Allgemeine Informationen zum SoftRock RXTX
Funktionsweise, Aufbau, Randbedingungen zum Betrieb,
nutzbarer Frequenzbereich
nutzbarer Frequenzbereich
letzte Änderung / Ergänzung: 30. Mai 2008
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Der SoftRock QRP Transceiver arbeitet nach den Prinzip SDR (Software Defined Radio). Grundsätzlich ist die Betriebsart nicht durch die SoftRock-Hardware festgelegt. Die Betriebsarten werden eben durch die Software definiert. Mit den Programmen 'Rocky' von Alex (VE3NEA), 'KGKSDR' von Duncan (M0KGK) oder PowerSDR von FlexRadio in der angepassten Version von Guido (PE1NNZ) sind so alle Betriebsarten von SSB, CW, PSK31, usw. möglich. Einzelheiten dazu werden getrennt in den Bereichen zu den verschiedenen Programmen beschrieben. Die Ausgangsleistung beträgt etwa 1,3 Watt für einen ordnungsgemäßen linearen Betrieb. Aufgrund der Signalaufbereitung sind aber auch Einschränkungen in den Randbereichen des Abstimmbereiches zu beachten, ebenso um die Mittenfrequenz, die durch den jeweiligen Quarz festgelegt ist. Dazu folgen weiter unten einige Ausführungen mit Messbeispielen.
Zu folgenden Punkten wird weiter unten berichtet:
- Nutzbarer Frequenzbereich für den Sendebetrieb - Blockschaltbild, Schaltungsbeschreibung - ....
Einige grundsätzliche Anmerkungen zur Signalaufbereitung
Im folgenden Abschnitt soll das Grundprinzip des SoftRock dargestellt werden. Aufgrund vieler e-Mails und Telefonanrufe mit grundlegenden Fragen soll dies etwas ausführlicher geschehen. Zunächst wird der Empfänger betrachtet. Von der Antenne kommend liegen Signale im ganzen hier betrachteten Kurzwellenbereich am Eingang des SoftRock-Empfängers an. Im Eingang befindet sich zwar ein Bandpassfilter, bei seiner Bandbreite von einigen MHz wird es aber hier nicht weiter betrachtet. Dieses breitbandige Signal wird einem ’Quadrature Sampling Detector’ QSD zugeführt. Hier wird ein Ausschnitt des anliegenden Frequenzspektrums um die Frequenz fLO in das Basisband um 0 Hz umgesetzt. Der eingesetzte QSD nach Dan Tayloe N7VE benötigt zur Ansteuerung vier um jeweils 90° phasenverschobene Signale mit der Frequenz fLO. Diese Signale werden von einem Quarzoszillator mit der vierfachen Frequenz abgeleitet. Am Ausgang des QSD stehen die beiden I-(In-Phase) und Q-(Quadratur-Phase) Basisbandsignale an. Zur Anpassung an die Eingangspegel und den Dynamikbereich einer Soundkarte werden diese Signale noch mit je einem rauscharmen Operationsverstärker verstärkt. Über die Sampling-Kondensatoren des QSD und die Gegenkopplung der Operationsverstärker wird die Bandbreite der I/Q-Signale passend zur oberen Grenzfrequenz der Soundkarte von fab/2 begrenzt, wobei fab die Abtastfrequenz der Soundkarte ist. 
Nutzbarer Frequenzbereich für den Sendebetrieb
Die softwaremäßige Frequenzabstimmung ergibt sich aus der Mittenfrequenz (Quarzfrequenz/4) und der Abtastrate der genutzen Soundkarte. Für 48kHz Abtastrate ergibt sich so der Frequenzbereich von -24kHz bis +24kHz um die Mittenfrequenz. Aufgrund der nicht idealen Tiefpassfilter in der Soundkarte wird dieser aber auf -20kHz bis +20kHz eingeschränkt. Für eine Soundkarte mit 96kHz Abtastrate kann anstelle des Bereichs -48kHz bis +48kHz nur der von -40kHz bis +40kHz genutzt werden. Diese zusätzlichen Signale oberhalb der Nyquist-Frequenz treten als zusätzliche Modulationssignale störend in Erscheinung. Sie entstehen wie folgt: Das Spektrum am Ausgang eines DA-Wandlers enthält neben dem eigentlichen gewünschten bandbegrenzten NF-Signal auch noch das NF-Signal als Modulation auf der Abtastfrequenz. Das störende Signal oberhalb der Nyquist-Frequenz ergibt sich als unteres Seitenband dieser Modulation. Nur ein idealer Tiefpass hinter dem DA-Wandler würde dieses störende Signal unterdrücken. Der reale Tiefpass lässt aber noch Anteile oberhalb der Nyquist-frequenz passieren. Es folgen nun einige Beispiele gemessener Spektren, also Ausgangsspektren der Soundkarte und sich daraus folgende Ausgangsspektren des RXTX. Die Soundkarte ist hier eine 'Creative Live! 24Bit external USB' mit 96kHz Abtastrate mit 16 Bit Digital-Analog-Wandler. 
Die Spektren zeigen ein NF-Ausgangssignal von links nach rechts von 14kHz, 8kHz und 5 kHz unterhalb der halben Abtastfrequenz von 48kHz. Die Spektren sind mit 48kHz genau in der Mitte dargestellt. Ein 'Klick' mit der linken Maustaste auf eine Abbildung zeigt diese bildschirmfüllend, so können Details betrachtet werden. Während der Abstand von unerwünschten Signalen bei 14kHz noch fast 70dB beträgt, sinkt dieser auf 50dB bzw. 25dB für die anderen Frequenzen. Entsprechend steigen die Pegel unerwünschter Aussendungen des TX.  Das Beispiel hier zeigt das Ausgangsspektrums eines RXTXv6.2 (80m) bei 1 Watt Ausgangsleistung. Das gewünschte CW-Signal liegt 4kHz oberhalb der unteren Bandgrenze bei etwa 3534kHz. Das zugehörige Seitenband liegt bei 3622kHz und ist etwa 57dB unterdrückt. Das unerwünschte Modulationssignal von etwa 52kHz erscheint aufgrund seiner Phasenlage bei 3630kHz mit -20dB relativ zum gewünschten CW-Signal, sein Seitenband liegt bei 3526kHz mit 35dB Unterdrückung. Den Frequenzbereich etwa +/-250Hz um die Mittenfrequenz kann man auch nicht nutzen. Die Nf-Verstärker zur Ansteuerung des QSE sind über Kondensatoren gekoppelt. Tolerenzen der Kapazitätswerte sorgen für Unterschiede in den Phasendrehungen an der unteren Frequenzgrenze und damit zu einer ungenügenden Seitenbandunterdrückung.
Schaltungsbeschreibung
Der kleine Transceiver besteht aus den folgenden Schaltungsblöcken:
- Empfänger mit QSE - I/Q-Ausgangsverstärker mit Tiefpassfunktion - I/Q-Eingang für den Sendebetrieb, Erzeugung der 4 jeweils um 90° phasenverschobenen Modulationssignale - Sendermischer mit QSD - Treiber und QRP-PA mit zugehörigen Filtern |