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自幹軟體收音機從硬體到軟體 - 彭大海

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收音機歷史簡述

  • Maxwell, Tesla, Hertz, 波波夫、馬可尼…
    • 波波夫是蘇聯的無線電學先驅
    • 布勞恩:Crystal Detector
    • 范信達:第一個有聲廣播的先驅
    • 佛萊明: Diode，使電流單向導通，在無線電接收設備做為「檢波」用途
    • 佛瑞斯特: Triode，將微弱電訊號放大
    • 阿姆斯壯: 月球人 超外差接收機架構
      • 可能因為苦於專利征戰而主動從人生登出了
      • 超外差的意思：
        • 製造一個訊號，該訊號頻率扣除輸入訊號的頻率，作為 Modulation (調變，指將訊號"保護"起來的一種行為) 之用
        • 此一行為可以有效幫助訊號在 "特定頻率選擇" 上的穩定性，使接收端較為容易接收。
  • 收音機製作的新聞之一

無線電原理

  • 因為天線效應的緣故可以讓訊號超距傳送
  • 一個純的高頻正弦波可作為低頻訊號的載具，稱為「載波」
  • 欲讓低頻的訊號被傳送出去，需要讓它搭乘在高頻的載波之上，這個過程稱作「混波」
  • Dipole 天線 (圖片)

收音機是什麼

  • 將高頻訊號轉換成低頻訊號的裝置(廣義)

    • 狹義：將 Modulation 後的訊號進行 demodulation 並還原原始波型的裝置。

  • 傳統接收機在高頻降成低頻的過程中需要進行多次的降頻和解調

    • 只做一次降頻的接收機：直接轉換接收器(零中頻接收機)

  • 降頻需要用到混波器

    • 超外差基本原理
    • 積化和差的過程

軟體收音機 (SDR = Software Defined Radio) 是什麼

我的軟體收音機

  • 拼拼湊湊

    • 一開始本地振盪器使用 Analog VCO (Voltage Controlled Output) Circuit
    • Si5351 I2C programmable any-frequency CMOS clock generator
    • 用 KiCAD 做 layout

  • 電腦和模組之間只有音效卡

  • 使用軟體

    • Python
    • Matplotlib
    • Scipy
    • Numpy

  • 切頻譜的時候的 BOBO 聲 來自於切斷時的訊號不連續性

Demo

  • 有會眾拿出 4.096 MHz square wave 做測試
  • 3MHz 附近有中央人民廣播電台
  • 數字電台 (現在還有嗎?)

Concept

  • 身為島民要熟悉海洋
  • 身為人類要熟悉電磁波
  • 致力推廣無線電成為科普

github

https://github.com/pondahai/SDR

Contact: facebook.com/pondahai 或 github.com/pondahai

tags: COSCUP2019 奇妙的開源硬體創作 IB502 TR413-2
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