SoftRock-40, 40m 용 초소형 SDR 수신기 키트

SDR에 관심이 많아 원본 http://www.amqrp.org/kits/softrock40 을 슬라임(DS1MRF)이 번역한 것입니다.  의역이 있으며 오역이 있을 수 있습니다. 오역이나 문의 사항은 리플로 달아주시면 감사히 받겠습니다. 복사&붙어넣기로 포스팅한 문서로 레이아웃에 이상이 있을수 있습니다. 정확한 레이아웃의 한글 문서는 http://slime.pe.kr/forBlog/softrock4kr 를 보십시요.

개요
     SoftRock-40 는 PC의 USB 포트에 연결하며 사운드카드로 I-Q (In-phase & Quadrature) 성분의 음향을 전송하여 작동하는 소형, 저가, 괜찮은 성능의 40m용 "Software Defined Radio(SDR)" 수신기입니다. 토니 팍스(KB9YIG)와 빌 트레이시(KD5TFD)의 "SDR 체험용 프로젝트" 로 햄들이 쉽게 SDR 을 시험해 볼 수 있게 하기 위해 설계되었습니다. PC용 (무료) 소프트웨어와 저렴한 하드웨어가 결합하여 놀라운 성능을 느껴 볼 수 있게 하는 방법입니다. 수신기의 성능은 진짜 놀라운데... MDS(역자주: Minimum Discernible Signal) 는 평균 -128 dBm (역자주: 비교하자면 아이콤의 IC-756 Pro 3 가 Pre Amp 를 꺼놓은 상태에서 SSB 수신시 MDS 가 -126 dBm 입니다.) 이고, 1dB compression level 이 약 -20 dBm에서 나옵니다.

 

SoftRock-40 Kit 완성품
 
SoftRock-40 수신기 키트는 2.8cm x 6.1cm 크기의 기판을 PC의 USB 포트에 꼽습니다. (5V전원용). 무선 신호는 안테나 케이블을 통해 직교 검파기로 들어가 두 성분 (In-phase & Quadrature)의 음향으로 출력되며 이 출력 신호는 다음 처리를 위해 사운드카드의 Line-in으로 입력됩니다. 기판 위쪽으로는 긴다리가 달린 부품들 (저항,컨덴서,TR등) 을, 아랫쪽으로는 SMD패키지IC 를 써서 쉽고 빠르게 조립할 수 있으며 하드웨어적인 튜닝이나 조정은 필요없습니다.

 

PC 에서 돌아가는 PowerSDR 소프트웨어
PowerSDR 프로그램(FlexRadio 사에서 제공하는 오픈소스 소프트웨어)은 하드웨어로 부터 들어오는 I-Q 성분의 음향 신호를 연산하여 종단 튜닝, 필터링, AGC(자동 이득 제어)와 복조 작업을 수행하게 됩니다. PowerSDR 프로그램은 고급형 라디오에서 볼 수 있는 많은 기능들을 가지고 있습니다. - 스팩트럼 표시기, 2중 VFO 운용, 다중 필터, 주파수 메모리, 프로그램 가능한 옵셋, IF단에 적용되는 DSP 필터링등등.

 

     하드웨어

SoftRock-40 의 하드웨어 부분은 더 이상 간단하게 만들순 없을 겁니다. 이  하드웨어는 다운컨버트를 하며 48㎑의 직각 위상 파형을 만들어 PC의 사운드카드로 보냅니다. 아래 블럭 다이어그램을 보면 크리스탈 발진기가 만들어내는 28.224㎒ 의 기준 주파수를 쪼개어 14.112㎒, 7.056㎒ 의 기준 클럭 신호를 만들어 냅니다. 안테나로 수신되어 밴드 패스 필터로 걸러진 RF신호가 들어가는 (간단하지만 효율 좋은) 직교 샘플링 검파기(Quadrature Sampling Detector, QSD)로 이 기준 클럭이 공급됩니다. 이 샘플링의 결과로 QSD의 출력은 RF신호가 다운컨버트 된 두 성분의 음향 신호가 됩니다. 이 두 성분은 같은 주파수 성분이며 위상만 90도 틀립니다. 이 동위상 신호 I 와 직각 위상 신호 Q 는 증폭되고 PC 사운드 카드 라인-인으로 들어가 PowerSDR 프로그램이 처리하게 됩니다. 

SoftRock40 Hardware Block Diagram

 

소프트웨어

     SoftRock-40 프로젝트는 FlexRadio 사에서 자사의 SDR-1000 이라는 SDR 기술 기반의 무전기를 구동할 때 사용한 PowerSDR 콘솔 소프트웨어를 사용하기 때문에 소프트웨어 부분은 비교적 간단하게 해결됩니다. PowerSDR 콘솔 소프트웨어는 수신할 주파수 동조, 필터링, AGC 와 사운드카드로 입력되는 I 와 Q 의 직교 신호의 복조 처리를 담당합니다. PowerSDR 콘솔 소프트웨어를 SoftRock-40 에 맞게 약간의 수정이 필요합니다.수정할 부분은 동조와 하드웨어 제어 부분입니다.

     가장 최근에 릴리스 된 SoftRock-40 에서 사용 가능한 콘솔 소프트웨어는 PowerSDR 1.4.4 20050718 버전에 기반하고 있습니다. 변경된 소스 코드와 실행 파일은 아래 링크에서 다운로드 할 수 있습니다.

    실행파일: PowerSDR-1.4.4-SR40-Binary-20050827.zip

     소스파일: PowerSDR-1.4.4-SR40-Source-20050827.zip

    빌 트레이시의 웹사이트에 가면 소프트웨어를 구동하는 방법을 설명하고 있습니다. http://ewjt.com/kd5tfd/sdr1k-notebook/sr40/sw.html

 

회로

(Click for full-size schematic)

 

요구사양

     최근의 나온 데스크탑 컴퓨터는 PowerSDR 을 통해 SoftRock-40 같은 SDR 수신기를 돌리는데 차고도 남을 만큼의 성능을 가지고 있습니다. 정말 오래된 데스크탑 컴퓨터들이나 최근의 노트북 컴퓨터들도 모노 라인-인이나 모노 마이크-인 단자만 가지고 있습니다. 그러나 우리는 2개의 신호 (I 와 Q) 를 사운드 카드 입력으로 처리해야 하기 때문에 스테레오 라인-인을 가지는 사운드카드가 꼭 필요합니다.

    델 컴퓨터에서 300불 정도 (역자주: 저자가 이 글을 쓸 당시에 이랬다는 얘기로 2007년 말 현재 국내 델 컴퓨터 지사에서는 글에서 언급한 기종보다 훨씬 빠른 보급형 기종을 LCD 모니터 포함으로 50만원대 이하로 구입이 가능함) 에 살 수 있는 2.2GHz 셀러론 CPU 를 내장한 보급형 데스크탑 컴퓨터에서 PowerSDR 콘솔 소프트웨어를 돌리는데 CPU 사용율은 35% 미만으로 아주 잘 돌아갑니다. 우리는 이보다 더 느린 구형 데스크탑에서 SoftRock-40 을 돌려봤는데 아주 잘 돌아갔습니다. 초당 리프레쉬율을 8fps 이하로 낮추면 CPU 에 걸리는 부하가 더욱 낮아지기 때문에 구식의 데스크탑같은 느린 컴퓨터에도 쓸만한 성능을 내줬으며, 더 느린 컴퓨터에서는 스팩트럼 표시기를 꺼 주면 괜찮게 작동했습니다.

     SoftRock-40 은 USB 포트를 데이타 송수신위해 사용하지는 않고 오로지 (현재까지는) 5V 전원을 공급받기 위해서만 사용됩니다. 그래서 당신의 컴퓨터에 여분의 USB 포트를 준비하기 힘들다면 아답타같은 외부 전원으로 5V 를 공급해 줘도 됩니다. 요구 전류는 20mA 로 아주 작기 때문에 3단자 레귤레이터 78L05로 전지나 파워서플라이의12V 전원을 통해 쉽게 필요한 전원을 공급 받을 수 있습니다.

    SDR 수신기 운용을 위해 사운드 카드를 최고급 제품으로 구비할 필요는 없습니다. 온보드상의 내장된 사운드카드조차도 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 우리들이 온라인 상에서 얻을 수 있는 간단한 오디오 클립들이 이러한 양상들을 설명해 줍니다. 일반적으로 좋은 사운드카드는 좋은 성능을 보여줍니다. 현재 최고의 사운드 카드는 www.Flex-Radio.com 에서 추천하는 Delta44 라는 것 입니다. Flex-Radio 온라인 포럼에서 이 사운드카드에 대한 여러가지 토의를 구경해 볼 수 있습니다.

SoftRock-40 기판이 컴퓨터의 USB 포트에 꼽혀진 모습.

이 작은 SDR 수신기는 USB 포트를 통해 전원을 공급받습니다. 하나의 케이블은 컴퓨터 사운드 카드의 라인-인으로 오디오 신호를 입력합니다.
또 다른 케이블은 40m 용 안테나로 연결됩니다.

 

자작잡지 6호 특집 기사
     SoftRock-40 는 자작잡지 6호 특집기사로 실렸었습니다. 긴 시간에 걸친 2명의 설계자와의 인터뷰 기사도 있습니다.

 

"키트 조립 서비스" KB9YIG 제공
     키트를 우편으로 보내주시고 제게 알려주시면 당신의 키트를 조립해 드립니다. 키트를 조립해 본 경험에 따라 틀리겠지만 키트를 조립하는데 최소한 3시간 정도 걸립니다. 매달마다 40개 이상의 SoftRock-40 수신기를 만들었고 현재는 12개의 조립/테스트 완료된 키트가 발송 대기중입니다. 저는 15불(송료 포함, 유럽은 18불)을 받고 키트를 조립/테스트 해 드립니다.
     저는 SoftRock-40 의 부설계자로, 여러분이 가능한 저렴한 가격으로 SDR 의 기본과 PowerSDR 소프트웨어를 즐겨 보시길 바랍니다.

우편 주소
Tony Parks, KB9YIG
1344 E 750 N
Springport, IN 47386

 

감사의 말
     이것은 설계자 토니 팍스(KB9YIG)와 빌 트레이시(KD5TFD) 와 함께 만들어 보는 즐거운 키트입니다. 그들이 SDR 체험판으로 부터 끌어내 보여준 진취적인 비전은 정말로 영감이 생기게 합니다. AmQRP는 그들과 함께 새로운 사용자에게 대단한 기술과 즐거움에 대하여 도움을 줄 수 있는 작업을 한 것을 기쁘게 생각합니다

     이 간단한 SDR 수신기 제작에 아이디어와 의견을 내주며 공동 연구에 참여해 준 Flex Radio Friends 에게 감사를 드립니다.

     SoftRock-40 의 기반이 된 SDR-1000 무전기 개발과 GPL 라이센스의 PowerSDR, DttSP 소프트웨어에 도움을 주신 Gerald Youngblood (K5SDR), Bob McGwier (N4HY) 와 Frank Brickle (AB2KT) 에게 특별히 감사드립니다.

 

입수하는 법
죄송합니다. 계획했던 800개의 키트가 모두 팔렸습니다.
여기(영문)를 누르시면 앞으로 제작될 "SoftRock Version 5" 를 보실수 있습니다.

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Page last updated:  November 16, 2005

 

PS. 이 포스팅은 2008년 1월에 '다음' 의 아마추어무선카페 http://cafe.daum.net/satellite 에 포스팅했던 글입니다. 현재 SoftRock 수신기의 최신 버전은 9 이며 송수신기 최신버전은 6.3 입니다.