HackRF One SDR-Transceiver

  • ArtikelNr.: HRFO
  • Artikelgewicht: 0,25 kg
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Frequenzbereich von 10 bis 6000 MHz (6 GHz). Lesen Sie dazu auch Artikel in CQDL 3/2015, ab Seite 27, und CQDL 4/2015, ab Seite 28.

Beschreibung

Das HackRF One Board ist ein flexibles Testmodul für die Funkmesstechnik, das wie ein Software Defined Radio (SDR) arbeitet. Es dient zu eigenen Versuchen und Messungen mit Open Source Programmen für SDRs, eigenen Software-Entwicklungen für die HF-Technik und messtechnischen Versuchsaufbauten im Amateurfunk. Die Hardware wurde im Rahmen eines Kickstarter-Projektes als Open Source von Michael Ossmann aus den USA entwickelt und wird nun auch als kommerzielles Projekt vertrieben.

Der Hack RF One deckt einen weiten Frequenzbereich von 10 bis 6000 MHz (6 GHz) ab, und erfasst damit sehr viele Frequenzbänder für kommerzielle, experimentelle und Amateurfunk-Anwendungen. Die Hardware bietet eine maximale Abtastrate des Signales von 20 MS/s, dadurch werden Messungen und Experimente auch mit breitbandigen Signalen wie DECT, WFM oder WLAN möglich (halbduplex). Der AD-Wandler arbeitet mit 8 Bit Datenbreite und erreicht somit einen theoretischen Dynamikbereich von 48 dB. Die digitalisierten I/Q Daten werden auf einem nachgeschalteten CPLD weiterverarbeitet und über den integrierten ARM-Prozessor per USB ausgegeben.

Die gesamte Schaltung des HackRF Boards ist sehr stromsparend ausgelegt, sie wird komplett über USB versorgt. Die Platine hat eine Mikro-B USB Buchse, ein entsprechendes USB-Kabel ist im Lieferumfang enthalten. Um mehrere HackRF One Boards synchronisieren zu können, verfügen die Systeme über Takt Ein- und Ausgänge, zum Beispiel um mehrere Empfänger zu kaskadieren. So lassen sich zum Beispiel Messungen bei Mehrfach-Ausbreitung (MIMO) oder für Vollduplex-Systeme anstellen. Zwei Taster (Reset, DFU) und mehrere Diagnose-LEDs vervollständigen die Hardware-Ausstattung des HackRF Boards.

Die Platine ist professionell in vier Lagen aufgebaut. Die Bestückung ist durchgehend mit SMD-Bauteilen gemacht. Um eigene Entwicklungen zu unterstützen, sind von allen wichtigen Funktionsblöcken viele Signale auf Steckerleisten herausgeführt. So stehen viele GPIO-Pins, aber auch Parameter-Ein- und -Ausgänge des CPLDs zur Verfügung. Über einen JTAG-Anschluss ist der ARM-Prozessor programmierbar.

Die Schaltung
Das HackRF One Board zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität bei der Wahl des Signalpfades aus. An allen kritischen Stellen sind HF-Schalter untergebracht, die es erlauben die verschiedenen Funktionsblöcke des HF-Frontends wahlweise zu- oder wegzuschalten.
Von der Antenne kommend stehen zwei MGA-81 GaAs MMIC-Verstärker zur Verfügung - einer für die Eingabe, einer für die Ausgabe. Die Verstärker-ICs können durch HF-Schalter (SKY13317) umgangen werden.
Hinter dem Verstärkerblock kommen wahlweise zuschaltbare Tief- oder Hochpassfilter. Diese Filter können zur Begrenzung des Signales verwendet werden. Nach dem Filter geht das Signal auf einen HF-Mixer RFFC 5072, der bis 6 GHz einsetzbar ist. Hier wird das Signal entsprechend der Programmierung hinauf- oder hinuntergemischt und dem nachfolgenden Basisband-IC zugeführt. Mischer und Filterblock sind komplett abschaltbar, sodass das Baseband-Signal direkt auf die Verstärker oder auch direkt auf die Antenne geschaltet werden kann.
Als Baseband-Chip kommt ein Maxim MAX2837-Baustein zum Einsatz, der den Frequenzbereich von 2,3 bis 2,7 GHz abdeckt. Auf dem Chip kommen monolithische Filter zum Einsatz, die für eine niedrige Rauschzahl und eine gute Linearität des Signales Sorge tragen. Die IQ-Daten (Tx und Rx) des Messgerätes gehen dann weiter auf den nachfolgenden AD/DA-Wandler MAX5864. Der AD- ebenso wie der DA-Wandler arbeiten mit 8 Bit Breite. Maximal werden 22 MS/s unterstützt, in der Praxis sind 20 MS/s möglich. Vom AD/DA-Wandler gehen die digitalen Daten zur weiteren Verarbeitung zu einem Xilinx XC2C CPLD. Gesteuert wird der gesamte Aufbau über einen hochintegrierten und leistungsfähigen ARM-Dual-Core Cortex Prozessor (NXP LPC4320). Auf dem Board befindet sich ausserdem 1 MB Flash-ROM.

Die Software:
Derzeit (Herbst 2014) unterstützen "SDR-Radio", "GNU Radi"' mit Osmocom und die Software "SDR"' (SDR Sharp) das HackRF Board. Durch die offene und lizenzfreie Softwarestruktur können sich jederzeit weitere Hersteller von Software dem Projekt anschliessen, mehrere SW-Autoren haben die auch bereits angekündigt. Aktuellste Informationen dazu findet man im Projekt-Wiki des Herstellers.

Ausführliche technische Informationen erhalten Sie auf der Webseite: https://greatscottgadgets.com/hackrf

PDF


HackRF-Artikel1:
Beschreibung

HackRF-Artikel1

HackRF-Artikel2:
Beschreibung

HackRF-Artikel2

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