Depuis déjà quelques mois, je suivais sur la Toile les développements du SDR. Le SDR (Software Defined Radio) consiste à piloter par Logiciel
un dispositif émetteur récepteur, en profitant au maximum des possibilités de traitement des signaux offertes par de nombreux logiciels en freeware.
La partie analogique se trouve réduite à sa plus simple expression :
- une tête HF constituée par des filtres de bandes,
- un oscillateur local,
- un mélangeur,
- une sortie BF comportant 2 signaux en quadrature
Il s'agit d'un schéma de conversion directe, sans passage par un étage moyenne fréquence. Le signal résultant se trouve donc dans le domaine basse fréquence. La grande simplicité d'un récepteur à conversion direct comporte malheureusement un défaut fort gênant : tout signal reçu se retrouvera à 2 endroits dans le spectre reçu, répartis symétriquement autour de la fréquence de l'oscillateur local. Pour supprimer l'un des 2 signaux, N7VE (et semble t il d'autres avant lui dans les années 1990) ont eu l'idée d'utiliser la méthode du "phasing" : à partir du signal sortant du mélangeur, il s'agit de fabriquer 2 signaux en quadrature de phase (déphasage de 90°) dans le domaine BF (pouvant s'étendre quand même à plusieurs dizaines de KhZ !) puis de sommer ces 2 signaux. Cette sommation peut se faire de manière analogique, ou de manière numérique, et c'est là où le concept de SDR apparait.
Dans la pratique, ces 2 signaux sont appliqués sur l'entrée de la carte son de l'ordinateur où ils sont numérisés. Le logiciel fait alors le reste :
- traitement des signaux pour les démoduler suivant les paramètres de filtrage définis par l'utilisateur,
- affichage du spectre contenu dans l'ensemble de la fenêtre d'analyse,
- sortie des signaux traités sur la carte son du PC.
Une analyse nettement plus approfondie de ce dispositif a été réalisée par exemple par F1LXL
et F6CDR
Ci dessous une liste "en vrac" de site intéressants, pour la plupart en anglais :
- le site de SDR-KITS qui propose l'excellent Softrock V9 Receiver Kits by Tony Parks KB9YIG
- l'indispensable site de discussion SDR sur YAHOO!
- une autre source d'appro au Japon, par JA7TDO
Et enfin, avant de vous lancer dans la construction d'un SDR, visitez le site WebSDR : vous pourrez piloter, depuis votre PC et une liaison internet,
3 récepteurs SDR localisés aux Pays-Bas et pleinement prendre conscience de toutes les possibilités offertes par cette technologie (JAVA (R) doit
être installé sur votre ordinateur pour utiliser ce site).
Point d'avancement au 01/02/2009
Je viens de terminer mon premier kit SDR : le SoftRock Lite V6_2 que j'ai trouvé chez
Tout d'abord, j'ai installé divers logiciels qui permettent de récupérer les signaux BF sortant en quadrature des kits SDR après numérisation de la carte son du PC, puis d'effectuer les traitements de signaux
nécessaires (calculs des FFT, sommation, et diverses fonctions de filtrage). J'en ai trouvé 3 qui semblent être largement répandus dans
la communauté SDR :
- ROCKY V6.6 de VE3NEA
- WINRAD de WA6KBL et I2PHD
- PowerSDR
Les composants du kit ................ et le kit mis en boîte !!
Le schéma est le plus simple possible pour un récepteur SDR : il comporte un oscillateur à quartz qui détermine la fréquence centrale de la bande reçue (ici 10.124 kHZ; en fait les quartz oscillent à 4 fois cette fréquence, ce qui permet de générer facilement les 2 signaux en quadrature), un mélangeur analogique avec le signal provenant de l'antenne, et le générateur de signaux en quadrature. Le montage des quelques composants CMS est sans problème, et le fonctionnement aussi !!!. Il faut utiliser les options d'équilibrage des 2 voies de la carte son du PC offertes par les logiciels SDR : en effet les 2 voies doivent être parfaitement identiques en terme de courbes de réponse pour l'amplitude et la phase, sinon la qualité du phasing sera dégradée, et la suppression de la bande latérale indésirable moins bonne.
Après ces réglages (très rapides avec Rocky qui propose une option d'équilibrage automatique !!) j'ai pu comparer ce récepteur avec le K2 , et je dois dire
que les performances de ce petit SDR sont tout à fait impressionnantes vu la simplicité du montage. Les différents auteurs indiquent bien que la qualité
de la carte son est fondamentale pour de bons résultats, et c'est bien la cas !!.
Les défauts résultants sont :
- réduction de la dynamique disponible : écart entre le plus faible et le plus fort signal discernable,
- apparition de signal fantôme symétrique du signal reçu par rapport à la fréquence de l'oscillateur local, du à des défauts d'équilibrage dans la courbe de réponse en
amplitude et phase entre les voies de numérisation du PC
- saturation de la carte son sur les signaux forts : apparition de signaux fantômes de part et d'autre du signal reçu, et symétriquement par rapport
à la fréquence de l'oscillateur local.
Les moins bons résultats sont souvent obtenus avec la carte son des PC portables. L'idéal est d'utiliser une carte son externe.
Point d'avancement au 22/11/2009
Je viens de commencer la construction du G3020 de GENESIS RADIO :
Comme indiqué par tous les auteurs, il faut prendre garde aux problèmes de boucle de masse sur l'étage d'entrée (le mélangeur HF) car les signaux sont à très faible niveau à cet endroit, et donc particulièrement sensibles à l'injection de 50 Hz. Pour cela, il faut absolument éviter de connecter à la masse du reste du montage une des connections "antenne". J'utilise une boite plastique et une prise BNC, mais l'idéal serait sûrement de mettre en place un "balun".
..... à suivre