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Ein Nostalgie-Traum für Radio-Enthusiasten: Das Wohnzimmer wird wieder zur Bühne für längst verstummte Lang- und Mittelwellensender. Möglich macht dies das COHIRADIA-Projekt. Doch weil bisherige Hardware zu teuer oder mittlerweile ausgestorben ist, hat die Maker-Community neue Wege gefunden. Mit den Projekten smiSDR, parlioSDR und dem entscheidenden Software-Bindeglied COHIRADIAStreamer wird der SDR-Einstieg wieder für jeden Geldbeutel bezahlbar – und bricht ganz nebenbei alte technische Schallmauern.

COHIRADIA: Konserven für das Frequenzspektrum

Stellen Sie sich vor, Sie besitzen ein wunderschönes historisches Röhrenradio, aber das Band auf Mittel- oder Langwelle bleibt aufgrund abgeschalteter Sender einfach stumm. Das Projekt COHIRADIA (eine Abkürzung für COnservation of HIstorical RAdiofrequency bands by DIgital Archiving), initiiert von Hermann Scharfetter aus dem Umfeld von Radiomuseum.org, nimmt sich genau dieses Problems an (Details und Dokumentation unter cohiradia.org).

Das Ziel von COHIRADIA ist es, das gesamte Spektrum historischer Frequenzbänder vor dem endgültigen Abschalten der Sendeanlagen durch breitbandige Digitalaufzeichnungen (als 16-Bit I/Q-Daten) für die Nachwelt zu konservieren. Diese Gigabyte-schweren „Spektrum-Konserven“ können theoretisch genutzt werden, um authentische HF-Landschaften lokal wieder auszusenden. So lassen sich alte Radios in Museumsszenarien oder beim Bastler zu Hause in einer absolut authentischen HF-Umgebung betreiben. Das Aufnahmearchiv ist für jeden Radioliebhaber unter https://www.cohiradia.org/de/archiv/ zugänglich.

Das Hardware-Dilemma: Wenn das SDR zum Luxusgut wird

Die Rückwandlung dieser riesigen Datenmengen in ein analoges Hochfrequenz-Signal erfordert sehr schnelle Digital-Analog-Wandler (DACs). Die ursprüngliche Referenz-Hardware für COHIRADIA umfasste Boards wie den RedPitaya oder den Adalm2000. Diese liefern zwar eine fantastische Signalqualität, sind aber mit Preisen zwischen 200 und über 500 Euro für viele Hobby-Elektroniker eine schmerzhafte Hürde.

Lange Zeit gab es einen preiswerten „Hack“: Der auf dem FL2000-Chip basierende, günstige USB-VGA-Adapter (osmo-fl2k) konnte für rund 15 Euro zweckentfremdet werden, um SDR-Signale auszugeben. Das Problem der heutigen Zeit? Dieser Chip ist mittlerweile komplett obsolet, Restbestände sind ausgetrocknet und der fl2k ist praktisch kaum noch zu bekommen. Zudem war der VGA-Hack unweigerlich auf eine Auflösung von mageren 8 Bit limitiert – für anspruchsvolle Ohren und saubere Signal-Rausch-Abstände oft ein KO-Kriterium. Das Projekt brauchte dringend neue, preissensitive Einstiegswege, die auch qualitativ mehr bieten.

Die Retter in der Not: smiSDR und parlioSDR

Die Suche nach einer günstigen DAC-Ansteuerung brachte findige Entwickler auf die Idee, schnelle Hardware-Schnittstellen moderner Mikrocontroller zweckzuentfremden. Hinter den Kulissen hatte die Entwicklergruppe radiolab81 zwar noch diverse weitere SoCs und MCUs evaluiert und erste SDR-Prototypen damit entworfen, sich dann aber ganz bewusst für eine Limitierung auf zwei Hauptplattformen entschieden. Der Grund ist eine klassische Maker-Philosophie: Man wollte die Radiobastlerszene beim Einstieg nicht mit einer Flut an Bauteilen und Optionen überfordern, sondern fokussierte sich auf zwei extrem weit verbreitete und gut dokumentierte Architekturen. Daraus entstanden zwei spannende Open-Source-Hardwarelösungen die wir ausgiebig testen konnten:

  • smiSDR (Raspberry Pi): Dieses Projekt nutzt das Secondary Memory Interface (SMI) des Raspberry Pi. Diese hochperformante Schnittstelle kann Daten per Direct Memory Access (DMA) direkt auf die GPIO-Pins schieben (github.com/radiolab81/smiSDR).

  • parlioSDR (ESP32-P4): Ein ähnlicher Ansatz, aber für die neueste Generation von Espressif-Controllern. Der ESP32-P4 verfügt über das PARLIO-Interface (Parallel IO). In Kombination mit Ethernet entsteht so ein minimalistischer Netzwerk-SDR-Knotenpunkt (github.com/radiolab81/parlioSDR).

Beide Systeme arbeiten nach dem gleichen Paradigma als sogenannte „Network-to-DAC“-Streamer. Sie nehmen rohe Datenströme via TCP/IP über das Netzwerk entgegen und wandeln diese mit hohen Taktraten in analoge Signale um.

Die Sprengung der 8-Bit-Grenze: Skalierbarkeit nach Maß

Der eigentliche Clou an smiSDR und parlioSDR ist jedoch die gewonnene Freiheit beim Hardware-Design. Die Community hat damit die starre 8-Bit-Fessel der alten Low-Cost-Szene endgültig gesprengt. Da die parallelen Busschnittstellen flexibel konfigurierbar sind, entscheidet der Bastler nun selbst, wie tief er in die Tasche greifen möchte:

  • Der Low-Budget-Einstieg: Ein simples, selbstgelötetes R2R-Widerstandsnetzwerk oder ein billiger, paralleler Standard-DAC an den GPIO-Pins liefert im Handumdrehen 10, 12 oder gar 14 Bit Auflösung – Welten besser als der alte fl2k-Stick.

  • Das Custom-HAT: Ambitionierte Entwickler designen maßgeschneiderte Aufsteckplatinen (HATs) mit optimierten Ausgangsfiltern und dedizierten HF-DACs.

  • Die High-End-Klasse via FPGA und doch preiswert: Wer noch einen Schritt weiter gehen möchte, kombiniert die Plattform mit extrem preiswerten FPGA-Platinen wie dem iceBoard (basierend auf Lattice-FPGAs, oft um die 40 Euro). Damit lassen sich sogar hardwarenahe digitale Auf- und Abmischungen (DUC / DDC) direkt auf dem HAT realisieren.

Der Clou: Funktionen wie integriertes DUC/DDC waren im COHIRADIA-Universum bisher exklusiv dem sündhaft teuren RedPitaya vorbehalten. Jetzt wandert diese Profiliga dank cleverer Open-Source-Kombinationen in ein Finanzbudget, das für jeden Radiobastler feinstufig skalierbar ist.

Das fehlende Puzzleteil: Warum der COHIRADIAStreamer nötig wurde

Mit smiSDR und parlioSDR war die modulare Hardware-Plattform da. Allerdings ergab sich nun ein Software-Problem: Wie kommen die komplexen COHIRADIA-Archivdaten auf diese neuen Netzwerk-DACs?

Die originale COHIRADIA-Software (wie der COHIWizard) war historisch gewachsen. Sie war exakt darauf programmiert, USB-Treiber für den fl2k lokal anzusprechen oder direkt mit dem RedPitaya zu kommunizieren. Sie war jedoch nicht darauf ausgelegt, die spezifisch formatierten I/Q-Aufnahmen der Datenbank taktsynchron und kontinuierlich als Netzwerkstream via TCP/IP ins lokale Netzwerk zu den DAC-Nodes zu schieben.

An dieser entscheidenden Nahtstelle greift das Projekt COHIRADIAStreamer. Es ist das benötigte Software-Bindeglied – der „Netzwerk-Plattenspieler“ für das historische HF-Spektrum.
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Ähnlich wie schon der COHIWizard von Hermann Scharfetter, wurde auch der COHIRADIAStreamer mit dem klaren Ziel entwickelt, der Radiobastlerszene eine schlüsselfertige Out-of-the-Box-Lösung an die Hand zu geben. Man hätte den Datenstrom theoretisch auch über Software-Schwergewichte wie GNU Radio realisieren können. Dies hätte jedoch bedeutet, dass sich der Anwender in eine komplette SDR-Programmierumgebung einarbeiten muss. Durch den Verzicht auf diese extrem steile Lernkurve bleibt das Projekt zugänglich und fokussiert.

Was macht der COHIRADIAStreamer?

  • Format-Interpretation: Er liest die spezifischen Breitbanddateien aus dem COHIRADIA-Archiv ein.

  • Dynamische Bit-Skalierung: Da die Eigenbau-Lösungen der Community von 8 bis 16 Bit variieren, skaliert der Streamer das Signal exakt auf die Bittiefe des Ziel-DACs.

  • DUC: Verschiebung der Basisbandaufzeichnung in die ursprüngliche HF-Ziellage.

  • TCP-Streaming: Er übernimmt das komplexe Buffering und pumpt den Datenstrom verlustfrei und zeitkritisch mit der nötigen Geschwindigkeit an die IP-Adressen von smiSDR oder parlioSDR.
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Der „iPod“ für Hochfrequenz: Autarker Standalone-Betrieb

Ein weiteres Highlight, das besonders die Fans kompakter Setups begeistern dürfte: Das radiolab81-Team hat neben der großen Netzwerk-Lösung auch an eine leichtgewichtige, textbasierte Version des COHIRADIAStreamers gedacht. Diese Kommandozeilen-Variante (CLI) besticht durch funktionalen Minimalismus. Sie ist derart ressourcenschonend, dass sie nativ und direkt auf dem Raspberry Pi des smiSDR ausgeführt werden kann – komplett ohne den Overhead einer grafischen Benutzeroberfläche. Kombiniert man das System mit einem Akku, verschmilzt das Konstrukt zu einem komplett autarken Sender. Ein echter „iPod für Hochfrequenz“, den man problemlos mit in den Garten oder auf das nächste Bastler-Treffen nehmen kann, um historische Empfänger völlig ortsunabhängig zu bespielen.

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Frequenz-Konservierung in Gegenrichtung: Das COHIRADIA-Live-Netz

Was diese Low-Cost-Architektur noch faszinierender macht: Die Datenrichtung von smiSDR und parlioSDR lässt sich auch umdrehen! Statt Daten nur via DAC auszugeben (Tx), können die Systeme über entsprechende ADCs auch HF-Signale empfangen und digitalisieren (Rx). Damit ist der Weg frei, um selbst Bänder zu archivieren.

Genau diese Eigenschaft wird aktuell im experimentellen COHIRADIA-Live-Netz erprobt. Hierbei handelt es sich um ein Netzwerk aus dezentralen Monitorstationen in verschiedenen Ländern, in denen derzeit noch aktiv auf Mittelwelle gesendet wird. Da die verbliebenen Sender weltweit vor massiven Umbrüchen und finalen Abschaltungen stehen, läuft ein Wettlauf gegen die Zeit. Bastler und Funkamateure können mit einer eigenen, preiswerten Empfangsstation das lokale Band live aufzeichnen und so einen wertvollen Beitrag zur Rettung gefährdeter Frequenzen für das weltweite Archiv leisten.

Fazit für das Elektronik-Labor

Der COHIRADIAStreamer ist ein meisterhaftes Beispiel dafür, wie Maker-Communitys technologische Lücken schließen und kommerziellen Systemen Paroli bieten. Anstatt durch Bauteilknappheit, horrende Hardwarepreise oder komplexe Software-Umgebungen ausgebremst zu werden, ermöglicht die Kombination aus flexiblem Netzwerk-Streaming und günstigen Mikrocontrollern einen völlig neuen, modularen Ansatz. Vom 10-Euro-R2R-Bastelprojekt bis zum FPGA-gestützten High-End-System mit DUC/DDC wächst das System mit den Ansprüchen und dem Geldbeutel des Anwenders. Ein echter Meilenstein für den Erhalt analoger Rundfunkgeschichte!