para aqueles de nós cujos interesses se encontram no rádio, encontrando nosso primeiro rádio definido por software precisam ter geralmente parecia um milagre. Aqui está um dispositivo surpreendentemente básico, essencialmente um misturador criativo e um conjunto de conversores analógicos para digitais ou digitais para analógicos, que podem importar todas as partes complexas e complexas de configuração de um rádio padrão para um computador , em que toda a procissão de sinal pode ser feita usando o software.
Um misturador de quadratura. Jugandi (domínio público).
Quando sua curiosidade obtém a melhor de você e você começa a colher ao funcionamento de um rádio definido por software, você encontra algo que você não terá visto antes em um rádio padrão. Existem dois misturadores alimentados por dois osciladores locais na mesma frequência, mas com uma mudança de 90 graus, e em um receptor, os produtos misturadores resultantes são alimentados em dois ADCs separados. Você encontra as letras I e Q em relação a esses dois caminhos de sinal e se perguntam o que na Terra tudo isso significa.
O que você acabou de ver é um misturador de quadratura. Quadratura refere-se a qualquer coisa matemática que envolva um trimestre de círculo, neste caso, a mudança de fase de 90 graus entre os dois osciladores locais. Esta mudança de fase de 90 graus tem a propriedade de revelar não apenas as informações de frequência e amplitude no sinal que você estaria familiarizado com um único misturador em um rádio padrão, mas também as informações de fase dentro dela que os dois 90 graus fora de fase Eu (em fase) e q (quadratura) sinais de componentes preservados.
Dados I e Q como vistas laterais de uma espiral. Mikael Q Kuisma, dados I / Q para manequins.
Há uma quantidade significativa de matemática para ser digerida se você deseja chegar plenamente ao fundo de como isso funciona, para o qual é provavelmente melhor direcionar o curioso para uma explicação muito mais longa. Para uma rápida compreensão, embora seja melhor imaginar a visão de amplitude da onda senoidal de um sinal que você pode ver em um osciloscópio, apenas uma visão lateral 2D de um sinal que é de fato uma espiral 3D porque também tem um componente de fase. Se esta vista lateral de uma espiral fosse seu componente I, uma visão 2D semelhante do topo da espiral seria o seu componente Q, o mesmo sinal, mas com uma diferença de fase de 90 graus. A partir desses dois sinais I e Q podem ser reconstruídos todo o sinal original, incluindo suas relações de fase complexas, em vez de simplesmente a visão de amplitude 2D que você pode ver em um osciloscópio.
Produzindo uma mudança de 90 graus com flip-flops.
Felizmente esta não é uma daquelas coisas que existem apenas como uma peça de teoria em um livro de texto, você pode facilmente criar uma extremidade básica do receptor SDR com base no diagrama do mixer da quadratura acima do seu banco. Se você estiver preparado para restringir a largura de banda do receptor àquela da placa de áudio do seu computador, muitas vezes no intervalo de 50 kHz, poderá usar as entradas de áudio esquerdo e ideal como seu I e Q, respectivamente, e execute um dos aplicativos SDR. Linrado é apenas um exemplo.
Quanto ao hardware, os misturadores e filtro de baixa passagem associado podem ser muito simples para construir, por exemplo, você pode tentar levantar este design usando um interruptor analógico CMOS. E embora você possa imaginar que criar a mudança de fase de 90 graus apresentaria um problema, na verdade, também pode ser feito facilmente com um par de flip-flops. Adicione um oscilador de nível lógico e é possível fazer uma extremidade de rádio definida por software quase inteiramente de chips lógicos, economize para alguns op-amps. Não fará muito além das frequências do HF (Quarto Quarwave), mas mesmo se você usá-lo apenas para olhar para suas estações de transmissão locais, ainda pode lhe dar uma compreensão hands-on do hardware SDR.
Muitas vezes parece que os SDR são caixas negras mágicas cercadas em uma nuvem de marketing woo. E com a exceção dos destacados populares de TV usb chipset de RTL, eles parecem atrair um preço para combinar com o hype. Mas a realidade é que a partir da perspectiva de hardware eles podem ser surpreendentemente simples. Por que não romper uma tábua de pão e se encaixar um básico!
Imagem de cabeçalho: Bob K [CC0].