RigExpert Fobos SDR je širokopásmový softwarově definovaný přijímač, jehož koncepce se od běžných univerzálních SDR přijímačů liší kombinací dvou přijímacích architektur. Pro frekvence přibližně 100 kHz až 25 MHz používá dva koherentní vstupy s přímým vzorkováním, zatímco hlavní přijímací cesta pokrývá VHF, UHF a mikrovlnná pásma až do 6 GHz a využívá dvojitou superheterodynní konverzi. Maximální vzorkovací frekvence je 50 MS/s při 14-bitovom ADC a zariadenie prenáša IQ dáta cez USB 3.0.
Fobos proto není pouze přijímač určený k sledování jednoho úzkého kanálu. Jeho hardware je navržen tak, aby poskytoval nepřetržitý tok digitalizovaných dat počítači, který provádí DSP, demodulaci, záznam a další zpracování. Taková koncepce je zajímavá zejména pro rádioamatéra, který chce pracovat s více softwarovými prostředími, širokým spektrem IQ dat nebo experimentovat se svým vlastním zpracováním signálu.
V článku se dočtete
Frekvenční rozsah a dvě rozdílné přijímací cesty
Celkové pokrytí Fobos SDR se uvádí v rozsahu 100 kHz až 6 GHz. Technická dokumentace však přesněji rozlišuje jednotlivé vstupy. Dva pomocné vstupy HF1 a HF2 jsou určeny pro přímé vzorkování v rozsahu přibližně 100 kHz až 25 MHz. Hlavní RF vstup je určen pro frekvence od 50 MHz do 6 GHz, přičemž dokumentace uvádí pokrytí 25 až 6025 MHz. Tyto údaje je třeba číst jako vlastnosti jednotlivých příjmových cest, nikoli jako jeden homogenní přijímač s identickou architekturou v celém rozsahu.
Na HF se používá přímé vzorkování. Signál se tedy před ADC nepřevádí klasickým frekvenčním měničem. Výhodou této architektury je absence lokálního oscilátoru a míchače v signálové cestě před A/D převodem. Naopak, uživatel musí věnovat pozornost signálům mimo požadované Nyquistovo pásmo a vhodnému filtrování vstupu. Při plné vzorkovací frekvenci 50 MHz je první Nyquistova zóna do 25 MHz.
Dva koherentní HF vstupy
Dvojica vstupov HF1 a HF2 patrí medzi technicky najzaujímavejšie vlastnosti Fobos SDR. Nejde pouze o dva nezávislé konektory. Výrobce je označuje jako koherentní kanály s přímým vzorkováním, takže je lze využít při aplikacích, kde je důležitý vzájemný fázový vztah signálů. RigExpert uvádí použití pro diversita příjmu., korelaci a určování směru na základě fázového rozdílu.
V praxi to otvára prostor například pro experimenty se dvěma anténami.. AB9IL uvádza možnosti diversity príjmu pri obmedzení fadingu, určovaní smeru, vytváraní riadeného nulového bodu proti rušeniu alebo výberu lepšieho signálu podľa SNR. Takové aplikace však nejsou otázkou samotného přijímače. Vyžadují vhodné antény, filtry, předzesilovače a především software schopný pracovat s koherentními kanály.
VHF a UHF: dvojitá superheterodynní cesta
Na frekvencích nad HF Fobos SDR používá hlavní RF přijímací cestu s dvojitou frekvenční konverzí. Datasheet uvádí dvojitý heterodyn, připínatelný předselektor a filtry mezifrekvence. Tato koncepce je odlišná od přímého vzorkování používaného pro HF a zohledňuje podstatně vyšší vstupní frekvence až do mikrovlnné oblasti.
Pro rádioamatéra je důležitý zejména rozsah od 50 MHz výše. Fobos lze zařadit do přijímacího systému pro 6 m, 2 m, 70 cm a další VKV/UHF pásma, ale také pro vyšší mikrovlnné frekvence. AB9IL ve svém testu popisuje dobré možnosti příjmu VHF, UHF a mikrovlnných signálů při použití vhodné antény, nízkošumového předzesilovače a dostatečně výkonného počítače.
14-bitový ADC a až 50 MHz IQ dat
Fobos SDR používá 14-bitový analogově-digitální převodník a umožňuje vzorkování v rozsahu 8 až 50 MHz podle technické dokumentace. Výrobce při maximální konfiguraci uvádí 50 MS/s IQ tok, respektive při přímém vzorkování dvě současné 25 MS/s cesty. Důležité je, že zařízení je koncipováno na nepřetržitý tok dat bez přerušování datových bloků.
14-bitové rozlišení poskytuje podstatně více úrovní digitalizace než jednoduché 8-bitové SDR přijímače. AB9IL při analýze HF části uvádí možnost dynamického rozsahu přibližně 84 dB v ideálním případě a zároveň upozorňuje, že vyšší rozlišení znamená větší nároky na přenos dat a výkon hostitelského počítače. Při plné 50 MHz vzorkovací konfiguraci je proto USB 3.0 prakticky nevyhnutelnou součástí systému.
Dynamický rozsah, selektivita a vstupní úroveň
Výrobce uvádí blokovací dynamický rozsah 86 dB pro HF a 82 dB pro VHF/UHF. Kombinovaná selektivita je specifikována hodnotou –110 dBm a softwarové potlačení IQ obrazu dosahuje 52 dB. Maximální RF vstupní úroveň je +10 dBm. Tato čísla je třeba vnímat jako parametry konkrétní přijímací architektury a nikoli jako univerzální hodnotu citlivosti nebo dynamického rozsahu pro každou konfiguraci.
Při reálném použití je důležitá celá RF cesta. AB9IL zejména při HF upozorňuje na možnost přetížení ADC silnými místními vysílači. Externí LNA může zlepšit využití přijímače při slabých signálech, ale příliš velké zesílení může mít opačný účinek. Při silných AM nebo krátkovlnných vysílačích může být potřebný útlmový článek, pásmová zádrž nebo užší předselektor.
Přímé vzorkování HF a problém aliasingu
Přímé vzorkování má jednu zásadní podmínku: do ADC se nesmí dostat silné signály, které patří mimo požadované Nyquistovo pásmo. Při 50 MS/s je první Nyquistova zóna do 25 MHz. Při snížení vzorkovací frekvence se tato hranice dále snižuje. AB9IL proto doporučuje vhodný dolnopropustný filtr, zejména při použití nižších vzorkovacích frekvencí.
To je důležitá praktická vlastnost pro konstruktéra přijímací soustavy. Fobos SDR není vhodné automaticky chápat jako zařízení, ke kterému lze připojit libovolnou širokopásmovou anténu bez dalšího zvažování o RF prostředí. Externí filtry mohou být při silném místním QRM velmi užitečné. Při diversity příjmu se navíc musí stejná pozornost věnovat oběma anténním větvím.
Nepřetržitý datový tok a záznam spektra
Jednou z hlavních vlastností Fobos SDR je nepřetržitý IQ datový tok. Výrobce ho uvádí jako základ pro záznam signálu a analýzu spektra v reálném čase. Zařízení tedy předává digitalizovaná data počítači, který zajišťuje další zpracování. Pro rádioamatérské experimenty to znamená možnost pracovat s celým zachyceným spektrem místo jediného demodulovaného kanálu.
Takováto koncepce je zajímavá například při analýze contestového pásma, sledování krátkodobých signálů, satelitním příjmu nebo při vývoji vlastních DSP algoritmů. Současně však je třeba počítat s tím, že Fobos nemá palubní FPGA určený na kompletní DSP zpracování. Náročnější filtrace, demodulace a dekódování se provádějí v hostitelském počítači.
Skenování pásma až 14 GHz/s
V prosinci 2024 RigExpert rozšířil Fobos SDR o rychlý režim skenování spektra. Firmware a API umožňují rychlé přeprogramování na určenou frekvenci nebo na seznam až 256 frekvencí s rozlišením 1 Hz. Při sekvenčním skenování výrobce uvádí rychlost až 14 GHz/s a rozlišení do 0,6 kHz. Jedná se o speciální funkci, která rozšiřuje Fobos nad rámec klasického SDR přijímače.
Pro rádioamatérskou praxi může být takový režim zajímavý při rychlém vyhledávání aktivity v širokém frekvenčním rozsahu. Význam má i pro vlastní vývoj softwaru, protože RigExpert poskytuje API, firmware, příklady a dokumentaci potřebnou k využití skenovacího režimu.
USB 3.0, napájení a mechanické provedení
Komunikáciu, napájanie aj prenos IQ dát zabezpečuje USB 3.0 Type-B. Datasheet uvádza napájení 3,8 až 5,5 V a odběr 450 mA v nečinnosti, 670 mA v režimu přímého vzorkování a 850 mA při plném provozu. Samostatný napájecí zdroj ani chlazení podle dokumentace nejsou potřebné. Deska má šest vrstev s řízenou impedancí a RF část je stíněna proti elektromagnetickému rušení.
Rozměry desky jsou 110 × 60 mm, vnější rozměry zařízení 130 × 60 × 16 mm a hmotnost 143 g. K dispozici jsou tři RF konektory SMA: hlavní RF vstup a dva HF vstupy. Součástí konektorové výbavy je také vstup a výstup referenčních hodin.
10 MHz reference a synchronizace
Fobos SDR má interní referenční oscilátor a podporuje externí 10 MHz referenční signál. Externí hodinový vstup má vysokou impedanci, přičemž výstup poskytuje 10 MHz signál s impedancí 5 Ω a úrovní 3,0 Vpp. Taková konfigurace umožňuje synchronizovat Fobos s dalšími SDR přijímači nebo měřicími zařízeními.
Přesná reference je obzvlášť zajímavá při koherentních měřeních a při slabých digitálních módech. Technický list uvádí frekvenční stabilitu ±0,5 ppm. AB9IL upozorňuje, že při náročných aplikacích může být přínosem externí GNSS disciplinovaná reference, zejména při režimech jako WSPR, FT4 nebo FT8.
Software a otevřené rozhraní
Fobos SDR není vázán na jedinou aplikaci. RigExpert poskytuje nativní podporu pro μSDR a SDR++, dále pluginy pro SDR#, HDSDR přes ExtIO, SoapySDR a zdroj pro GNU Radio. V roce 2026 přibyla i nativní podpora v SDRangel a Fobos je podporován prostřednictvím pluginu v SatDump.
Pro technického experimentátora je podstatná i dostupnost API pro Windows a Linux a ukázkového zdrojového kódu. Technický list uvádí příklady nastavení a ladění, získávání IQ dat, TCP streamování a záznam. Fobos tak lze použít nejen jako hotový přijímač, ale i jako hardwarový základ vlastní aplikace.
Fobos SDR v amatérské praxi
V amatérské stanici dává Fobos smysl tam, kde je důležité široké frekvenční pokrytí, IQ data a možnost experimentovat s přijímacím řetězcem. Na VKV a UHF může sloužit jako širokopásmový přijímač pro sledování aktivity, satelitů nebo telemetrie. Na HF nabízí dva koherentní vstupy, které lze využít při diversity příjmu, korelaci nebo směrovém určení. Při slabých signálech je však třeba správně navrhnout anténu, filtry, LNA a hodinovou referenci.
Pro contesting může být zajímavý zejména široký IQ záběr a možnost nahrávat celé úseky spektra pro pozdější analýzu. Pro konstruktéra je zase důležitá otevřenost API a možnost připojit vlastní software. Fobos je však třeba chápat jako přijímač závislý na hostitelském počítači. Jeho vysoký datový tok a absence palubního FPGA přesouvají značnou část zpracování na PC.
Komu dává Fobos SDR smysl
Fobos SDR je zajímavý zejména pro rádioamatéra, který nechce zůstat u klasického SDR rozhraní s jedním přijímacím kanálem. Kombinace 14-bitového ADC, 50 MHz IQ dat, dvou koherentních HF vstupů, hlavní VHF/UHF/mikrovlnné přijímací cesty, externích 10 MHz hodin a otevřeného softwarového rozhraní vytváří platformu vhodnou pro experimentování.
Při návrhu stanice je však třeba zohlednit i druhou stranu této koncepce: při plném datovém toku potřebuje Fobos USB 3.0 a dostatečně výkonný počítač, při HF může být potřebné externí filtrování a při slabých signálech vhodně zvolený LNA. Právě možnost tyto prvky zvolit podle konkrétní aplikace je podstatnou součástí koncepce Fobos SDR.
Technicky je proto Fobos SDR spíše stavebním prvkem přijímacího systému než klasickým samostatným přijímačem. Pro uživatele, který chce pouze naladit stanici a poslouchat, může být jeho koncepce zbytečně komplexní. Pro rádioamatéra zabývajícího se DX, VKV, satelity, digitálním módem, měřením, SDR programováním nebo vlastními RF experimenty však nabízí kombinaci hardwarových rozhraní a datového přístupu, která umožňuje postavit přijímací systém podle konkrétní úlohy.