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新一代的 RF 工程师在哪里?SDR 来救场

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五十年前,对于想要切身感受电子设备魅力的年轻人来说,非专业级无线收发装置(又名业余无线电设备)是他们普遍采用的入门之选。由于具备通信元素,它给人们带来的不止是组装一个吉他扩音器或 Hi-Fi 系统时那种自给自足的满足感。利用您的项目成品 — 无线电设备(尽管有所限制),捕捉那些来自全球各地的晦涩信号,这个过程充满无尽乐趣,但当时电离层状态、距离、频率和一天当中的时间等因素给无线电设备和天线硬件的性能增加了技术上的挑战。因此,人们不得不竭力改进现状。

四十年前,硅芯片一鸣惊人,早期的家用计算机开始出现。从那以后,计算变成了一项越来越流行的业余爱好,突然之间,人们似乎都发现了编写软件程序的需要,这让技术迷沉溺其中,无法自拔,人们面对着充分利用当时的有限的处理能力和内存,取得尽可能多的成果的挑战。时光流转,当互联网开始兴起时(在提供免费全球语音和图像通信的 Skype 问世时达到了巅峰),业余无线电设备作为一项业余爱好,似乎已经冻结在时光之中,成为历史。

正因如此,从实践角度来说真正精通 RF 的人都是接近退休的老人。那么如何才能让无线电设备作为一项业余爱好重焕生机?   

越来越多的人们认识到,也许互联网并没有它所许诺的那样自由和无拘无束,无线基础设施一小块一小块的覆盖范围像是补丁拼凑而成,出现紧急情况时可能会脆弱不堪(因此能够使用无线电设备“做自己的事情”可能再度成为炫酷的事情),而最强大的方面在于低成本 SDR(软件无线电)技术的实可用性,利用这种技术,您现有的主机就能够完成繁重的工作:对通过这种新型前端无线收发机硬件收集的数据流进行解调和解码。

RTL-SDR 保护器

最近,人们一直在将廉价的“RTL-SDR”保护器(最初是为了让 PC 能够对数字电视传输进行解码而设计的)当作 SDR 硬件使用。这需要将可以免费获得的软件(如“SDR#”、“HDSDR”和“SDR Console”)与能够控制该保护器和接收 I/Q 数据流的 USB 驱动程序结合使用。只有这样才能实现在较广的频率范围内进行调谐(通常是从 24MHz 一直到 1GHz 以上)。

这里您可以阅读更多有关 RTL-SDR 的信息。

选择哪些信号以及如何处理这些信号都取决于用户。突然之间,精通软件的年轻人在拥有一台 PC 的同时,只需再使用另外一个区区 20 美元的硬件就能操控一台通用的无线电设备!高分辨率的图形让他们可以将信号直观地显现在一个频谱显示屏上,而不必确知要选择何种频率。

有趣的是,当您有能力轻松地找到并接收新的、有趣的频率时,您就会发现一群专注的业余无线电报务员和其他核心用户取得了多么不可思议的成绩。他们让您可以对模拟的和数字的、数据、语音和图像、卫星或地面传输的各种组合(您所能想象到的任何组合)进行解调、解码和计算机交互。经济实惠的 SDR 正在将无线电通信和计算这些平行宇宙衔接起来,其结果必定是将来出现更多的创新。

但是,SDRplay 看到了经济实惠的 SDR 所具有的潜力,并决定参与其中。尤其是,他们想要解决以下这些限制:

  • 该保护器未覆盖 24 MHz 以下的频段,因此在短波、中波和长波的接收上有所遗漏
  • 该保护器使用 8 位 ADC 转换技术,该技术将动态范围限制在 45dB 左右,这比在市场上可以买到的通用覆盖范围收发器要差很多。
  • • 该保护器未包含任何用来帮助减少带外干扰的前端滤波。

无线电频谱处理器 – RSP1

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RSP1 覆盖 10 kHz 至 2 GHz 的范围,内置简易“天线”,外部有“USB”连接端口

RSP1 使用了由 Mirics Ltd. 提供的 12 位 ADC 技术,该公司开发的硅晶能够处理全球所有的广播标准:从长波到 L-波段。由于其芯片是为了在功率严格受限且天线被弱化的蜂窝移动电话中使用而设计的,因此成为一台性能可以与传统通信收发机相媲美的无线电设备,同时还留出了高达 10 MHz 的带宽,可供在指定时间处理。5 阶 Chebyshev 滤波器确保了稳定可靠的前端滤波,并且降低了许多带外干扰源的影响。

SDRplay 不但支持热门的第 3 方 SDR 软件,而且提供了自己的 SDR 程序,该程序名为 SDRuno,您可以免费下载该程序,将其与 RSP1

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SDRuno 收发器软件 Windows 版一起使用

SDRuno 提供了一项强大而又灵活的高性能 SDR 收发器功能,以拥有一些出色的功能而自豪:

  • 多个“虚拟收发器”,它们可用于同时接收和解调相同收发器带宽内不同类型的信号。
  • 一个极限抑制大于 140 dB 的选择性滤波器。
  • 一个独有的无畸变双级 AGC,其全部参数均可调整。
  • 多个 BW 可下调至 1 Hz 的凹槽滤波器,凹槽锁定功能。
  • 一个独有的同步 AM 模式,边带可选择/可调节,专用 PLL 输入滤波器,PLL 时间常数可选择。
  • SNR(立体声降噪),拥有一个专利性立体声广播降噪算法。
  • FM 信号的 AFC。
  • 收发器频率误差校准。


SDRplay 还提供了一个开放式 API,以便开发人员可以创建全新的应用程序。不但支持 Windows 和 MAC,而且还有适用于 Android、Linux 和 Raspberry Pi 2/3 的版本。 

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解码选项示例(DRM、DSD+、气象卫星、Dump1090、NBEMS、Wefax)

在 RSP1 开始批量生产后的几个月里,SDRplay 发现越来越多的客户将该设备用于那些需要一台 SDR 无线电设备的实验室定制项目,它的用途包括反监视监控、远程无线终端、RFI 检测、自动调制方案检测、标准开发、原型物联网收发器传输链设计、卫星和气象气球数据采集以及各种频谱分析用途。其紧凑的设计和通过 USB 供电的能力在便携式装置中尤为有用。 

RSP1 的价格在 149 美元左右,非常适合大学生和研究项目,对于任何 RF 实验室来说,它都是一种多用途的有益补充。

Design, marketing and business background in semiconductors (including Texas Instruments and CSR), then co-founder and now sales and marketing director at SDRplay Ltd.
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