đ Grundlagen
- SDR ist ein FunkempfÀnger/-sender, bei dem möglichst viele Signalverarbeitungsschritte per Software statt Hardware erfolgen.
- Typische GerĂ€te: RTL-SDR (500 kHz â 1.7 GHz, nur Empfang), HackRF One (1 MHz â 6 GHz), Airspy, LimeSDR (Vollduplex)
đ§ŸTypische Anwendungen
- Funkempfang: Flugfunk, Amateurfunk, Marinefunk
- Datenanalyse: ADS-B (Flugzeuge), AIS (Schiffe)
- Sicherheit: DECT, Pager, POCSAG, TĂŒröffner, Wettersonden
- Wissenschaft: Spektrumanalyse, Radioastronomie
đKomponenten:
- Antenne: EmpfÀngt/Sendet elektromagnetische Wellen.
- RF-Frontend: VerstÀrkt und mischt das Signal auf eine Zwischenfrequenz oder direkt auf eine digitale Samplingfrequenz.
- ADC (Analog-Digital-Wandler): Wandelt analoge Signale in digitale.
- DSP (Digital Signal Processing): Signalverarbeitung in Software (z.âŻB. GNURadio, SDR#).
â Sampling / Abtastrate
- Gibt an, wie oft pro Sekunde das analoge Signal abgetastet wird (Hz).
- Nyquist-Shannon-Theorem: Um ein Signal korrekt zu digitalisieren, muss die Sampling-Rate mindestens 2à die höchste Frequenzkomponente des Signals betragen:
f_sampling â„ 2 Ă f_max
đš Aliasing
- Tritt auf, wenn ein Signal mit zu geringer Samplingrate abgetastet wird.
- Höhere Frequenzen «falten» sich in den Basisbereich zurĂŒck â Verzerrungen.
- Lösung: Anti-Aliasing-Filter vor dem ADC.
đïž Bandbreite
- Der Frequenzbereich, den der SDR gleichzeitig verarbeiten kann (z.âŻB. 2 MHz).
- Begrenzend fĂŒr die Anzahl paralleler KanĂ€le.
đ§ Digitale Signalverarbeitung
đïž Filterarten
- Low-/High- Pass Filter (Tiefpass): LĂ€sst nur tiefe/hohe Frequenzen durch (z.âŻB. zur Entstörung).
- Bandpass Filter: LĂ€sst nur bestimmte Frequenzbereiche durch (z.âŻB. 88â108 MHz fĂŒr UKW-Radio).
- Notch Filter (Kerbfilter): UnterdrĂŒckt gezielt einzelne Störfrequenzen.
- Einsatz vor oder nach dem Sampling möglich (Anti-Aliasing-Filter analog, Softwarefilter digital).
đ§ź IQ-Daten (In-Phase & Quadrature)
- SDRs digitalisieren typischerweise komplexe Signale (IQ-Samples), um Amplitude und Phase zu erfassen.
- Ermöglicht das Dekodieren von AM, FM, SSB, PSK, QAM etc.
âïž Demodulation
- Wandelt modulierte Signale in hörbare/audio-digitale Daten um (z.âŻB. FM â Audio).
- Typische Methoden:
- AM (Amplitudenmodulation)
- FM (Frequenzmodulation)
- SSB (Einseitenband)
- QAM / PSK (digitale Modulationen)
đ FFT (Fast Fourier Transform)
- Zeigt Frequenzanteile eines Signals.
- Basis fĂŒr das Wasserfall-Spektrum in SDR-Software.
- Ermöglicht visuelle Analyse von Frequenzspektren.
đ§° Typische Tools & Software
Tool | Beschreibung |
SDR# | Einfaches Windows-Tool fĂŒr RTL-SDR |
GQRX | GUI-basierter SDR-EmpfĂ€nger fĂŒr Linux/macOS |
CubicSDR | PlattformĂŒbergreifend, einfache OberflĂ€che |
GNU Radio | Modulares DSP-Framework fĂŒr SDR (Linux/Win) |
URH | Universal Radio Hacker fĂŒr digitale Protokolle |
đ§Ș Wichtige Begriffe
Begriff | Beschreibung |
Gain | VerstÀrkung des Signals (AGC = Automatic Gain Control) |
Bandwidth | Bandbreite des Empfangs |
Amplitude | Mass dafĂŒr, wie stark ein Signal ausschlĂ€gt (höhe der Welle) |
Frequenz | Wie oft sich ein Signal in einer Sekunde wiederholt (Hz). |
Phase | Zeitliche Verschiebung zur Referenz |
LO (Local Oscillator) | Interne Mischfrequenz zur Verschiebung auf Zwischenfrequenz (IF) |
Decimation | Reduzieren der Samplingrate durch Filterung & Downsampling |
Interpolation | Erhöhen der Samplingrate durch EinfĂŒgen & GlĂ€tten |
Dynamic Range | VerhÀltnis zwischen stÀrkstem und schwÀchstem erfassbarem Signal |
đPraktische Tipps
- Störungen vermeiden: Laptop-Netzteile, USB 3.0, Monitore erzeugen oft Störungen.
- Abschirmung & Antennenwahl sind entscheidend fĂŒr SignalqualitĂ€t.
- Narrowband vs. Wideband: Je schmaler das Band, desto weniger Störungen â aber auch weniger Inhalt.
- Gute Antennen bringen mehr als hohe VerstÀrkung!
Frequenzbereiche
Frequenzbereich | Typische Signale / Dienste | Bemerkung |
---|---|---|
< 30 kHz | Submarine Communication, Zeitzeichen (DCF77) | Langwelle, groĂe Reichweite |
30 â 300 kHz | Navigationsfunk (NDB), Zeitzeichen (z.âŻB. MSF, DCF77) | Langwelle |
300 â 500 kHz | Maritime Navigation, Wetterdienste (RTTY, CW) | Grenzwelle |
500 â 1600 kHz | AM-Rundfunk | Mittelwelle, schwĂ€chelt heute |
1.6 â 3 MHz | Amateurfunk 160 m (z.âŻB. 1.8 MHz), Seefunk | Kurzwelle beginnt |
3 â 30 MHz | Amateurfunk (80 m, 40 m, 20 m, …), Wetterfax, Flugfunk international, MilitĂ€r | Weltweiter Empfang bei guten Bedingungen |
30 â 50 MHz | BOS-Funk (frĂŒher), Amateurfunk 6 m, Pager | Teilweise abgeschaltet, regional |
50 â 88 MHz | Amateurfunk 4 m, Wettersonden RS41 (z.âŻB. 403 MHz), TV (alt) | Regional unterschiedlich |
88 â 108 MHz | UKW-Radio (FM-Radio) | Ideal fĂŒr SDR-Einstieg |
108 â 137 MHz | Flugfunk (AM), ATIS, Tower, Ground | Klarer Empfang möglich |
137 â 144 MHz | NOAA Wetter-Satelliten (APT/BPSK, 137.1â137.9) | Polarumlaufende Satelliten |
144 â 146 MHz | Amateurfunk 2 m (VHF), APRS, Sprachverkehr | Gut mit kleinen Antennen |
150 â 154 MHz | Wetterstationen, Telemetrie, Alarme | Diverse kleine GerĂ€te |
154 â 156 MHz | BOS- & Betriebsfunk (frĂŒher analog) | Teilweise digitalisiert |
156 â 174 MHz | Seefunk, Wetterdurchsagen, AIS (162 MHz) | Schiffsfunk weltweit |
174 â 230 MHz | DAB / DAB+ Digitalradio (Band III) | Digitalradio in Europa |
300 â 400 MHz | MilitĂ€rfunk, Wetterballons (RS41: ca. 403 MHz) | Spannend fĂŒr SDR-Tracking |
400 â 470 MHz | PMR-Funk (433 MHz), Garagentoröffner, Sensoren, Fernbedienungen | ISM-Band, sehr SDR-tauglich |
470 â 790 MHz | DVB-T / T2 (Digitales Fernsehen) | Teilweise fĂŒr Mobilfunk umgewidmet |
800 â 1000 MHz | GSM (Handy), LTE, DECT-Telefone | Mobilfunk, nur passiv mit SDR |
1.2 â 1.3 GHz | Amateurfunk (23 cm), Satelliten (GPS nahe 1.5 GHz) | Weniger ĂŒberfĂŒllt |
1.6 â 2.4 GHz | GPS (1.575 GHz), Iridium, Satelliten | Schwaches Signal, aber spannend |
2.4 â 2.5 GHz | WLAN, Bluetooth, Zigbee, Mikrowelle | ĂberfĂŒllt, aber SDR möglich |
5.8 GHz | WLAN, Drohnen, ISM-Bereich | Meist auĂerhalb gĂŒnstiger SDR-GerĂ€te |