Red Pitaya

De Red-Pitaya, een all-in-one meetinstrument

Eind 2014 zag ik de aankondiging van Red Pitaya. Een all-in-one computer waar je heel leuke dingen mee kon doen. Niet alleen leuk maar ook zinvol. Lampjes laten knipperen kon je ook met een eenvoudig flip-flopje. Daar zat ik dus niet op te wachten.

Mijn oscilloscope was echter kortgeleden stuk gegaan. Mijn meetzender had ik verkocht omdat ik het ding amper gebruikte. Maar een week later had ik er spijt van. De Red Pitaya kon volgens de advertenties echter beide apparaten moeiteloos vervangen. De beslissing was gauw genomen, ik moest zo’n ding hebben.

Het lot beschikte echter anders. We moesten ons verblijf op Ameland prijsgeven aan de vraatzucht van Roompot. Het werd prioriteit nummer 1 om iets anders te zoeken. Dat vonden we, maar het plaatsen en inrichten van het nieuwe chalet zou tot juni duren.

Toen brak de zomer aan, ik had het druk met wonden likken en gunde mezelf wat vakantie. Eind december was het echter zover dat ik het heb aangeschaft, bijkomend voordeel was dat het computertje ook nog eens de helft in prijs was gezakt.

Ik heb hem inmiddels aangesloten en ben enthousiast, de basis scope, spectrumanalyser en signaalgenerator lijken goed te werken. Ook het zend-ontvangertje werkt.

Op deze pagina zal ik de komende tijd mijn ervaringen beschrijven. Nu eerst “even” die ervaringen opdoen.

De SDR transceiver:

Ik heb inmiddels wat metingen verricht. De ontvanger werkt heel aardig op een i7 PC op 3,6 GHz en 16 Gb RAM. Op een i5/2,27 GHz (HP ProBook 6540b) met 4 Gb RAM met als OS W7 dat is aangesloten via een WiFi verbinding op het netwerk lukt het me niet om een aanvaardbaar audio signaal te krijgen. Het hakkelt en brokkelt. Pas bij een sample rate van 48000 is het redelijk goed verstaanbaar. De bediening is daarentegen wel goed. Afstemmen en bandwisselen gaat ook goed. Er wordt door de Red Pitaya 2 Gb geheugen gebruikt, het processorgebruik is 67% .

Ik realiseerde me dat ik nog een PC in het netwerk had hangen, een Intel dual core CPU op 3 GHz met 8 Gb RAM. Draait onder Windows 10. Dus ook maar “even” aangesloten. Gaat een stuk beter dan met het notebook. Kennelijk is WiFi uit den boze.

Mocht u ook het speeltje als ontvanger willen gebruiken met PowerSDR, wordt niet ongerust als het FFT calibratieproces lang duurt, bij de laatste PC duurder het bijna 20 minuten. Ik werd ook nog even op het verkeerde been gezet doordat het vervolgschermpje niet zichtbaar werd maar zich had verstopt achter een ander scherm.

Red Pitaya versus FLEX-6500 metingen op de i7:

Referentie-ontvanger: Flex-6500

Antenne: Mini-Whip (vlgs PA0RDT) op 7 meter hoogte, op beide ontvangers gelijktijdig aangesloten mbv een Powersplitter van het fabricaat minicircuits.

SDR programma voor de Red Pitaya: PowerSDR, tegenwoordig ook hpsdr genoemd. Ik heb ook nog een poging gedaan om SDR# aan de praat te krijgen. Met de door Red Pitaya opgegeven instructies en de nieuwste versie SDR# lukt het mij niet om het werkend te krijgen. Met een oudere versie die ik toevallig op mijn PC had staan wel, helaas werkte dan het audio weer niet.

Metingen:

Ben begonnen met een signaalsterktevergelijking. Ik koos voor 1,602 kHz, een AM frequentie die hier in Noord Nederland goed is te ontvangen, Radio Seagull, overdag Radio Waddenzee.

De afbeelding (klik er op voor een vergroting), een montage van beide schermen, laat geen twijfel.

Het signaal op de  Red Pitaya  is bijna 9 dB zwakker dan dat van de referentieontvanger.
Dit blijkt op alle andere frequenties niet anders te zijn.

Een ander probleem is de ruis, een signaal van S4/5 op de referentieontvanger is “loud and clear”, op de RP daarentegen onverstaanbaar. Ook het AM signaal dat ik beluisterde is op de FLEX-6500 ruisvrij maar niet op de Red Pitaya.

Een nog groter probleem is de transferrate, maar liefst 33 keer hoger dan dat van de referentieontvanger.

Omdat de Red Pitaya in eerste instantie natuurlijk niet is ontworpen om als SDR ontvanger te worden gebruikt zijn er wat mogelijkheden om de eigenschappen verder te verbeteren. Hieronder wordt beschreven wat de manco’s zijn en hoe deze verholpen kunnen worden.

Na kalibratie ligt de ruislijn bij afsluiting met 50 Ω op -118 dBm, dit houdt in dat een CW ingangssignaal van 1 µV zichtbaar en juist hoorbaar is. Bij deze gevoeligheid is een extra verzwakker in de meeste gevallen niet nodig en bij gebruik van een gemiddelde antenne is dit voor de banden 160m t/m 40 bruikbaar. Vanaf 30m is een extra voorversterker (max. 20 dB) aan te bevelen om de echte DX ook hoorbaar te maken.

Door het principe van directe sampling wordt helaas niet alleen het bereik tot de helft van de sampling rate ontvangen, maar ook signalen met een hogere frequentie.

Hier zijn eenvoudige formules voor, maar voor mensen die daar allergisch voor zijn, zal ik mij beperken tot een paar voorbeelden: een ingangssignaal op 75 MHz hoeft maar 10dB sterker te zijn dan een gewenst signaal op 50MHz om hetzelfde resultaat te geven.

Naarmate de frequentie hoger wordt neemt dit probleem iets af maar een ingangssignaal op 120 MHz resulteert nog altijd in een ongewenst product op 5 MHz met een onderdrukking van 45 dB. 14 0MHz resulteert in 15 MHz en hier is de onderdrukking inmiddels gestegen naar 60 dB. In gebieden waar sterke signalen worden uitgezonden tussen 65 en 170 MHz is het zeker aan te bevelen een laagdoorlaatfilter, dat alles boven 55 MHz dempt, voor de ontvanger ingang te plaatsen.

De kalibratie voor HPSDR is te vinden onder Setup > General > Calibration. Hier de frequentie van een betrouwbare bron en het niveau dat wordt toegevoerd instellen en op Start drukken.

Bij gebruik van HPSDR staat de verzwakker (ATT) op het normale gebruiksscherm op -20dB voor een juiste uitlezing van de dBm schaal.    

Gevoeligheid en intermodulatiegedrag

Ook hier weer werden beide ontvangers via een power spitter verbonden met dezelfde bron. De twee draaggolven staan 5 kHz uit elkaar en hebben een niveau van – 20 dBm, dit komt overeen met twee signalen die beide S9+53dB op de S-meter laten zien.

Wat kunnen we nu voor informatie uit de afbeeldingen halen ?

Ten eerste zien we het verschil in gevoeligheid, dit bij gelijkwaardige instelling van de beide ontvangers, de ruislijn van de Red Pitaya ligt op -120dBm en die van de Flex-6500 ligt op -130 dBm (voorversterking uitgeschakeld).

Ten tweede zien we het intermodulatie gedrag, bij de Red Pitaya zijn de intermodulatie producten 75 dB onderdrukt en bij de Flex -6500 zijn deze 97dB onderdrukt terwijl die maar liefst 10 dB gevoeliger is.     

Conclusie: Voor wat het waard is, maar gelet op mijn ervaring tot nu is het een heel leuk ontvangertje voor amateurs die eens wat ervaring willen opdoen met SDR. Maar ze moeten dan wel over een goede antenne beschikken.

Het is mij ook (nog) niet gelukt om de Red Pitaya rechtstreeks op een PC aan te sluiten, dus zonder gebruikmaking van een router. Ook aansluiten op de USB poort is mij niet gelukt. Ik houd me aanbevolen voor tips.

Als vakantietransceiver dus minder geschikt, daar moet je je meestal behelpen met antennes. Als monitor ontvanger, bijvoorbeeld om je eigen (AM) signaal eens te bekijken en in te stellen is het een ideale toepassing.

Op een andere website werd de Red Pitaya vergeleken met een FLEX-1500. Die vergelijking gaat echter totaal niet op. De 1500 is veel gevoeliger. Maar het beschikt daarnaast over een eigen audio codec en dus een LF-uitgang en microfooningang. Ook is er gedacht aan een aansluiting voor een morsesleutel en/of paddle. Het netwerkprobleem speelt ook niet, de FLEX-1500 wordt bestuurd via de USB poort van de PC.

Het zendergedeelte van de Red Pitaya

De rechterafbeelding toont het intermodulatiegedrag van de Redpitaya tijdens zenden.

De uitgangssignalen zijn hier te zien na 50dB verzwakking, ieder signaal heeft een niveau van 0 dBm (1 mW) waardoor de PEP waarde op 6 dBm (4 mW) uitkomt.

De onderdrukking van de 3^e orde IMD producten is 70 dB. Dit is een prima waarde, maar probeer dit maar eens zo te houden bij het versterken naar een bruikbaar vermogen.