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.
HackRF One
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.
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.
Проект SatNOGS
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!
Есть у меня знакомый. Радиолюбитель. Придумывает связки оборудования. Видосы снимает. Канал у него очень популярный. Разрешил мне его статью перепечатать. Самому, говорит, некогда.
HackRF One в корпусе, российское производство
Всем привет! Меня зовут Александр, позывной R4AAM, автор проекта RAZA. Пару недель назад мне пришла посылка, нашел HackRF One, российская сборка, российское производство и МШУ до кучи (вон та фитюлька, в правом верхнем углу). Про HackRF слышали многие, но в живую с ним мало кто из блогеров работал. Был интерес не просто посмотреть, а именно пощупать, запустить в разных конфигурациях и понять: насколько это готовый инструмент, а насколько – «конструктор для тех, кто уже в теме». С меня – честный обзор. Я показываю, что могу сделать с этим устройством, рекомендации отправил производителю.
Разъёмы короткие
РАСПАКОВКА И ПЕРВЫЙ ВЗГЛЯД: ЧТО СРАЗУ БРОСИЛОСЬ В ГЛАЗА Коробка пришла. Внутри – сама плата и МШУ (малошумящий усилитель – антенный фильтр). Всё выглядит добротно: текстолит не хлипкий, разъемы не шатаются. Но уже на этапе подключения полезла первая «неожиданность». Разъемы короткие. Плата рассчитана на подключение внешней антенны через SMA. Но если вы попытаетесь прикрутить кабель – разъем просто не закрутится до конца, потому что не хватает длины резьбовой части. Я решил проблему снятием фиксирующей гайки, но это, согласитесь, не самое элегантное решение для продукта, который продается как готовый. В идеале – либо ставить разъемы с полной резьбой, либо делать «носик» подлиннее. Потом я начал подключать питание. И тут тоже всё оказалось не так просто.
ЭКСПЕРИМЕНТ 1: ПОДКЛЮЧЕНИЕ К НОУТБУКУ. ВСЁ РАБОТАЕТ. Проверил в SDR#. HackRF определился без проблем, запустился, начал принимать. На ноутбуке питание через USB стабильное, так что здесь вопросов не возникло. Запустил GQRX, работает. Далее уже GNU Radio и там все отлично, даже получилось смоделировать передатчик и передать на Quansheng короткий сигнал.
SDR# работает. Это все FM станции! Помех нет!
Потом попробовал на Raspberry Pi – та же история. Определился, работает, демонстрирует стабильный приём. Но настоящая проверка началась, когда я попытался сделать то, что в первую очередь сделает обычный пользователь: подключить HackRF к телефону через OTG-кабель. Это, казалось бы, логичный шаг. Все ведь хотят получить портативный анализатор спектра, который умещается в кармане? И вот здесь случилась вторая «неожиданность».
HackRF – довольно прожорливая штука
Питания с телефона не хватает. Нестабильно, вылетает, отключается. HackRF – довольно прожорливая штука, особенно если вы запускаете ресурсоемкие алгоритмы обработки. Мощности USB-порта телефона просто недостаточно. Решение? Нужен внешний источник питания. Либо Y-кабель с подпиткой от пауэрбанка, либо отдельный стабилизированный блок. Но человеку, который купил плату впервые, это придется объяснять и включать это в комплект. Добавлю, что в дальнейшем я попробовал использовать более короткий кабель и питания хватило! К тому же у самого HackRF есть разъем дополнительного питания, и если заранее туда подпитать, то при подключении смартфона он будет просто заряжаться. Но если сначала подключить смартфон, а потом дополнительное питание, то все работает идеально!
использовать более короткий кабель и питания хватило!
ЭКСПЕРИМЕНТ 2: АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА НА БАЗЕ МАЛАХИТА R1 Вот это уже интересно. Я взял внешний SDR-приемник Малахит R1 и подключил HackRF к нему через USB. На выходе получилась система, которая использует HackRF как приемник и дает к нему доступ через браузер телефона. По сути – готовый автономный приемник с функциями анализатора. Здесь HackRF раскрылся полноценно. Всё работало стабильно, без сбоев. На удивление качественно, но процессора Малахит R1 не хватало на полосу более 2 МГц. Буду ставить туда плату Radha Zero с более мощным процессором.
готовый автономный приемник с функциями анализатора
МОЙ ВЗГЛЯД: МШУ, ФЕРРИТЫ И «ЗАБОТА О ПОТРЕБИТЕЛЕ» Запросил у техподдержки производителя информацию по МШУ: какая микросхема стоит, какой диапазон питания. Это важно, если ты планируешь использовать внешний усилитель и делать свою обвязку.
Как все экранировано!!
Мне ответили – 6 вольт. Я удивился, потому что у большинства микросхем диапазон питания шире. Но «ровно 6» – окей, будем делать стабилизированное питание. Если бы я не спросил, то пошел бы по пути проб и ошибок. Хорошо, что спросил. На сайте производителя даташит на всю продукцию есть. Но кто читает инструкции ДО возникновения проблемы? И еще один момент: в комплекте с HackRF отсутствует кабель USB с ферритовыми фильтрами. Я говорю это не потому, что «мне не хватило». Это важно для тех, кто будет измерять шумы и спектры. Кабель с ферритом – это заявление производителя: «мы серьезно относимся к качеству сигнала». Без него любой измеренный уровень шума выглядит как проблема устройства, а не как проблема питания.
БОНУС-ТРЕК: ЗАЧЕМ ВООБЩЕ ВСЁ ЭТО? Что показали эксперименты, как использовать HackRF? Дроны и военка – сами разберутся с профильным оборудованием. Я сразу определился, что хочу показать гражданское применение. Дать сценарии, чтобы рассказывать об оборудовании без оглядки на законы и ведомства. Такие сценарии на самом деле есть: – Анализ сигналов. Вокруг нас работает куча устройств – от дверных звонков до GSM-вышек. – Изучение mesh-сетей. Всё, что работает на 433, 868 МГц, можно смотреть в реальном времени. – Сборка радиолюбительского трансивера. HackRF – отличная платформа для тех, кто хочет сам собирать свой SDR-приемник, используя программу GNU Radio. В общем, сфера применения – это только вопрос фантазии и знаний. И предлагать его как исследовательский инструмент – это честно.
ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ: МОИ ВЫВОДЫ HackRF One – это не «включил и работает на все 100». Это инженерный инструмент, для которого нужны руки и голова. Но, в отличие от многих других устройств, он реально работает. Плата стабильна, ПО поддерживается, драйверы есть под все основные платформы. Однако есть куда расти: Комплектация. Для радиолюбителей, собирающих оборудование самостоятельно, в комплект стоит добавить кабель с ферритом, телескопическую антенну и кабель для внешнего питания. Разъемы. Сделать их с полной резьбой – это мелочь, но она снимает 80% вопросов на старте. Документация. Адаптировать ее для пользователей – по МШУ, по питанию, по возможным сценариям. Не «книгу», а внятный PDF, где будет написано: «Это работает так, подключай сюда». А я готов продолжать. Готов делать шортсы, стримы по российскому оборудованию. Пока всё.
Кто хочет следить за процессом, подписывайтесь на канал RAZA – там я выкладываю все свои «эксперименты». Вот еще пара опытов:
Здравствуйте, товарищи! Сегодня немного расскажу о своём «проекте выходного дня» в надежде, что он будет полезен моим коллегам по цеху.
Во избежание комментариев не по теме, дисклеймер. Я не считаю себя профессиональным программистом и прекрасно понимаю, что мои решения имеют недостатки. Но программа, о которой я сейчас расскажу, работает и регулярно помогает мне в моей работе. Тех, кто готов помочь мне в её улучшении, приглашаю к обсуждению.
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.
Sennheiser ew100 G3 (фото из интернета). Регулярно сталкиваюсь с такими на своей основной работе, и мне не очень нравится их функция автонастройки на свободную рабочую частоту.
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.
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/
1/5
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.
1/2
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)
1/3
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?
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.
1/5
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.
1/3
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):
Здесь все хорошо - испытуемая плата (dut) работает как надо, и на прием, и на передачу, отклонения от рефернсного результата (ref) незначительны, в пределах 1 дБ по приему и в пределах 1,75 дБ по передаче
Тут все работает на прием до момента включения усилителя (4,5 ГГц), и отвратительно работает на передачу
Здесь на прием все хорошо, но на передачу, в зоне включения усилителя (4,5 ГГц и выше) начинается беда...
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.
Был тут пост про прием сигнала SSTV (телевидение с медленной разверткой), но во время апокалипсиса мемы будут не очень актуальны. В радиодиапазоне есть более полезная инфа, а именно расшифрованные погодные карты. Активным распространением занимается немецкая метеорологическая служба ( Deutsche Wetterdienst https://www.dwd.de/DE/Home/home_node.html ). С помощью радиофакса передают информацию о поверхностном давлении, влажности, циклонах/антициклонах и т.п. В основном служба работает для мореходства.
Сайт метеорологической службы Германии
Для начала необходимо определиться с радиоприемником. В принципе можно использовать аналоговый кв приемник и расшифровывать с помощью телефона, но есть более современные технологии. Благо китайские товарищи выпускают различные виды цифровых SDR RTL приемников.
SDR приемник
Радиовещание происходит одновременно частотах 3855 кГц 7880 кГц 13882,5 кГц. Несколько частот используется для беспрерывного приемная в зависимости от времени суток. Диапазон коротких волн - капризная штука. Более низкие частоты работают только ночью или вечером, а верхние - днем. При этом если нет солнечных вспышек. Теории тут навалом, но перейдем к приему. В программе для SDR приемника ( SDRuno https://www.sdrplay.com/sdruno/) находим необходимые частоты. В моем случае (11:00 утра в Питере) я встал на частоту 13882.5.
Интерфейс SDRuno
Вид факсимального синала
Важным моментом является программа декодера. Тут есть два пути:
1.Использовать стороннее приложение.
Однозначно SeaTTY. Программа с минимальными настройками, плюс запускается автоматом от синхроимпульса факса. Минусы - платная зараза. Пробный период 30 дней, но есть версия с ключом : https://www.radioscanner.ru/files/decoders/file22224/
Нужно использовать виртуальный коммутатор аудиосигнала (виртуальный аудиокабель). https://vb-audio.com/Cable/
Сам процесс декодирования с помощью SeaTTy. В SDRuno советую заузить диапазон USB для уменьшения шума. Картинка будет на наименьшим количеством помех.
процесс декодирования
При настройке надо немного сдвинуться орт частоты приема. Примерно на 2 КГц вниз (советуют 1.9 КГц). Факсы сохраняются в папке C:\ProgramData\SeaTTY\Messages
Результаты :
2. Использовать плагины SDRuno.
На этом этапе у меня возникли танцы с бубном, т.к. плагин отказывалась расшифровывать сигнал. Пара дней пыток и процесс пошел, но факс будет приниматься немного обрезанный. Плагин : https://github.com/JvanKatwijk/SDRunoPlugin_weatherfax
Качаем из папки the-dll файл SDRunoPlugin_fax.dll и закидываем его в папку C:\Users\имя пользователя\Documents\CommunityPlugins.
гидхаб плагина
куда вставлять
Запускаем плагин и поехали
Первым делом необходимо уменьшить диапазон приема с 192 КГц до 1,2 КГц. Можно это сделать с помощью контрольного окна, но у меня плагин начинает заикаться, поэтому данную процедуру делаю во вспомогательном окне SP2
доп спектр
Необходимо точно стоять на частоте. Без сдигов.
процесс декодирования плагина.
По поводу управления:
Save cont - активация автозапуска
reset - сброс приема
cheat - принудительный запуск приема без синхронизации (строки будут прорисовываться со сдвигом)
Все настройки в верхних панелях по умолчанию.
Файлы хранятся в папке пользователя C:\Users
Результаты :
1/5
факсы "загруженые" в разные дни
К сожалению плагин обрезает нижнюю часть изображения, но четкость намного выше.
Сегодня, в первый день зимы, радиостанция Гриметон с позывным SAQ выходила на передачу. Примечательно то, что в этом году оборудованию исполнилось 100 лет! Ведь передатчик был запущен в далёком 1924 году. Основная сложность приема радиостанции - ее частота, равная 17.2 кГц. Это диапазон сверхдлинных радиоволн, который умеют принимать далеко не все радиоприемники :)
Часть антенного поля радиостанции Гриметон
Прием осуществлялся двумя наблюдателями, первый комплект оборудования содержал в себе ап-конвертер на 4 МГц, SDR Airspy HF+ Discovery и антенну с противовесом (два провода длиной 40 метров) с согласующим трансформатором.
Второй комплект повышал частоту уже на 10 МГц, в качестве приемника - отечественный Малахит. Антенна в этом случае представляла собой отрезок провода длиной около 25 метров.
Следующий выход в эфир передатчика (и, соответственно, попытка приема) намечен на 24 декабря, обычно в этот день передают рождественское сообщение. Присоединяйтесь :)
Давно ничего не выкладывали, поэтому - пора :) С 14 по 16 ноября проходил уже традиционные Всероссийские соревнования по перспективным направлениям радиосвязи "Радиофест-2024", правда, на этот раз они проходили в самом МИЭТе, а не в Алабушево. Вкратце - студенты-радиолюбители-программисты (типичный участник примерно так и выглядит) соревнуются в различных номинациях радиодела - радиоперехват, радионавигация и РЭБ. Задания каждый год меняются, поэтому просто заготовить код заранее и победить не получится - нужно именно понимать, как это работает. Все задания решаются при помощи Software Defined Radio (SDR, программно-определяемое радио) - эти железки объединяют в себе современнейшую электронику, радиоволны и программирование.
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
Автор замечательный человек, но к сожалению совершенно забывший что "Болтун - находка для шпиона" И выкладывая подобные отличные идеи с прямыми инструкциями он прямо помогает как "Своим " так и "Чужим" во всех смыслах этого слова. Понятно что ФСБ и ГУР давно имеют устройства и получше. Но самые разные доморощенные террористы и экстремисты сказали огромное спасибо Автору. Он только что сделал их задачу легче.
И если Автор действительно хочет помочь России то рекомендую ему связаться с любой патриотической организацией в НН (Русская община, Северный человек и др.) и не выкладывать подобные посты в широкий круг. Всем Бобра, обнял - приподнял )))
