Yazılım Tabanlı Radyolar (SDR)

Yazılım Tabanlı Radyo (SDR) Nedir?

Yazılım Tabanlı Radyo (SDR), geleneksel radyo alıcılarının işlevlerini yazılımla gerçekleştiren bir teknoloji sistemidir. Radyo frekans sinyalleri donanım yerine yazılım aracılığıyla işlenir. Bu, geniş bir frekans aralığını tek bir cihazla tarayıp dinleyebilmenizi sağlar ve farklı modülasyonları kolayca kullanabilirsiniz. SDR teknolojisinin gücü, yazılımla ayarlanabilir olmasıdır; bu da çok farklı uygulamalara uyarlanabilir.

SDR'nin Kullanım Alanları

• Amatör Radyo Haberleşmesi
• Uçuş Takibi (ADS-B)
• Uydu Görüntüleme ve Meteorolojik Veriler
• Denizcilik İletişimi
• FM ve AM Radyo Yayınları

Uydu Görüntülerini SDR ile İndirme

SDR, meteorolojik uydulardan gelen görüntüleri indirmek için kullanılabilir. NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) ve Meteor-M2 gibi uydular sürekli olarak hava durumu ve diğer verileri radyo frekansı üzerinden dünyaya iletir. Bu sinyalleri alıp işlemek mümkündür.

Uydu Görüntülerini Almak İçin Gerekli Ekipmanlar

1. SDR Donanımı: RTL-SDR gibi geniş frekans aralıklarını destekleyen bir SDR cihazı gereklidir.
2. Anten: Uydulardan gelen sinyalleri almak için doğru anten seçimi çok önemlidir. Genellikle geniş bandlı antenler veya belirli bir frekansa odaklanmış antenler kullanılır.
3. Yazılım: Sinyalleri demodüle etmek ve görüntüye çevirmek için yazılımlar kullanılır. WXtoImg, SDRSharp ve GQRX gibi programlar tercih edilir.

Gerekli Frekanslar

NOAA uyduları, 137 MHz bandında sürekli sinyal iletir. Her uydu belirli bir frekans aralığında yayın yapar ve uygun bir SDR cihazı ile bu sinyaller alınabilir. NOAA'nın en popüler uydularından sinyal almak için aşağıdaki frekansları kullanabilirsiniz:

• NOAA-15: 137.620 MHz
• NOAA-18: 137.9125 MHz
• NOAA-19: 137.100 MHz

Bu uyduların sinyalleri, dünya çevresinde dönerken sürekli olarak hava durumu bilgilerini iletir. Belirli zamanlarda uydular, konumunuza göre görünür hale gelir ve sinyalleri almak için en uygun an bu geçişlerdir.

Gerekli Yazılım ve Kurulum

SDR cihazınızı NOAA uydularından sinyal almak için kullanırken aşağıdaki yazılımlar ve kurulumlar gereklidir:

1. SDR++: Çapraz platform desteği sunan, açık kaynaklı ve hafif bir SDR (Software Defined Radio) yazılımıdır. İşlevselliği ve kullanıcı dostu arayüzü ile SDR meraklıları arasında popülerdir.
2. SDR# (SDRSharp): SDR alıcınızı kullanarak sinyalleri dinlemek ve almak için yaygın olarak kullanılan bir SDR yazılımıdır. Sinyalin frekansını 137 MHz civarında ayarladıktan sonra sinyalleri SDR# üzerinden kaydedebilirsiniz.
3. WXtoImg: Bu yazılım, NOAA uydularından alınan APT sinyallerini görüntüye dönüştürmek için kullanılır. WXtoImg, ham radyo sinyallerini hava durumu görüntülerine çeviren özel bir algoritmaya sahiptir. Program, ayrıca farklı görüntü işleme modlarıyla renkli ve daha net görüntüler elde etmenizi sağlar.
4. Orbitron: Uyduların dünya etrafında nerede olduğunu takip etmek için kullanılabilecek bir uydu izleme yazılımıdır. NOAA uydularının ne zaman konumunuza en yakın olacağını bu yazılımla belirleyebilir, en uygun zamanlarda sinyalleri yakalayabilirsiniz.

NOAA Uydularından Görüntü İndirmek İçin Gerekli Anten Türleri

Uydulardan sinyal almak, güçlü ve doğru bir anten kullanmayı gerektirir. NOAA uyduları genellikle 137 MHz civarında yayın yapar, bu nedenle düşük frekansları iyi bir şekilde alabilen antenlere ihtiyaç duyulur. İşte NOAA uydularından görüntü indirmek için en uygun anten türleri:

1. QFH (Quadrifilar Helix) Anteni
   • Frekans Aralığı: 137 MHz - 400 MHz
   • Avantajları: NOAA uydularından sinyal almak için en uygun antenlerden biridir. Çok yönlü yapısı sayesinde, dünya etrafında dönerken uydudan gelen sinyalleri herhangi bir yön kısıtlaması olmadan alabilir. Bu anten, polarize sinyalleri iyi almasıyla bilinir.
   • Kurulum: Yüksek bir noktada kurulması, sinyal kalitesini artırır. Özellikle apartmanların çatısına veya bir direğe monte edilmesi tavsiye edilir.
2. Turnstile Anten
   • Frekans Aralığı: 137 MHz civarında en iyi performansı gösterir.
   • Avantajları: Uydulardan gelen sinyalleri almak için popüler bir diğer seçenektir. QFH kadar karmaşık değildir, bu yüzden hobi amaçlı kullanıcılar için ideal bir seçimdir. Yönlü sinyal almada başarılıdır.
   • Kurulum: Anteni yatay polarize bir şekilde kurarak uydulardan gelen sinyalleri en verimli şekilde alabilirsiniz.
3. Discone Anteni
   • Frekans Aralığı: 30 MHz - 1 GHz
   • Avantajları: Çok geniş bir frekans aralığında kullanılabilir. NOAA uydularından gelen sinyaller için de uygundur. Ancak, özel olarak uydu sinyalleri için tasarlanmadığı için performansı QFH veya turnstile antenlerine göre biraz daha düşüktür.
   • Kurulum: Apartman çatısı veya açık alanlarda kullanıldığında daha iyi performans gösterir.
4. Yagi Anteni
   • Frekans Aralığı: 30 MHz - 3 GHz
   • Avantajları: Yönlü bir anten olduğu için belirli bir uyduya odaklanarak güçlü sinyaller almanızı sağlar. Eğer belirli bir uyduyu hedef alıyorsanız, Yagi anteni sinyal kalitesini önemli ölçüde artırabilir.
   • Kurulum: Uydu geçişi sırasında antenin doğru yöne çevrilmesi gerektiği için motorize bir sistemle kullanılması önerilir. Manuel olarak da yönlendirilebilir.

NOAA Uydularından Görüntü Almak İçin Adım Adım Kurulum

1. Donanım Hazırlığı:
   • Bir RTL-SDR veya daha gelişmiş bir SDR alıcısı kullanın.
   • Yukarıda bahsedilen uygun antenlerden birini seçin ve yüksek bir noktaya yerleştirin.
   • Anteni SDR cihazınıza bağlayın. Anten ile SDR cihazı arasına gerekirse koaksiyel kablo kullanın.
2. Yazılım Kurulumu:
   • SDR# programını bilgisayarınıza indirin ve SDR cihazınızı bilgisayara bağlayarak gerekli sürücüleri kurun.
   • WXtoImg yazılımını indirip kurarak APT sinyallerini işlemek için hazır hale getirin.
   • Orbitron gibi uydu izleme yazılımını kullanarak NOAA uydularının geçiş zamanlarını takip edin.
3. Frekans Ayarı:
   • SDR# üzerinden NOAA uydularının yayını yaptığı frekansları girin. Örneğin, NOAA-19 için 137.100 MHz'i ayarlayın.
   • Sinyal spektrumunu izleyerek APT sinyallerini tespit edin.
4. Sinyali Kaydetme ve İşleme:
   • SDR# ile kaydettiğiniz APT sinyallerini WXtoImg yazılımına yükleyin.
   • WXtoImg, sinyalleri işleyerek hava durumu görüntülerini oluşturacaktır. Görüntüler, genellikle siyah beyaz formatta olsa da, yazılım farklı işleme modları ile daha ayrıntılı ve renkli sonuçlar üretebilir.
5. Sonuçları İzleme:
   • Alınan görüntüleri WXtoImg üzerinden analiz edin ve NOAA uydularından gerçek zamanlı hava durumu verilerini gözlemleyin.

Anten Yerleşimi ve İpuçları

• Yüksek bir yer: Antenlerin yüksek bir noktaya monte edilmesi, uydu sinyallerini daha temiz almanızı sağlar. İdeal olarak, apartman çatısı veya geniş bir bahçe gibi yüksek ve açık alanlar tercih edilmelidir.
• Yönlendirme: Yagi anteni kullanıyorsanız, uydu geçişi sırasında anteni uyduya doğru yönlendirmeniz gerekir. Diğer anten türleri (QFH ve turnstile gibi) bu konuda daha esnek olduğu için çok fazla yönlendirme gerektirmez.
• Parazit Engelleme: Şehir merkezlerinde sinyal parazitleri yaygın olabilir. Mümkünse anteni radyo kulelerinden veya elektrik hatlarından uzak bir yere monte edin.

SDR ile Anten Türleri ve Frekans Aralıkları

SDR performansını artırmanın en önemli yollarından biri doğru anteni kullanmaktır. Alınmak istenen sinyallerin frekansına göre anten seçimi yapılmalıdır. Antenlerin doğru şekilde yerleştirilmesi de sinyal kalitesini büyük ölçüde etkiler.

Popüler Anten Türleri ve Frekans Aralıkları

1. Dipol Anten
   • Frekans Aralığı: 1 MHz - 300 MHz
   • Kullanım Alanı: Genellikle VHF ve UHF bandındaki sinyallerin alınmasında kullanılır.
   • Avantajları: Basit, ekonomik ve geniş frekans aralığına sahip.
2. Yagi Anteni
   • Frekans Aralığı: 30 MHz - 3 GHz
   • Kullanım Alanı: Yönlü bir anten olduğu için belirli bir kaynaktan gelen sinyalleri güçlü bir şekilde alabilir. UHF, VHF, hava trafiği, amatör radyo gibi alanlarda kullanılır.
   • Avantajları: Yüksek kazanç sağlar ve sinyali belirli bir yönden alarak paraziti azaltır.
3. Discone Anteni
   • Frekans Aralığı: 30 MHz - 1 GHz
   • Kullanım Alanı: Geniş bir frekans aralığında kullanılabilir. Polis telsizleri, amatör radyo, denizcilik ve hava trafiği gibi sinyalleri alabilir.
   • Avantajları: Çok yönlü ve geniş bantlı olması sayesinde birçok farklı sinyali yakalayabilir.
4. Log-Periodik Anten
   • Frekans Aralığı: 30 MHz - 3 GHz
   • Kullanım Alanı: Geniş bir frekans aralığında çalıştığı için çok yönlü kullanıma uygundur. Özellikle VHF ve UHF bandındaki sinyalleri almak için tercih edilir.
   • Avantajları: Geniş frekans spektrumunda güçlü performans sunar.
5. QFH (Quadrifilar Helix) Anteni
   • Frekans Aralığı: 137 MHz - 400 MHz
   • Kullanım Alanı: Uydu sinyalleri almak için idealdir. Özellikle NOAA ve Meteor uydularından gelen hava durumu görüntülerini almak için yaygın olarak kullanılır.
   • Avantajları: Uydular gibi dönen sinyalleri alabilmesi için mükemmel bir tasarıma sahiptir.

Antenler hakkında daha detaylı bilgi için ANTEN TEORİSİ: Analiz ve Tasarım kitabını öneririm. Çok fazla teknik bilgi içermektedir.

Frekans Aralıkları

SDR cihazları farklı frekans aralıklarında çalışabilir ve her frekans aralığı farklı sinyallerin alınmasını sağlar. İşte SDR ile alınabilecek bazı frekans aralıkları:

• VHF (Very High Frequency): 30 MHz - 300 MHz
  • FM radyo yayınları, hava trafiği sinyalleri, amatör radyo ve denizcilik haberleşmesi gibi sinyaller bu aralıktadır.
• UHF (Ultra High Frequency): 300 MHz - 3 GHz
  • UHF frekansları televizyon yayınları, askeri haberleşme, mobil telefon sinyalleri, Wi-Fi, Bluetooth ve ADS-B sinyalleri gibi birçok iletişim için kullanılır.
• HF (High Frequency): 3 MHz - 30 MHz
  • Bu aralık, kısa dalga radyo yayınları, amatör radyo, denizcilik ve hava yolları haberleşmesi için kullanılır.
• SHF (Super High Frequency): 3 GHz - 30 GHz
  • Uydu haberleşmesi, radar sistemleri ve mikrodalga haberleşme için kullanılır. Yüksek frekanslarda daha kısa mesafeli sinyaller işlenir.

SDR Filtreleri Nedir ve Neden Kullanılır?

Filtreler, belirli frekanslardaki sinyalleri engelleyen veya geçiren elektronik devrelerdir. SDR kullanırken filtreler, güçlü yerel radyo istasyonlarından kaynaklanan parazitleri ortadan kaldırmak, belirli bir frekans bandına odaklanmak veya istenmeyen sinyalleri engellemek için kullanılır.

Filtre Çeşitleri:

1. Alçak Geçiren Filtre (Low Pass Filter): Bu filtreler, belirli bir frekansın altındaki sinyalleri geçirir ve daha yüksek frekanslardaki sinyalleri engeller. Örneğin, 2.6 MHz’den düşük sinyallerin geçmesine izin verirken daha yüksek frekansları keser.
2. Yüksek Geçiren Filtre (High Pass Filter): Yüksek geçiren filtreler, belirli bir frekansın üstündeki sinyalleri geçirir ve düşük frekansları engeller. Örneğin, Broadcast AM Reject High Pass Filter gibi filtreler, AM yayın bandını engelleyerek daha yüksek frekanslardaki sinyallerin alınmasına olanak tanır.
3. Bant Geçiren Filtre (Band Pass Filter): Bant geçiren filtreler, belirli bir frekans aralığındaki sinyalleri geçirir. Örneğin, 144-146 MHz bandını almak için kullanılan bant geçiren filtreler, diğer frekansları engeller.
4. Bant Durduran Filtre (Band Stop Filter): Bu filtreler, belirli bir frekans aralığını engeller ve diğer sinyallerin geçmesine izin verir. Özellikle yerel radyo istasyonları gibi güçlü sinyallerin bulunduğu durumlarda kullanışlıdır.

Broadcast AM Reject High Pass Filter (2.6 MHz HPF)

Bu filtre, SDR kullanıcıları için yerel AM radyo yayınlarından gelen güçlü sinyalleri engelleyerek daha temiz bir sinyal alımını sağlar. Genellikle şehirlerdeki güçlü radyo istasyonları, SDR alıcısına büyük miktarda parazit ileterek zayıf sinyallerin alınmasını zorlaştırabilir. Broadcast AM Reject High Pass Filter tam bu sorun için tasarlanmıştır.

Özellikleri:

• Frekans Aralığı: Bu filtre, 500 kHz - 1.7 MHz arasındaki AM yayın bandını engeller.
• Engelleme (Attenuation): 50 dB’den fazla engelleme sağlar. Bu, güçlü AM sinyallerinin neredeyse tamamen ortadan kaldırıldığı anlamına gelir.
• 3 dB Roll-off Noktası: Filtrenin etkin olduğu frekans aralığına 2.5-2.6 MHz arasında geçiş yapılır.
• SMA Dişi Bağlantılar: SDR cihazlarıyla uyumlu SMA dişi konnektörler ile bağlanır.
• Sadece Alıcılar İçin (RX): Bu filtre, sadece alıcılar için kullanılır ve verici sistemlerde kullanılmamalıdır.

Neden Önemlidir?

AM bandı, genellikle güçlü sinyaller içerir ve bu sinyaller SDR alıcınızın diğer frekanslardaki sinyalleri doğru bir şekilde işlemesini zorlaştırabilir. Özellikle 500 kHz - 1.7 MHz arasındaki sinyaller, SDR donanımınızı doyurabilir ve zayıf sinyallerin kaybolmasına neden olabilir. Broadcast AM Reject Filter bu sinyalleri engelleyerek SDR'nizin performansını önemli ölçüde artırır.

Bu Filtreyi Nasıl Kullanabilirsiniz?

• SDR cihazınızı bağladığınız anten ile SDR alıcısı arasına bu filtreyi takarak, 500 kHz - 1.7 MHz arasındaki tüm sinyalleri etkili bir şekilde engelleyebilirsiniz.
• Özellikle AM yayınların yoğun olduğu şehir merkezlerinde veya yerel radyo istasyonlarına yakın yerlerde, bu filtre SDR kullanımınızı çok daha verimli hale getirir.

SDR'de Filtre Kullanımı İçin Öneriler:

1. Yerel Radyo İstasyonlarından Kaynaklanan Parazitler: Eğer çevrenizde çok güçlü radyo sinyalleri varsa, bant durduran filtreler kullanarak bu sinyalleri engelleyebilirsiniz. Örneğin, Broadcast AM Reject Filter, AM sinyallerini tamamen ortadan kaldırmak için idealdir.
2. Geniş Bantlı Anten Kullanımı: Geniş bantlı bir anten kullanıyorsanız, anteninizin aldığı tüm frekansları SDR’ye iletmesi mümkündür. Bu durumda istemediğiniz frekansları filtrelemek için yüksek geçiren veya bant durduran filtreler kullanabilirsiniz.
3. İstenmeyen Frekanslar: SDR cihazınızın, belirli bir bandın dışındaki sinyalleri almasını istemiyorsanız, bant geçiren filtreler kullanarak sadece hedef frekansları alabilirsiniz. Bu, ADS-B gibi spesifik sinyalleri dinlemek için oldukça faydalıdır.

Yazılım Tabanlı Radyo (SDR) ve İleri Seviye Kullanım Alanları

Yazılım Tabanlı Radyo (SDR), sinyalleri donanım yerine yazılım aracılığıyla işleyen bir teknolojidir. Bu, geniş bir frekans aralığında sinyal almanızı sağlar ve donanım modifikasyonları yapmadan farklı uygulamaları test etme imkanı sunar. SDR'nin bu esnek yapısı, amatör radyo operatörlerinden profesyonel iletişim mühendislerine kadar geniş bir kullanıcı kitlesine hitap eder.

SDR Alıcı Hassasiyeti ve Dinamik Aralık

SDR alıcılarının performansını değerlendirirken dikkate alınması gereken en önemli faktörlerden biri alıcı hassasiyetidir. Alıcı hassasiyeti, SDR'nin düşük güçlü sinyalleri alıp işleyebilme kapasitesini belirler. Genellikle dBm (desibel-miliwatt) cinsinden ifade edilir ve daha düşük dBm değerleri, daha zayıf sinyallerin alınabileceğini gösterir.

Bir diğer önemli parametre ise dinamik aralıktır. Dinamik aralık, SDR'nin aynı anda hem çok güçlü hem de çok zayıf sinyalleri işleyebilme kapasitesini gösterir. İyi bir dinamik aralığa sahip bir SDR cihazı, güçlü sinyallerin zayıf sinyalleri maskelemesini önler ve parazitleri azaltır.

Örneğin, RTL-SDR gibi düşük maliyetli SDR cihazları, amatör kullanım için yeterli hassasiyete sahipken, Airspy veya HackRF gibi daha profesyonel cihazlar daha geniş bir dinamik aralık ve daha yüksek hassasiyet sunar.

Örnekleme Hızı (Sampling Rate)

SDR'nin en kritik parametrelerinden biri de örnekleme hızıdır. Örnekleme hızı, SDR cihazının saniyede işleyebildiği veri örneklerinin sayısını belirler. Bu hız, cihazın alabileceği sinyal bant genişliğini etkiler. Örneğin, yüksek bant genişliğine sahip sinyalleri almak istiyorsanız, yüksek örnekleme hızına sahip bir SDR cihazı gereklidir.

• RTL-SDR: 2.048 MSPS (Mega Samples Per Second) örnekleme hızıyla sınırlı bant genişliği sunar.
• HackRF One: 20 MSPS'ye kadar örnekleme hızı sağlayarak geniş bir frekans aralığında sinyal alımına imkan tanır.
• LimeSDR: 60 MSPS ile çok daha yüksek bant genişliğine sahip sinyalleri işleyebilir.

SDR Yazılım Entegrasyonu ve Modifikasyonlar

SDR cihazlarını verimli kullanmak için yazılım büyük önem taşır. Yaygın kullanılan SDR yazılımlarından bazıları şunlardır:

• SDRSharp (SDR#): Kullanıcı dostu arayüzüyle yaygın olarak kullanılan bir SDR yazılımıdır. Modülasyon tiplerini değiştirme, sinyal demodülasyonu ve spektrum analizleri gibi birçok işlevi destekler.
• GQRX: Linux kullanıcıları için popüler bir seçenek olup, birden fazla SDR cihazı ile uyumlu çalışır.
• CubicSDR: Çapraz platform desteği ile SDR kullanıcıları arasında popülerdir. Hem Windows hem de macOS'ta çalışabilir.

Bu yazılımların ayarlarıyla oynayarak frekans filtreleme, sinyal kuvvetlendirme ve modülasyon tekniklerini geliştirebilirsiniz. Ayrıca, GNU Radio gibi daha gelişmiş açık kaynak yazılımlar kullanarak SDR ile tamamen özelleştirilmiş sinyal işleme uygulamaları yaratabilirsiniz.

SDR ve FPGA (Field-Programmable Gate Array) Entegrasyonu

Yüksek performanslı SDR projelerinde FPGA'lerin kullanımı gittikçe yaygınlaşıyor. FPGA, yazılım tanımlı radyo projelerinde gerçek zamanlı sinyal işleme yeteneklerini artırır. Yüksek hızlarda veri işleme kapasitesi sunan FPGA'ler, özellikle 5G, uydu haberleşmesi ve radar uygulamalarında SDR performansını önemli ölçüde artırabilir.

FPGA'nin SDR'ye Katkıları:

• Yüksek hızda sinyal işleme: FPGA'ler paralel veri işleyebilir, bu da büyük veri kümelerinin hızla işlenmesini sağlar.
• Donanım hızında yazılım esnekliği: SDR projelerinde yazılım güncellemeleriyle yeni işlevler eklenebilir.

Örneğin, LimeSDR'de kullanılan Lime FPGA çipi, kullanıcıların SDR cihazlarını FPGA ile programlayarak daha yüksek frekanslarda ve bant genişliklerinde verimli çalışmalarına olanak tanır.

Yüksek Frekanslarda SDR Kullanımı (GHz Seviyeleri)

SDR cihazlarının GHz seviyesinde sinyal alım kapasitesi, birçok ileri düzey uygulamanın kapılarını açar. Bu frekans aralıkları genellikle mikrodalga haberleşmesi, radar sistemleri ve uydu iletişimi gibi yüksek bant genişliği gerektiren uygulamalarda kullanılır.

• HackRF One: 1 MHz ile 6 GHz arasında çalışabilir, bu da geniş bir uygulama yelpazesine olanak tanır.
• LimeSDR: 100 kHz'den 3.8 GHz'e kadar geniş bir frekans aralığı destekler.

GHz frekanslarında çalışırken dikkat edilmesi gereken en önemli faktörlerden biri parazitlerin azaltılmasıdır. Yüksek frekanslarda sinyallerin bozulmaması için yüksek kaliteli filtreler ve hassas antenler kullanmak gerekir.