I cloni SoftRock, verso i 70 kit commerciali SDR a basso costo.

Sono passati più di otto anni da quando Tony Parks e Bill Tracey, due radioamatori americani - oggi rappresentati dalla loro piccola azienda FiveDash - realizzarono le prime versioni del progetto SoftRock, un circuito che permetteva di acquisire molto facilmente sul proprio personal computer una piccola porzione di banda segnale in radiofrequenza. SoftRock rappresentò per migliaia di radioamatori e appassionati di ricezione la porta di ingresso nel mondo della radio "definita via software", un approccio radicalmente nuovo alla ricezione (e alla trasmissione). Se un ricevitore convenzionale è composto da un circuito di amplificazione e sintonia seguito da un demodulatore, SoftRock  funge da interfaccia tra un segnale che può arrivare a 30 MHz di frequenza - una soglia troppo elevata per la capacità di elaborazione di una scheda audio - e un software, residente su pc, che può digitalizzare e estrarre dal segnale originale, la "banda base", tutto il contenuto informativo, ossia la "modulazione". Il principio di funzionamento è un mixer-discriminatore in quadratura, che oscillando a una frequenza pari alla portante dei segnali da esplorare effettua una conversione da una frequenza alta (la RF, per l'appunto) a una compresa nella banda audio di una scheda tipo Soundblaster. Un sistema molto semplice e pulito.

In questi otto anni la comunità radioamatoriale ha sfornato una incredibile quantità di varianti del circuito SoftRock originale. Molti sono progetti di natura puramente hobbystica, ma in decine e decine di casi (Ken Hopper, N9VV ne elenca oltre 65) questi cloni del SoftRock si possono acquistare, in forma di kit per autocostruttori o come schede già assemblate e pronte per essere collegate ad antenne e computer. Uno degli ultimi arrivati viene dalla microazienda americana 3dbSDR, che propone, per 100 dollari, un ricevitore a copertura continua da 1,8 a 30 MHz realizzato su una schedina molto professionale e di dimensioni molto ridotte, alimentata dalla porta USB. Come per tutti questi ricevitori SDR, è possibile utilizzare uno dei software "per soundcard", come HDSDR o uno degli altri riportati in questo elenco di Alan Reeves G4ZFQ.

SDR nativo Mac OS

It can be done!, gridava Gene Wilder in Frankenstein Junior. Lo shortwave listener toscano Corrado (call I-0177FI) ha assemblato con l'aiuto dei colleghi radioamatori un kit SDR SoftRock Ensemble II - edizione HF (copertura 1,8 - 30 MHz, l'altra opzione per questo kit è la "LF" che copre da 180 kHz a 3 MHz) e lo sta utilizzando in ambiente Mac OS X 10.6.6 con il software di demodulazione DSP Radio, di Sebastian Mrozek insieme all'eseguibile Mac dell'open source DREaM (dovrebbe essere tutto su questa pagina di Sebastian).

Ecco due filmati che Corrado ha appena pubblicato su YouTube. Mi pare giusto dar loro il risalto che meritano nella ristretta (finora) cerchia dell'SDR amatoriale "Mac-based". Complimenti, Corrado!

L'architettura a plug-in di OSX SDR

Ancora a proposito di OSX SDR, il software di demodulazione che Oliver Küchenmann intenderebbe rilasciare quest'anno per la piattaforma Mac OS X/Intel, avevo contattato Oliver per chiedergli se il suo software necessitasse di sorgenti I/Q già digitalizzate o anche analogiche. Questa la sua cortese risposta (thanks Oliver, appreciated!), da cui si può dedurre la flessibilità di questa soluzione. Saranno possibili anche segnali input distribuiti attraverso i protocolli di rete, che dovrebbe consentire l'accessibilità ai ricevitori remotizzati. Confermata anche la possibilità di controllare un SoftRock anche in trasmissione.

To answer your question I have already published another video on that matter. Well, almost on that matter, as my main intention was to show another feature of my SW: the automatic IQ balancing which is based in Blind Signal Separation. This could best be shown using some analogue IQ signal from my Alinco DJ-X11, which I fed into the program using an iMic USB sound adapter!

So, the SW is not limited to 'converted IQ sources' but can also work with basically any other data source, be it analogue (stereo audio signal) or even data taken from some network adapter. This can be achieved by providing the proper 'plug-in'. Currently there are just a handful of such plug-ins which I use during development.

I plan to provide more, but will focus on finishing my work on the main application first.

SoftRock users could be interested in that fact that even a transmitter function has been implemented already. My app interfaces Andrew Nilsson's USB controller. However, as I don't have any SoftRock HW currently at hand, I can't test it. Read: It should work :)

Quindi come avevo immaginato, l'architettura modulare di OSX SDR consentirà la massima flessibilità nell'interfacciamento con i vari tipi di front end (forse lo stesso Perseus?). Il programma per il controllo del SoftRock attraverso la porta USB, sviluppato da Andrew Nilsson e menzionato da Oliver, si trova nella sezione file del gruppo SoftRock40 su Yahoo! ma è stato utilizzato anche da Sebastian Mrozek per il suo demodulatore SDR per Mac OS, DSP Radio. Ecco il filmato You Tube citato da Oliver, con la routine di bilanciamento dei segnali I/Q e l'effetto della procedura sulla soppressione delle armoniche del segnale fondamentale:

Software Defined Macintosh Radio

Ho già parlato in passato del progetto software di Stefan Mrozek, che ha implementato una console di demodulazione Software Defined Radio per Macintosh. Ora il suo notevole programma esce in versione 1.0, con una nuova elegante interfaccia e con una serie di estensioni e istruzioni per l'uso della piattaforma Mac (MacOS X 10.5) come controller del mitico, ultraeconomico front end QSD SoftRock (anche con il suo DDS basato su chip Si570). La pagina di download del sito di Stefan include anche un link a una versione di Dream, il software di decodifica delle trasmissioni DRM. Sorgenti, binari linux/win/mac e altre informazioni si trovano sulla pagina del progetto SourceForge.
Le spiegazioni sul software SDR sono in inglese, un discorso più approfondito per l'uso di un hardware come il SoftRock con il Mac è in tedesco, ma ci sono fotografie che possono aiutare. La postazione di Stefan comprende, oltre al Mac e al suo software, una multiporta USB programmabile chiamata IO-Warrior, immagino per il controllo del DDS del SoftRock e una piastra esterna di acquisizione audio a 96 kHz utilizzata per "leggere" la finestra di spettro campionata dal circuito QSD. Questa piastra, la eMagic a 6/2, veniva costruita da una ditta acquisita da Apple anni fa e non viene più prodotta. Immagino che il software di Stefan, chiamato semplicemente DSP Radio, sia in grado di controllare anche l'acquisizione tramite normali ingressi analogici del Mac. In ogni caso mi sembra un lavoro davvero superbo, in grado di supportare anche i modelli rice/trans del SoftRock.

Sussurri propagativi

Aldo Moroni ha assemblato un ricetrasmettitore SDR SoftRock per condurre una sperimentazione a bassissima potenza basata sul software WSPR (Weak Signal Propagation Reporter o "whisper") per la trasmissione in modalità digitale a banda stretta. Questa modalità, teorizzata e implementata dal radioamatore premio Nobel Joe Taylor, K1JT, consente di stabilire collegamenti radio completamente automatizzati a lunghissime distanze, anche con potenze di poche centinaia di milliWatt. Da bravo astrofisico, Taylor sa che cosa vuol dire ricevere segnali molto bassi e questo sistema, associato al suo software, ha reso possibile la creazione di una rete di microtrasmittenti automatiche costantemente monitorate sul sito WSPRnet.org, dove in tempo reale vengono tracciate le mappe dei "sussurri" scambiati sulle frequenze radioamatoriali. La rete serve per tracciare le condizioni propagative, oltre che per verificare i limiti estremi di potenza sufficienti per stabilire un contatto significativo. Con il protocollo WSPR vengono scambiati dati molto essenziali, è vero, ma è pur sempre significativo un sistema di comunicazione ionosferico in alta frequenza compatibile con dispositivi così limitati.
Per entrare nella rete di WSPR Aldo ha assemblato il kit RXTX versione 6.2 della fortunata serie di dispositivi low cost SDR. Esiste anche una versione 6.3, una prima "infornata" della quale è già andata esaurita. Per informarsi su tutti i kit SoftRock al momento disponibili si può consultare questa dettagliata pagina realizzata da un radioamatore americano, Richard Robson WB5RVZ.

SoftRock, oltre dodicimila kit SDR venduti

Un articolo apparso su QST, la rivista dell'associazione dei radioamatori americani (ARRL), ha fatto arrabbiare alcuni dei partecipanti al gruppo di discussione dedicato al progetto SoftRock, il front-end economico per la ricezione/trasmissione SDR. Le informazioni pubblicate, dicono i tifosi dei kit commercializzati - a prezzi molto bassi - dal radioamatore Tony Parks, sono obsolete e parlano della non disponibilità di versioni ormai superate senza menzionare tutte le evoluzioni successive al SoftRock originale.
Il diretto interessato, Tony KB9YIG, interviene riassumendo in poche righe la portata e i numeri di un progetto comunitario, che ha generato tra l'altro la produzione di accessori (in particolare orientati a superare i limiti di sintonia del SoftRock monobanda) di grande interesse circuitale e componentistico. Il SoftRock sembra aver ereditato lo spirito che animava i radioamatori quasi novant'anni fa, dimostrando quanto possa essere efficace l'autocostruzione in un hobby che si è orientato, negli ultimi tempi, verso tecnologie complesse e molto costose.
Come scrive Parks, il resto è stato fatto dagli autori di software che consentono di ottenere, con circuiti hardware così elementari, funzioni estremamente raffinate. Complessivamente, conclude Parks, sono stati venduti 12 mila kit, con oltre 3 mila kit di ricetrasmissione. Ricordo infatti che un front end di ricezione SDR, Quadrature Sampling Detector, può essere funzionalmente "invertito" per dar luogo a un Quadrature Sampling Exciter, in pratica un trasmettitore SDR. Se un detector utilizza un sistema di filtri commutati per estrarre le informazioni I e Q di un segnale modulato, l'exciter funziona in modalità opposta, con i segnali I e Q (generati via software) che funzionano per eccitare in quadratura di fase un circuito di campionamento.
Dodicimila kit mi sembrano un risultato eccezionale, considerando che la materia Software Defined Radio non è semplicissima, né sul piano teorico né su quello pratico.

The SoftRock projects have been an interesting and enjoyable activity for me in my retirement years.
Mostly what I have done in the various projects is to take what others have done and adapt them such that a kit can be offered. The QSD and QSE circuits have been influenced very much my Gerald Youngblood's series of articles in QEX and the design of the SDR1000. The RXTX v6.1, v6.2 and v6.3 are based on the work done by G0BBL, M0PUB and G8BTR. More recently the work done by Tom, KM5H, and others in promoting the Si570 device have changed the SoftRock kit lineup in a positive way.
A number of people have been very, very helpful in testing the various kits to make sure they can be built successfully and that FCC requirements are met.
Several have contributed with detailed kit building documents to help others be successful in building the kits.
The available of free SDR software so generously supplied by some very talented people have made it possible for a small amount of hardware to perform useful functions for many people.
Ulf ask about how many total SoftRock kits have now been shipped. The total is
close to 12, 000 kits with over 3,000 transceiver kits, (v6.1, v6.2 and v6.3).

Un SoftRock con Si570 controllabile a distanza

Qualche tempo fa ho postato un intervento sulle recenti modifiche del kit di base del progetto SoftRock, la SDR ultraleggera che contiua ad appassionare centinaia di radioamatori in tutto il mondo. L'ultima "estensione" di questo dispositivo, nato per fungere da front end di ricezione quarzata, cioè centrata su una particolare frequenza intermedia su cui sintonizzare la larghezza di banda della propria scheda audio, è una daughter board DDS basata su un chip Si570 utilizzato come oscillatore variabile.
Oggi sul gruppo di discussione dedicato al SoftRock è apparso un intervento particolarmente interessante del radioamatore olandese Gerrit Polder PA3BYA che mi pare di estremo interesse. Il suo progetto è ampiamente descritto qui.
Ci sono come potete notare due novità significative. Una è la scelta del microcontrollore utilizzato per pilotare il Si570 programmandolo con la frequenza centrale desiderata. L'altra è l'interfacciamento del sistema di ricezione attraverso un gateway basato su un "system on chip". Procedendo con ordine, il microcontroller in questione non un classico PIC o il gà diffuso Bitwhacker, bensì l'AVR Butterfly prodotto da Atmel (Francesco, se ci sei batti un colpo). Un microcontroller con display integrato che sembra particolarmente versatile e può essere programmato nel suo assembler o addirittura in C (qui trovate altre notizie e dettagli sulla reperibilità commerciale).
Merita invece un approfondimento l'idea di servirsi di un gateway/router basato sul chip ADM5120 di ADMtek, società del gruppo Infineon. Il chip viene utilizzato da diversi home gateway (Edimax, Sweex, Omnima) e le comunità degli hacker (vedere il progetto Sweex) hanno costruito su questi dispositivi ambienti Linux-based (vedere il wiki ucraino su "Midge") che consentono poi di interfacciare gli home gateway con altri dispositivi hardware, anche remotamente, attraverso una connessione a larga banda. Gerrit se ne serve per "leggere e scrivere" verso il suo ricevitore SoftRock con DDS Si570 dal suo computer, ma niente impedirebbe di fare la stessa cosa utilizzando un computer remoto che dialoga a distanza con la radio attraverso un router ADM5120. Fantastico no?