[A-DX] Anforderungen an soundkartenbasierte SDR Empfänger

["Stephan Schaa" <schaa@xxxxxxxxxxx>]

Hallo zusammen!

Da in den letzten Tagen einige Anfragen zum Thema "Anforderungen an die
Soundkarte bei der Verwendung von einfachen soundkartenbasierenden
Empfängern" bei mir ankamen, will ich einmal hier in der Liste ein paar
Infos an Interessierte weitergeben.



>>>>Diese Informationen gelten für das Pappradio, aber auch gleichermaßen
für alle anderen auf diese Weise funktionierenden 
Empfänger wie Elektor SDR, PMSDR, Hartzburg SDR, SDR 1000, FiFi und viele
weitere. <<<<<



Der wichtigste Punkt, der auch die meisten Fragezeichen aufwirft, zuerst,
die Soundkarte:

Alle oben aufgeführten Empfänger sind einfache Empfänger, die selber das
Signal "nur" auf das Basisband (von 0 khz - maximal 96 kHz) runtermischen.
Dieses Signal wird dann von der Soundkarte eines angeschlossenen PCs oder
Notebooks digitalisiert und mittels einer Software weiterverarbeitet. 


1. Stereo Input


Dabei stößt man auf ein Problem: Bei der einfachen Mischung enstehen zwei
Signale unterschiedlicher Frequenzen an der gleichen Stelle im Basisband.
Die eine (ungewünschte) wird als sogenannte "I/Q Spiegelfrequenz"
bezeichnet. 

Beispiel: Bei 12 kHz im Spektrum taucht dann eine zweite Frequenz auf, die
eigentlich 24 kHz niedriger liegt (der VCO stellt die Nullstelle in der
Mitte dar, dann einmal + 12 khz und einmal - 12 khz), bei +20 khz kann eine
Station auftauchen, die 40 khz darunter liegt, Bei 30 kHz kann etwas
auftauchen, was 60 kHz darunter liegt und so weiter.

Um diese zu unterdrücken, greift man zu einem technischen Trick: man mischt
das Signal nicht nur einmal (der I-Kanal) auf das Basisband runter, sondern
gleich zwei mal. Das zweite mal ist das Signal um eine viertel Welle später
(90 Grad) phasenverschoben (der Q-Kanal). 

Mit diesem Trick ist die Software auf dem PC dann in der Lage, die
Spiegelfrequenzen nicht nur (weitgehend) herauszurechnen, es ist sogar
darüber hinaus jetzt möglich, das Gesamtspektrum doppelt so breit
darzustellen (einmal unser gewünschtes Spektrum von der Mitte an nach rechts
und einmal das Spektrum der Spiegelfrequenzen von der Mitte losgehend nach
links). So werden dann aus 96 kHz abgetaster ZF 192 kHz an sichtbarem
Spektrum bei 192 kHz Samplerate.


Deshalb die wichtigeste Regel bei diesem Typ von Empfängern:  sie benötigen
einen Stereo Eingang!!!


(Übrigens: auch die hochwertigen Empfänger wie zB Perseus, Excalibur,
Quicksilver, LanSDR usw arbeiten nach dem I/Q Prinzip)



2. Antialiasingfilter


Mit unserem Input wollen wir jetzt ja nur die Stationen hören, die wir
sauber im Basisband "runtergemischt" vorfinden. Jetzt haben aber Analog zu
Digitalwandler die Angewohnheit, nicht nur empfindlich auf diese Signale zu
sein, sondern auch auf Vielfache der gewünschten Signale ( 2x, 3x usw)
ebenfalls zu reagieren. Wenn diese Signale nicht sauber ausgefiltert werden,
haben wir "Sendersalat" in unserem Basisbandspektrum, den wir nicht wollen.
 
Zu diesem Zweck haben die besseren Entwickler von AD-Wandlern ihren Chips
sogenannte "Antialiasingfilter" spendiert, die Oberwellen gleich zu Anfang
des Prozesses herausfiltern. 

(Diese sind allerdings nicht 100% perfekt, meistens kommen zumindest ein
paar Signale der ersten Oberwelle an den äußeren Rändern rechts und links
noch durch. Dies ist normal und nicht extrem störend, da man ja jederzeit
die gewünschte Empfangsfrequenz im Spektrum weiter in die Mitte verschieben
kann.)

In der Vergangenheit waren die verschiedenen Chiphersteller in Sachen
Antialiasingfilter mit sehr unterschiedlichen Qualitäten vertreten. Erst als
Intel und Microsoft vor einigen Jahren das sogenannte "High Definition
Audio" spezifiziert und durchgesetzt haben, wurden auch die günstigen
Chiphersteller gezwungen, mehr Qualität zu liefern, wenn sie auf den
Mainboards Platz finden wollen. 


Daher sind heute alle am Markt befindlichen "HD" fähigen Chips und Geräte
auf dem Markt tauglich für den Einsatz in den einfachen I/Q Empfängern!



Lediglich im Bereich der billigen USB Soundkarten gibt es noch viele
Hersteller, die auf veraltete "nicht-HD" Technik setzen. Hier werden zumeist
Chips von C-Media / CMI verbaut. Diese sollten bis auf weiteres vermieden
werden, da sie nicht für den Empfang geeignet sind!


3. (nicht ganz so wichtig, aber gut zu wissen) Empfindlichkeit und
Dynamikbereich der Soundkarte  

Da die Qualitäten der unterschiedlichen Soundchips ja mittlerweile immer
näher zusammenrücken, brauchen die Hersteller der Premiumchips Gründe, um
ihre Produkte verkaufen zu können. Und dort gibt es ja noch eine schöne
Möglichkeit: man vergrößert den Dynamikbereich und auch den Rauschabstand
zum Grundrauschen. 

Während die "Brot und Butter" Modelle der Massenhersteller zumeist einen
Dynamikbereich von etwa 90 bis rauf auf napp über 100 dB haben (je nach
Modell), reichen die besseren Hersteller bis über 120 dB. Diese stehen dann
auch dem I/Q Empfänger komplett zur Verfügung, wenn er auf den richtigen
Level der Soundkarte eingerichtet ist.

Im Pappradio und auch in vielen anderen SDR Empfängern dieses Typs ist es
möglich, die Eingangslevel in mehreren Schritten an die Soundkarte
anzupassen. Zusätzlich ist auch noch ein "Feintuning" im Softwaremixer auf
dem Rechner möglich. 

Wenn einem der Dynamikbereich der einfachen Soundkarten (>90 dB) also nicht
ausreichen sollte, kann man durchaus etwas Geld investieren und zu einer
besseren Lösung greifen. Nötig ist dies jedoch nicht unbedingt, denn alle
Empfänger, die ich kenne, heben ihr ZF Signal soweit an, dass sie auch die
schwächsten Signale über das Grundrauschen der Soundkarte (mindestens - 90
dB oder besser) hieven.




Soo, das wären die wichtigsten Punkte, was die Soundkarte angeht. 

Noch ein paar Sätze zu Prozessor und Grafik: 

1. Für die Dream Software (kann DRM, AM, SSB), dass dort die
Mindestvorraussetzung bei 700 MHz Prozessorgeschwindigkeit liegt. An die
Grafik werden keine großen Ansprüche gestellt. 

2. Bei Winrad & Co gilt, dass mit größerer Bandbreite auch der Prozessor
schneller sein sollte. 

3. Ein 1.3 GHz Celeron mit SIS Grafikkarte reicht aber aus, um Winrad mit
192 khz und gleichzeitg Dream laufen zu lassen. 

4. Gleiches gilt auch für den Atom Single Core mit 1.6 GHz: Winrad & Dream
GLEICHZEITIG knapp möglich, einzeln gar kein Problem. 

5. Mehr ist immer besser, aber nicht unbedingt nötig. ;-)


Mehr demnächst, wenn Interesse besteht.


73, Stephan 


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