Einführung:Grundüberlegungen
Der R2T2 ist ein kompletter SDR Transceiver, der durch seinen Aufbau den aktuellen Stand
der Technik widerspiegelt und durch seine umfangreiche Peripherie und modularen Aufbau auch
zukünftig keine Wünsche offen lassen dürfte.
Das Konzept:
Da sich das Direkt-Wandlerprinzip („Antenna-to-Bits“) in vielen hundert HiQSDR-Modulen
weltweit bewährt hat, legten wir dies auch als Basis für einen modernen SDR-Transceiver fest.
Dabei stellte sich sehr schnell heraus, dass für ein zukunftsfähiges Konzept mehr als ein
„aufgebohrter“ DDC/DUC - SDR notwendig ist. Ein komplettes SDR-System, das zusätzlich
Multiuser - fähig sein soll und bei dem alle Anwender gleichberechtigt einen „eigenen“
kompletten SDR in voller Auflösung und mit allen Optionen über das Internet zur Verfügung
haben erfordert nicht nur Softwaremäßig entsprechend umfangreiche Vorkehrungen sondern auch
die Hardware muss entsprechend leistungsfähig sein.
Die Software eines modernen SDR-Konzeptes lässt sich nachträglich erweitern und ändern,
bei der Hardware ist dies nicht so einfach möglich. Aus diesem Grund haben wir sehr viel
Augenmerk auf modernste Bauelemente und Erweiterbarkeit der Hardware gelegt.
Das aus diesen Anforderungen entstandene Konzept des R2T2 lässt viel Luft für die Zukunft
und ermöglichtes es, die Baugruppe wahlweise als Multiuser-WEBSDR oder als
kompletten, erweiterbaren voll digitalen Standalone Multiband-Transceiver zu verwenden.
Eines der Entwicklungsziele war, den RX und TX-Zweig jeweils doppelt und unabhängig voneinander
auszulegen (daher kam der Name R2T2…). Dies wäre zwar für die Multiuser-Fähigkeit nicht notwendig,
eröffnet aber viele neue Möglichkeiten wie Diversity, XPhase-Betrieb (Unterdrückung von lokalen Störungen)
oder selektive Vorverzerrung des Sendesignals (TX-Predistortion).
Bei der Wahl der ADC/DAC wurden schnelle dual-14-Bit-Wandler von Analog Devices vorgesehen.
16 Bit Wandler sind hier unseren Erachtens nur ein Werbeargument und technisch sinnlos,
da die letzten beiden Bits in der Praxis kaum auflösbar und nicht nutzbar sind.
Bereits echte(!) 14 Bit stellen extrem hohe Anforderungen, u.a. an den Hauptoszillator!
So sind z.B. extrem niederige Clock-Jitter erforderlich, von weiteren Systemanforderungen wie
hochreine Stromversorgung, Einstrahlungsfestigeit sowie externe Einflüssen wie Antennenrauschen,
QRN usw. ganz zu schweigen.
Wichtiger als marktschreierische ADC-Auflösungen erschienen uns praxistaugliche, hoch aussteuerbare
programmierbare Eingangsverstärker (PGA) und exakt software-steuerbare Abschwächer.
Für den Hauptoszillator eine spezielle Multi-Chain-PLL mit integrierten programmierbaren Teilern
verwendet der zusätzlich gestattet, wahlweise das gesamte System mit einer externen Frequenz
(z.B. 10 MHz) zu synchronisieren. Standardmässig sorgt ein stabiler TXCO für Frequenzgebneuigkeit
und erlaubt somit auch Betriebsarten wie WSJT oder EME die besondere
Anforderungen an die Frequenzgenauigkeit und -Stabilität erfordern.
Schnell stand fest, dass neben modernen doppelten ADC/DAC auch das Prozessorsystem auf dem Board sein
sollte, um die entstehenden I/Q-Daten direkt verarbeiten zu können und nicht erst über ein
(langsames) Interface zu einem andern PC leiten zu müssen.
Hier fiel unsere Wahl auf das modernste was momentan verfügbar ist, ein komplettes System-on-chip
ZC7020 (ZYNQ) der neben einem großen FPGA auch zwei ARM9-Cores inklusiver kompletter Peripherie direkt
auf einem Chip enthält.
Ebenfalls viel Wert haben wir auf die Schnittstellen zum Anwender gelegt. Hierfür sind neben
einem Gigabit-Netzwerkanschluß zwei USB2 (OGT und 2x Seriell-Emulation), SD-Karteninterface usw. vorhanden.
Die Audioaufbereitung übernimmt der programmierbare Audio-DSP ADAU-1791, für die Audioausgabe
(Monitoring) ist ein 2W Verstärker mit Kopfhörer- und Lautsprecheranschluss vorhanden.
Der ZYNQ-FPGA/Prozessorteil mit Speicher und Interfaces wurde auf einem separates Modul auszulagert.
Dies ermöglicht neben späterem „upgrading“ auf noch schnellere und größere ZYNQ-SoCs den
R2T2 komplett auf einer Leiterplatte mit „nur“ 8 Lagen unterzubringen.
Besonderes Problem war dabei, die durch die vielen Optionen notwendigen Steckverbinder an
sinnvollen Stellen an der Platine unterzubringen.
Die Baugruppe R2T2 ist 200x160mm groß und kann direkt in ein Alu-Stranggußgehäuse eingeschoben werden,
die Abwärme wird durch unter der Leiterplatte montierten Wärmeverteilerplatten direkt an das
Gehäuse abgegeben. Für den ZYNQ-SoC ist ein leiser, temperaturgesteuerter Lüfter vorhanden.
An der Rückseite sind alle Anschlüsse vorhanden, die für den Betrieb notwendig sind.
An der Frontplatte kann optional ein LCD und bis zu vier Encoder (für VFO, Transverterbetrieb usw.)
angeschlossen werden. Da der R2T2 für den Stand-Alone und für Remotebetrieb konzipiert ist, kann die
Stromversorgung sowie PTT und KEY über galvanisch getrennte Leitung geschaltet werden,
wobei alle Spannungen, Ströme und Betriebszustände über das Webinterface kontrolliert werden können.
Auf den R2T2 sind Steckverbinder für Zusatzmodule wie VHF/UHF/SHF-Erweiterung
sowie einem neuartigen Preselektor vorhanden. Dieses neuartige Konzept eines MultiUser-Preselektors
erlaubt es mehreren Anwendern oder mehreren Software definierten Empfängern gleichzeitig,
verschiedene Bänder zu nutzen.
N E W S
- R2T2 Protoype ist fertig. Hardware getestet.
- Softwareerstellung in Arbeit
NOTIZ:
Der R2T2 ist eine komplexe elektronische Baugruppe und ist nicht für Anfänger geeignet!
Der Zusammenbau und Betrieb der R2T2 erfordert ein gewisses Mindestmaß an elektronischen Know-How
und das Verständnis für die Funktionsweise der Baugruppe sowie entsprechende Messgeräte.
Zum Besitz und Betrieb Hochfrequenz erzeugender Baugruppen wie dem R2T2 ist eine entsprechene
Erlaubnis der Behörden notwendig. Bitte beachten Sie die entsprechenden Gesetze Ihres Landes!
