Airspy SDR přijímače patří k mým nejoblíbenějším, a také nejpoužívanějším. Myslím si, že Airspy SDR patří hned po RTL-SDR rovněž k nejrozšířenějším. A není divu. Jednak vynikající poměr ceny a výkonu, jednak i bezkonkurenční software SDR#, který byl vyvíjen na míru těmto přijímačům, ale i další doplňkové programy, jako např. Spyserver, umožňující připojení k tomuto přijímači přes síť, a jednak technické parametry, konkurující mnohdy i mnohem dražším přiíjímačům. To vše jsou vlastnosti, které jsou důvodem velké obliby těchto SDR.
První verze přijímače Airspy byla uvedena v roce 2015 pod označením Airspy R0 a za vývojem tohoto SDR stojí Youssef Touil a Benjamin Vernoux. Za vlastní výrobou HW je pak Itead Studio. Současně s vývojem HW byl vyvíjen i software na míru dělaný pro tyto přijímače. – SDR Sharp, neboli SDR#. Osobně mám tento SDR program nejraději, je velmi modulární, lze do něj přidat mnoho užitečných pluginů, zpříjemňující ovládání a poskytující další funkce, jako třeba databázi stanic, nebo dekódování některých digitálních módů apod. Více o tomto programu v sekci SW. V roce 2017 vyšla nová verze Airspy R2, která je beze změny vyráběna a prodávána dodnes. Přinesla některé úpravy na HW straně přijímače, jako např. lepší stínění desky plošných spojů, i ve firmware, které zajistily ještě lepší příjmové vlastnosti, menší úroveň vlastního rušení a šumu přijímače a tím pádem lepší citlivost.
Blokový diagram SDR Airspy
Jako tuner je použit již známý obvod R820T2, který je ovšem připojen na vstup 12 bitového převodníku v obvodu LPC4370. Obvod LPC4370 je SoC od firmy NXP Semiconductors s výpočetní jednotkou 32bit ARM-Cortex M4+2xM0 běžící na kmitočtu 204 MHz, který poskytuje kompletní řešení pro sběr a zpracování dat na jediném čipu. LPC4370 obsahuje integrovaný 12 bitový ADC @ max. 80Msps pro rychlý sběr analogových dat. Součástí je také subsystém pro rychlou obsluhu digitálních I/O, který zahrnuje obsluhu periferií na bázi Cortex-M0 a jedinečné rozhraní NXP Serial General Purpose I/O (SGPIO). LPC4370 nabízí 282 KB paměti SRAM, koprocesor Cortex-M0 pro odlehčení úloh, jako je zásobník USB, od hlavního procesoru, pokročilé konfigurovatelné periferie, jako je časovač SCT (State Configurable Timer) pro obsluhu složitých průběhů nebo generování PWM, dva vysokorychlostní řadiče USB, Ethernet, grafický LCD, řadič externí paměti a další digitální a analogové periferie. Jako clock generator je použit obvod SI5351C s možností využít externí zdroj hodinového signálu. Pro tento vstup je osazen speciální konektor na pouzdře. Přímo na desce jsou přítomny další konektory, jako např. vyvedené dva další vstupy A/D převodníku, RF výstup z R820T2 nebo GPIO piny obvodu LPC4370.
Jako anténní konektor je použit SMA, impedance je 50 ohm. Airspy R2 obsahuje obvod Bias-T, který umožňuje napájení připojeného zařízení po anténním kabelu, a to 4,5V / max. 50mA. Toto je perfektně hodí nař. pro napájení upconvertoru Spyverter, který je rovněž vyráběn stejnou společností, právě jako doplněk k Airspy R2 pro poslech na pásmech pod 30MHz. Napájení celého SDR je řešeno přes USB konektor, který je opět bohužel pouze verze mikro, a ne USB-C. Spotřeba je okolo 350 mA. Vzorkovací kmitočet je 10Msps, ovšem SDR lze přepnout do režimu se vzorkovacím kmitočtem 2.5 Msps, což je užitečné, zejména při použití s méně výkonným počítačem, např. u méně výkonných SBC.
Specifikace přijímače:
- kmitočtový rozsah 24 – 1800 MHz
- šumové číslo 3.5 dB v rozsahu 42 – 1000 MHz
- MDS -137 dbm / USB 2400 Hz – 0.03 uV
- tracking RF filtry pro potlačení nežádoucího signálu mimo naladěný rozsah
- 12 bitový ADC @ 20 Msps – 80dB dynamický rozsah (max. 80Msps pro vlastní aplikace)
- stabilita kmitočtu 1.5ppm
- 10 MHz široké spektrum příjmu
- vstup externího hodinového signálu 10 – 100 MHz přes MCX konektor
- 2 x vysokorychlostní 80 Msps vstupy ADC na desce (U-FL)
- 4.5 V Bias-T ovládané SW pro napájení LNA nebo konvertorů přes anténní konektor
Praktický poslech:
Použití 12 bitového AD převodníku je hodně znát a je to dobrý kompromis mezi levným RTL-SDR a dražšími SDR s 16 nebo více bitovými převodníky (jako ELAD nebo Airspy HF+). I přesto má tendenci se zahltit, zejména na FM pásmu, nebo v blízkosti silného vysílače. Ovšem zdaleka ne tolik jako RTL-SDR. Situaci usnadňuje možnost regulace zisku a to ve třech místech nezávisle, LNA Gain, Mixer Gain a IF Gain, popř. je toto zjednodušeno do jednoho, zisk se dá nastavit buď v režimu Sensitivity, nebo Linearity od 1 do 20. Extrémně návykové je možnost vidět 10 MHz část spektra, což se perfektně hodí zejména v pásmech VHF/UHF pro rychlý přehled na pásmu, skenování a vyhledávání signálů. Samozřejmě je vhodný dostatečně velký monitor a rychlý počítač (CPU alespoň i3 na 2,4 GHz nebo ekvivalentní). Pro pomalejší PC můžeme využít režim vzorkování 2,4 Msps, ale v tomto režimu mi přijde, že přijímač nepřijímá tak dobře, a rovněž je citlivější na rušení z USB portu a kabelu. Velmi užitečná je možnost tzv decimace vstupního IQ signálu na nižší hodnoty, kdy sice ztrácíme možnost zobrazení celého 10 MHz spektra, ale zvyšuje se tím dynamický rozsah a klesá hladinu šumu a to výrazně. Pokud se tedy potřebujeme zaměřit na slabé signály např. v pásmu 144 MHz, nedoporučuje se toto dělat pomocí funkce Zoom v SDR# ale právě decimací např. na 625 kHz. Co mi trochu zklamalo je příjem v pásmech okolo 30 – 40 MHz, kde je přijímač náchylný k prolézání silných stanic z FM pásma. V takovém případě je vhodné použít FM zádrž na 87-108 MHz, tím se příjem na tomto pásmu nádherně vyčistí. Rovněž příjem v pásmech SATCOM 260 MHz mi přijde horší než s RTL-SDR nebo SDRPlay (menší citlivost). Příjem v leteckém pásmu je famózní, a rovněž v pásmech 137 – 174 MHz a 400 – 460 MHz je perfektní.
Airspy mini:
Zhruba rok po vývoji Airspy R2 přišla na trh varianta tohoto přijímače ve tvaru menší USB klíčenky s konektorem USB plné velikosti, která se dá přímo zasunout do USB portu počítače. Přijímač je hardwarově identický, používá stejné obvody i zapojení, ovšem nejsou přítomny žádné z konektorů pro externí vstup hodinového kmitočtu ani další vstupy ADC nebo GPIO piny. Rovněž samplovací kmitočet byl snížen na 6 Msps (resp. 3 Msps) a to zřejmě z důvodu většího zahřívání. Existují neoficiální postupy jak přepnout tuto verzi na plný kmitočet 10 Msps, ale nedoporučuje se to, protože v takovém případě dochází k nadměrnému zahřívání přijímače. Nicméně pokud bychom k pouzdru připevnili nějaký chladič, možné to je a neměl by to být problém. Tato verze přijímače je vzhledem ke své velikosti přímo perfektní jako cestovní, parametry příjmu jsou (až na menší zobrazené pásmo – 6 MHz) totožné. Oceňuji rovněž osazení plným USB konektorem, což je řešení velmi robustní.
Airspy R2 stojí v našich obchodech (např. Neven) 5600,- Kč a Airspy mini 3200,-. Pokud objednáte přímo od Itead Studio, zaplatíte 169 USD za verzi R2 + poštovné a 99 USD za Mini. Poštovné činí 6 USD. Je třeba v takovém případě mít na paměti, že je třeba ještě zaplatit dodatečně DPH 21%. Na internetu najdete k těmto SDR mnoho informací, recenzí, i nápadů na vylepšení. Ovladače jsou volně dostupné na GitHubu, je možné je zkompilovat i pro RaspberryPi, nebo jiný jednodeskový počítač, např. Odroid, NanoPi, OrangePi atd. Osobně mám s provozem Airspy jak pod RaspberryPi tak i pod NanoPi velice dobrou zkušenost, přijímač je stabilní, a bez problémů na RaspberryPi 4 zvládá streamovat IQ v plné rychlosti 10 Msps.