مواصفات جهاز استقبال راديو محدد بالبرمجيات

تتوفر في مختلف الأماكن أجهزة الراديو المعرفة بالبرمجيات على نطاق واسع في جميع الأشكال من وحدات (SDR USB) منخفضة التكلفة التي يمكن توصيلها بجهاز كمبيوتر إلى راديو الهواة الراقي وأنظمة الاستقبال والإرسال الاحترافية المتوفرة، ومع وجود مجموعة متنوعة من أنظمة الراديو المحددة بالبرمجيات والمتاحة عند البحث عن أحدها، قد يكون الاختيار شاقاً.

فئات الراديو المحدد بالبرمجيات:

• أفضل معدات الاتصالات الراديوية التي تهدف إلى الاستخدام الاحترافي لهواة الراديو حيث تميل العديد من أجهزة الراديو هذه إلى أن تكون مستقلة بذاتها،و على الرغم من أنّها ستتفاعل مع أجهزة الكمبيوتر.

• أجهزة راديو محددة من متوسطة إلى عالية الجودة تستخدم إمكانيات العرض والتحكم للكمبيوتر.

• أجهزة راديو محددة ببرمجيات مستوى الدخول حيث تكون هذه عادةً في شكل دونجل (USB).

من أولى القرارات التي يجب اتخاذها هو نوع الراديو المحدد بالبرمجيات للشراء مع مجموعة متنوعة جيدة من الأساليب المختلفة لاستخدام تقنية (SDR)، وهناك مجموعة متنوعة جيدة من المنتجات المختلفة المتاحة حيث يُعد أحد القرارات التي يجب اتخاذها هو مستوى معدات (SDR) المطلوبة، سواء كان دونجل بسيطاً بأداء أقل أو وحدة منفصلة متوسطة إلى عالية النطاق تتطلب جهاز كمبيوتر لقيادة وحدة (SDR) نفسها أو ما إذا كان جهاز استقبال أو جهاز إرسال تستخدم تقنية راديو (SDR) ولكن يمكن تشغيلها كوحدة قائمة بذاتها.

تغطية تردد SDR:

تقدم أجهزة الراديو المحددة بالبرمجيات اليوم تغطية ترددية بمستوى رائع، واعتماداً على ماهية التطبيق من المحتمل أن تغطي وحدة (SDR) نطاق تردد أكبر بكثير ممّا هو مطلوب بالفعل حيث غالباً ما تمتد حتى (5 أو 6 جيجا هرتز) وتنخفض إلى ترددات منخفضة جداً حيث غالباً ما يقع الأداء في أي من طرفي نطاق التغطية، ولكن تحقق من التغطية هو المطلوب.

يُعد التحويل المباشر من وإلى المجال الرقمي في راديو (SDR)، فإنّ العامل المحدد الرئيسي هو أداء المحول التماثلي إلى الرقمي في حالة جهاز الاستقبال أو التحويل الرقمي إلى التماثلي في حالة جهاز الإرسال حيث أدى التقدم في هذه التقنية إلى ارتفاع الترددات المتاحة بشكل كبير في السنوات الأخيرة.

ملاحظة: في بعض الأحيان يتم استخدام محول تردد تماثلي في راديو (SDR).

جهاز استقبال راديو محدد بالبرمجيات للإرسال والاستقبال:

على الرغم من أنّ غالبية أجهزة الراديو (SDR) يتم استقبالها فقط، فمن الممكن تماماً استخدام نفس التقنيات للإرسال أيضاً، وبدلاً من مرور الإشارة من الهوائي إلى محول رقمي إلى تمماثلي يتم إنشاء الإشارة داخل منطقة معالجة الإشارة وتمريرها إلى محول رقمي إلى محول تماثلي، أمّا بالنسبة لمعظم التطبيقات، لا يلزم سوى جهاز استقبال ومعظم الوحدات المتاحة لها قدرة استقبال فقط والقليل قد يوفر لتوليد الإشارات.

توفر البرامج الخاصة لراديو SDR:

هناك العديد من حزم برامج الراديو المحددة بواسطة البرامج حيث تُستخدم العديد من أجهزة الراديو المحددة (SDR) باستخدام برامج دونجل (dongle) وأجهزة الكمبيوتر العامة المحددة، كما يعمل برنامج  مستقبل الراديو المحدد بالبرمجيات على جهاز الكمبيوتر ثم يتفاعل مع الراديو نفسه حيث تتضمن حزم برامج (SDR) الشائعة: (MATLAB) و(HDSDR) و(SDR Touch) و(Plane plotter) و(SDR #).

ستكون بعض أجهزة استقبال راديو محدد بالبرمجيات متوافقة مع بعض البرامج أو التطبيقات، بل إنّ البعض يستخدمها للحصول على تكامل أوثق وأداء أفضل، وعند التفكير في شراء راديو محدد ببرنامج معين فمن الضروري التحقق من البرامج التي يمكن استخدامها حتى يمكن التحقق من التوافق، وبالإضافة إلى برنامج (SDR) الأساسي قد تكون هناك حاجة إلى حزم إضافية لدعم برنامج (SDR) قبل شراء أجهزة (SDR) تحقق ممّا هو مطلوب.

أحياناً تكون هناك تكلفة إضافية لهذه البرامج، وبالتالي فإنّ التكلفة الإجمالية لشراء أجهزة استقبال راديو محدد بالبرمجيات يمكن أن تكون أكثر من مجرد الأجهزة، كما يجب أن تؤخذ تكلفة البرنامج في الاعتبار عند الشراء.

أنظمة تشغيل الكمبيوتر لراديو SDR:

تم العمل على انتاج معظم حزم برامج الراديو (SDR) المعرفة بالبرامج للتشغيل على كمبيوتر (Windows) حيث يتوفر برنامج (SDR) للأنظمة الأساسية الأخرى، ولكن يلزم القليل من العناية للتأكد من أنّ كل شيء متاح للتشغيل على منصات مثل (Linux) و(Android) و(iOS)، كما يجب قبل شراء برنامج (SDR) التحقق من التوافق مع نظام التشغيل المستخدم.

تكون أجهزة الكمبيوتر المطلوبة لتشغيل حزمة برامج (SDR) بحاجة إلى مستوى معين من الأجهزة، وقبل شراء نظام راديو محدد بالبرنامج يجب تحقق من أنّ الكمبيوتر المقصود قادر على تشغيل البرنامج المطلوب، كما يجب أن تتمتع معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة بالقدرة ولكن قد لا تكون الأجهزة القديمة على مستوى الوظيفة، لذا تحقق منه قبل الشراء.

أداء جهاز الاستقبال الأساسي في SDR:

نظراً لأنّ (SDR) هو جهاز استقبال لاسلكي أولاً وقبل كل شيء، فإنّ مواصفات الراديو الأساسية لها أهمية خاصة عند البحث عن شراء (SDR) حيث تعتبر المواصفات الرئيسية للانتقائية والحساسية وما شابه ذلك جميعها مهمة:

1. الحساسية – Sensitivity:

إنّ حساسية مستقبل الراديو هي في الأساس قدرته على استقبال إشارات ضعيفة، وهي محدودة بالضوضاء المتولدة داخل المستقبِل، وعلى الرغم من أنّ الضوضاء المتولدة من الخارج بالنسبة للترددات المنخفضة تكون عالية، وبالتالي فإنّ وجود ضوضاء منخفضة للغاية ومستقبل حساس لا ينتج عنه فائدة كبيرة.

حيث تُعتبر حساسية جهاز استقبال لاسلكي بأي شكل من الأشكال جانباً أساسياً من أدائه، وهناك عدة طرق تستخدم لتحديد الحساسية بما في ذلك نسبة الإشارة إلى الضوضاء و(SINAD) وعامل الضوضاء .

2. الانتقائية – Selectivity:

تتمثل انتقائية جهاز الاستقبال راديو (SDR) في قدرته على قبول الإشارات على التردد المطلوب والمرغوبة بها ورفض الإشارات الموجودة على الترددات أو القنوات المجاورة، أمّا انتقائية القناة المجاورة للمستقبل هي قدرة المجموعة على قبول الإشارات على القناة أو التردد المطلوبين ورفض أي من القنوات أو الترددات المجاورة الأخرى لأنّها ستتداخل مع الإشارة المطلوبة، وفي الراديو الفائق يتم توفير هذه الانتقائية بشكل أساسي بواسطة المرشحات في المراحل الوسيطة.

3. النطاق الديناميكي – Dynamic range:

أحد التحديات الرئيسية لأي مستقبل لاسلكي هو استقبال إشارات ضعيفة في وجود إشارات قوية قريبة، أمّا في بعض الأحيان يمكن أن تتسبب الإشارات القوية جداً في حدوث مشكلات مرتبطة بالحمل الزائد ويمكن أن يمنع ذلك استقبال الإشارات الضعيفة المطلوبة، وفقاً لذلك يمكن أن يكون النطاق الديناميكي لجهاز الاستقبال مهماً في كل جزء، وإن لم يكن أكثر من الحساسية الفعلية.

4. دقة التردد – Frequency accuracy:

في بعض الحالات، ربما تكون دقة تردد الراديو المحدد بالبرمجيات ذات أهمية حيث يتم تحديد دقة التردد بواسطة الساعة المستخدمة بواسطة (SDR)، وكما يمكن أن يكون هذا دقيقاً جداً أو أقل دقة في بعض الحالات، ويكون مهم في الحالات التي قد يلزم فيها معرفة تردد الاستقبال الدقيق حيث يعتمد ذلك على دقة الساعة المستخدمة داخل (SDR).

في كثير من الأحيان يُعد استخدام مذبذبات الكريستال في معادلة درجة الحرارة أمراً مفيداً، كما يتم إعطاء المواصفات من حيث الأجزاء لكل مليون لارتفاع درجة الحرارة ومعدل التقادم، وقد يكون لبعض مستقبلات (SDR) القدرة على استخدام مرجع خارجي لأنّ دقة التردد مهمة.

متطلبات الطاقة في راديو SDR:

تُعد متطلبات الطاقة ذات أهمية خاصة بالنسبة إلى راديو (SDR) القائمة على الدونجل حيث يجب ومن المهم التحقق من قدرة الطاقة لمنفذ (USB) الذي من المحتمل استخدامه، كما تستهلك معظم أجهزة الراديو التي تم تحديدها بواسطة برنامج (USB) طاقة قليلة نسبياً، ولكن قد يتطلب بعضها مستوى معقول من الطاقة ليتم توفيرها.

إنّ معظم أجهزة الراديو المستقلة التي تستخدم تقنية راديو محددة بالبرمجيات يتم تشغيلها عادةً من مصدر رئيسي، ولا ينبغي أن تمثل هذه مشكلة كبيرة.

متطلبات التبريد في راديو SDR:

قد تستهلك بعض أنواع دونجل (USB) من (SDR) قدراً معقولاً من الطاقة، ونتيجة لذلك قد تعمل دافئة نوعاً ما حيث يجدر التحقق من أي متطلبات اتصال لأنّها قد لا يُفضل أن يتم تشغيلها في بيئة لا تحتوي على بعض حركة الهواء، كما لا ينبغي أن يكون التبريد مشكلة بالنسبة للوحدات ذات التكلفة الأعلى حتى لو كانت مرتبطة بجهاز كمبيوتر عبر مرتبط في (USB)، كما يمكن أن تُصبح بعض الدونجل الصغيرة جداً شديدة السخونة، لذا يجب الحذر من لمسها عند تشغيلها.

باستخدام (SDR) يمكن أن تكون واثقاً من امتلاكك لجهاز متعدد الاستخدامات يتيح لك استخدامه في تطبيقات متعددة، ومع ذلك فإنّ السمة الرئيسية لأجهزة (SDR) هي القدرة على استقبال الإشارات وإرسالها رقمياً وبنهج متقدم.

الراديو المحدد بالبرمجيات (SDR) هو نموذج تصميم لأجهزة الاتصالات اللاسلكية حيث عرّف مبتكرها جوزيف ميتولا، المصطلح في أوائل التسعينيات من القرن الماضي كمعرف لفئة من أجهزة الراديو التي يمكن إعادة برمجتها وإعادة تكوينها من خلال البرامج، كما لم تكن مكوناته المادية سوى هوائي ومحول رقمي تماثلي (ADC) على جانب المستقبل، وبالمثل سيكون لجهاز الإرسال محول تماثلي رقمي (DAC) وهوائي إرسال حيث سيتم التعامل مع بقية الوظائف بواسطة معالجات قابلة لإعادة البرمجة.