Selbstbau eines Skimmer-SDR nach der Idee von Pavel Demin

Projektbeschreibung: 

Pavel Demin ist ein belgischer Software-Entwickler, der vor allem durch seine kostenlos zur Verfügung gestellten Images für die Red Pitayas STEMlab Kits weltweit bekannt geworden ist. Im Jahr 2024 stellte er in der RBN-OP Group seine Idee von einer preiswerten Alternative zum ca. 700 € teuren RedPitaya SDRlab 122-16 vor. Dieses SDR nennt sich PDSDR (Pavel Demin SDR) und besteht aus dem QMTECH XC7Z020 Core Board  / mit das vom Red Pitaya bekannten Zynq 7020 FPGA, einem aufgesetzten ADC-Board (Analog/Digital-Wandler als Erweiterungsplatine) sowie weiteren Komponenten wie Lüfter, Gehäuse usw. Die Kosten für ein PDSDR liegen bei ca. 200-250 €. Der Anschluss des SDR erfolgt ausschließlich über LAN im heimischen Netzwerk. Dieses SDR ist sehr leistungsfähig und kann u. a. als Skimmer für die Betriebsarten CW, FT8 oder WSPR eingesetzt werden. Dabei können insgesamt 16 verschiedene Frequenzbereiche (8 pro virtuellem Empfänger) definiert werden. Alle Spots können an PSKreporter.info , CW-Spots auch an das RBN (Reverse Beacon Network) und WSPR-Spots auch an das WSPRnet übermittelt werden. Wer das PDSDR als reinen digitalen Empfänger nutzen möchte, kann dafür z. B. die Software SDR-Console oder Spark-SDR usw. oder auch die Webanwendung OpenWebRX nutzen.

Der Zusammenbau des PDSDR ist relativ einfach und an einem Nachmittag erledigt, wobei hierbei natürlich eine vernünftige Aufbauanleitung sehr hilfreich sein kann. Ich hatte sie leider nicht, da ich einer der ersten OM’s in DL war, der dieses Projekt in die Praxis umgesetzt hat. Die einzige Informationsquelle war die RBN-OP Group, wobei ich vor allem den OM’s Prasad (VU2PTT) und Stefan (DC7DS) für deren Hilfe dankbar bin. Um es anderen Funkfreunden einfacher zu machen, habe ich die wichtigsten Informationen zusammengetragen und auf dieser Seite veröffentlicht. 

Benötigte Hardware-Komponenten:

Originaler Link: List of components

  1 x QMTECH XC7Z020 Board inkl. Netzteil (bestellbar bei AliExpress in China)
  1 x ADC-Board mit AD9255BCPZ-80 Chip auf der Platine (bestellbar bei JLCPCB in China)
  Kühlkörper Aluminium 20 x 20 x 6 mm (bestellbar bei ebay)
  Kühlkörper Aluminium 9 x 9 x 5 mm (bestellbar bei ebay)
  25-Pin zweireihige, gerade Buchsenleiste 2,54mm (bestellbar bei AliExpress in China)
  25-Pin zweireihige, gerade Stiftleiste 2,54mm (bestellbar bei AliExpress in China)
  SMA-Steckverbinder Buchse (bestellbar bei AliExpress in China)
  Lüfter 5 Volt DC 40 x 40 x 10 mm oder größer (bestellbar bei Amazon)
  2 Pin Dupontkabel 2.54 mm Buchse-Buchse (bestellbar bei ebay)
  Micro SD-Karte (bestellbar bei Amazon)
  Gehäuse aus 3D-Drucker (Entwurf Simon, S53ZO o. ä.)

Die Bezugsquellen sind nur beispielhaft. Mit Ausnahme des ADC-Boards können auch andere Online-Shops genutzt werden.

Bestellung des ADC-Boards:

Bei jlcpcb.com wird das ADC-Board in Auftrag gegeben. Das heißt, die Platine wird dort hergestellt und fertig bestückt versendet. Der Ablauf des Bestellprozesses und die Links zu den benötigten Dateien sind in der Beschreibung des ADC-Boards zu finden.

Alternativ kann das Dateipaket auch hier direkt heruntergeladen werden: ADC board release zip file Es enthält zudem die Dateien für die Herstellung eines passenden Gehäuses mit einem 3D-Drucker.

Zum besseren Verständnis nachfolgend eine Schnell-Anleitung für die Bestellung des ADC-Boards:

• Nach Aufruf der Seite jlcpcb.com oben rechts im Menü die deutsche Sprache und den Euro als Währung auswählen. Danach einen Account anlegen.
• Einloggen und oben rechts auf “Order now” klicken.
• Das “gerber file” (die gepackte Datei qmtech-ad9255.zip) hochladen. Diese Zip-Datei befindet sich etwas versteckt in der Datei qmtech-adc-20240614.zip , welche zuerst entpackt werden muss.
• Im Abschnitt “Specify Layer Sequence” auf “Yes” klicken und die Werte gemäß Anleitung von Pavel Demin auswählen.
• Im Abschnitt “Specify Stackup” auf “Yes” klicken und die Werte gemäß Anleitung von Pavel Demin auswählen.
• Ganz unten “PCB Assembly” aktivieren und auswählen, ob man 2 oder 5 Platinen bestellen möchte. Danach auf der rechten Seite den großen blauen Button “NEXT” anklicken.
• Nach Anzeige der Platine rechts auf “NEXT” klicken.
• Auf der nun angezeigten Seite müssen die beiden 2 CSV-Dateien BOM (bom.csv) und CPL (positions.csv) hochgeladen werden. Diese befinden sich auch in der Datei qmtech-adc-20240614.zip. Anschließend auf der rechten Seite den großen blauen Button “Process BOM & CPL” anklicken.
• Nun erscheint eine Übersicht (Bill of Materials ) über alle auf der Platine befindlichen Bauelemente. Es ist zwingend darauf zu achten, dass alle Bauelemente in der Parts List als verfügbar gelistet werden! In der Spalte “Select” darf nichts in roter Schrift angezeigt werden. Falls etwas nicht verfügbar ist, bitte die Bestellung abbrechen und die fehlenden Bauteile preordern (siehe Hinweise weiter unten). Ansonsten werden die Platinen ohne das fehlende Bauelement hergestellt und versendet. Man wird per E-Mail informiert, wenn die fehlenden Bauteile wieder verfügbar sind. Das dauert in der Regel nur wenige Tage. 
• Sollten alle Bauelemente in der Übersicht (Bill of Materials) als verfügbar gelistet sein, den Bestellprozess gemäß der Anleitung von Pavel Demin weiterführen. 

» Beispiel zum Pre-ordern von Bauteilen: 

• Bezeichnung vom fehlenden Bauteil in die Zwischenablage kopieren.
• Gehe zu: https://jlcpcb.com/parts/ und füge die Bauteilbezeichnung (AD9255BCPZ-80) aus der Zwischenablage ein und starte die Suche.
• Das gesuchte Bauteil wird nun angezeigt , den Pre-order-Button rechts anklicken.
• Du musst das Bauteil im Voraus bezahlen und erhältst etwas später die Bestätigung mit Preis und Datum.

» Hinweis: Die aufgeführten PCB-Prototypen werden nicht versendet. Wofür die gut sind, weiß ich ehrlich gesagt nicht.

Zusammenbau: 

Nach dem Anlöten der beiden Stiftleisten auf dem QMTECH-Board und der Buchsenleiste auf dem ADC-Board, sind noch die beiden Widerstände R14 und R15 auf dem QMTECH XC7Z020 Board auszulöten. Anschließend wird die SMA-Buchse auf dem ADC-Board angelötet und aus dem Dupontkabel mit 2.54 mm Buchse ein Verbindungskabel hergestellt. Dieses wird auf den ersten beiden JP5 Jumperpins aufgesteckt und auf dem ADC-Board angelötet. Es versorgt das ADC-Bord mit 3,3 Volt DC Betriebsspannung. Die 5 Volt DC für den Gehäuselüfter können von der aufgelöteten Stiftleiste des QMTECH-Boards abgegriffen werden. Auf den 4 Gehäusestiften für den Lüfter habe ich jeweils einen Gummiring aufgesteckt. Dieser sorgt für den erforderlichen Abstand zum Gehäuse und dient gleichzeitig zur Entkopplung. 3 Lagen Schrumpfschlauch auf den Gehäusestiften gewährleisten einen festen Sitz des Lüfters. Von einem Betrieb ohne Lüfter rate ich dringend ab! Nun noch die beiden Kühlkörper mit doppelseitigen Wärmeleitklebepads aufkleben und die Lötstellen auf den Platinen mit Isopropanol reinigen, fertig ist das SDR. Ein Abgleich ist nicht erforderlich. Einen Wert für eine eventuelle Frequenzkalibrierung kann bequem in der Software editiert werden. Der mechanische Aufbau ist den nachfolgenden Bildern zu entnehmen.

Bilder PDSDR:

    
    
    

SDR anschließen: 

Das SDR ist mittels LAN-Kabel mit dem Router zu verbinden, und die Antenne wird an die SMA-Buchse angeschlossen. Die vorbereitete Micro SD-Card mit dem entsprechenden Image (FT8-Skimmer, WSPR-Skimmer etc.) wird in das QMTECH-Board eingesteckt. Der Steckplatz befindet sich unterhalb der DC-Buchse. Die Stromversorgung des PDSDR erfolgt mit dem 5 Volt / 4 A Netzteil des QMTECH XC7Z020 Boards, welches mit dem Board mitgeliefert wird. Bitte darauf achten, dass die Spannung auf keinen Fall 5,5 Volt DC übersteigt! Bei entsprechender Imagekonfiguration startet das SDR nach dem Anschließen des Netzteils automatisch und sucht sich via DHCP 2 freie IPs im Heimnetzwerk, jeweils eine IP pro virtuellem Receiver. Es kann eine Weile dauern (ca. 15 Minuten), bis die ersten selbst erzeugten Spots auf PSKreporter.info zu sehen sind, also bitte etwas Geduld mitbringen. 

Software: 

Diese Rubrik wird zurzeit überarbeitet und in Kürze veröffentlicht!

Fazit: 

Ich kann das PDSDR als Skimmer-SDR für die Bänder 160-10 Meter sehr empfehlen. Einmal in Betrieb genommen, arbeitet es völlig autark und sendet fleißig Spots in die Welt. Das SDR ist verhältnismäßig kompakt aufgebaut und verbraucht nur wenig Strom, die späteren laufenden Kosten halten sich also in Grenzen. Allerdings ist für das Senden von CW-Spots (mittels Aggregator) bzw. für die Nutzung diverser SDR-Software ein PC erforderlich. Es ist äußerst interessant zu beobachten, wie gut man mit welcher Antenne auf den verschiedenen Bändern empfängt. Zudem kann man anhand der dB-Angaben die eigene Empfangssituation mit anderen Stationen gut vergleichen und die Antennen bei Bedarf entsprechend optimieren. Im Vergleich zu meinen anderen SDRs (QS1R, Perseus-SDR, SDR-IQ, RedPitaya 122-16, Hermes Lite 2) schlägt sich das PDSDR ausgezeichnet und liefert gleichwertige bzw. bessere Ergebnisse. Je nach gewählter Antenne und Empfangssituation ist die Verwendung eines Antennen-Vorverstärkers empfehlenswert.

Nachtrag:

OM Stefan Dambeck (DC7DS) hat einen Beitrag über das PDSDR in der Zeitschrift “Funkamateur, Ausgabe 8-2025, Seite 615-617″ veröffentlicht! Ich finde seinen Bericht sehr gelungen und lesenswert und empfehle ihn daher auf jeden Fall weiter.