Software Defined Radio zum Selbstbau: Praktischer Einstieg mit Arduino, GnuRadio und FPGA

The cover features a photograph of a sophisticated radio receiver unit with numerous buttons and connectors on the front panel. Above it, a computer screen displays a spectrum analyzer interface, showing frequency bands and signal strength, indicating the practical application of Software Defined Radio.

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ISBN: 978-3-89576-650-3 (Print), 978-3-89576-651-0 (eBook)

Layout and Typesetting: D-Vision, Julian van den Berg | Oss (NL)

Printing: Ipskamp Printing, Enschede (NL)

Publisher: Elektor Verlag GmbH, Aachen

Website: www.elektor.de

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Inhaltsverzeichnis

Kapitel 1: Einleitung (10)
Kapitel 2: Mechanik (12)
- 2.1 Das RF-Brick-Template (12)
- 2.2 Das Chassis (17)
- 2.3 Die 19 Zoll Teilbaugruppe (20)
- 2.4 Abschließende Bemerkungen (23)
Kapitel 3: Bridges (24)
- 3.1 Die USB-Isolator-Bridge (24)
- 3.2 I2C-Level-Shifter-Bridge (28)
- 3.3 Die I2C Schaltstufen-Bridge (30)
- 3.4 Beispiele für die Verwendung der Bridges (34)
Kapitel 4: Signalketten mit RF Bricks (36)
- 4.1 Die Antenne (36)
  - 4.1.1 Was die Antenne nicht empfängt, kann kein Verstärker aus dem Rauschen holen (37)
  - 4.1.2 Eine Antenne gehört nach draußen (37)
  - 4.1.3 Ein Blitz- und Überspannungsschutz ist unbedingt notwendig (37)
  - 4.1.4 Eine Antenne besitzt frequenzabhängige Eigenschaften (38)
  - 4.1.5 Die symmetrische Speiseleitung vermeidet Gleichtaktstörungen (38)
  - 4.1.6 Signalkosmetik (39)
- 4.2 Der Bandfilter-Brick (39)
  - 4.2.1 Exkurs: Die Arbeit mit dem NanoVNA (41)
    - 4.2.1.1 Installation der NanoVNA-Software auf dem Host (44)
    - 4.2.1.2 Kalibrierung des Nano-VNAs (45)
  - 4.2.2 Filterdaten selbst berechnen (47)
  - 4.2.3 Aufbau eines Beispielfilters (55)
    - 4.2.3.1 Wickeln der Ringkernspule nach Tabelle (56)
    - 4.2.3.2 Messen der Induktivität, Anpassen der Windungszahl (56)
    - 4.2.3.3 Den ersten Resonanzkreis aufbauen, Resonanzstelle nachmessen (57)
    - 4.2.3.4 Den zweiten Resonanzkreis aufbauen, Resonanzstelle nachmessen (59)
    - 4.2.3.5 Den Parallelkreis aufbauen (nicht angezapft) und abgleichen (61)
    - 4.2.3.6 Den angezapften Parallelkreis aufbauen und abgleichen (63)
    - 4.2.3.7 Die Polstelle kompensieren (64)
- 4.3 Der Vorverstärker-Brick (68)
- 4.4 Der PLL-Brick (71)
- 4.5 Der Lima-Demodulator-Brick (75)
- 4.6 Der integrierte Doppel-Demodulator (78)
- 4.7 Die Direktmischer-Signalkette (80)
- 4.8 Der Multiband-Direktmischer mit umschaltbaren Bandfiltern (83)
- 4.9 Der 45 MHz Schmalband-Brick (89)
  - 4.9.1 Die Doppelsuperhet-Signalkette (91)
Kapitel 5: Bricks für HF-Messungen (92)
- 5.1 Messsignale - Eine Spektrallinie (92)
- 5.2 Messsignale - Zwei Spektrallinien (93)
  - 5.2.1 Der verzerrungsarme Generator-Brick (94)
  - 5.2.2 Der Wheatstone-Bridge Power Combiner (96)
- 5.3 Messsignale - Rauschen (101)
  - 5.3.1 Bitte 5 Hz Bandbreite Rauschen am Stück aus der Mitte (101)
  - 5.3.2 Das Noise Power Ratio (NPR) (103)
  - 5.3.3 Der Notchfilter-Brick (103)
  - 5.3.4 Alternativen zur NPR-Messung mit dem Notchfilter (113)
  - 5.3.5 Welche Informationen liefern die verschiedenen Ansätze? (113)
  - 5.3.6 Der Rauschgenerator-Brick (113)
  - 5.3.3 Der Breitband-Verstärker-Brick mit MMICs (120)
  - 5.3.4 Die Impedanzmessbrücke (123)
Kapitel 6: Nützliche Zusatzgeräte (126)
- 6.1 Das Antennenanpassgerät ATU-100 (126)
  - 6.1.1 Die Firmware des ATU-100 verändern (129)
- 6.2 Der X-Phase QRM Eliminator (131)
  - 6.2.1 Die Störung kompensieren (131)
  - 6.2.2 Verpolungsschutz und Absicherung (133)
  - 6.2.3 Mechanische Konstruktion und Zusammenbau (134)
  - 6.2.4 Den X-Phase QRM-Eliminator betreiben (136)
Kapitel 7: Kabel und Kabel (137)
Kapitel 8: Soundkarten und Soundkarten (139)
- 8.2.1 Die interne Soundkarte (139)
- 8.2.2 USB-Stick mit 24 Bit-Soundkarte (CM6533) (140)
- 8.2.3 Asus Xonar U7 MKII (141)
- 8.2.4 Behringer U-PHORIA UMC404HD (144)
- 8.2.5 Fazit (146)
Kapitel 9: Vorgefertigte PC Host Software (147)
- 9.1 SoapySDR (147)
  - 9.1.1 Das SoapyAudio-Modul tweaken (150)
  - 9.1.2 SoapyAudio an das neue rtaudio7 anpassen (159)
- 9.2 GQRX (161)
  - 9.2.1 Integrierte Abstimmung mit gqrx-hamlib (167)
  - 9.2.2 GQRX selbst übersetzen (170)
  - 9.2.3 Zusätzliche Funktionalität in GQRX einbauen (177)
  - 9.2.4 gqrx-hamlib tweaken (179)
  - 9.2.5 Die Bandbreite von Pulseaudio heraufsetzen (183)
- 9.3 CubicSDR (186)
- 9.4 SDRPP (192)
- 9.5 Zusammenfassung (194)
Kapitel 10: GnuRadio (195)
- 10.1 Die SDR-Hardware mit GnuRadio steuern (195)
  - 10.1.1 Den Python Block erstellen (196)
- 10.2 Die ersten GUI-Elemente einbauen (204)
  - 10.2.1 FrequencySink und Waterfall Sink (204)
  - 10.2.2 Die Frequenzanzeige mit Messages steuern (207)
  - 10.2.3 Den Frequenzselektor einsetzen (210)
- 10.3 SSB-Demodulation (211)
  - 10.3.1 Das Weaver-Schema (212)
  - 10.3.2 Einstellbare Verstärkungen vorsehen (217)
  - 10.3.3 Verbessertes Weaver-Schema (219)
  - 10.3.4 Das Messaging optimieren (220)
  - 10.3.5 Die Filterbandbreite einstellbar machen (222)
- 10.4 Weitere Hardware-Optionen über den Arduino ansteuern (223)
  - 10.4.1 Das TS850-CAT-Interface im Arduino erweitern (223)
  - 10.4.2 Den seriellen Ansteuerblock erweitern (225)
- 10.5 Nochmals: Das Messaging optimieren (226)
- 10.6 Die GUI aufräumen (227)
- 10.7 Zusammenfassung und Ausblick (228)
Kapitel 11: SDR mit FPGAs (230)
- 11.1 VHDL (230)
- 11.2 FPGA und IDE auswählen (231)
- 11.3 Datenwandler auswählen (232)
- 11.4 Den Umgang mit Scilab lernen (233)
  - 11.4.1 Scilab installieren (234)
- 11.5 Die FPGA-Toolchain installieren (234)
  - 11.5.1 Die aktuelle Intel® Quartus Version installieren (234)
  - 11.5.2 Das Hilfesystem starten (238)
  - 11.5.3 Den Arrow Programmierer installieren (239)
- 11.6 Das FPGA zum Leben erwecken (241)
  - 11.6.1 Den FPGA-Shield aufbauen (241)
  - 11.6.2 Hello World – eine LED blinken lassen (244)
    - 11.6.2.1 Das Projekt konfigurieren (244)
    - 11.6.2.2 Ein Blockdiagramm aus Standardfunktionen zusammenstellen (245)
    - 11.6.2.3 Die Timing Constraints definieren (260)
    - 11.6.2.4 Das Design übersetzen (261)
    - 11.6.2.5 Den Pin Planner verwenden (262)
    - 11.6.2.6 Die Übersetzung fertig stellen (264)
    - 11.6.2.7 Das Design temporär in den FPGA laden (266)
    - 11.6.2.8 Das Design permanent in den FPGA laden (267)
Kapitel 12: Blocks für PC-unabhängige FPGA-Empfänger mit SSB/CW Filtern entwickeln (269)
- 12.1 Der Delta-Sigma-DAC (269)
  - 12.1.1 Prinzip (269)
  - 12.1.2 Übersetzung in VHDL (270)
  - 12.1.3 Den DAC-Block definieren (271)
- 12.2 Ein einfacher Sinusgenerator (274)
  - 12.2.1 Realisierung – Cordic oder Wertetabelle? (274)
  - 12.2.2 Übersetzung in VHDL-Code (277)
  - 12.2.3 Den Sinusgenerator-Block erzeugen (278)
  - 12.2.4 Den Sinusgenerator-Block mit dem DAC testen (278)
- 12.3 Der Differenzverstärker-Brick (279)
- 12.4 Der 24 Bit-ADC (281)
  - 12.4.1 Den 24 Bit-ADC-Brick aufbauen (281)
  - 12.4.2 Auslesen des ADCs mit VHDL (283)
- 12.5 Eine Signalkette für die SSB-Demodulation (286)
  - 12.5.1 Die Quadratur-Abtastung (288)
  - 12.5.2 Das erste FIR-Tiefpassfilter (289)
  - 12.5.3 Der Weaver-Mixer (296)
  - 12.5.4 Das zweite FIR-Tiefpassfilter (299)
  - 12.5.5 Die Signalkette zusammenbauen (299)
- 12.6 Der GnuRadio-Flowgraph (300)
- 12.7 Optimierungen (301)
  - 12.7.1 Der Anti-Aliasing-Filter (302)
  - 12.7.2 Einen Spitzenwert-Detektor einfügen (305)
  - 12.7.3 Die Schmalband-Signalkette an den Systemwiderstand anpassen (306)
  - 12.7.4 Vierfaches Oversampling mit dem LTC2380 (309)
  - 12.7.5 Zehnfaches Oversampling mit dem LTC2380 (312)
  - 12.7.6 Die Wirkung des Oversamplings analysieren (316)
  - 12.7.7 Die Weaver-Signalkette als Oversampling-Filter interpretieren (318)
Kapitel 13: Ausblick (320)
Kapitel 14: Quellen (321)
Index (323)

	Inhaltsverzeichnis - Software Defined Radio (SDR) Handbuch Übersicht der Kapitel und Themen in diesem Handbuch zu Software Defined Radio (SDR), Antennen, Decodern und verwandter Elektronik.
	Das SDR-Praxisbuch: A Comprehensive Guide to Software Defined Radio Explore the table of contents for 'Das SDR-Praxisbuch', a practical guide covering SDR hardware, shortwave reception, antennas, digital modes, measurement techniques, and QRP transceivers, published by Elektor.
	Raspberry Pi 5 for Radio Amateurs: Build Ham Station Utilities with RTL-SDR Explore the capabilities of the Raspberry Pi 5 for amateur radio by building essential ham station utilities with the RTL-SDR. This guide covers software installation, configuration, and practical projects for radio enthusiasts.
	Elektronikprojekte: Umfassendes Inhaltsverzeichnis Eine detaillierte Übersicht über eine Vielzahl von Elektronikprojekten, kategorisiert in Audio/Video, Computer/Peripherie, Dies+Das, Haus+Hof, Hochfrequenz, Messen+Testen, Prozessoren+Controller, Stromversorgung+Ladetechnik und Spiel+Hobby.
	Arduino for Radio Amateur Applications: Build Ham Station Utilities A comprehensive guide to programming and building Arduino-based utilities, tools, and instruments for radio amateurs, covering various Arduino boards, shields, modules, and practical projects.
	Schnelleinstieg in die Elektronik: Praktische Einführung in Schaltungsdesign Entdecken Sie die Welt der Elektronik mit diesem umfassenden Leitfaden. 'Schnelleinstieg in die Elektronik' bietet Schritt-für-Schritt-Anleitungen zu grundlegenden Konzepten, Komponenten, Schaltungen und praktischen Projekten, ideal für Anfänger und Hobbyisten.
	Radio Builder's Book: From Detector to Software Defined Radio Explore the world of radio building with Burkhard Kainka's 'Radio Builder's Book'. This guide covers everything from basic detector radios to advanced Software Defined Radio (SDR) technology, featuring practical projects and insights for electronics enthusiasts.
	FreeCAD for Electronics Applications: 3D Modeling Guide A practical guide to using FreeCAD for 3D modeling of electronic enclosures and front panels, covering project organization, component placement, and design techniques. Published by Elektor.

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