Dieses Protokoll dokumentiert das wöchentliche Projekttreffen des Open Research Institute (ORI) vom 1. September 2026. Im Fokus stehen Fortschritte und Hürden bei FPGA-basierten Software Defined Radios (SDR), Hardware-Spannungsinkompatibilitäten auf Entwicklungsboards, die Umstellung auf raumqualifizierte Teledyne-Komponenten, der Aufbau einer Erd-Mond-Erd (EME)-Funkstation mit K3NG-Rotatorsteuerung sowie die Analyse der Leiterplattenarchitektur der Kraken Discovery Dish für den Empfang der 21-cm-Wasserstofflinie.
Wichtigste Punkte & Zeitstempel
0:50 OpenCPI-Implementierung: Aaron berichtet über erfolgreiche digitale Loopbacks (FPGA zum Chip und zurück) für das ADRV9009 mittels OpenCPI; die HF-Validierung soll über ein Pluto-SDR (Maya) und einen externen Signalgenerator erfolgen.
3:30 Hardware-Spannungsinkompatibilität: Der ADRV9002 weist eine physikalische Spannungsinkompatibilität mit dem Xilinx Versal VCK190 Dev-Board auf, die sich nicht über Pin-Constraints oder Vivado-DRC-Regeln lösen lässt.
6:05 Teledyne-Komponenten & ESIstream: Strategiewechsel hin zu raumqualifizierten ADCs und DACs von Teledyne für das VCK190; Nutzung des quelloffenen ESIstream-Protokolls (bis 10+ Gbps) als leichtgewichtige Alternative zu JESD204B/C.
31:40 VCK190 Remote-Lab-Deployment: Paul beschreibt die Installation des VCK190 im Remote-Lab, die Herausforderungen beim Boot-Prozess, den massiven Kupferkühlkörper sowie den Quad-Port-Seriell/JTAG-Mikrocontroller.
41:00 Oszillator-Stabilität & Phasenouschnitt: Die internen Taktquellen weisen eine Drift von ca. 25 ppm auf; für Mikrowellen- und Weltraumanwendungen sind externe Referenzen oder GPS-basierte Oszillatoren zur Kompensation des Doppler-Effekts erforderlich.
51:10 EME-Stationssteuerung: Entwicklung einer Arduino-Mega-basierten Steuereinheit (K3NG-Firmware, Seed Studio Relais-Hat, 20x4-LCD) zur Ansteuerung des Yaesu G5500 DC-Rotators als kostengünstiger Ersatz für eine $750 teure kommerzielle Schnittstelle.
53:15 Septum-Speisehorn & Sendeleistung: Einsatz eines via Send-Cut-Send gefertigten Septum-Polarisators zur Erzeugung zirkularer Polarisation für EME-Betrieb, betrieben mit einem 20-Watt-Verstärker (DB6NT).
1:02:40 Projekt "Sending Stones": Fortschritte beim Meshtastic-basierten Telemetrienetzwerk für Packet Delivery Ratio (PDR)-Messungen auf der kommenden Defcon.
1:05:05 Kraken Discovery Dish: Adrian analysiert das Leiterplattendesign der Discovery Dish für den Empfang der 21-cm-Wasserstofflinie (L-Band), bestehend aus einer integrierten zweistufigen LNA, SAW-Filtern und einer breitbandigen Mikrostrip-Antennenstruktur.
Glossar
FPGA (Field Programmable Gate Array): Ein integrierter Schaltkreis, der nach der Produktion konfiguriert werden kann, um beliebige digitale Schaltungen und Logikfunktionen zu implementieren.
SDR (Software Defined Radio): Ein Funksystem, bei dem Signalverarbeitungsfunktionen (wie Modulation, Filterung und Mischen) ganz oder teilweise durch Software auf FPGAs oder CPUs ausgeführt werden.
Digital Loopback: Ein Testmodus, bei dem digitale Daten intern vom Sender direkt zum Empfänger geroutet werden, um die Schnittstelle ohne HF-Abstrahlung zu testen.
ADRV9009 / ADRV9002: Hochintegrierte, agile Breitband-HF-Transceiver-ICs von Analog Devices für drahtlose Kommunikationssysteme.
Xilinx Versal VCK190: Ein High-End-Entwicklungsboard von AMD/Xilinx auf Basis der Versal ACAP-Architektur (Adaptive Compute Acceleration Platform) mit starken KI- und Signalverarbeitungsressourcen.
Pin-Constraints: Konfigurationsvorgaben in der FPGA-Entwicklung, die definieren, welche internen Signale mit welchen physischen Package-Pins des ICs verbunden werden.
JESD204B/C: Ein JEDEC-Standard für Hochgeschwindigkeits-Serienschnittstellen zwischen Logikbausteinen (FPGAs) und Datenwandlern (ADCs/DACs).
ESIstream: Ein offener, leichtgewichtiger Protokollstandard zur seriellen Datenübertragung mit niedriger Latenz für Hochgeschwindigkeits-ADCs und -DACs.
ADC / DAC (Analog-Digital-Wandler / Digital-Analog-Wandler): Halbleiterkomponenten zur Konvertierung analoger Wellenformsignale in digitale Daten (ADC) bzw. digitaler Daten in analoge Signale (DAC).
JTAG: Ein Test- und Programmierstandard (IEEE 1149.1) für integrierte Schaltungen und Leiterplatten.
PPM (Parts Per Million): Maßeinheit zur Angabe der relativen Frequenzabweichung von Oszillatoren (z. B. 25 ppm entspricht einer Abweichung von 25 Teilen pro Million).
EME (Earth-Moon-Earth): Eine Funkbetriebsart, bei der Funksignale über interkontinentale Distanzen hinweg an der Mondoberfläche reflektiert werden.
K3NG Rotator Controller: Eine quelloffene Arduino-Firmware zur Steuerung von Antennen-Rotoren über serielle Protokolle (z. B. Yaesu-Emulation).
Septum-Polarisator: Eine spezielle Wellenleiterstruktur, die linear polarisierte Signale in zirkular polarisierte Signale (links- oder rechtsdrehend) umwandelt oder trennt.
LNA (Low Noise Amplifier): Ein extrem rauscharmer HF-Vorverstärker zur Verstärkung schwacher Eingangssignale direkt an der Antenne.
SAW-Filter (Surface Acoustic Wave Filter): Ein analoger Bandpassfilter, der Oberflächenwellen auf einem piezoelektrischen Kristall nutzt, um Frequenzen hochselektiv zu trennen.
Mikrostrip (Microstrip): Eine standardisierte Leiterbahngeometrie auf einer Leiterplatte zur geführten Übertragung von Mikrowellensignalen mit definierter Impedanz (typischerweise 50 Ohm).