni similari.

I due chip chiave sono i seguenti:

• Mirics MSi001–  il datasheet completo è reperibile al seguente URL  http://www.mirics.com/Mirics_MSi001_002.pdf  e la figura seguente ne riporta lo schema a blocchi

 

Si tratta quindi anche in questo caso di un tuner associato ad un sintetizzatore di frequenza e caratterizzato dalla presenza di un insieme di ingressi separati per le diverse bande di frequenza a patire da pochi Khz e fino a 2000 Mhz.

Il chip produce direttamente una coppia di segnali analogici di tipo II/Q o un singolo segnale a seconda del modo di funzionamento desiderato.

Il chip include anche un filtro passabasso o passabanda a valle della conversione, seguito da un amplificatore a guadagno variabile.

• il secondo chip è il Mirics MSi2500 il cui datasheet è reperibile al seguente URL  http://www.mirics.com/MSi2500%20Datasheet%20R1P1.pdf  ed il cui schema a blocchi è riportato nella figura seguente:

 

 

come si può notare si tratta anche in questo caso di un chip simile al famoso RT2832 ma con delle significative differenze in termini di :

• conversione analogico/digitale a due canali con una risoluzione di 12 bit fino a 10 Megasamples/sec e 14 bit fino a 6 Msamples/sec;
• presenza di un blocco DSP in grado di effettuare in maniera molto efficiente operazioni di filtraggio e trattamento dei segnali
• produce una coppia di segnali in formato digitale di tipo I/Q trasferiti al computer host tramite interfaccia USB.

 

Come si può notare anche in questo caso di parla di un dispositivo in grado di operare su una banda simultaneamente osservabile fino a 10 Mhz, e con una risoluzione addirittura di 14 bit se si limita la banda a 6 Mhz.

Una nota importante riguarda la parte di alta frequenza: sono presenti vari filtri attivati in base al range di frequenza sintonizzato in maniera automatica allo scopo di limitare gli effetti di segnali fuori banda particolarmente intensi e quindi migliorare le caratteristiche di intermodulazione deldispositivo.

Di questo dispositivo esistono vari modelli; il modello più recente è il RSP1A che viene venduto a circa 100 € .

La figura seguente rappresenta il circuito stampato del modello RSP1A:

Rispetto al ricevitore AIRSPY  il RSP1A ha il vantaggio di coprire la banda 10Khz – 2000 Mhz  senza bisogno di aggiungere alcun ulteriore dispositivo ( come era necessario fare con AIRSPY).

 

3. Ricevitori a conversione diretta 

I ricevitori finora analizzati hanno tra loro in comune la caratteristica di essere dei dispositivi in grado di coprire un campo di frequenze molto molto ampio che va da pochi Khz fino a qualche Gigahz: per avere un cosi ampio campo di frequenza è praticamente indispensabile avere una parte analogica di interfacciamento con l’antenna in grado di traslare il segmento di frequenze interessato ad una frequenza intermedia agevolmente gestibile con componenti di costo accettabile, in maniera digitale.

Esiste però un ampio campo di applicazioni in particolare radioamatoriali, ma non solo, nelle quali è possibile elimiare quasi completamente la componente analogica di interfacciamento con l’antenna, utilizzando una tecnica cosiddetta di “conversione diretta“.

In questa modalità operativa il segnale proveniente dall’antenna, viene quasi direttamente inviato all’ingresso di un convertitore analogico/digitale il quale effettua la conversione in digitale dei segnali, lasciando poi che tutto il resto delle elaborazioni avvenga in digitale.

La figura seguente è un esempio di ricevitore a conversione diretta che forse per anni ha rappresentato il miglior compromesso prestazioni/prezzo in questo segmento di ricevitori.

Si tratta del dispositivo AFEDRI SDR-Net:  una caratteristica interessante di questo dispositivo era la possibilità di essere interfacciato ad un computer sia tramite USB che tramite interfaccia di rete Ethernet.

 

In questi casi ovviamente volendo per es. coprire un campo di frequenze da 0 a 30 Mhz, è necessario utilizzare un convertitore analogico/digitale in grado di lavorare almeno ad un ritmo di campionamento di 60/80 Megasamples/sec, e con una risoluzione appropriata, ad es. 12 o più bit:  il costo di un simile convertitore analogico/digitale era fino a pochi anni fa molto alto e quindi i dispositivi che usavano tale tecnica erano molto costosi.

Nel caso della figura sopra il convertitore A/D impiegato era il Texas Instrument AFEDRI 8201 il cui datasheet è reperibile in http://www.ti.com/product/AFEDRI8201 ; come si potrà notare si tratta di un convertitore a 12 bt con 80 Megasemples/sec di velocità di conversione.

Un ulteriore grosso problema derivava dalla larghezza di banda osservabile simultaneamente: volendo mantenere alto tale valore ( per es. per avere una larghezza di banda di 30 Mhz)  si rendeva necessario effettuare il grosso delle operazioni di DSP ad una velocità di processo anch’essa  molto elevata: questo comportava di dover necessariamente realizzare almeno una parte delle operazioni digitali sfruttando dei circuiti di tipo FPGA ( Field Programmable Gate Array) ovvero con delle modalità di tipo HW, anche se implementate in maniera SW tramite dei microcircuiti HW programmabili.

La necessità di usare delle FPGA in questi dispositivi aggiungeva un ulteriore grosso elemento di costo in quanto tali dispositivi avevano dei costi molto elevati.

Come avrete notato ho usato come verbo il passato prossimo in quanto oggi molte cose sono cambiate o stanno cambiando, per cui quello che qualche anno fa era fuori dalla portata del OM medio, ora tende a rientare ….

Esistono numerosi esempi di ricevitori a conversione diretta che potremmo citare: uno dei primi e forse oggi ancora uno dei migliori esempi di questa tecnologia è il famoso “Perseus” …. per chi è interessato a spendere un congruo numero di € è facile trovare su internet tutte le informazioni del caso….

 

4. Guardando al futuro…. 

Ormai grazie alla sempre maggior diffusione in ambito professionale delle tecnologie SDR, è diventato abbastanza normale trovare circuiti nati per questo mercato, che  vengono riutilizzati anche nel mercato radioamatoriale:  nel seguito vorrei accennare a quello che ad oggi mi sembra un esempio molto molto interessante e che probabilmente diventerà un best seller nei prossimi tempi….

Si tratta di un prodotto nato recentemente e basato sull’utilizzo di un chip sviluppato per la realizzazione di sistemi radio WiFi di classe elevata in particolare in tecnologia MIMO ( Multiple Input Multiple Output): in questo ambito (professionale) si rende necessario realizzare dei sistemi che includono simultaneamente numerose radio: per esempio un sistema MIMO 2×2 conterrà 2 ricevitori e 2 trasmettitori; un sistema MIMO 4×4 conterrà 4 ricevitori e 4 trasmettitori…….

Una società inglese (Lime Microsystems) ha sviluppato un chipset  di nome LMS7002M che include su un unico chip tutto il necessario per realizzare  simultaneamente 2  ricevitori ed altrettanti trasmettitori … il tutto in grado di operare in un campo di frequenza da 100Khz  a 3,8 Ghz !!!!!!!

Il datasheet di questa meraviglia è scaricabile al seguente URL: http://www.limemicro.com/wp-content/uploads/2017/07/LMS7002M-Data-Sheet-v3.1r00.pdf   La figura seguente rappresenta lo schema a blocchi del contenuto di questo chip:

Se provate ad analizzare questo schema vi renderete subito conto di come esso assomigli agli schemi visti precedentemente nella parte superiore della figura descritta come RX : la piccola differenza è che in questo caso nello stesso chip sono stati integrati sia il tuner che il convertitore analogico/digitale ed il sintetizzatore,  ma non solo …  di queste entità ce ne sono state messe ben 2 identiche !!!!

Se poi diamo uno sgurado alla parte inferiore dello schema,  osserviamo una cosa molto simpatica… è come se lo schema del ricevitore sia stato “ribaltato”….  in effetti è esattamente così:  sullo stesso chip sono stati inseriti due trasmettitori … ognuno costituito da un convertitore digitale/analogico a cui fanno seguito da destra verso sinistra un up-converter (di trasmissione) e degli amplificatori di potenza……

In buona sostanza un unico chip contiene tutta la parte sia analogiche che di conversione analogico digitale di ben due rice-trasmettitori completi…..

Se poi diamo uno sguardo più in dettaglio alla parte di conversione analogico/digitale e viceversa troviamo che si tratta di convertitori a 12 bit in grado di operare su una banda fino a 160 Mhz ovvero 80 Msamples/sec su due canali I/Q.

Una ulteriore importante funzione presente è costituita da una serie di filtri collegabili tra i vari blocchi interni del chip: tutti questi filtri sono implementati in forma digitale e possono essere configurati flessibilmente a seconda dell’applicazione tramite l’interfaccia di controllo del chip.

Ovviamente un macinino tipo quello descritto produrrà dati in formato digitale ( cioè delle coppie di segnali I/Q ) con un ritmo estremamente elevato…. questo implica che per poter processare questi dati non sarà possibile utilizzare un normale computer ma bisognerà necessariamente utilizzare una FPGA  in grado di implementare in HW programmabile via SW gli algoritmi di trattamento dei segnali , allo scopo di ridurre il ritmo dei segnali fino ad un livello tale da poterli dare in pasto  ad un normale PC

Quindi tipicamente un sistema basato sul chip LMS7002M conterrà sempre almeno una FPGA di opportuna potenzialità come nel caso dei ricevitori a conversione diretta descritti in precedenza.

Orbene direte… stiamo parlando di cose stratosferiche…..  in realtà qualche mese fa è stato lanciato un progetto di “crowfunding” che si è proposto di creare unna clase di dispositivi basati sull’approccio e sui chip descritti, ed orentati al mercato dei radioamatori:  è nato il progetto LimeSDR  il cui sito di riferimento è  https://myriadrf.org/projects/limesdr/ e che sta producendo una serie di dispositivi molto interessanti…

Un punto importante è che anche questo progetto è OpenSource, per cui tutto quello che viene prodotto è disponibile liberamente su internet e può essere studiato da chi è interessato…

Un ulteriore importante punto è che i dispositivi che stanno uscendo non mirano solo a creare prodotti di tipo “high end” quindi costosi, ma anche “low end” caratterizzati da un rapporto prestazioni/prezzo estremamente interessante.

Di seguito è proprio il più piccolo della famiglia che vorrei presentare: si tratta del LimeSDR-mini

La figura seguente riporta lo schema a blocchi del dispositivo:

 

La figura seguente riporta il circuito stampato del dispositivo:

Come si può facilmente dedurre dalla foto il circuito include tre chip principali:

• chip radio LMS7002M sottoutilizzato ( 1xRX + 1xTX )
• FPGA Altera MAX 10
• chip FTDI  FT60x per l’interfacciamento via USB ad un computer

 

Va osservato che la FPGA utilizzata è un dispositivo  Altera della amiglia MAX10 che rappresenta una delle famiglie di ultima generazione e che presenta un costo molto competitivo in relazione al contenuto funzionale.

Per quanto riguarda le caratteristiche funzionali del dispositivo si ha una banda coperta da 10 Mhz a 3,5 Ghz, un convertitore analogico/digitale da 12 bit con un rate di campionamento di 30,72 Megasamples/sec.

Il prezzo del LimeSDR-mini è attualmente sui 120-130 € in pre-ordine

 

Per quello che era lo scopo di questa chiacchierata penso che convenga fermarsi qui 🙂