MicroPhase U220 Setup Guide: Unboxing to First Signal

Was ist im Paket enthalten

In der Verpackung des MicroPhase U220 sollte folgendes enthalten sein:

• U220 SDR Board: Kompaktes USB 3.0 Gerät mit 2× SMA RF Anschlüssen
• USB 3.0 Kabel: Hochgeschwindigkeits-Typ-A zu USB-C Kabel für die Datenverbindung
• Schnellstart-Dokumentation: Grundlegende Informationen zu Anschluss und Software
• Optionales Zubehör: Antennen oder Gehäuse (je nach gekauftem Bundle)

Übersicht der wichtigsten technischen Daten des U220

• RF-Abdeckung: 70 MHz - 6 GHz mit AD9361/AD9363 Transceiver
• MIMO-Fähigkeit: 2×2 Vollduplex-Betrieb
• Bandbreite: Bis zu 56 MHz Momentan-Bandbreite pro Kanal
• Schnittstelle: USB 3.0 (Typ-C) mit einer Datenrate von 5 Gbit/s
• FPGA: Xilinx Artix-7 für programmierbare DSP-Verarbeitung
• Stromversorgung: USB-Stromversorgung (2-6 W), kein externes Netzteil erforderlich

Physikalischer Aufbau und Anschlüsse

1. Gerät inspizieren: Überprüfen Sie, ob alle 4 SMA-Anschlüsse sicher und unbeschädigt sind.
2. Verbinden Sie das USB 3.0-Kabel: Verwende das mitgelieferte USB-C-Kabel und schließe es an einen USB 3.0-Anschluss deines Computers an, um eine optimale Leistung zu erzielen.
3. Antennen anbringen: Schließen Sie geeignete Antennen an die SMA-Anschlüsse an—TX1/RX1 und TX2/RX2 für MIMO-Betrieb.
4. Stromversorgungsprüfung: Das U220 sollte sich automatisch einschalten, wenn es über USB 3.0 angeschlossen ist.

Software-Installation (Windows)

1. Download der UHD-Treiber: Holen Sie sich den neuesten UHD-Installer von Ettus Research für Windows.
2. Installieren Sie GNU Radio: Laden Sie GNU Radio für Windows von GNU Radio Wiki herunter.
3. Build U220 UHD Support: Laden Sie die U220-spezifischen UHD-Treiber von MicroPhase GitHub herunter und kompilieren Sie sie.
4. Überprüfen Sie die Installation: Öffnen Sie die Eingabeaufforderung und führen Sie uhd_find_devices aus, um das U220 zu erkennen.

Softwareinstallation (Linux)

# Systempakete aktualisieren
sudo apt update
# UHD und Abhängigkeiten installieren
sudo apt install libuhd-dev uhd-host cmake build-essential
# U220 UHD-Treiber herunterladen
git clone https://github.com/MicroPhase/antsdr_uhd.git
cd antsdr_uhd/host
# Build und Installation der U220-Unterstützung
mkdir build && cd build
cmake ../
make -j4
sudo make install
sudo ldconfig
# Überprüfung der Geräteerkennung
uhd_find_devices

Erster Signaltest mit GNU Radio

1. Starten Sie GNU Radio Companion: Mit dem Befehl gnuradio-companion öffnen.
2. Grundlegenden Flussgraphen erstellen:
   • Hinzufügen des Blocks "UHD: USRP Source"
   • Geräteargumente setzen: type=usrp
   • Sample Rate einstellen: 2e6 (2 Msps)
   • Set Center Frequency: 100e6 (FM-Rundfunkband)
3. Add Output Blocks: Verbinden Sie mit "QT GUI Frequency Sink" und "Audio Sink" für die visuelle und akustische Ausgabe.
4. Ausführen des Flowgraphs: Klicken Sie auf die Schaltfläche "Execute" (Ausführen) und überprüfen Sie, ob die Spektrumanzeige FM-Rundfunksignale anzeigt.

SDRangel Konfiguration

1. SDRangel installieren: Download von SDRangel GitHub oder Installation über Paketmanager.
2. Gerät hinzufügen: Gehen Sie zu "Acquisition → Add sample source" und wählen Sie "USRP" aus der Liste.
3. Verbindung konfigurieren: Lassen Sie die Gerätezeichenkette für die automatische USB-Erkennung leer.
4. Parameter einstellen:
   • Abtastrate: Beginnen Sie mit 2 MHz
   • Mittenfrequenz: 100 MHz (FM-Band)
   • Verstärkung: Beginnen Sie mit moderaten Einstellungen (20-30 dB)
5. Empfang starten: Klicken Sie auf "Start" und überprüfen Sie die Live-Spektrumanzeige.

Performance-Optimierung

• USB 3.0-Anforderung: Stellen Sie sicher, dass die Verbindung mit SuperSpeed (5 Gbit/s) ausgehandelt wird, um die volle Bandbreite zu nutzen.
• Auswahl der Abtastrate: Konservativ beginnen (≤5 Msps) und je nach Leistung des Host-Computers erhöhen.
• Pufferverwaltung: Passen Sie die Puffergrößen in der Software an, um Unterschreitungen während des Betriebs mit hoher Abtastrate zu verhindern.
• Thermische Erwägungen: Sorgen Sie für einen angemessenen Luftstrom um das U220 während eines längeren Betriebs mit hoher Bandbreite.

MIMO-Konfiguration

1. Zweikanal-Setup: Verwenden Sie in GNU Radio zwei "UHD: USRP Source" Blöcke mit unterschiedlichen Kanalnummern (0 und 1).
2. Antennenkonfiguration: Schließen Sie die Antennen an beide RX-Ports mit der richtigen räumlichen Trennung für MIMO-Effektivität an.
3. Synchronisation: Sicherstellen, dass beide Kanäle identische Abtastraten und Zeitparameter verwenden.
4. Phasenkohärenz: Führen Sie eine Kalibrierung für Anwendungen durch, die phasenangepasste Kanäle erfordern.

Gängige Anwendungen

• Spektrumsanalyse: Überwachung des Spektrums von 70 MHz bis 6 GHz für Interferenzen oder Signalcharakterisierung
• Protokollentwicklung: Erstellen von kundenspezifischen drahtlosen Protokollen unter Verwendung der Vollduplex-Fähigkeit
• Zelluläre Forschung: Einsatz mit srsRAN zur Simulation von LTE-Basisstationen
• Richtungssuche: Verwendung von MIMO-Kanälen zur Schätzung des Einfallswinkels
• Wissenschaftliche Forschung: Erforschung fortschrittlicher MIMO- und Beamforming-Techniken

Störungsbeseitigung

• Gerät wird nicht erkannt: Überprüfen Sie die USB 3.0-Verbindung und installieren Sie die richtigen UHD-Treiber für die U220-Unterstützung
• Schwache Leistung: Überprüfen Sie die USB-Verbindungsgeschwindigkeit und reduzieren Sie die Abtastraten, wenn es zu Aussetzern kommt
• Kein RF-Empfang: Überprüfen Sie die Antennenanschlüsse und versuchen Sie es mit bekannten starken Signalen (FM-Rundfunk) zum Testen
• GNU-Funkfehler: Stellen Sie die Kompatibilität der UHD-Version und die korrekten Geräteargumente in den Flowgraph-Blöcken sicher

Erweiterte Funktionen

• Benutzerdefinierte FPGA-Entwicklung: Nutzen Sie den Artix-7 FPGA für spezielle Signalverarbeitungsanwendungen
• Hochgeschwindigkeits-Streaming: Nutzen Sie die USB 3.0-Bandbreite für einen dauerhaften Betrieb mit hoher Abtastrate
• Mehrgeräte-Synchronisation: Verbinden Sie mehrere U220-Einheiten für größere MIMO-Arrays
• Ferngesteuerter Betrieb: Nutzen Sie die Netzwerk-Streaming-Fähigkeiten des UHD für verteilte SDR-Einsätze

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