Red Pitaya als meetplatvorm

De Red Pitaya is eigenlijk een geavanceerd meetapparaat.

In mijn vorige blogs over de Red Pitaya ging het vooral over het gebruik als SDR Transceiver. In dit blog wil ik nog wat inzoomen op het gebruik van de Red Pitaya als meetplatvorm. Het oorspronkelijke doel van de ontwerpers van deze krachtige hardware.

De Red Pitaya is gebouwd rond de Xilinx Zynq 7010 SoC, bijgestaan door 512MB DDR3 Ram. Deze SoC (System on Chip) bestaat uit een Dual Core Cortex A9 processor in combinatie met een FPGA (field-programmable gate array) met 17,600 LUT’s (Look-Up Tables), 28,000 logische blokken en 80 DSP slices waarmee de Red Pitaya krachtig genoeg is voor allerhande toepassingen. Verder zijn twee inputs en twee outputs beschikbaar, beiden met een resolutie van 14bits en een sample rate van 125 MS/s. Hiermee is de Red Pitaya te gebruiken als een open source meetinstrument die de functies van veel laboratorium apparatuur kan vervangen tegen een fractie van de kosten. Open source is hierbij een belangrijk gegeven, want door het vrijgeven van de specificaties zijn slimme programmeurs in staat om nuttige applicaties te schrijven voor de Red Pitaya. Daarnaast is de Red Pitaya ook nog veel kleiner dan traditionele meetinstrumenten.

Via de Red Pitaya Bazaar (bazaar.redpitaya.com) kunnen applicaties worden geïnstalleerd op de Red Pitaya hardware, waarmee deze veranderd in een oscilloscoop, spectrum analyzer, functiegenerator, frequentie response analyzer of PID controller. Het meetinstrument is vervolgens toegankelijk op de pc via een webbrowser. (Chrome, FireFox, ed.)

Noot: zie mijn eerste blog over hoe je de Red Pitaya koppelt aan de Bazaar.

rp1
Via de Bazaar (Application marketplace) zijn naast de officiële applicaties ook programma’s die door gebruikers zijn ontwikkeld te vinden. Het is ook mogelijk om zelf een programma te schrijven of om bestaande programma’s aan te passen. Nogmaals alle software is open source en dus gratis. Veelal is de source code te vinden op GitHub.

Noot: er twee PRO applicaties (Oscilloscoop en Spectrum Analyzer) te koop via de officiële Red Pitaya website. Er moet natuurlijk wel wat geld verdient worden om de ontwikkeling van de Red Pitaya te bekostigen.

De bazaar is wat anders dan de store. Die is namelijk ook op de Red Pitaya site te vinden. Dit is de plek waar je de Red Pitaya hardware aan kunt schaffen. (store.redpitaya.com)

Op dit moment (feb 2016) wordt er gestunt met de ‘CALIBRATED DIAGNOSTIC KIT’ met alle toeters en bellen die je nodig hebt om er een volwaardig meetinstrument van te maken inclusief de PRO oscilloscoop en de PRO spectrum analyzer applicaties.

rp2

Terug naar de mogelijkheden van de Red Pitaya als meetinstrument. Even googelen op internet levert al veel voorbeelden en YouTube filmpjes op. Ik laat hier graag één voorbeeld zien die ons radio amateurs direct aan zal spreken, namelijk het doormeten van een low pass filter.

De Red Pitaya functioneert hierbij als ‘sweep generator’ en signaal meter. Dus op output 1 staat een hoogfrequent signaal dat wordt toegevoerd aan de schakeling en op input 1 wordt het signaal weer aangeboden. Met behulp van de software kun je hiermee onderstaand beeld aflezen op de pc.

rp3

Frequency Response Analyzer (0.94-400).
Characterization of the system dynamics by measuring the magnitude of the output as a function of frequency, in comparison to the input.

Deze applicatie is eenvoudig uit te voeren en ik zou iedereen willen adviseren om met dit meetinstrument te starten om de Red Pitaya te leren bedienen en te begrijpen.

Overigens zit het Red Pitaya team niet stil en hebben ze ook in de gaten gekregen dat in Nederland en Duitsland een omvangrijk aantal radioamateurs gestart is met hun vinding. Met name dan het inzetten van de Red Pitaya als SDR Transceiver. Ik raad jullie aan om de Red Pitaya site goed in de gaten, want er zijn geluiden van zeer interessante ontwikkelingen bij het Red Pitaya team met betrekking tot SDR.

Dit was (voorlopig) mijn laatste blog over de Red Pitaya. Als er nieuwe ontwikkelingen zijn dan zullen we die meteen hier weer wereldkundig maken.

Red Pitaya – SDR Transceiver

De Red Pitaya is ‘hot’.

Het raakt in de mode. Na de Apple computer kreeg je de Raspberry en Banana Pi en nu weer de Red Pitaya.

De pitaja (ook wel bekend als pitahaja of drakenvrucht) is de vrucht van verschillende cactus-soorten, vooral van de geslachten Hylocereus en Selenicereus. Deze planten komen van nature voor in Mexico, Midden-Amerika en Zuid-Amerika. Ook worden ze gekweekt in Zuidoost-Azië in landen als Indonesië, Maleisië, Vietnam, Thailand en het zuidoosten van China en Taiwan.

Er zijn drie soorten pitaja’s die op commerciële basis worden gekweekt voor hun vruchten:

  • Hylocereus undatus met wit vruchtvlees en een rozerode schil
  • Hylocereus polyrhizus met rood vruchtvlees en een rozerode schil
  • Selenicereus megalanthus met wit vruchtvlees en een gele schil

downloadDe pitaja’s met roze schil hebben relatief weinig aroma, dit komt doordat de vruchten over het algemeen te vroeg worden geoogst in de landen van herkomst en de vrucht niet narijpt zoals bijvoorbeeld bananen. De gele pitaja uit Colombia daarentegen smaakt altijd zoet, de smaak doet enigszins aan kiwi denken. De pitaja’s kunnen doorgesneden worden en worden uitgelepeld, ook kan de vrucht worden afgepeld en naar gelang worden gegeten. De zaden kunnen worden meegegeten. De zaden worden door velen juist geapprecieerd bij het nuttigen van de vrucht.

Bron: Wikipedia.

De Pitaya waar deze blog over gaat is echter iets heel anders. Niet eetbaar maar meetbaar.

Red Pitaya is an open source project developed around a reconfigurable measurement instrument in size of a credit card. It can replace many expensive laboratory measurement and control instruments.

The users can start using the applications available within the Bazaar free of charge marketplace. This can be achieved with a single click. At the same time they can view and modify the published source code in order to develop new applications and share their results with the community.

The Red Pitaya unit is a network attached device based on Linux operating system. It includes Radio Frequency signal acquisition and generation technologies, FPGA, Digital Signal Processing and CPU processing. Red Pitaya enables everyone to start using technologies, yesterday available only to advanced research laboratories and industry.

Bron: http://wiki.redpitaya.com/

Nou met die wetenschap zijn we meteen al een eind in de goede richting. Maar waarom is de Red Pitaya nu zo ‘hot’ bij de diverse radiozendamateurs in Nederland? Ik denk dat daar een paar oorzaken debet aan zijn:

  • Er is druk geprogrammeerd in de open source wereld om het Red Pitaya meetplatform ook geschikt te maken voor SDR (Software Defined Radio). Met dank aan Pavel Demin.
  • De Red Pitaya is in prijs gehalveerd. Volgens de  januari 2015 folder van Reichelt koste het bordje nog het 2 voudige van momenteel (eind 2015).
  • Verhitte discussies op 3630 kHz over de verschillende SDR oplossingen (FlexRadio (oud en nieuw), ANAN, HackRF, ELAD, ZEUS etc.).

en waarschijnlijk zijn er nog wel meer redenen. Ik werd echter getriggerd doordat Onno, PA0ONO al operationeel was met een Red Pitaya transceiver en tja als SDR man wilde ik niet achterblijven. Als één van de eerste gebruikers van de FLEX-1500 in Nederland en de promotor sinds 2006 van de diverse SDR ontvangers, wilde ik de Red Pitaya ook wel eens aan ‘de tand’ ( FPGA tand 🙂 ) voelen. Omdat ik uit ervaring weet dat Reichelt een snelle leverancier is, heb ik de Red Pitaya daar besteld en werd hij binnen 2 dagen al door UPS bezorgd. Compleet met behuizing.

Eigenlijk wilde ik in alle rust in de komende weken met mijn nieuw speeltje gaan experimenteren en één en ander gaan uitproberen. Maar zoals gewoonlijk, geen rust in de kont en meteen aan de slag. Eenvoud dient de mens dus hier de opsomming van wat je moet doen.
NB:Dit is een handleiding om meteen een volwaardige transceiver te installeren. Er zijn ook andere oplossingen mogelijk voor alleen ontvangst met de programma’s SDR# of HDSDR.

  • Zorg dat je een USB voeding (5Volt, 2A) hebt met micro USB connector
  • Koop een micro SD kaart met tenminste 4GB ruimte
  • Ga naar deze site: http://redpitaya.com/quick-start/
  • Download de Image en kopieer die naar de SD kaart met Win32 Disk Image
  • Volg de verdere instructies op de quick-start site.

Als je die helemaal doorlopen hebt en het MAC adres hebt ingevuld krijg je al het goed is de hieronder afgebeelde pagina op je browser te zien:
(misschien moet je nog een registratie uitvoeren en inloggen op de Red Pitaya.com site)

Afbeelding

Vervolgens druk je op start en wordt er verbinding gemaakt met je Red Pitaya. Je hoeft dus niet het IP adres in te voeren, maar je ziet het IP adres wel verschijnen in de URL balk van je browser. Handig om te onthouden want je kunt ook rechtstreeks naar de Red Pitaya ‘surfen’ dus zonder tussenkomst van de Red Pitaya.com website met inlog etc.

Afbeelding1

Hiermee ben je beland op de startpagina, zeg maar hoofdmenu, van je Red Pitaya. De volgende stap is om de SDR Transceiver applicatie te downloaden en deze aan te zetten. Klik op “Get more applications” en zoek naar:

Afbeelding2

Vervolgens klik je op “Install” om de applicatie te installeren op je Red Pitaya. Surf terug naar de homepage van je Red Pitaya en kies nu de geïnstalleerde “SDR transceiver compatible with HPSDR” applicatie zodat je de Red Pitaya activeert om te communiceren met een HPSDR programma op je computer. Vergeet niet op “Run” te klikken.

Afbeelding5

Je krijgt nu dit scherm te zien op je browser. Je moet dit scherm open laten staan zodat de applicatie op de Red Pitaya blijft draaien!!

Mijn hobby computer draait nog steeds op MS (Windows 10) en dus heb ik PowerSDR mRX PS gedownload. Je kunt de link vinden op de pagina van de Red Pitaya zoals je hem hierboven afgebeeld ziet. De installatie gaat heel makkelijk en het enige wat je moet doen is bij “Setup > General > Hardware Config” het juiste IP nummer ingeven van je Red Pitaya. Vervolgens druk je op POWER en ben je operationeel.

Afbeelding6

O ja, het is handig om een antenne aan te sluiten op IN 1 en een dummy load op OUT 1!!

Afbeelding8

OpenHPSDR lijkt zeer sterk op de FlexRadio PowerSDR die ik gebruikte bij de FLEX-1500, dus meteen vertrouwd en gemakkelijk in gebruik. De mogelijkheden zijn eindeloos inclusief een volledige 2e ontvanger. De versie van OpenHPSDR die ik gebruik is 3.3.6 van 16 november 2015. (Wel slordig dat sommige menuschermen het FlexRadio logo hebben!)

Zenden kan ook, alleen je hebt maar ca. 10dBm (10 mW) ter beschikking. Dus een eindtrap met gevoelige ingang en goede filtering is handig. De eerste testen met zenden zijn zeer goed overigens met mooie audio. Wel de microfoon op de pc aansluiten. Dus toch wel wat verschillen met de FLEX-1500, maar verder eigenlijk hetzelfde SDR concept.

Nu ik het over SDR concept heb, kom ik nog even terug op een van die argumenten waarom de Red Piaya zo ‘hot’ is: de discussies op 80 meter en het vergelijk tussen de diverse SDR apparatuur / oplossingen. Mijns inziens een vergelijk tussen appels en peren, om even in vruchten te blijven spreken. Bijvoorbeeld als je een Apple met een Raspberry Pi vergelijkt: ze zijn allebei geschikt om als computer gebruikt te worden, alleen zit er wel verschil in specificaties, prijs en mogelijkheden. Zo ook tussen bijvoorbeeld een FLEX-6000 serie transceiver en een Red Pitaya. Allebei kunnen ze als transceiver dienen voor de radiozendamateur, maar er is wel een belangrijk verschil als het gaat over ‘out of the box’. De FLEX is klaar voor gebruik, de Red Pitaya moet je zelf tot leven zien te brengen plus dat er nog de nodige extra hardware bijgebouwd moet worden om een volwaardige transceiver op de plank te hebben staan. En dan heb ik het nog niet over de technologische verschillen. De FLEX-6000 serie maakt gebruik van ontwikkelingen waarbij snelle hardware wordt toegepast om al op RF niveau signalen te bewerken. Een fantastische technologische vooruitgang die ons radioamateurs de mogelijkheid geeft om professionele signaalverwerking toe te passen in amateur transceivers nu en in de toekomst. De PC wordt alleen nog maar gebruikt voor bediening en niet meer voor signaalverwerking zoals wel het geval is in de Red Pitaya / OpenHPSDR combinatie.

Toch vind ik de Red Pitaya zeer interessant, temeer omdat het je de gelegenheid geeft om ‘zelf te bouwen’ en het past misschien ook wat makkelijker in het hobby budget. Voor € 235 heb je een meetplatform dat je ook nog eens als SDR transceiver kunt gebruiken. Vooral dit multifunctionele gebruik spreekt me aan waarbij je overigens niet bang moet zijn om met software te experimenteren. Wil je hem uitsluitend als transceiver gebruiken dan is zoals gezegd een eindtrap met low pass filter nodig en is ook handig om het geheel met koeling en al in een kastje in te bouwen. Je bent dan toch snel € 550 kwijt, bijna de prijs van een FLEX-1500 🙂 .

RP

Op verzoek een video waarbij ik OpenHPSDR demonstreer. Na het starten van de Red Pitaya door het laden van een URL met de browser start ik OpenHPSDR en draai wat over de lage banden. Ook demonstreer ik het gebruik van de 2e ontvanger. Ontvanger 1 is aangesloten op een ALA1530+ loop en ontvanger 2 op de G5RV.

Tot slot nog een paar nuttige linkjes om te starten met de Red Pitaya SDR transceiver:

over SDR concepten:

en over het OpenHPSDR project:

vy 73 de Johan, PA3ANG

 

 

 

Portable met de KX3

The proof of the pudding is in the eating.

Vandaag mijn nieuwe aanwinst, de Elecraft KX3 meegenomen op een /P trip. Voor het QRL heb ik het weekend doorgebracht in Lausanne, dus vanochtend ben ik richting het Meer van Genève gereden om een mooi plekje op te zoeken voor een /Portable experiment.

positieNa een korte rit en een stukje lopen vond ik een rustig plekje aan het meer en afgeschermd van de vele joggende en wandelende Zwitsers om mijn KX3 uit te proberen. De omstandigheden waren uitermate gunstig. GoogleMaps link.

  • Zonnig weer, windstil en een aangename tempertuur
  • Zeer goede condities op de amateurbanden
  • Interne batterijen waren goed opgeladen
  • Antenne hing bijna boven het water
  • Goede UMTS verbinding van de iPhone voor RBN / DX Cluster en eventueel EchoLink

Eerst de HyEndFed voor QRP / Portable gebruik opgehangen. Met behulp van een 6 meter lange fibermast en twee bomen was dat relatief snel gefixed. KX3 uit de tas, aansluiten en Woow… dat is even perfect. Signalen waren super en de ontvangst enorm rustig. Een heel verschil met de FT-817 die ik tot nu toe gebruikte. KX3 op de knieën en sleutelen maar.
Ik maak altijd gebruik van het Reverse Beacon Netwerk om te controleren of mijn 5 Watt signalen ook ergens aankomen. Nou dat was dus geen probleem.

IMG_0473

Oeps, wel de juiste call gebruiken Johan, het is HB9/PA3ANG/P. Maar de afstraling is dus goed. Tijd voor het echte werk en al vrij snel kwamen de eerste stations in het log. Op 40 meter was de VERON Bekercontest aan de gang plus nog een oost Europese contest, dus dat ging het niet worden. 20 meter en zelfs 10 meter stemden uiteraard ook prima af met de KX3 op de resonante HyEndFed en dus ziet na een uurtje het log er zo uit:

Call Date Time (UTC) Frequency Mode my RST Remark
EA4BB 15-11-15 10:30 14.056 CW 599 Nando in Madrid
M6KET 15-11-15 10:40 14.060 CW 459 2 way QRP
CN2TR 15-11-15 10:56 28.487 USB 59 Standard report
R2015DF 15-11-15 11:01 28.490 USB 59 Standard report
GM4KGK 15-11-15 11:12 10.115 CW 339 Not completed
F/OE5JKL/P 15-11-15 11:40 28.430 USB 59 SOTA: F-AB473

De verbinding op 10 MHz liep niet goed. Ik kan de volgende keer beter ook nog een losse draad meenemen en een BNC-Banaan adapter, want de KX3 heeft een interne Antenne Tuner die werkelijk alles afgestemd krijgt.

Ondertussen zat ik op de DMR WhatsApp groep mee te kijken naar de ontwikkelingen in Nederland en kwam ik Herman PD0HF tegen. Met hem ben ik naar PI2KMP op EchoLink gegaan om een sked af te spreken. Via Kampen hoorde ik mijn 5 watt uitstekend binnenkomen in Kampen en uiteraard ook een CW verbinding met Herman is in het log geschreven.

Tja de batterijen waren nog niet leeg dus daarna nog 3 verbindingen gemaakt, die niet uitsluitend een uitwisseling waren van rapporten, maar ook echt even babbelen.

Call Date Time (UTC) Frequency Mode my RST Remark
PD0HF 15-11-15 12:00 14.060 CW 599 Sked PI2KMP
2E0YYY 15-11-15 12:20 14.290 USB 58 Mike
9A2HW 15-11-15 12:35 14.246 USB 59 FF101
EC2AG/P 15-11-15 12:30 14.295 USB 57 SOTA station

Ook hoorde ik Karel, PA0KDR roepen voor de vakantieronde op 14.292, maar helaas had hij de audio uitstaan want hij hoorde me niet 🙂

Van de eerste verbinding met EA4BB heb ik een kort filmpje gemaakt, maar seinen en filmen gaat niet samen dus hij eindigt abrupt. Je hoort heel goed hoe rustig de ontvanger is en je hoort zelfs het water klotsen. Ook doe ik nog een poging om de antenne te laten zien.

 

Kortom ik ben zeer tevreden over de KX3 en ga zeker nog eens vaker op pad om in een storingsvrije omgeving leuke verbindingen te maken.

 

Zonnepanelen ellende

Hoe zonniger  buiten, hoe meer storing binnen.

Ja, vroeger stond de buurman aan de deur en deelde mee: ‘JE ZENDER STOORT‘. Nu kan ik naar de buurman gaan en zeggen: ‘JE ZONNEPANEEL STOORT‘!

Helaas, helaas. Het was me natuurlijk al opgevallen dat de laatste jaren de storing op mijn RX320 op onlinereceivers.net alleen maar toenam. De loopantenne op het dakterras gaf vooral overdag een slechte ontvangst en laat op de avond verbeterde het aanmerkelijk en was het nachtuilennet wel weer goed te volgen. Ach ja het zullen wel schakelende voedingen zijn of oude pc-ees. Voorlopig laten we het maar zo.

Maar omdat het aantal gebruikers afnam op de RX320 (en de lol er een beetje af is) heb ik de ontvanger nu definitief ontmanteld. Hierdoor verdween in mijn shack ook weer de nodige storing (carriers op 2 meter) want elk systeem (pc, audiokaart, polling software of wat dan ook) in de shack veroorzaakt wel ongewenste storing op gevoelige apparatuur zoals ontvangers en dus werd mijn spectrum weer wat schoner.

De ontvanger waar ik het meeste gebruik van maakt is de Afedri SDR ontvanger. Kijkradio noem ik het wel eens en inderdaad kun je bijvoorbeeld mooi de hele 40 meter band in één blik zien. Verder komt het de laatste tijd nogal eens voor dat ik overdag thuis ben en mooi op de achtergrond naar 7077 kHz luister. En wat viel op…. als de zon schijnt meer storing en bij grijs en grauw weer een prima ongestoorde ontvangst.

Nou had ik de storing onlangs al toegeschreven aan de Powerline Internetverbinding van mijn ene buurman, maar het zijn dus de zonnepanelen van de andere buurman(en). (more…)

AFEDRI SDR-Net

AFEDRI SDR Network Rev. 3.0a (In box!)

Heb ik weer! Wordt ik door een bevriend zendamateur gewezen op een subliem en goedkoop SDR ontwerp en nog tijdens het QSO roep ik: ‘ik kan niet wachten’. En inderdaad de volgende dag is het contact met de ontwerper in Israel gelegd, de order geplaatst en via PayPal betaald. Nu nog beter weer in Israel afwachten zodat het postkantoor weer open is.

De AFEDRI SDR-Net is een direct sampling Software Defined Receiver en stuurt de I/Q signalen door via twee verschillende interfaces:

  • Network (LAN)
  • USB

Kijk en dat is mooi, want daarmee kan ik de ontvanger via internet benaderen. Vergelijkbare ontvangers met een dergelijke oplossing zijn schrikbarend duur. Bijvoorbeeld de rfspace NetSDR voor $1499!

De specificaties volgens de website zijn in elk geval indrukwekkend. (in het engels van de site)

● 100 kHz to 30.00MHz continuous frequency range  (V3.0a till 50.00MHz?)
● Direct sampling
● Digital down-conversion
● 12- bit 80 MSPS A/D conversion
● Up to 1.85MHz recording and processing bandwidth
● Waterfall display functions, when used with appropriate software
● Recording and playback, when used with appropriate software
● Sensitivity –  MDS -133 dBm at 500Hz bandwidth
● USB 2.0 interface
● LAN interface for remote access
● Compatible with: Linrad, Winrad, HDSDR, Studio1, SDR#, SDR Console SDR-radio, CuteSDR
● Powered from USB or 7.5v to 14 volt external source (for SDR rev. <= 2.1) or 7-10V for SDR’s revisions beginning rev. 2.2
● Dimensions 120mm deep x 78mm wide x 27mm high
● Low cost – $259

Ondertussen heb ik de software al geïnstalleerd op de PC. SDR-RADIO-PRO van Simon Brown schijnt goed te werken en ik gebruik die toch ook al samen met de RTL Dongle. Ik ben benieuwd naar de kwaliteiten van direct sampeling SDR ontvangers, dus nog even wachten op het pakketje uit Israel. Misschien tussen kerst en nieuw als verlaat kerstgeschenk.

 

QRP werkt nog steeds

DX jagen met de FLEX-1500 gaat echt wel!

Vandaag maar weer eens ouderwets qrv op de HF banden met nieuwerwets materiaal. De FLEX-1500 gebouwd door Flex Radio Systems staat hier nog steeds op de plank en zal er ook wel blijven staan, alhoewel je weet maar nooit.

Goed Logger32 en PowerSDR  opstarten, antenne ompluggen en voila! CN2LW is actief op mijn favoriete 17 meter band.

Hier een plaatje van het geheel.

CN2LW werkte split, up 5, dus ook dat eens geprobeerd met FLEX-1500. Ik gebruik de laatste versie van PowerSDR en wel V2.6.4. Deze versie werkt uitstekend en heeft een groot aantal voorgeprogrammeerde audioprofielen voor de mikrofoon welke je in gebruik heb. Ik heb een HC5 element in de behuizing van een MH-31 lookalike  en gebruik enige processing (CPDR) bij DX.

Operating practise, geluk of een goede ontvanger bij CN2LW, maar één keer roepen en meteen beet. 57 rapport, hij 59 en we hebben CN2LW in de log.

Ik zend dus met 5 watt (pardon de drive staat op 50, dus 2,5Watt!) in een Cushcraft R5 vertical op 15 meter hoogte. Geen antenne tuner ertussen en ook geen eindtrap. De radiohobby blijft leuk!

O ja, en QRP hoeft dus niet perse in CW hé. Ik zit lekker in USB heel basaal. Weliswaar moet de PC aan, maar die had ik toch al nodig voor Logger32 en verder draait Chrome op de achtergrond voor als ik nog iets wil nakijken op QRZ.com.