SDR-платы для разных задач⁠⁠

На прошлой неделе прочитал пост коллеги-пикабушника, экспериментирующего с Hack RF.
Отличные эксперименты из разряда бытовой магии.
В комментах люди накидали своего видения SDR-плат. Захотелось это все собрать и упорядочить — дать более точную классификацию и уточнить назначение.
Ну и где и какие SDR делают в России — тоже интересно.
Ниже длиннотекст и много картинок. С вас плюсы за проделанную работу по систематизации.

Одно и то же устройство вчера принимало сигнал GPS, сегодня находит источники помех на производстве, а завтра воспроизводит сеть 5G. Всё благодаря SDR — программно-определяемому радио.

Название говорящее: приёмом и передачей радиосигнала можно управлять через программный код. От недорогих RTL-SDR до профессиональных платформ USRP — разберём, что выбрать для вашей задачи.

Три сегмента SDR-плат для разных задач

Самый бюджетный вариант — RTL-SDR. Он работает только на приём сигнала. RTL-SDR с чипом R820T2 покрывает примерно 24 МГц – 1,7 ГГц. Выбирайте, если нужно принимать сигналы, например, ADS-B, AIS, метеоспутников или радиолюбительских диапазонов.

HackRF One представляет базовый уровень. Ловит и отправляет сигналы в широком диапазоне 1 МГц – 6 ГГц, но только по очереди. Совместим с GNU Radio и другим открытым SDR-софтом. Попробуйте, чтобы тестировать собственные протоколы связи, эмулировать сигналы и не только.

Профессиональный сегмент представлен USRP. Эти платформы одновременно передают и принимают сигнал, есть одно- и двухканальные модели. Подходят для объёмных задач: строить и тестировать беспроводные сети, решать задачи с MIMO, использовать в научных и промышленных проектах.

FreeSRP — открытый проект инженера Лукаса Лао Байера. Это более доступная альтернатива одноканальной модели USRP B200.

В отдельную категорию можно выделить открытые модульные платформы (LimeSDR, BladeRF). Это устройства среднего и продвинутого уровня, которые можно расширить дочерними платами под нестандартные задачи.

Где и как применяют SDR

Авиация. SDR принимает ADS-B — координаты самолётов, текстовые сообщения ACARS между бортом и землёй.

Спутниковые технологии. Принимает снимки с метеоспутников NOAA, сигналы с МКС, радиолюбительские спутники и GPS. Весь трафик передаётся в открытом формате.

Мониторинг и безопасность. SDR заменяет парк дорогих спектроанализаторов. Ищет источники помех, следит за судами через систему AIS, тестирует протоколы связи — например, 5G. Кроме того, технология активно применяется в военной сфере.

Наука. SDR-платы используются как стандартный инструмент в лабораториях. В радиоастрономии SDR используют, чтобы принять линии водорода и следить за спутниками.

Производство. Используется для автоматического контроля ВЧ-оборудования на линиях сборки.

Открытые проекты на базе SDR

У открытых проектов на базе SDR нет единого центра управления. Система и архитектура создаётся из вклада независимых участников.

Например, SatNOGS — глобальная сеть спутниковых наземных станций, данные которых собираются в единую базу. Любой пользователь может собрать свою станцию и подключить её к сети, и она начнёт собирать данные.

Другой проект, SoapySDR, представляет собой универсальный интерфейс между SDR-программами и оборудованием. Пользователи создают модули поддержки устройств, благодаря чему каждое SDR-приложение, использующее SoapySDR, сразу получает поддержку нового устройства.

Российские SDR-платы и их производители

В России продаются платы как российских, так и зарубежных производителей. Большинство из них — азиатские компании, которые закрывают бюджетный сегмент и производят клоны американских и британских продуктов.

Ключевой представитель отечественных производителей — ООО «Элрон». Компания производит FreeSRP и HackRF One в Новосибирске.

Линейка HackRF One представляет базовый SDR: принимает и передаёт сигнал по очереди. Отлично подойдёт для несложных задач вроде анализа спектра.

FreeSRP показывает профессиональный уровень. Модель закрывает те же задачи, что и оригинальный USRP B200, и по техническим характеристикам максимально приближена к нему.

Ещё один представитель — ЦИТМ «Экспонента», Москва. Компания развивает проект «РИТМ SDR USRP». Он был представлен  как решение для радиолокации, телекома и авиакосмоса.

Также в промышленном сегменте работает и Cruetech, Санкт-Петербург. Они создают промышленные SDR-модули на ПЛИС Xilinx/AMD. Это компонент, который можно встроить в оборудование — телеком-системы, промышленную автоматику и другие.

Наконец, радиолюбительские трансиверы SunSDR. Их производит Expert Electronics в Таганроге.

Выбирайте плату под ваши задачи

SDR — это инструмент, с помощью которого можно добиться результатов в самых разных проектах, если правильно формулировать задачу, конечно.

Для приёма сигналов выбирайте RTL-SDR, для базовой разработки подойдёт HackRF One. Если важна высокая точность и серьёзная разработка промышленных и научных задач присмотритесь к FreeSRP (аналог USRP B200). Под нестандартные задачи выбирайте открытые модульные платформы, чтобы настроить их под себя.

В выборе отталкивайтесь не от ценового сегмента, а от ваших задач!