RigExpert Fobos SDR ist ein breitbandiger softwaredefinierter Empfänger, dessen Konzept sich von herkömmlichen universellen SDR-Empfängern durch die Kombination zweier Empfangsarchitekturen unterscheidet. Für Frequenzen von etwa 100 kHz bis 25 MHz verwendet er zwei kohärente Eingänge mit direkter Abtastung, während der Hauptempfangspfad VHF-, UHF- und Mikrowellenbänder bis 6 GHz abdeckt und eine doppelte Superheterodyn-Konversion verwendet. Die maximale Abtastfrequenz beträgt 50 MS/s bei 14-bitovom ADC a zariadenie prenáša IQ dáta cez USB 3.0.
Fobos ist daher nicht nur ein Empfänger, der für die Überwachung eines engen Kanals konzipiert ist. Seine Hardware ist so ausgelegt, dass sie einen kontinuierlichen Fluss digitalisierter Daten an den Computer liefert, der DSP, Demodulation, Aufzeichnung und weitere Verarbeitung durchführt. Dieses Konzept ist besonders interessant für den Funkamateur, der mit mehreren Softwareumgebungen, einem breiten Spektrum an IQ-Daten oder mit eigener Signalverarbeitung experimentieren möchte.
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Frequenzbereich und zwei unterschiedliche Empfangswege
Die Gesamtabdeckung des Fobos SDR wird im Frequenzbereich von 100 kHz bis 6 GHz angegeben. Die technische Dokumentation unterscheidet jedoch genauer zwischen den einzelnen Eingängen. Die beiden Hilfseingänge HF1 und HF2 sind für die direkte Abtastung im Bereich von etwa 100 kHz bis 25 MHz vorgesehen. Der Haupt-RF-Eingang ist für Frequenzen von 50 MHz bis 6 GHz ausgelegt, wobei die Dokumentation eine Abdeckung von 25 bis 6025 MHz angibt. Diese Daten sind daher als Eigenschaften der einzelnen Empfangswege zu lesen, nicht als ein homogener Empfänger mit identischer Architektur über den gesamten Bereich.
Im HF-Bereich wird die direkte Abtastung verwendet. Das Signal wird also vor dem ADC nicht durch einen klassischen Frequenzwandler umgewandelt. Der Vorteil dieser Architektur ist das Fehlen eines lokalen Oszillators und eines Mischers im Signalweg vor der A/D-Wandlung. Im Gegenteil, der Benutzer muss auf Signale außerhalb des gewünschten Nyquist-Bandes und auf eine geeignete Filterung des Eingangs achten. Bei einer maximalen Abtastfrequenz von 50 MHz liegt die erste Nyquist-Zone bei 25 MHz.
Zwei kohärente HF-Eingänge
Dvojica vstupov HF1 a HF2 patrí medzi technicky najzaujímavejšie vlastnosti Fobos SDR. Es sind nicht nur zwei unabhängige Anschlüsse. Der Hersteller bezeichnet sie als kohärente Kanäle mit Direktabtastung, sodass sie in Anwendungen eingesetzt werden können, bei denen die gegenseitige Phasenbeziehung der Signale wichtig ist. RigExpert listet die Verwendung für auf Empfangsdiversität, Korrelation und Richtungsbestimmung basierend auf dem Phasendifferenz.
V praxi to otvára Raum zum Beispiel für Experimente mit zwei Antennen. AB9IL uvádza možnosti diversity príjmu pri obmedzení fadingu, určovaní smeru, vytváraní riadeného nulového bodu proti rušeniu alebo výberu lepšieho signálu podľa SNR. Allerdings sind solche Anwendungen nicht Sache des Empfängers selbst. Sie benötigen geeignete Antennen, Filter, Vorverstärker und vor allem eine Software, die mit kohärenten Kanälen arbeiten kann.
VHF und UHF: doppelte Superheterodyn-Route
Bei Frequenzen über HF verwendet Fobos SDR einen Haupt-RF-Empfangsweg mit doppelter Frequenzkonversion. Das Datenblatt gibt einen doppelten Heterodyne, einen anschließbaren Vorselektor und Zwischenfrequenzfilter an. Dieses Konzept unterscheidet sich vom direkten Sampling, das bei HF verwendet wird, und berücksichtigt wesentlich höhere Eingangsfrequenzen bis in den Mikrowellenbereich.
Für den Funkamateur ist insbesondere der Bereich ab 50 MHz wichtig. Fobos kann somit in Empfangssysteme für 6 m, 2 m, 70 cm und andere VHF/UHF-Bänder sowie für höhere Mikrowellenfrequenzen eingeordnet werden. AB9IL beschreibt in seinem Test gute Empfangsmöglichkeiten für VHF, UHF und Mikrowellensignale bei Verwendung einer geeigneten Antenne, eines rauscharmen Vorverstärkers und eines ausreichend leistungsfähigen Computers.
14-Bit-ADC und bis zu 50 MHz IQ-Daten
Fobos SDR verwendet einen 14-Bit-Analog-Digital-Wandler und ermöglicht ein Sampling im Bereich von 8 bis 50 MHz gemäß der technischen Dokumentation. Der Hersteller gibt bei maximaler Konfiguration einen IQ-Datenstrom von 50 MS/s an, beziehungsweise bei direktem Sampling zwei gleichzeitige 25 MS/s Wege. Wichtig ist, dass das Gerät für einen kontinuierlichen Datenstrom ohne Unterbrechung von Datenblöcken konzipiert ist.
Die 14-Bit-Auflösung bietet erheblich mehr Digitalisierungsstufen als einfache 8-Bit-SDR-Empfänger. AB9IL gibt bei der Analyse des HF-Teils einen dynamischen Bereich von etwa 84 dB im Idealfall an und weist gleichzeitig darauf hin, dass eine höhere Auflösung größere Anforderungen an den Datentransfer und die Leistung des Hostcomputers bedeutet. Bei voller 50 MHz Sampling-Konfiguration ist daher USB 3.0 praktisch ein unverzichtbarer Bestandteil des Systems.
Dynamischer Bereich, Selektivität und Eingangslevel
Der Hersteller gibt einen Blockierungsdynamikbereich von 86 dB für HF und 82 dB für VHF/UHF an. Die kombinierte Selektivität ist mit –110 dBm spezifiziert, und die softwaremäßige Unterdrückung des IQ-Bilds erreicht 52 dB. Das maximale RF-Eingangslevel beträgt +10 dBm. Diese Zahlen sollten als Parameter einer spezifischen Empfangsarchitektur und nicht als universeller Wert für Empfindlichkeit oder dynamischen Bereich für jede Konfiguration betrachtet werden.
Bei der praktischen Anwendung ist der gesamte RF-Weg wichtig. AB9IL weist insbesondere bei HF auf die Möglichkeit einer Überlastung des ADC durch starke lokale Sender hin. Ein externer LNA kann die Nutzung des Empfängers bei schwachen Signalen verbessern, aber zu viel Verstärkung kann den gegenteiligen Effekt haben. Bei starken AM- oder Kurzwellen-Sendern kann ein Dämpfungsglied, ein Bandstopfilter oder ein engerer Vorselektor erforderlich sein.
Direktes Abtasten von HF und das Problem der Aliasing
Direktes Abtasten hat eine grundlegende Bedingung: Starke Signale, die außerhalb des gewünschten Nyquist-Bandes liegen, dürfen nicht in den ADC gelangen. Bei 50 MS/s liegt die erste Nyquist-Zone bei 25 MHz. Bei einer Senkung der Abtastrate verringert sich diese Grenze weiter. AB9IL empfiehlt daher einen geeigneten Tiefpassfilter, insbesondere bei Verwendung niedrigerer Abtastraten.
Dies ist eine wichtige praktische Eigenschaft für den Konstrukteur eines Empfangssystems. Fobos SDR sollte nicht automatisch als ein Gerät betrachtet werden, an das jede beliebige Breitbandantenne ohne weitere Überlegungen zur RF-Umgebung angeschlossen werden kann. Externe Filter können bei starkem lokalem QRM sehr nützlich sein. Bei Diversity-Empfang muss zudem derselbe Fokus auf beide Antennenäste gelegt werden.
Kontinuierlicher Datenstrom und Spektralaufzeichnung
Eine der Hauptmerkmale von Fobos SDR ist der kontinuierliche IQ-Datenstrom. Der Hersteller gibt dies als Grundlage für die Signalaufzeichnung und die Spektralanalyse in Echtzeit an. Das Gerät überträgt also digitalisierte Daten an den Computer, der die weitere Verarbeitung übernimmt. Für Amateurfunkexperimente bedeutet dies die Möglichkeit, mit dem gesamten erfassten Spektrum zu arbeiten, anstatt nur mit einem demodulierten Kanal.
Ein solches Konzept ist interessant, zum Beispiel bei der Analyse von Contest-Bändern, der Überwachung von kurzfristigen Signalen, dem Satellitenempfang oder der Entwicklung eigener DSP-Algorithmen. Gleichzeitig muss jedoch berücksichtigt werden, dass Fobos kein eingebautes FPGA für die vollständige DSP-Verarbeitung hat. Anspruchsvollere Filterung, Demodulation und Dekodierung erfolgen im Host-Computer.
Band Scan bis 14 GHz/s
Im Dezember 2024 hat RigExpert Fobos SDR um einen schnellen Spektrumsuchmodus erweitert. Die Firmware und das API ermöglichen ein schnelles Abstimmen auf eine bestimmte Frequenz oder auf eine Liste von bis zu 256 Frequenzen mit einer Auflösung von 1 Hz. Bei der sequenziellen Abtastung gibt der Hersteller eine Geschwindigkeit von bis zu 14 GHz/s und eine Auflösung von bis zu 0,6 kHz an. Dies ist eine spezielle Funktion, die Fobos über einen klassischen SDR-Empfänger hinaus erweitert.
Für die Amateurfunkpraxis kann ein solcher Modus interessant sein, um schnell Aktivitäten in einem breiten Frequenzbereich zu suchen. Er ist auch für die eigene Softwareentwicklung von Bedeutung, da RigExpert API, Firmware, Beispiele und Dokumentation zur Verfügung stellt, die für die Nutzung des Suchmodus erforderlich sind.
USB 3.0, Stromversorgung und mechanische Ausführung
Komunikáciu, napájanie aj prenos IQ dát zabezpečuje USB 3.0 Type-B. Datasheet uvádza Stromversorgung 3,8 bis 5,5 V und Stromverbrauch 450 mA im Leerlauf, 670 mA im direkten Abtastmodus und 850 mA im Vollbetrieb. Samostatný Netzteil eine Kühlung laut Dokumentation ist nicht erforderlich. Die Platine hat sechs Schichten mit kontrollierter Impedanz und der RF-Bereich ist gegen elektromagnetische Störungen abgeschirmt.
Die Abmessungen der Platine betragen 110 × 60 mm, die Außendimensionen des Geräts 130 × 60 × 16 mm und das Gewicht 143 g. Es stehen drei RF SMA-Steckverbinder zur Verfügung: der Haupt-RF-Eingang und zwei HF-Eingänge. Teil der Anschlussausstattung ist auch der Eingang und Ausgang für Referenzuhren.
10 MHz Referenz und Synchronisation
Fobos SDR hat einen internen Referenzoszillator und unterstützt ein externes 10 MHz Referenzsignal. Der externe Takt-Eingang hat eine hohe Impedanz, während der Ausgang ein 10 MHz Signal mit einer Impedanz von 5 Ω und einem Pegel von 3,0 Vpp liefert. Diese Konfiguration ermöglicht es, Fobos mit anderen SDR-Empfängern oder Messgeräten zu synchronisieren.
Eine präzise Referenz ist besonders interessant bei kohärenten Messungen und in schwachen digitalen Modi. Das Datenblatt gibt eine Frequenzstabilität von ±0,5 ppm an. AB9IL weist darauf hin, dass bei anspruchsvollen Anwendungen eine externe GNSS-disziplinierte Referenz von Vorteil sein kann, insbesondere in Modi wie WSPR, FT4 oder FT8.
Software und offenes Interface
Fobos SDR ist nicht an eine einzige Anwendung gebunden. RigExpert bietet native Unterstützung für μSDR und SDR++, weitere Plugins für SDR#, HDSDR über ExtIO, SoapySDR und eine Quelle für GNU Radio. Im Jahr 2026 kam auch native Unterstützung in SDRangel hinzu und Fobos wird über ein Plugin in SatDump unterstützt.
Für den technischen Experimentator ist auch die Verfügbarkeit einer API für Windows und Linux sowie eines Beispiel-Quellcodes von Bedeutung. Das Datenblatt gibt Beispiele für die Einrichtung und das Tuning, das Abrufen von IQ-Daten, TCP-Streaming und Aufzeichnung an. Fobos kann somit nicht nur als fertiger Empfänger verwendet werden, sondern auch als Hardware-Basis für die eigene Anwendung.
Fobos SDR in der Amateurfunkpraxis
In einer Amateurfunkstation macht Fobos dort Sinn, wo eine breite Frequenzabdeckung, IQ-Daten und die Möglichkeit, mit der Empfangskette zu experimentieren, wichtig sind. Auf VHF UHF kann als Breitbandempfänger zum Überwachen von Aktivitäten, Satelliten oder Telemetrie dienen. Auf HF bietet es zwei kohärente Eingänge, die bei Diversity-Empfang, Korrelation oder Richtungsbestimmung genutzt werden können. Bei schwachen Signalen muss jedoch die Antenne, Filter, LNA und die Zeitsynchronisation richtig entworfen werden.
Für Contester kann insbesondere die breite IQ-Abdeckung und die Möglichkeit, ganze Spektralabschnitte für eine spätere Analyse aufzuzeichnen, interessant sein. Für den Entwickler ist die Offenheit der API und die Möglichkeit, eigene Software anzuschließen, wichtig. Fobos sollte jedoch als ein empfangsabhängiger Empfänger verstanden werden. Sein hoher Datenstrom und das Fehlen eines integrierten FPGAs verlagern einen erheblichen Teil der Verarbeitung auf den PC.
Für wen ist Fobos SDR sinnvoll
Fobos SDR ist besonders interessant für den Amateurfunker, der nicht bei einer klassischen SDR-Schnittstelle mit einem Empfangskanal bleiben möchte. Die Kombination aus 14-Bit-ADC, 50 MHz IQ-Daten, zwei kohärenten HF-Eingängen, dem Hauptempfangsweg VHF/UHF/Mikrowelle, externen 10 MHz-Uhren und einer offenen Software-Schnittstelle schafft eine Plattform, die sich gut zum Experimentieren eignet.
Bei der Planung der Station muss jedoch auch die andere Seite dieses Konzepts berücksichtigt werden: Bei vollem Datenstrom benötigt Fobos USB 3.0 und einen ausreichend leistungsfähigen Computer, bei HF kann externes Filtern erforderlich sein und bei schwachen Signalen muss der LNA passend gewählt werden. Die Möglichkeit, diese Elemente je nach spezifischer Anwendung auszuwählen, ist ein wesentlicher Bestandteil des Fobos SDR-Konzepts.
Technisch gesehen ist Fobos SDR daher eher ein Baustein eines Empfangssystems als ein klassischer eigenständiger Empfänger. Für den Benutzer, der nur einen Sender einstellen und hören möchte, kann sein Konzept unnötig komplex sein. Für den Amateurfunker, der sich mit DX, VHF, Satelliten, digitalen Modi, Messungen, SDR-Programmierung oder eigenen RF-Experimenten beschäftigt, bietet es jedoch eine Kombination aus Hardware-Schnittstellen und Datenzugriff, die es ermöglicht, ein Empfangssystem nach einer spezifischen Aufgabe zu erstellen.