Software Defined Radio (SDR): Kit dan Hombrew PUSDIKHUB-AD February 28, 2014 Indra S Ekoputro YD1JJJ

Produk-produk berbasiskan SDR ? Tahun 2013, banyak pabrikan besar memproduksi transceiver dengan basis SDR, tetapi dengan harga yang belum “ramah” dengan kantong para amatir radio. Teknologinya masih mahal, karena masih menggunakan komputasi embedded. Kit-kit front-end SDR juga sudah mulai dibuat sejak tahun 2004 oleh Tony Parks KB9YIG, salah satu pengembang dari SDR 1000. Yang paling populer adalah Softrock receiver yang harga kit-nya cuma $18.

ICOM IC-7800 US$11.000 Beberapa varian spec down (penurunan fitur) juga dikeluarkan oleh Icom, untuk memenuhi pasar seperti IC-7600.

YAESU FT-9000MP US$11.500 FT-9000D US$11.000 US$6000 FT-9000Con US$6000 Beberapa varian spec down (penurunan fitur) juga dikeluarkan oleh Yaesu, seperti FT-5000, FT-3000, FT-2000

ELECRAFT K3 US$5000 KX3 US$1000

FLEXRADIO Flex-5000C US$5000

KENWOOD TS-990S US$9000

TENTEC Orion II US$5000

Apakah “Software Defined Radio (SDR) ”? Suka atau tidak, SDR adalah sistem komunikasi di masa depan dan akan menawarkan harga yang lebih murah, dan menjadi transceiver lebih serbaguna (multimode & multiband). Ini sejalan dengan PC dan DSP dalam soundcard yang semakin tinggi performanya dan semakin murah harganya. Software SDR juga berkembang semakin baik dan stabil, tetapi yang jelas software ini GRATIS.

Bagaimana dengan pilihan anda ? Anda memiliki dua pilihan: Mengabaikan SDR sebagai sebuah teknologi Penasaran dan tertarik untuk mencoba Fitur utama dari SDR adalah bahwa PC melakukan semua hal, terutama DEMODULATION dan MODULATION dalam sinyal RF.

Bagaimana dengan pilihan anda ? Hal ini dilakukan dengan menggunakan sebuah perangkat front-end (perangkat keras SDR) untuk melakukan konversi sinyal RF ke IF rendah (mis. 24kHz, 48Khz, 96Khz, dst), dan biasa disebut juga sebagai sinyal baseband. Sehingga signal ini dapat diberikan langsung ke audio line input dari soundcard PC untuk diproses. Perangkat keras SDR akan terhubung ke PC melalui antarmuka seperti RS232, LPT, USB atau CAT.

Bagaimana dengan pilihan anda ? Semua fitur dari radio ‘didefinisikan’ oleh perangkat lunak yang berjalan pada PC. Oleh karena itu perangkat front-end yang sama dapat digunakan dengan banyak perangkat lunak yang berbeda disesuaikan dengan kebutuhan operator-nya. Sejumlah proyek SDR sebelumnya telah telah diterbitkan dalam jurnal seperti QST, RADCOM, ELECTOR, PRACTICAL WIRELESS, dsb.

FLEKSIBILITAS Di masa depan, untuk meng-upgrade perangkat radio, tidak akan ada kebutuhan untuk mengganti transceiver anda. Cukup men-download perangkat lunak SDR baru untuk mendapatkan fitur-fitur terbaru, seperti mode, bandwidth, termasuk kebutuhan untuk dual receiver. Jadi yang lebih berperan adalah sisi perangkat lunak-nya.

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Mungkin di antara anda ada yang pernah membuat Direct Receiver (DC). Penerima ini memberikan hasil yang baik, tapi mempunyai banyak masalah, terutama penekanan image frekwensi. Prinsip dasar kerja SDR sama prinsip penerima DC, namun ada sejumlah perbedaan yang sangat signifikan yang mengarah pada kinerja yang jauh lebih baik.

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Ini adalah skema blok penerima sederhana (direct conversion), dimana sinyal RF dan singal lokal (LO) dicampur, dan menghasilkan sinyal |RF-LO| dan RF+LO Sinyal keluaran yang diinginkan adalah |RF-LO| yang bekerja pada frekwensi audio, sedang sinyal RF+LO dibuang dengan cara di filter (LPF). Biasanya low pass filter mempunyai frekuensi cut off sekitar 3kHz untuk digunakan SSB, dan 700Hz untuk CW

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Masalah Image Frequency (frekwensi bayangan) Contoh: 7,051-7,050 = 1kHz 7,050-7,049 = 1kHz Hal ini dapat dilihat bahwa kedua sinyal masukan menghasilkan output sama pada 1kHz, dan ini masalah “klasik” pada DC. Bagaimana caranya menghilangkan frekwensi yang tidak diinginkan (7.049Khz)?

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Dalam penerima DC yang sederhana, frekwensi bayangan (image frequency) menjadi masalah besar, tetapi justru SDR menggunakan frekwensi bayangan ini dalam pengolahan sinyal-nya. Tahap selanjutnya adalah transformasi dari DC penerima untuk SDR sederhana, adalah mengganti VFO (Variable Frequency Oscillator) dengan LO tetap.

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Dalam penerima DC yang sederhana, frekwensi bayangan (image frequency) menjadi masalah besar, tetapi justru SDR menggunakan frekwensi bayangan ini dalam pengolahan sinyal-nya. Tahap selanjutnya adalah transformasi dari DC penerima untuk SDR sederhana, adalah mengganti VFO (Variable Frequency Oscillator) dengan LO tetap.

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Tahap selanjutnya adalah transformasi dari DC penerima untuk SDR sederhana, adalah mengganti VFO (Variable Frequency Oscillator) dengan LO tetap.

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Low pass filter setelah mixer yang diubah memiliki frekuensi cut off di 50kHz (di atas jangkauan pendengaran manusia). Semua sinyal masuk yang bercampur dengan lokal osilator dan menghasilkan output dalam kisaran DC ke 50kHz akan hadir pada output.

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Terlihat adanya transformasi perubahan output dari suara (0-3Khz, DC receiver) menjadi spektrum RF (0-50Khz, SDR receiver). Spektrum RF ini berisi semua frekwensi dari DC - 50Khz yang berasal dari output mixer, dan merupakan campuran sinyal yg diinginkan maupun yang tidak dinginginkan. Spektrum frekwensi 0-50Khz biasa dinamakan sebagai baseband signal.

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Tahap selanjutnya adalah bagaimana caranya ‘men-digital-kan’ spektrum RF 50Khz ini ?

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Konversi Analog ke Digital Prinsip dasar konversi A / D adalah mengambil 'sampel' sinyal analog yang masuk, dan menyatakan sinyal tersebut sebagai data numerik pada outputnya. Supaya akurat, maka sampel ini harus diambil pada tingkat yang lebih tinggi dari frekwensi yang dibutuhkan.

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Selanjutnya sinyal diproses dengan perangkat lunak DSP yang merupakan ‘radio digital’ dengan fitur multi mode, dsb. Sinyal apa yang diperlukan disini? Sinyal I & Q !!!!!!

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Sinyal IQ (in phase, quadrature) Langkah selanjutnya adalah mengganti mixer konvesional pada DC receiver dengan pencampuran quadtrature atau Tayloe detector (paten, 2002).

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Pencampur Quadrature (quadrature mixer) Mixer bisa menggunakan diode mixer, ‘gilbert cell’, atau Tayloe detector.

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Tayloe Detector (paten, 2002)

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Sinyal IQ (in phase, quadrature) Dua sinyal keluaran dari mixer di atas dikenal sebagai: I = In-fase (LO langsung) - sinus sinyal Q = Quadrature (LO bergeser oleh 90 °) – sinyal cosinus Dan lebih dikenal sebagai IQ SIGNAL

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Soundcard

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Sinyal IQ (in phase, quadrature) Sebetulnya, sinyal IQ juga bisa diolah secara analog dengan menggunakan ‘phase-shift network’, tetapi prakteknya sangat sulit, karena membutuhkan komponen yang berkualitas tinggi (R &C tol 0.1%, IC low noise). Pergeseran sebesar 1% sudah menurunkan performa secara signifikan. Bagaimana caranya mencegah pergeseran fasa? PROSES DIGITAL !!!!!

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Pengolahan sinyal IQ dengan digital processing Dua sinyal baseband I & Q diumpan ke saluran kiri dan kanan soundcard, selanjutnya di konversi ke digital dengan resolusi 16bit atau 24bit. DSP soundcard akan mengolah kedua sinyal, agar frekwensi image bisa di kurangi sampai -70db bahkan -100db, ini salah satu kelebihan utama pengolahan digital.

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Performa SDR ‘sangat tergantung’ dengan hasil pencampuran di front-end Soundcard Perangkat lunak SDR

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Mixer aktif, biasanya menggunakan gilbert cell seperti MC1496, NE602. Kelebihannya, mempunyai gain conversion sebesar 15-20db. Kelemahannya adalah noise figure tinggi, dan punya dinamika yang rendah. Biaya murah.

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Mixer pasif, banyak mixer pasif komersial menggunakan ring diode bisa digunakan, seperti SBL-1, TUF-1, atau menggunakan modulator/demodulator MIQA-10D atau MIQA-10M, semuanya buatan minicircuits. Kelemahannya punya conversion gain -5 sampai -10db, dan kelebihannya pada noise figure yang rendah dan dinamika yang tinggi. Biaya mahal, bahkan sangat mahal. Murah? Bisa pakai hombrew diode mixer.

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Tayloe detector Detector ini menawarkan biaya yang murah seperti mixer aktif, dengan kualitas yang lebih baik dibandingkan diode mixer. Menggunakan multiplexer IC atau fet, misal FST3253, 74CBT3253, 74CBT3244 yang mempunyai R-in cuma 4-5 ohm. Bisa juga menggunakan IC 74HC4066, 74HC4053 tetapi dengan R-in antara 40-60 Ohm. Semakin kecil R-in semakin sensitif.

Pengertian SDR yang ‘mudah’ Tayloe detector Transistor fet seperti BS170 juga bisa digunakan sebagai multiplexer. Detektor ini membutuhkan LO sebesar 4x dari frekwensi kerja, dan ini merupakan kelemahannya. Misal, jika ingin bekerja pada band tengah 7.050Mhz, maka oscilator bekerja pada 28.2Mhz yang akan dibagi 4 dengan IC flip-flop 74HC74 sehingga akan mengeluarkan 2 sinyal, sinyal LO 0 dan LO 90.

Kit-kit SDR (receiver + transceiver) Softrock by Tony Parks KB9YIG http://fivedash.com/, http://www.wb5rvz.com/ Softrock lite II Softrock Ensemble RxTx

Kit-kit SDR (receiver + transceiver) Genesis by YT7PWR, YU1LM http://www.genesis.co.au Kit2 yang dijual oleh Gensis adalah G11 & G59. Seri G80, G40, dan G8040 sudah tidak dijual lagi Avala SDR Trx, Paling banyak “ditiru”

Kit-kit SDR (receiver + transceiver) LIMA SDR, by DJ0ABR http://www.dj0abr.de/

Kit-kit SDR (receiver + transceiver) SDR-CUBE (Standalone SDR Transceiver) http://www.sdr-cube.com = SDR-CUBE = Embedded Computer + Softrock Ensemble RxTx

SDR receiver menggunakan RTL-DVB Modifikasi SDR receiver menggunakan RTL-DVB RTL-DVB dongle adalah sebuah front-end yang dijual digunakan untuk menerima TV digital. Beberapa software SDR bisa (terutama Sharp SDR) bisa ‘mengubah’ RTL-DVB tersebut sebagai penerima multi-mode dan multi-band. Perangkat ini, bisanya bekerja pada frekwensi 60Mhz-1700Mhz. Agar bisa bekerja di frekwensi HF, diperlukan up converter.

SDR receiver menggunakan RTL-DVB-T Modifikasi SDR receiver menggunakan RTL-DVB-T RTL-DVB dongle bekerja pada frek 60Mhz-1700Mhz

Modifikasi, SDR receiver menggunakan RTL-DVB-T + up converter Mixer Up Converter

Modifikasi, SDR receiver menggunakan RTL-DVB-T + up converter RTL-DVB + Mixer Up Converter

SDR receiver yang GRATIS? Ada !! WEBSDR http://www.websdr.org Lebih dari 50 websdr bergabung disini, dengan performa yang makin baik, terutama user access yg bertambah.

SDR (receiver + transceiver) Homebrew SDR (receiver + transceiver) PICA-A-STAR PROJECT by Peter Rhodes, G3XJP. DSP menggunakan AVR engine. Pic-a-star = Embedded Computer + private front-end

SDR software, PowerSDR 1.19

SDR software, PowerSDR 2.3.5

SDR software, GSDR 1.1

SDR software, M0KGK 1.1

SDR software, Rocky 1.1

SDR software, SDR-Sharp

SDR software, Winrad 1.32

Skema-skema SDR Transceiver yang disarankan : High Performance SDR Transceiver Core by QST

Skema-skema SDR Transceiver yang disarankan : Softrock Ensemble RxTx

Skema-skema SDR Transceiver yang disarankan : AVALA Transceiver YU1LM

Sekilas mengenai Blekok SDR Transceiver by YD1JJJ Desain Blekok SDR TRX mengacu pada skema Softrock Ensemble RxTx yang lebih sederhana, tetapi menggunakan komponen yg baik. 1. QSD/QSE = 74CBT3253 2. Baseband amplifier = 2x OP37 (rx) 3. Baseband amplifier = 4x OP37 (tx) 4. Linear PA menggunakan 3 tingkat push-pull dengan output maks 30W 5. Kontrol menggunakan RS-232 6. Disarankan menggunakan software GSDR 7. Bisa digunakan untuk 3 band (kristal oscilator) 8. Bisa dikembangkan menggunakan LO QRP2000

Sekilas mengenai Blekok SDR Transceiver by YD1JJJ Desain Blekok SDR TRX mengacu pada skema Softrock Ensemble RxTx yang lebih sederhana, tetapi menggunakan komponen yg baik. 1. QSD/QSE = 74CBT3253 2. Baseband amplifier = 2x OP37 (rx) 3. Baseband amplifier = 4x OP37 (tx) 4. Linear PA menggunakan 3 tingkat push-pull dengan output maks 30W 5. Kontrol menggunakan RS-232 6. Disarankan menggunakan software GSDR 7. Bisa digunakan untuk 3 band (kristal oscilator) 8. Bisa dikembangkan menggunakan LO QRP2000

REFERENSI http://www.arrl.org http://www.dj0agr.de http://www.websdr.org http://www.hpsdr.org http://fivedash.com/ http://www.rsgb.org/radcom http://wb5rvz.com/sdr/ http://blekokqrp.blogspots.com

THE END