DVB-T-USB-Sticks als Scanner von 9 kHz bis über 1 GHz Drucken E-Mail
Samstag, den 23. November 2013 um 14:40 Uhr

 

DVB-T-USB-Sticks als Scanner, Spectrum-Analyzer und für den Filter-Abgleich von 9 kHz bis über 1 GHz

Für ein paar Euro hatte ich mir zwei DVB-T-USB-Sticks, welche auf dem Chip RTL2832U basieren, aus China bestellt. Mit einer kostenlosen Software und einem einfachen Up-Konverter lassen sich diese DVB-T-USB-Sticks als breitbandige Scanner und bedingt sogar als Spectrum Analyzer nutzen.

DVB-T-USB-Stick: Für den Empfang von DRM+, UKW und DVB-T gibt es für wenige Euro USB-Sticks samt einer kleinen Antenne. Wenn diese USB-Sticks auf den Chip RTL2832U basieren, wie dies meistens der Fall ist, können mit Hilfe frei verfügbarer Software jede Menge Empfangsexperimente vorgenommen werden. Einen solchen DVB-T-USB-Stick habe ich mir zum Beispiel bei www.ebay.de/itm/161058148903 bestellt. Nach über 4 Wochen Lieferzeit kam er dann endlich.


Ein DVB-T-Stick für unter 10 Euro mit dem Tuner R820T, der ebenfalls auf den Decoder RTL2832U basiert.

Rätselhafter Wackelkontakt: Mein Exemplar hatte sich übrigens bei mir als handempfindlich erwiesen. Berührte man das Gehäuse oder das USB-Kabel in der Nähe des Sticks mit der Hand, dann funktionierte der Stick nicht mehr. Er musste dann vom PC getrennt werden und wieder neu eingesteckt werden. Anfangs vermutete ich ein EMV-Problem, ein Treiberproblem oder schlechte Lötstellen. Der Fehler lag aber ganz banal in den USB-Stecker-Kontakten des Sticks. Nach einer Reinigung der Kontakte mit ölfreiem Elektronikkontaktspray und nach dem Blankkratzen der Kontaktflächen verschwand der anfangs rätselhaft wirkende Fehler. Schließlich wurde die äußere Blechhülle des USB-Steckers mit einer Zange etwas zusammengedrückt, wodurch das angeschlossene USB-Kabel fester sitzt, sodass selbst bei starkem Rütteln kein Wackelkontakt mehr auftrat.


Geöffneter DVB-T-Stick mit dem Tuner R820T und dem Decoder RTL2832U.


Ein DVB-T-Stick mit dem Tuner FC0013 und dem Decoder RTL2832U. Frequenzbereich 22 - 1100 MHz.


Ein geöffneter DVB-T-Stick mit dem Tuner FC0013 und dem Decoder RTL2832U.


Auschnittsvergrößerung: Links ist der FC0013 zu erkennen, rechts der RTL2832U.

Verbesserter DVB-T-Stick mit dem Tuner 820T2: DVB-T-USB-Sticks mit dem Aufdruck 820T2 kommen in einem blauen Gehäuse daher und sollen deutlich besser (nach grober Schätzung etwa 6 dB S/N-Ratio) sein als die älteren Versionen, welche z.B. einen FC0013 als Tuner besitzen. Die blauen Sticks lassen sich zum Beispiel unter SDRSharp mit den gleichen Treibern betreiben, welche auch für die älteren Sticks funktionieren. Die Sticks mit dem 820T2 gibt es in der Bucht für unter 10 Euro aus China.


Verbesserte Empfangseigenschaften bieten DVB-T-Sticks mit dem Tuner 820T2, welche in der Bucht bereits für unter 10 Euro angeboten werden, wenn man die wochenlange Lieferzeit aus China erduldet. Es reicht nach "820T2" zu suchen und schon erscheinen die blauen Sticks. Gehörmäßig ist geringeres Rauschen festzustellen.

Benötigter Rechner für die Empfangssoftware der Sticks: Mindestens 1,7 GHz CPU mit USB 2.0 und Windows. Aber dann ist die CPU zu 100% ausgelastet.

Frequenzbereich: Laut Anbieter enthält mein Exemplar den Tuner R820T, welcher nach der Liste von sdr.osmocom.org/trac/wiki/rtl-sdr einen Empfangsbereich von 22 - bis 1766 MHz liefert. Dazu muss man wissen, dass es DVB-T-Sticks mit verschiedenen Tunern und damit mit verschiedenen Frequenzbereichen gibt. Siehe dazu den vorangegangenen Link. Welcher Stick welchen Chipsatz besitzt, ist oft aus der Bezeichnung ersichtlich oder wird von vielen Ebay-Händlern ausdrücklich angegeben.

Empfang unterhalb von 22 MHz mit einem Konverter: Dazu muss die Empfangsfrequenz heraufgemsicht werden, da die meisten Tuner unterhalb von 20 bis 30 MHz nichts empfangen können. Unter www.george-smart.co.uk/wiki/FunCube_Upconverter gibt es ein Beispiel. Es reicht allerdings ein Oszillator um die 40 MHz einzusetzen. Nach dem Mischer sollte noch ein 50-Ohm-Dämpfungsglied für die Anpassung geschaltet werden. Für die MCX-Buchse des DVB-T-Sticks habe ich mir unter www.ebay.de/itm/230905683216 ein paar Kabel besorgt. Mehr unter forum.db3om.de/ftopic18613.html. Ein weiterer Konverter mit Ringmischer ist unter http://www.darc-husum.de/sdr-konverter.html beschrieben.

Empfang unterhalb von 22 MHz ohne Konverter durch Hardware-Modifikation: Siehe www.rtl-sdr.com/rtl-sdr-direct-sampling-mode/ und superkuh.com/rtlsdr.html#directsample. Der Stick wird geöffnet und die Antenne wird direkt an den Pin 1 oder Pin 2 des RTL2832U gelötet. Dann die Konfiguration von SDR# ändern. Der Empfang ist dann theoretisch von 0 Hz bis fast 30 MHz möglich. Umbauanleitung hier: yu3ma.net/wp/wp-content/uploads/2012/08/rtl2832u-dc-mods.pdf. Es lohnt sich dafür einen zweiten DVB-T-Dongle anzuschaffen. Die beiden Koppelkondensatoren müssen übrigens nicht ausgelötet werden.


Dünner Draht als Antenne zum Pin 1 des RTL2832U für den direkten Empfang von Frequenzn unter 22 MHz ohne Verwendung eines Up-Konverters.

Software: Es gibt mehrere kostenlose Programme, welche mit den DVB-T-Sticks auf der Basis des RTL2832U zusammenarbeiten. Das Prinzip ist meistens immer ähnlich. Damit sie die DVB-T-Sticks erkennen, muss mit Zadig der Treiber für die DVB-T-Sticks installiert werden. Danach müssen dem eigentlichen Programm noch zusätzliche DLLs hinzugefügt weren. Am einfachsten ist die Installation von SDRSharp.

SDRSharp: sdrsharp.com/. Anfängerfreundliches Programm. Mein Lielingsprogramm. Unter "Frequenzgang mit einem DVB-T-Stick bestimmen" sind die aktuellen Tücken der Installation beschrieben.

Hier steht ebenfalls die Installationsanleitung. Siehe auch www.essexham.co.uk/news/realtek-sdr-pc-dongle-for-under-20-pounds.html

SDR-Radio: v2.sdr-radio.com/Home.aspx. Installation: http://www.hamradioscience.com/ .. /

HDSDR: www.hdsdr.de/ Installation: www.hamradioscience.com/alternative-installation-procedure-for-rtl-sticks-and-hdsdr/


SDR-Radio: Das Programm bietet eine Fülle von Einstellmöglichkeiten. Dafür ist die Bedienung kompliziert und die Oberfläche leider sehr unübersichtlich.

Empfang digitaler Betriebsarten: SDRSharp kann z.B. keine Digimodes dekodieren. Mit Hilfe einer Software ( vb-audio.pagesperso-orange.fr/Cable/index.htm ), die wie ein virtuelles Audiokababel funktioniert, können aber die bekannten Digimode-Programme wie Fldigi, DREAM u.s.w. damit verbunden werden. Mehr steht unter sourceforge.net/apps/mediawiki/drm/index.php?title=RTL2832U_Guidance.

Empfang von DVB-T und DAB+: Die Software dazu befindet sich auf einer mitgelierten Mini-CD. Erst SDR# installieren. Dann den Stick in einen anderen USB-Port stecken und die mitgelieferte Software installieren. So soll es angeblich gehen. Bei mir klappte es nicht. Vor der Installation der mitgelieferten Software unbedingt unter Windows einen Wiederherstellungspunkt anlegen.

Breitband-Empfangs-Antennen:
MiniWhip: dl1dbc.net/SAQ/miniwhip.html (10 kHz-20 MHZ)
Discone: www.google.se/?gws_rd=cr&ei=kh9hUt69E5OP4gS8-4GwBg#q=discone+antenna+design

Erste Empfangsversuche ohne Konverter: Die Installation der Software SDRSharp mit dem Installer für einen DVB-T-Stick http://sdrsharp.com/downloads/sdr-install.zip ging gemäß der Anleitung unter http://rtlsdr.org/softwarewindows problemlos. Der Vorteil dieser Installation ist, dass mit Zadig die Treiber für den DVB-T-Stick gleich mitinstalliert werden.

Die mitgelieferte Stummelantenne hatte eine geringe Empfangsleistung. Das Antennenkabel davon, das kein Koaxkabel war, sondern aus zwei Drähten besteht, habe ich abgeschnitten und mit einem Antennenverstärker, der im Kern aus einem MMIC besteht, verbunden. Damit gelang dann mit 2 x 2 Meter Draht als Dipol eine Empfindlichkeit, die in etwa einem Kofferradio entspricht. Ab und zu ist ein kurzer Aussetzer zu hören. Etwas anderes außer UKW-Rundfunk habe ich noch nicht empfangen können. Inzwischen hatte ich mir einen UKW-Halbwellen-Dipol aus Koaxkabel gebastelt. Damit geht es recht gut. Ich sollte eben den Gesetzen der Physik vertrauen.


SDR-Sharp empfängt UKW-Rundfunk. Einfache Bedieunung, klare Oberfläche.


Unter "Configure" lässt sich die Empfindlichkeit einstellen. Je höher die Sample Rate gewählt wird, desto breiter ist der Frequenzbereich, welcher in der Spektrumsanzeige zu sehen ist. Bis zu etwa 4 MHz können gleichzeitig überblickt werden.

Versuchsweise hatte ich für einen anderen USB-Port die DVB-T-Software für den Empfang von DVB-T, DAB+ und UKW-FM installiert. Mit der Zimmerantenne konnten ein paar DVB-T-Kanäle empfangen werden. DAB+ scheint es in meiner Gegend nicht zu geben und UKW-FM war verrauscht zu empfangen. SDRSharp lief danach nicht mehr. Nach der Deinstallation der DVB-T-Software wollten die DVB-T-Sticks auf die Treiber der kommerziellen DVB-T-Software zugreifen SDRSharp funktioniert für UKW-FM wesentlich besser und mit weniger Rauschen als diese kommerzielle Software.

Empfang von 9 kHz bis etwa 25 MHz mit einem Up-Konverter: Irgendwann hatte ich Lust auf einen Up-Konverter bekommen und zur Probe einen mit einem SA612 und einem 33,333 MHz-TTL-Oszillator aufgebaut, alles noch ohne Eingangs-Filter. Ich habe genommen, was in der Bastelkiste an Bauteilen da war. Überragend ist der Empfang nicht, jedoch brauchbar an einer 30 m langen Drahtantenne. SSB ging eher schlecht. Für den Abgleich von schmalbandigen ZF-Filtern wird der Konverter aber taugen, da er auch Langwelle und Längstwelle abdecken kann.


Scan von 0 Hz bis etwa 2 MHz mit Hilfe meines Up-Konverters.


Ein DVB-T-Stick an meinem selbst gebauten Up-Konverter, den ich auf die Schnelle mit einem SA612 aufgebaut hatte.


Up-Konverter als Eigenbaukonstruktion.


Schaltbild meines ersten Versuchsaufbaus. Die Schaltung ist noch nicht optimal und nur der erste Entwurf. Trotzdem funktionierte sie ganz gut beim Empfang von Rundfunksignalen, obwohl Eingangsfilter völlig fehlen. Schwache Signale werden allerdings durch die starken Rundfunksender "zugestopft". Der SA612 ist zudem weder eingangs- noch ausgangsseitig richtig angepasst. Es gibt bessere Lösungen mit Ringmischern.


So sieht die Anschlussbelegung der meisten TTL-Quarzoszillatoren aus. Einige Typen funktionieren allerdings mit 3,3 Volt! 33,333 MHz hatte ich gewählt, weil der TTL-Generator gerade vorhanden war.

Mein SA612-Konverter scheitert auf Grund der fehlenden Eingangsfilter bei schwachen Signalen. Amateurfunk ist damit kaum zu empfangen. Dafür gehen Rundfunksender um zu besser. Auf Längstwelle konnte ich die Navigationssender bei 20 kHz hören und der Zeitzeichensender DCF77 bei 77,5 kHz war deutlich zu hören. Langwelle geht selbstvertändlich auch.


Hörprobe beim Empfang von Längst- bis Mittelwelle mit meinem einfachen Up-Konverter, dem Programm SDRSharp und einem DVB-T-USB-Stick.

Also werde ich diesen Konverter zusammen mit dem DVB-T-Stick in ein Kästchen einbauen und ich habe mein Gerät zum Aufnehmen von ZF-Bandfilterkurven in Verbindung mit einem Rauschgenerator. Die 5 Volt für den Konverter hole mir direkt von der USB-Schnittstelle.

Verbesserte Version des Up-Converters: Dem Up-Converter habe ich nun ein Eingangsfilter als Tiefpass bei einer Grenzfrequenz von etwa 1,8 MHz hinzugefügt. Zudem hat er einen anderen Oszillator erhalten, welcher auf 125 MHz schwingt. Die genaue Beschreibung ist hier.

ZF-Filterabgleich mit dem DVB-T-USB-Stick: An den Antenneneingang des abzugleichenden Radios wird eine Rauschquelle angeschlossen. Am letzten Filter wird die Spannung dem Up-Konverter zugeführt, welcher mit einem DVB-T-Stick in Verbindung mit der Software SDRSharp betrieben wird. Damit lassen sich auch schmalbandige Quarzfilter abgleiche. Mehr dazu steht unter Frequenzgang mit einem DVB-T-Stick bestimmen.


ZF-Filter-Abgleich mit einem Rauschgenerator und einem DVB-T-Stick.


Mit einem DVB-T-Stick dargestellt Filterkurve eines ZF-Verstärkers.

Genaue Frequenzanzeige in SDRSharp erreichen: 1. Ohne Konverter arbeiten und einen UKW-Sender bekannter Frequenz empfangen 2. Unter Configure die Frequency Correction durch Probieren eingeben, bis in den Sprechpausen der Träger des UKW-Senders in der Spektrumanzeige exakt die richtige Frequenz trifft. Dazu die höchstmögliche Auflösung der Spektrumsanzeige (Resolution) wählen. 3. Mit dem Up-Converter eine Rundfunktstation bekannter Frequenz empfangen und durch Subtraktion die Frequenz des Oszillators im Up-Converter ermitteln und unter Shift als negative Zahl eintragen.

Up-Converter-Bauanleitung mit Rauschgenerator: Diesen Up-Converter gibt es sowohl als fertiges Produkt als auch zum Nachbauen. Der Rauschgenerator ist aber nicht bestückt. Der Up-Converter ist mit einem großsignalfesten Ringmischer bestückt. Durch den Ringmischer ist der Up-Converter unterhalb von 500 kHz unempfindlich. Mehr dazu steht unter Up-Converter von Nooelec für DVB-T-USB-Sticks.


Der DVB-T-Stick und der Up-Converter wurden zusammen auf ein Brettchen montiert. Der Ausgang des Konverters wurde mit dem Eingang des Sticks verbunden. Ein angelöteter Draht führt zum Antenneneingang des Konverters. Die 5 Volt für den Up-Converter stammen direkt vom USB-Stick.

Allwellenempfänger mit einem DVB-T-Stick und dem Banana-Pi: Siehe unter http://www.wumpus - gollum - forum.de ... sparsames - digitales - allwellenradio - selbst - gebaut-8_47.html. Es geht auch ohne normalen Rechner und ohne Up-Converter auf eine stromsparende Art und Weise unter Linux.

Empfangsverbesserungen: Vorfilter und rauscharme Vorverstärker können Wunder wirken. Nicht zuletzt ist eine gute Antenne wichtig. Mehr dazu ist unter Besserer Empfang für DVB-T-USB-Sticks beschrieben.


Hier habe ich von links nach rechts ein UKW-Bandpass, ein MMIC und einen älteren DVB-T-Stick zusammengeschaltet. Die Empfangsleistung war deutlich besser. Als Antenne diente ein Meter Draht, den ich im Keller verwendete. Bei dieser Antennenlage war der Bandpass bei mir nicht notwendig, weil ich keine starken TV-Sender in de Nähe habe.


Ein Vorverstärker mit einem MMIC kommt mit wenigen Bauteilen aus. Nachteilig ist der hohe Stromverbrauch. Dieser hier benötigt 45 mA bei 11 Volt und ist unter Ein UKW-Vorverstärker mit einem MMIC beschrieben.


Rauschfreier Empfang eines UKW-Rundfunksenders dank des vorgeschalteten MMIC. Zum  Einsatz kommt das Programm SDR# (SDRSharp).

Zuletzt aktualisiert am Montag, den 21. September 2015 um 20:32 Uhr
 
18. September 2015

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