RigExpert Fobos SDR je širokopásmový softvérovo definovaný prijímač, ktorého koncepcia sa od bežných univerzálnych SDR prijímačov líši kombináciou dvoch prijímacích architektúr. Pre frekvencie približne 100 kHz až 25 MHz používa dva koherentné vstupy s priamym vzorkovaním, zatiaľ čo hlavná prijímacia cesta pokrýva VHF, UHF a mikrovlnné pásma do 6 GHz a využíva dvojitú superheterodynnú konverziu. Maximálna vzorkovacia frekvencia je 50 MS/s pri 14-bitovom ADC a zariadenie prenáša IQ dáta cez USB 3.0.
Fobos preto nie je iba prijímač určený na sledovanie jedného úzkeho kanála. Jeho hardvér je navrhnutý tak, aby poskytoval nepretržitý tok digitalizovaných dát počítaču, ktorý vykonáva DSP, demoduláciu, záznam a ďalšie spracovanie. Takáto koncepcia je zaujímavá najmä pre rádioamatéra, ktorý chce pracovať s viacerými softvérovými prostrediami, širokým spektrom IQ dát alebo experimentovať s vlastným spracovaním signálu.
V článku sa dočítate
Frekvenčný rozsah a dve rozdielne prijímacie cesty
Celkové pokrytie Fobos SDR je uvádzané v rozsahu 100 kHz až 6 GHz. Technická dokumentácia však presnejšie rozlišuje jednotlivé vstupy. Dva pomocné vstupy HF1 a HF2 sú určené na priame vzorkovanie v rozsahu približne 100 kHz až 25 MHz. Hlavný RF vstup je určený pre frekvencie od 50 MHz do 6 GHz, pričom dokumentácia uvádza pokrytie 25 až 6025 MHz. Tieto údaje preto treba čítať ako vlastnosti jednotlivých prijímacích ciest, nie ako jeden homogénny prijímač s identickou architektúrou v celom rozsahu.
Na HF sa používa priame vzorkovanie. Signál sa teda pred ADC neprevádza klasickým frekvenčným meničom. Výhodou tejto architektúry je absencia lokálneho oscilátora a zmiešavača v signálovej ceste pred A/D prevodom. Naopak, používateľ musí venovať pozornosť signálom mimo požadovaného Nyquistovho pásma a vhodnému filtrovaniu vstupu. Pri plnej vzorkovacej frekvencii 50 MHz je prvá Nyquistova zóna do 25 MHz.
Dva koherentné HF vstupy
Dvojica vstupov HF1 a HF2 patrí medzi technicky najzaujímavejšie vlastnosti Fobos SDR. Nejde iba o dva nezávislé konektory. Výrobca ich označuje ako koherentné kanály s priamym vzorkovaním, takže ich možno využiť pri aplikáciách, kde je dôležitý vzájomný fázový vzťah signálov. RigExpert uvádza použitie pre diversity príjmu, koreláciu a určovanie smeru na základe fázového rozdielu.
V praxi to otvára priestor napríklad pre experimenty s dvoma anténami. AB9IL uvádza možnosti diversity príjmu pri obmedzení fadingu, určovaní smeru, vytváraní riadeného nulového bodu proti rušeniu alebo výberu lepšieho signálu podľa SNR. Takéto aplikácie však nie sú otázkou samotného prijímača. Vyžadujú vhodné antény, filtre, predzosilňovače a predovšetkým softvér schopný pracovať s koherentnými kanálmi.
VHF a UHF: dvojitá superheterodynná cesta
Na frekvenciách nad HF Fobos SDR používa hlavnú RF prijímaciu cestu s dvojitou frekvenčnou konverziou. Datasheet uvádza dvojitý heterodyn, pripínateľný predselektor a filtre medzifrekvencie. Táto koncepcia je odlišná od priameho vzorkovania používaného na HF a zohľadňuje podstatne vyššie vstupné frekvencie až do mikrovlnnej oblasti.
Pre rádioamatéra je dôležitý najmä rozsah od 50 MHz vyššie. Fobos tak možno zaradiť do prijímacieho systému pre 6 m, 2 m, 70 cm a ďalšie VKV/UHF pásma, ale aj pre vyššie mikrovlnné frekvencie. AB9IL vo svojom teste opisuje dobré možnosti príjmu VHF, UHF a mikrovlnných signálov pri použití vhodnej antény, nízkošumového predzosilňovača a dostatočne výkonného počítača.
14-bitový ADC a až 50 MHz IQ dát
Fobos SDR používa 14-bitový analógovo-digitálny prevodník a umožňuje vzorkovanie v rozsahu 8 až 50 MHz podľa technickej dokumentácie. Výrobca pri maximálnej konfigurácii uvádza 50 MS/s IQ tok, respektíve pri priamom vzorkovaní dve súčasné 25 MS/s cesty. Dôležité je, že zariadenie je koncipované na nepretržitý tok dát bez prerušovania dátových blokov.
14-bitové rozlíšenie poskytuje podstatne viac úrovní digitalizácie než jednoduché 8-bitové SDR prijímače. AB9IL pri analýze HF časti uvádza možnosť dynamického rozsahu približne 84 dB v ideálnom prípade a zároveň upozorňuje, že vyššie rozlíšenie znamená väčšie nároky na prenos dát a výkon hostiteľského počítača. Pri plnej 50 MHz vzorkovacej konfigurácii je preto USB 3.0 prakticky nevyhnutnou súčasťou systému.
Dynamický rozsah, selektivita a vstupná úroveň
Výrobca uvádza blokovací dynamický rozsah 86 dB pre HF a 82 dB pre VHF/UHF. Kombinovaná selektivita je špecifikovaná hodnotou –110 dBm a softvérové potlačenie IQ obrazu dosahuje 52 dB. Maximálna RF vstupná úroveň je +10 dBm. Tieto čísla treba vnímať ako parametre konkrétnej prijímacej architektúry a nie ako univerzálnu hodnotu citlivosti alebo dynamického rozsahu pre každú konfiguráciu.
Pri reálnom použití je pritom dôležitá celá RF cesta. AB9IL upozorňuje najmä pri HF na možnosť preťaženia ADC silnými miestnymi vysielačmi. Externý LNA môže zlepšiť využitie prijímača pri slabých signáloch, ale príliš veľké zosilnenie môže mať opačný účinok. Pri silných AM alebo krátkovlnných vysielačoch môže byť potrebný útlmový článok, pásmová zádrž alebo užší predselektor.
Priame vzorkovanie HF a problém aliasingu
Priame vzorkovanie má jednu zásadnú podmienku: do ADC sa nesmú dostať silné signály, ktoré patria mimo požadovaného Nyquistovho pásma. Pri 50 MS/s je prvá Nyquistova zóna do 25 MHz. Pri znížení vzorkovacej frekvencie sa táto hranica ďalej znižuje. AB9IL preto odporúča vhodný dolnopriepustný filter, najmä pri použití nižších vzorkovacích frekvencií.
To je dôležitá praktická vlastnosť pre konštruktéra prijímacej sústavy. Fobos SDR nie je vhodné automaticky chápať ako zariadenie, ku ktorému možno pripojiť ľubovoľnú širokopásmovú anténu bez ďalšieho uvažovania o RF prostredí. Externé filtre môžu byť pri silnom miestnom QRM veľmi užitočné. Pri diversity príjme sa navyše rovnaká pozornosť musí venovať obom anténnym vetvám.
Nepretržitý dátový tok a záznam spektra
Jednou z hlavných vlastností Fobos SDR je nepretržitý IQ dátový tok. Výrobca ho uvádza ako základ pre záznam signálu a analýzu spektra v reálnom čase. Zariadenie teda odovzdáva digitalizované dáta počítaču a ten zabezpečuje ďalšie spracovanie. Pre rádioamatérske experimenty to znamená možnosť pracovať s celým zachyteným spektrom namiesto jediného demodulovaného kanála.
Takáto koncepcia je zaujímavá napríklad pri analýze contestového pásma, sledovaní krátkodobých signálov, satelitnom príjme alebo pri vývoji vlastných DSP algoritmov. Súčasne však treba počítať s tým, že Fobos nemá palubný FPGA určený na kompletné DSP spracovanie. Náročnejšia filtrácia, demodulácia a dekódovanie sa vykonávajú v hostiteľskom počítači.
Band Scan až 14 GHz/s
V decembri 2024 RigExpert rozšíril Fobos SDR o rýchly režim skenovania spektra. firmware a API umožňujú rýchle preladenie na určenú frekvenciu alebo na zoznam až 256 frekvencií s rozlíšením 1 Hz. Pri sekvenčnom skenovaní výrobca uvádza rýchlosť až 14 GHz/s a rozlíšenie do 0,6 kHz. Ide o osobitnú funkciu, ktorá rozširuje Fobos nad rámec klasického SDR prijímača.
Pre rádioamatérsku prax môže byť takýto režim zaujímavý pri rýchlom vyhľadávaní aktivity v širokom frekvenčnom rozsahu. Význam má aj pre vlastný vývoj softvéru, pretože RigExpert poskytuje API, firmware, príklady a dokumentáciu potrebnú na využitie skenovacieho režimu.
USB 3.0, napájanie a mechanické vyhotovenie
Komunikáciu, napájanie aj prenos IQ dát zabezpečuje USB 3.0 Type-B. Datasheet uvádza napájanie 3,8 až 5,5 V a odber 450 mA v nečinnosti, 670 mA v režime priameho vzorkovania a 850 mA pri plnej prevádzke. Samostatný napájací zdroj ani chladenie podľa dokumentácie nie sú potrebné. Doska má šesť vrstiev s riadenou impedanciou a RF časť je tienená proti elektromagnetickému rušeniu.
Rozmery dosky sú 110 × 60 mm, vonkajšie rozmery zariadenia 130 × 60 × 16 mm a hmotnosť 143 g. K dispozícii sú tri RF konektory SMA: hlavný RF vstup a dva HF vstupy. Súčasťou konektorovej výbavy je tiež vstup a výstup referenčných hodín.
10 MHz referencia a synchronizácia
Fobos SDR má interný referenčný oscilátor a podporuje externý 10 MHz referenčný signál. Externý hodinový vstup má vysokú impedanciu, pričom výstup poskytuje 10 MHz signál s impedanciou 5 Ω a úrovňou 3,0 Vpp. Takáto konfigurácia umožňuje synchronizovať Fobos s ďalšími SDR prijímačmi alebo meracími zariadeniami.
Presná referencia je obzvlášť zaujímavá pri koherentných meraniach a pri slabých digitálnych módoch. Datasheet uvádza frekvenčnú stabilitu ±0,5 ppm. AB9IL upozorňuje, že pri náročných aplikáciách môže byť prínosom externá GNSS disciplinovaná referencia, najmä pri režimoch ako WSPR, FT4 alebo FT8.
Softvér a otvorené rozhranie
Fobos SDR nie je viazaný na jedinú aplikáciu. RigExpert poskytuje natívnu podporu pre μSDR a SDR++, ďalej pluginy pre SDR#, HDSDR cez ExtIO, SoapySDR a zdroj pre GNU Radio. V roku 2026 pribudla aj natívna podpora v SDRangel a Fobos je podporovaný prostredníctvom pluginu v SatDump.
Pre technického experimentátora je podstatná aj dostupnosť API pre Windows a Linux a ukážkového zdrojového kódu. Datasheet uvádza príklady nastavenia a ladenia, získavania IQ dát, TCP streamovania a záznamu. Fobos tak možno použiť nielen ako hotový prijímač, ale aj ako hardvérový základ vlastnej aplikácie.
Fobos SDR v rádioamatérskej praxi
V rádioamatérskej stanici dáva Fobos zmysel tam, kde je dôležitá široké frekvenčné pokrytie, IQ dáta a možnosť experimentovať s prijímacím reťazcom. Na VKV a UHF môže slúžiť ako širokopásmový prijímač pre sledovanie aktivity, satelitov alebo telemetrie. Na HF ponúka dva koherentné vstupy, ktoré možno využiť pri diversity príjme, korelácii alebo smerovom určovaní. Pri slabých signáloch však treba správne navrhnúť anténu, filtre, LNA a hodinovú referenciu.
Pre contesting môže byť zaujímavý najmä široký IQ záber a možnosť nahrávať celé úseky spektra na neskoršiu analýzu. Pre konštruktéra je zase dôležitá otvorenosť API a možnosť pripojiť vlastný softvér. Fobos však treba chápať ako prijímač závislý od hostiteľského počítača. Jeho vysoký dátový tok a absencia palubného FPGA presúvajú značnú časť spracovania na PC.
Komu dáva Fobos SDR zmysel
Fobos SDR je zaujímavý najmä pre rádioamatéra, ktorý nechce zostať pri klasickom SDR rozhraní s jedným prijímacím kanálom. Kombinácia 14-bitového ADC, 50 MHz IQ dát, dvoch koherentných HF vstupov, hlavnej VHF/UHF/mikrovlnnej prijímacej cesty, externých 10 MHz hodín a otvoreného softvérového rozhrania vytvára platformu vhodnú na experimentovanie.
Pri návrhu stanice však treba zohľadniť aj druhú stranu tejto koncepcie: pri plnom dátovom toku potrebuje Fobos USB 3.0 a dostatočne výkonný počítač, pri HF môže byť potrebné externé filtrovanie a pri slabých signáloch vhodne zvolený LNA. Práve možnosť tieto prvky zvoliť podľa konkrétnej aplikácie je podstatnou súčasťou koncepcie Fobos SDR.
Technicky je preto Fobos SDR skôr stavebným prvkom prijímacieho systému než klasickým samostatným prijímačom. Pre používateľa, ktorý chce iba naladiť stanicu a počúvať, môže byť jeho koncepcia zbytočne komplexná. Pre rádioamatéra venujúceho sa DX, VKV, satelitom, digitálnym módom, meraniu, SDR programovaniu alebo vlastným RF experimentom však ponúka kombináciu hardvérových rozhraní a dátového prístupu, ktorá umožňuje postaviť prijímací systém podľa konkrétnej úlohy.