Дальше будет введение для тех, кто не разбирается в нашей теме, а просто любит читать про технику. Специалисты, работающие со звуком на различных концертных и съёмочных площадках, при настройке радиосистем (я имею в виду радиомикрофоны, системы для беспроводного подключения музыкальных инструментов типа электрогитар, ушной мониторинг – применяемые артистами беспроводные наушники) часто сталкиваются с радиопомехами. Причин возникновения помех много – сценическое оборудование (светодиодные экраны, световое оборудование, электромоторы механики сцены), мобильные телефоны, WiFi, Bluetooth, в конце концов, к сожалению, в нынешнее нелёгкое время еще и глушилки против дронов и всякого шпионско-террористского барахла. Главная сложность в том, что в разных местах в разное время помехи бывают разной мощности и на разных частотах, поэтому по приезде на новую концертную площадку, и даже время от времени на одной и той же площадке все радиосистемы приходится отстраивать заново, выбирая свободные рабочие частоты, чтобы «новые» помехи не мешали работе радиосистем, и сами радиосистемы не мешали друг другу.

Более продвинутые (и, чего уж скрывать, более дорогие) радиосистемы умеют сами выбирать частоты, где меньше всего помех – либо с помощью программы при подключении к компьютеру, либо своими силами при управлении через встроенный экранчик. Но, естественно, не всем дано использовать топовые Shure Axient, кому-то по понятным причинам приходится работать с более дешёвыми, откровенно ширпотребными или просто старыми радиосистемами, где функционал сканирования частот отсутствует, плохо работает или просто неудобен.

Кроме того, средства сканирования частот, как правило, всего один раз «пробегают» по диапазону, из-за чего велик риск пропустить те помехи, которые «висят» не постоянно, а появляются время от времени. Как раз в таких ситуациях может помочь программулина, которую я хочу вам представить.

Да, конечно, я не первый, кому пришла в голову такая мысль. Естественно, существуют и другие программные решения для связи RTL-SDR с программой WWB. Некоторые из них я попробовал, и они показались мне нефункциональными или неудобными. Например, один из вариантов требует навыков работы с python для создания виртуального окружения, установки зависимостей и т.д. – на мой взгляд, это недостаточно человеколюбиво. Еще один вариант, который я видел, более прост, но работает только в командной строке, что лично мне не вполне удобно. Помимо этого, есть немало программных сканеров, которые просто работают нестабильно – по непонятным мне причинам могут зависнуть в любой непредсказуемый момент, что меня тоже не устраивает.

Хватит болтовни, ближе к делу.

Сейчас нам понадобится так называемый RTL SDR – радиоприёмник, подключаемый к компьютеру. Эти штуки были придуманы как телевизионные приёмники, с помощью которых люди могли смотреть и записывать вещательное телевидение на компьютере, но со временем радиолюбители научились использовать их не по основному назначению. Естественно, к приёмнику понадобится антенна. Я считаю, что лучше всего использовать ту же антенну, которая будет подключена к радиосистемам, но подойдёт и какая-нибудь другая, даже идущая в комплекте с приёмником.

Для приёмника нужен драйвер – его можно установить с помощью программы Zadig, она доступна бесплатно на сайте разработчика.

Кроме приёмника, понадобится программа Shure Wireless Workbench (сокращенно – WWB). Из всего её богатого функционала мы будем использовать только функцию автоматического выбора частот для радиосистем. Скачать программу можно бесплатно на официальном сайте Shure.

И, естественно, нужно скачать мою программу SDR_WWB. Ссылки на скачивание оставлю в самом начале и в конце статьи. Обращаю ваше внимание на то, что остальные файлы в папке с SDR_WWB.exe необходимы для работы, и удаление их может сказаться на работоспособности программы. Для работы программы нужен .NET Framework 4.6 – наверняка, он у вас уже установлен. Либо же его можно бесплатно скачать с сайта Microsoft.

Собственно, процесс прост. Подключаем SDR к разъёму USB. Открываем Zadig (сама программа работает без установки, просто запустите exe-файл), выбираем из списка устройство без драйвера (все мои RTL-SDR отображаются как «Bulk-In, Interface» – не знаю, бывают ли другие варианты), выбираем драйвер WinUSB и делаем Install Driver. Если в списке несколько (как правило, два) одинаковых устройств, драйвер следует установить для обоих.

После установки драйверов распаковываем архив SDR_WWB и запускаем SDR_WWB.exe. В открывшемся окне всё предельно просто – на всякий случай я разместил очень краткую инструкцию в правом нижнем углу, где по мере работы будут появляться записи о действиях пользователя и возникающих ошибках. Для начала работы нужно ввести интересующий нас диапазон частот (например, для Sennheiser A Range – от 518 до 558 МГц), отрегулировать чувствительность приёмника (честно говоря, у меня не было необходимости снижать её ниже максимального значения) и запустить сканирование кнопкой «Запуск сканирования». Процесс сканирования занимает некоторое время, по окончании – отображается спектр радиодиапазона.

Важный момент! Вертикальная шкала графика – это просто децибелы. Нас мало волнует абсолютная величина уровня радиосигнала, важно просто сравнить, какие частоты сильно зашумлены, а какие – слабо, так что о какой-либо калибровке приёмника речь не идёт. Нужно просто принять как факт – не децибел-милливатты или децибел-милливольты, а просто «какие-то» децибелы. Но поскольку Wireless Workbench хочет работать с весьма конкретным диапазоном децибелов, при экспорте файла CSV моя программа равномерно сдвигает весь график до соответствия рабочему диапазону WWB.

Возвращаемся к окну программы. Если при установленном флажке «Накопление максимумов» запустить сканирование несколько раз, на графике спектра будет отображаться не последний захваченный спектр, а кривая, отражающая максимальные значения уровня сигнала на каждой частоте за всё время накопления. Это может быть полезно, для поиска импульсных помех, которые могут попасть лишь на одно сканирование из нескольких подряд.

Чтобы программа сама (без постоянного нажатия на кнопку «Запуск») повторяла сканирование, пока это не надоест вам, нужно установить флажок «Бесконечное сканирование». Когда вам все-таки надоест (или вы посчитаете, что программа накопила достаточно данных), «бесконечный» флажок нужно снять, и работа приёмника прекратится по окончании последнего прохода по диапазону.

Собрав достаточно данных, скорее всего, вы захотите сохранить их в файл для дальнейшего анализа программой от Shure. Для этого понадобится последняя кнопка: «Экспорт CSV».

Сохранённый файл с данными сканирования нужно подгрузить в программу Shure Wireless Workbench. В интернете есть немало уроков и тренингов по работе в Shure WWB, поэтому вкратце. Во-первых, нужно создать проект («Create New» в первом окне программы) или открыть существующий, добавить используемые радиосистемы (это можно сделать позже), а затем на вкладке «Frequency Coordination» в разделе «Scan Data» (слева от графика частот, ниже раздела Scan Sources) загрузить файл.

После открытия файла на графике должен отобразиться отсканированный спектр частот. В разделе «Exclusion Threshold» выставляем такое значение, чтобы красная прямая на спектре оказалась выше уровня шума на «свободных» частотах, но ниже уровня помех.

После этого можно добавлять необходимое количество радиосистем (программа от Shure содержит в каталоге не только радиосистемы Shure, но и устройства других известных производителей: Sennheiser, AudioTechnika, AKG и т.д.), а затем автоматически распределять свободные частоты кнопкой «Calculate».

Вместо заключения. Уважаемые коллеги! Я желаю вам успехов в использовании моей программы, а также, конечно, в иной вашей созидательной и творческой деятельности! Если вы обнаружите какие-либо неполадки в работе программы: несовместимость с какими-то конкретными RTL-SDR или несоответствие получаемых данных действительности, пожалуйста, сообщите мне, чтобы мы могли совместными усилиями исправить эти недоработки.

Чтобы разбавить сухой технический текст, расскажу напоследок одну совершенно реальную историю из моей практики. Однажды в наш концертный зал приезжал театр с достаточно сложным мюзиклом – живой оркестр и порядка 24-28 гарнитур (это такие радиосистемы – миниатюрный микрофон крепится на голове артиста, а к нему по проводу присоединяется передатчик, который крепится на одежде в незаметном для зрителей месте). Первый показ – бах! у главного героя отказывает радиосистема, звук прерывается, качество неудовлетворительное, ему приходится использовать обычный ручной радиомикрофон, что, конечно, не соответствует режиссёрской задумке. Ко второму показу этому актёру выдали другой передатчик, всё заранее проверили, чтобы никакие помехи не мешали работе, на саунд-чеке всё в порядке. Начинается спектакль, и почти сразу та же беда. На следующий день прокатчики привезли другие радиосистемы, попробовали и цифровые QLXD, и аналоговые ew100 G4 – ничего не спасало. Попахивало мистикой, ведь по сюжету главный герой – тёмный маг, и именно с его микрофоном были проблемы, а у «добрых» персонажей проблем не было, как будто само бытие противится успеху злодея. Почти перед самым отъездом театра техники из прокатной организации нашли причину, настолько невероятную, что об этом подумали в последнюю очередь – я сам за пять лет работы в сфере концертного звука я с таким не сталкивался. Сценический костюм главного героя, балахон тёмного мага, был пошит из какого-то особенно электризующегося материала. Судя по всему, именно статическое электричество, возможно, вкупе со стекающим с тела артиста потом, вызывало перебои, перезагрузки и отключения передатчика его радиосистемы. Решение нашли такое же нестандартное, как и причина. Ребята из проката закупили коробку презервативов без смазки и натягивали их на передатчики для электроизоляции и защиты от пота. Насколько я знаю, после этого проблемный костюм перешили из других тканей, но натягивать на передатчики защиту не прекратили – так сказать, во избежание и для недопущения. Выводы делайте сами. Кто-то смеётся и не верит, а мы запоминаем лайфхак, чтобы при необходимости применить на практике.

Скачать последнюю версию SDR_WWB:

• с Яндекс.Диска: https://disk.yandex.ru/d/qDsB0IoRn6iXBQ

• c Облака Mail.Ru: https://cloud.mail.ru/public/8Pk3/anKVETyD4

Мир радиосистем довольно сильно изменился после появления такого понятия, как SDR - software defined radio - программно-определяемые радиосистемы (ПОР).

SDR (ПОР) - это система радиосвязи , в которой компоненты, традиционно реализованные в аналоговых аппаратных средствах (например, микшеры, фильтры, усилители, модуляторы/демодуляторы, детекторы и т.д.) вместо этого реализуются с помощью программного обеспечения на компьютере или встроенной системе. Работы над SDR велись ориентировочно с 1970х годов, существовал ряд проектов по этому направлению. Но все они были дорогими, и далеко не для всех.

И только в 200х было обнаружено, что USB адаптеры DVB-T с контроллером и тюнером Realtek RTL2832U и Rafael Micro R820T и ценой 10-20$ могут использоваться в качестве широкополосного 3 МГц SDR-приемника.

Эрик Фрай выпустил выпустил первое программное обеспечение для использования чипсета RTL2832U в SDR-приложениях, что стало основой для создания RTL-SDR. Именно RTL-SDR считают прародителем современных SDR систем - с ним стоимость SDR систем упала фактически на порядок, а с низкой стоимостью резко повысилась доступность данных систем. А главное появилось необходимое программное обеспечение. Проект существует и развивается и сегодня:https://www.rtl-sdr.com/

На базе RTL-SDR появился интересный проект KrakenSDR - когерентная система на базе 5-ти RTL-SDR для пеленгации радиосигналов (прародитель - KerberosSDR на базе 4-х RTL-SDR): https://www.krakenrf.com/

С ростом распространенности SDR систем появилось и много различного программного обеспечения, начиная от уже существующего и расширяемого по поддерживаемым платам RTL-SDR https://www.rtl-sdr.com/, продолжая простой, примитивной но и очень работоспособной https://www.gqrx.dk/, главной лошадкой SDR https://www.gnuradio.org/ и многими другими программными решениями.

Среди SDR систем в диапазоне до 3,8 ГГц появилось много интересных и относительно недорогих систем (но конечно дороже RTL-SDR за $10-20):

• bladeRF x40 (300 МГц-3,8 ГГц, ширина канала 28 МГц, частота дискретизации 38,4 Мвыб/с), $420;

• LimeSDR (100 кГц-3,8ГГц, ширина канала 61,44 МГц, частота дискретизации 61,44 Мвыб/с), $299.

Мир не стоит на месте, верхнего диапазона 3,8 ГГц стало не хватать, появился ряд SDR, работающих на частотах до 6 ГГц (на самом деле сейчас уже по некоторым задачам 6 ГГц мало...):

• Per Vices Crimson (0 МГц-6ГГц, ширина канала 1200 МГц, частота дискретизации 370 Мвыб/с), $6500;

• Ettus USRP B205mini (70 МГц-6ГГц, ширина канала 56 МГц, частота дискретизации 61,44 Мвыб/с), $750;

• Hack RF One (1 МГц-6ГГц, ширина канала 20 МГц, частота дискретизации 20 Мвыб/с), $299.

Почему цена у устройства Hack RF One такая низкая, несмотря на верхний диапазон в 6 ГГц?

Все дело в конструкторском подходе: для устройства авторы использовали дешевую микросхему для трансивера - MAX2839 в ревизии r9 (а в ревизиях r1-r8 - MAX2837). Эти микросхемы разработаны для работы в сетях WiMAX, имеют рабочий диапазон частот от 2,3 до 2,7 ГГц. Все остальные частоты Hack RF One отрабатывает за счет переноса сигнала в "родную" частотную область 2,3-2,7 ГГц (или наоборот из нее, если мы говорим о генерации сигнала). Этим же объясняется значительно более высокая чувствительность устройства в этом диапазоне частот (или сила выходного сигнала при генерации)

Теперь переходим к самому интересному - сегодня мы каждый день работаем с цифровыми устройствами, и привыкли к к тому, что устройство или работает, или нет. Аналоговые устройства обычно ведут себя иначе - у них бесконечное множество степеней свободы, и часто для хорошей работы нужна тонкая настройка.

В отношении плат SDR действует и то, и другое, так как изделие содержит и аналоговую и цифровую часть. Переходя к сути - наши азиатские коллеги давно и успешно делают клоны практически всех плат SDR, как правило очень дешево, но так ли хорошо они работают, и работают ли как задумали авторы проектов?

Как выясняется, нет... Авторы проекта Hack RF One еще в далеком 2021 году обратили на это внимание в своей статье, проведя сравнение оринигинального Hack RF One с клоном https://greatscottgadgets.com/2021/12-07-testing-a-hackrf-cl...

Получается, что покупая клон Hack RF One, USRP, limeSDR или другого SDR дешево от наших азиатских коллег, мы получаем кота в мешке... Работать устройство будет (вполне вероятно), но выходит ли оно на те параметры, которые заложил автор проекта SDR? И следующий вопрос - а что будет с характеристиками конечного изделия, в котором используется SDR? А если применяется несколько SDR плат, и все ведут себя по разному?

Так как вопросов к изделиям азиатских коллег много, при этом непонятно кому их задавать, оригинальные платы стоят ой как недешево и есть вопросы с импортом, было решено локализовать производство плат Hack RF One. Первые изделия вышли в 2024 году, к середине 2025 года вышла уже 4я ревизия плат в разном исполнении, последняя из которых - r9c (с USB Type-C и отдельных 2-х пиновым разъемом питания). Первые испытания у коллег в различных устройствах показали, что наши изделия работают стабильно, а также лучше азиатских клонов.

Для подтверждения (или опровержения) гипотез о плохой работе азиатских клонов (а мы слышали информацию от коллег о высоких вариациях в характеристиках и периодически о ненадежной работе) мы попросили наших партнеров из НГТУ провести небольшие сравнительные испытания наших изделий и китайских плат в условиях, в которых проводилось испытания оригинальных GSG Hack RF One в статье, и наложить все на один график.

Даже на этой небольшой выборке из 2-х наших плат, 2-х китайских и наложенными данными оригинальной платы GSG Hack RF One видно, что китайские платы ведут себя по-разному - одна ведет себя неплохо, а вторая в диапазоне частот до 2,3 ГГц на 10 дБ хуже по чувствительности, в диапазоне 2,7 ГГц и выше ведет себя получше (чувствительность хуже в диапазоне 0...5...7 дБ), но тоже хуже оригинальной платы и плат нашего производства. Платы нашего производства ведут себя не хуже оригинальной (в рамках наложения).

Причины поведения азиатских клонов скорее всего в том, что применяется не соответствующий спецификациям текстолит, некачественные компоненты, а главное, отсутствует 100% контроль изделий на должном уровне, что позволило бы выявить разброс параметров и предпринять необходимые действия по устранению этого разброса. К сожалению мы при производстве плат сталкивались с ситуациями, когда ряд компонентов не работает должным образом (индуктивности, фильтры), и их замена решает проблему (иногда всей партии), коллеги выявляли в китайских клонах дефектные АЦП, хотя "по бумагам" все верно. Эти моменты можно выявить только промежуточным или выходным контролем.

Для обеспечения 100% промежуточного контроля с оцифровкой результатов по работе на прием и передачу мы приняли решение использовать те же платы SDR Hack RF One в своих стендах проверки плат Hack RF One - это не совсем правильно, но при правильном подходе (верификация плат-эталонов, последующая проверка конечных изделий "по полной программе") позволяет выполнять проверки на прием и передачу гибко, быстро, а главное практически исключить человеческий фактор, добившись стабильных результатов в работе конечных изделий. У нас остается "цифровой паспорт" изделия, который мы можем всегда поднять, посмотреть что было, и например что стало после работы устройства, повторить испытания и сопоставить первоначальные испытания.

Мы протестировали китайские изделия на наших стендах.

И вот что получилось (при измерениях используется ослабление в 30 дБ):

Разработанные стенды теперь работают, обеспечивая необходимый уровень контроля плат Hack RF One и стабильность в результатах работы устройств.

Выводы: платы SDR в целом, и SDR Hack RF One - очень хорошее решение в радиосистемах, позволяющее решать массу разнообразных задач гибко и недорого, но крайне важно качество изготовление данных устройств. Клоны от азиатских коллег стоят дешево, но к сожалению это "кот в мешке". Клон для ознакомление с работой решение вполне себе нормальное, для серийного применения в конечном устройстве - решение спорное, как в плане выхода на планируемые характеристики, так и в плане надежности работы устройства.

Ссылка на страницу проекта: https://elron.tech/russian-hack-rf-one/

Задания на этот раз были максимально прикладные - нужно было и моделькой танка поуправлять, и трактора; а перед этим "перехватить" управление от пульта. С танка, кстати, еще и стрелять нужно было по определенным мишеням! Не изменился только радиоперехват - все то же декодирование модуляции пакетов.

От нашего клуба туда, конечно же, поехали (правда, в основном состав самарских команд наполнили люди нашего выпускника); если захотят - оформят впечатления от соревнований и разбавят технической составляющей в отдельном посте. Но этот пост только про итоги, поэтому вот вам список победителей по университетам:
В номинации «Радиосвязь»:

– 1 место – xi_C, ФУМО ВО ИБ
– 2 место – ТОР ТУСУР, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
– 3 место – xi_A, ФУМО ВО ИБ

В номинации «Радионавигация»:

– 1 место – fantasmagoria, МИЭТ
– 2 место – naGNU_Radio, МИЭТ
– 3 место – rezon_academic_Korolyov, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

В номинации «Радиоперехват»:

– 1 место – rezon_academic_Korolyov, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
– 2 место – volzhsky_fiziki, ПГУТИ
– 3 место – rezon_vic, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

Специальные призы от спонсора соревнований и организатора бонусного конкурса в области радиоперехвата АО НПЦ «ЭЛВИС» получили команды:

– 1 место - rezon_ance, филиал МГУ им. М.В. Ломоносова в г. Сарове
– 2 место - rezon_vic, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
– 3 место - rezon_academic_Korolyov, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева и reson_gamma

Специальный приз от Фонда перспективных исследований за лучшее инновационное решение получила команда ТОП ТУСУР.

P.S. первые три года у организаторов была присказка "Самара в огне"; теперь участников пугают словами "вот там сидят самарские монстры" - в целом, есть за что ;)

P.P.S. заранее вижу вопрос про смысл поста - смысл показать, что такие соревнования не только проводятся, но еще и выигрываются. Лично я давно не ездил на них, но по технической составляющей могу ответить на некоторые вопросы, если таковые появятся

Как я понял, схема там примерно следующая. Берётся четыре SDR-приёмника и втыкается в один компьютер со специальным софтом. Этот софт применяет "волшебство" быстрого преобразования фурье и математическую магию и получает координаты передатчиков сигнала по относительному фазовому отставанию между антеннами. Используется матрица из четырёх антенн.

Понятно, что заводская такая штука стоит непомерных денег, но вопрос, можно ли собрать такое на коленке из китайских RTL-SDR-приёмников?

Если передатчик на частотах, типичных для передачи видеосигнала с коптера, двигается по вектору, пересекающему траекторию движения машины, то надо громко пищать и показывать азимут и дистанцию дрона. Можно даже голосовой извещатель приделать, который бы орал что-то вроде 7-30, 8-27... где первая цифра - это направление на дрон (0 до 11 как на циферблате), 30 - расстояние в метрах.

Из оборудования - это 4 антеннки на магнитиках на крыше, коаксиальные кабеля, корпус с RTL-SDR-ками и малинка какая-нибудь в качестве обработчика данных. Ну ок, может быть какой-нибудь ноут даже понадобится юзать, плюс USB-хаб и питание.

Если такое возможно и выглядит реализуемым, то я бы взялся за софт, который бы предсказывал коллизии траекторий с дроном.

Если у кого есть что конструктивно накидать в панаму, милости прошу в комменты.

Я вообще ни разу не специалист по радиосвязи, в дронах я тоже не большой спец, только учусь управлять своим минивупом по комнате. Когда машина ПВО в поле за окном виднеется, особенно не разлетаешься. Зато в наших краях как едешь, так волей неволей в небо поглядываешь. Много залётных, говорят, часто прилетают по мирным машинам. Нахрена - не знаю. Может аккум садиться, а чтоб не пропадал боеприпас направляют по мирняку? Типа, хоть шерсти клок? Ну такое...

Кстати, тоже, если кто в теме, то расскажите какой тут может быть тактический и стратегический смысл тратить не дешевый коптер на подрыв какой-нибудь хлебовозки или скорой помощи?

Для чего это всё? Чтобы не погибали люди.