Антенна для сдр свистка своими руками

Телевидение играет ведущую роль в простом и доступном виде не только отдыха, проведения досуга и развлечения, но и способа получения познавательной информации для большинства людей. Поэтому населению важно иметь стабильное и качественное изображение на экране телевизора. Такая тенденция будет оставаться, пока есть активный спрос на услуги по телетрансляции. Но какая антенна способна обеспечить надежное вещание? Как оказалось, принять телесигнал может не только фабричное приспособление, но и сделанное самостоятельно. А при соблюдении всех правил изготовления и подключения домашние антенны могут превосходить по качеству приема сигнала даже дорогостоящие фабричные модели. Однако немногие смогут ответить на вопрос, как сделать антенну своими руками, не имея специальных знаний в сфере телекоммуникаций. На самом деле, в ее устройстве нет ничего сложного. Разберем существующие способы, как сделать домашнюю антенну.

Виды

Самостоятельное проектирование антенн строится на их существующих видах и способах приема сигнала. Итак, известны следующие виды антенн:

• Работающие по принципу «волнового канала».
• Принимающие «бегущую волну».
• Собранные из рам.
• Выполненные зигзагообразно.
• Имеющие решетчатую основу.
• Логопериодические.

Аналоговый и цифровой сигнал

Как уже оговаривалось, в последние годы цифровой сигнал получил широкое распространение и активно используется. Но перед тем, как сделать домашнюю антенну, необходимо четко понимать, какой сигнал от нее потребуется принимать. Ведь не каждая может улавливать и аналоговый, и цифровой сигнал. Можно даже такую антенну сделать — обычная проволока, вставленная в гнездо телевизора и направленная вверх. Но цифровой сигнал такая антенна точно не примет, да и аналоговый покажет с трудом. Даже при условии небольшого удаления от места расположения телевышки и полного оголения проволоки от изоляции, такое приспособление плохо справится с помехами, и сигнал не будет стабильным. Однако при полном отсутствии материала или в качестве временной меры такой вариант тоже применяется. Для получения качественной картинки экрана сначала стоит рассмотреть существующие виды фабричных приспособлений, которые способны принимать цифровой сигнал. А после можно перейти к самодельным видам и способам, как сделать цифровую антенну.

В случае, если ретранслятор находится на расстоянии не больше 10 км от места приема, обеспечить хорошее получение цифрового сигнала формата DVB-T2 вполне может обычная комнатная антенна.

А вот известная в народе антенна «Ворона» качественно принимает цифровой сигнал уже на удалении в 30 км от вышки. В этом направлении ее желательно и выставлять.

Наиболее надежно принимает сигнал антенна DIPOL 19/21-69, которая может находиться за 50 км от источника сигнала, а при подключении усилителя – даже до 100 км. В данном случае обязательно точное направление в сторону телевышки, потому как любые преграды и помехи сразу скажутся на изображении.

Теперь рассмотрим самодельные образцы, с помощью которых можно сделать цифровую антенну своими руками.

Самодельная для приема цифрового сигнала

Множество разновидностей самодельных антенн придуманы народными умельцами или спроектированы по подобию фабричных еще в прошлых десятилетиях, когда цифровое телевидение было либо не распространено, либо вообще отсутствовало. В сегодняшних условиях рынки насыщены телевизорами, из которых практически каждый имеет возможность принять цифровой сигнал. Его покрытие присутствует даже в удаленных уголках страны, и самодельная антенна должна уметь его принять. На этом примере мы рассмотрим, как сделать цифровую антенну.

Ее основанием будет фанера примерно полметра длиной и около 7 см в ширину. Состоять она будет из 8 кусков провода, каждый из которых имеет длину до 40 см и сечение 4 см. В центре каждый из кусочков следует зачистить для обеспечения надежного контакта, через который будет передаваться сигнал на экран телевизора. После зачистки каждый из 8 кусочков сгибается пополам для придания ему V-образной формы. Через каждые 10 см с верхней части основания антенны согнутые куски устанавливаются углами к центру основания и крепятся на фанере саморезами. Левый и правый ряды, каждый из которых имеет по 4 куска согнутого провода, отдельно соединяют сорокасантиметровым проводом. Этот провод обязательно должен быть зачищен в местах соединения с согнутыми проводами. По центру между 2 и 3 кусками каждого из рядов крепятся по одному саморезу для соединения с кабелем. Это соединение выполняется в виде штекера, который нужно приобрести. От каждого из двух саморезов по центру отходят два провода, которые припаиваются к штекеру, принимающему тв-кабель. Собственно, это один из лучших вариантов, чтобы сделать антенну своими руками для цифрового тв. Для усиления сигнала при необходимости приспособление можно сзади доукомплектовать решеткой, улавливающей сигнал.

Из банок

Это следующий вид самодельной антенны, которая принимает цифровой сигнал. Не следует требовать от нее постоянной и надежной работы, но временно это приспособление способно хорошо послужить. Применяться могут как пивные, так и любые другие алюминиевые банки. Важно, чтоб все их пропорции оставались одинаковыми (банки были целыми, примерно одной формы и размера). Перед тем, как сделать в домашних условиях антенну из банок, нужно приготовить такие материалы:

1. Алюминиевые банки (допускается использование в любом четном количестве).
2. Обыкновенный телевизионный кабель примерно 5 метров длиной.
3. Штекер.
4. Болты или саморезы.
5. Т-образная основа для крепления банок (часто используется деревянная швабра).
6. Изолента, плоскогубцы, отвертка и нож.

Когда материалы заготовлены, выполняется следующий порядок работ:

1. На зачищенный конец кабеля присоединяется штекер.
2. Вторая сторона кабеля освобождается от изоляционного слоя на 10 см.
3. Оплетка кабеля сматывается в шнур.
4. Изоляционный пластиковый слой на центральной жиле кабеля обрезается на 10 мм.
5. В одну из торцовых сторон каждой из банок (дно или крышка) по центру вкручиваются по одному саморезу для крепления кабеля.
6. На один из саморезов накручивается жила кабеля и затягивается, на другой саморез накручивается скрученная в шнур оплетка и также затягивается.
7. Теперь банки крепятся горизонтально к основе (для чего обычно используют швабру. Если удобно повесить основу для крепления банок на ручку окна, то часто используют деревянную вешалку с крючком).

   

8. При использовании швабры кабель нужно закрепить на вертикальном основании.
9. Далее происходит настройка изображения путем выбора наилучшего места приема сигнала и закрепление основания антенны.

   

Также существуют различные вариации, как сделать антенну этого типа с четырьмя, шестью и восемью банками, соединяя между собой левую и правую стороны по отдельности. Но исходя из отзывов мастеров такой системы, количество банок прямо не повлияло на улучшение качества сигнала.

Зигзагообразная цифровая

Такая антенна также часто применяется для приема стабильного и качественного цифрового сигнала, хотя была изобретена Харченко К. П. еще задолго до появления цифрового телевидения — в 1961 г. Свое название она получила благодаря своей форме в виде двух ромбов, которые располагаются в одну линию и соединяются, образуя зигзаги. Ценится это изобретение еще тем, что можно сделать как комнатную антенну такого типа, так и внешнюю. Но здесь не обойтись без пайки. Поэтому до того, как сделать своими руками антенну, нужно запастись паяльником, припоем, кабелем не менее 3 м, медной проволокой с сечением в среднем 4 мм, тв-штекером, изоляционной лентой, куском пластика либо фанеры размером примерно 70 см на 70 см и саморезами.

Сначала нужна рамка антенны, которая изготавливается из куска медной проволоки длиной 109 см. Этот кусок загибается таким образом, чтоб получилось два ромба, расположенных в одну линию и соединенных между собой. Каждая сторона ромбов должна составить 13,5 см. После загибания остается 1 свободный см проволоки, предназначенный для формирования петель, скрепляющих рамку. После это скрепление спаивается для прочности и надежности прохождения сигнала. В конечном итоге получаем рамку из двух соединенных и замкнутых ромбов.

Вторым этапом в процессе, как сделать антенну по методу Харченко К. П., станет подключение кабеля. Он крепится по центру в углах на месте соединения ромбов. Стержень кабеля накручивается на верхний угол и припаивается. Так же крепится оплетка на нижний угол. Важно, чтобы углы ни в коем случае не соприкасались, а расстояние между ними было примерно 20 мм.

После рамка с кабелем монтируется на основание антенны. Таким может быть мачта, установленная на высоте. Перед установкой антенну лучше покрасить, несмотря на небольшое падение качества сигнала. Дело в том, что медь со временем окислится и налет все равно будет присутствовать, а вот остальные части антенны останутся необработанными.

Зигзагообразная цифровая с экраном

К вышеописанному примеру конструкции, как сделать антенну в домашних условиях, может пригодиться экран для улучшения качества приема сигнала. В этом случае он крепится позади антенны, а она должна находиться подальше от телевизора, чтоб не создавать помехи в трансляции изображения. Экраном удобнее всего использовать кухонную фольгу, которая размещается на пластине размером чуть больше антенны.

С той же целью приспособление совершенствуют дополнительными ромбами в четном количестве по сторонам с обязательным соблюдением всех предусмотренных размеров.

Проволока в виде комнатной антенны

Теперь перейдем к способу, как своими руками сделать антенну для самого простого приема аналогового сигнала. Ведь может пригодиться изготовление простейшего приспособления на один вечер, не имея в домашних условиях особого инструмента и материалов.

Итак, самым простым и необходимым материалом для антенны, без которого изготовить ее никак не получится, – это проволока. Можно использовать самую простую проволоку (но не алюминиевую из-за низкой способности передавать сигнал), предварительно зачистив ее и вставив в гнездо телевизора. Второй конец привязывается к батарее или трубе отопления для того, чтоб выходящая на верх дома система отопления выполнила функцию усилителя сигнала. Конечно, приятную картинку с устойчивым сигналом получить не удастся, но сносное качество трансляции до пяти каналов при таких условиях вполне достижимо.

С использованием балкона

По уровню доступности это следующий способ самостоятельного изготовления антенны. Заключается он в подсоединении телевизора с помощью проволоки к струнам для сушки белья на балконе, которые и выполнят роль антенны. Надо отметить, что обычно этот способ хорошо себя проявляет, если нет явных помех для получения сигнала и присутствует небольшое удаление от ретранслятора. Сигнал становится качественней, и даже могут появиться новые каналы.

Усилитель сигнала

Усилитель неизбежно применяется в тех случаях, когда все попытки настроить хорошее изображение с помощью грамотно собранной и подобранной антенны не заканчиваются успехом.

Обычно обывателю не хватает специальных знаний для самостоятельно изготовления усилителя для антенны. Как сделать его без должного понимания принципов работы устройства? Это очень сложно. Кроме того, подобные попытки зачастую приводят к напрасно потраченным усилиям, времени и расходам на материалы. Поэтому лучше приобретать готовую схему усилителя и ставить согласно инструкции и чертежу.

Но если отсутствует возможность приобретения усилителя, когда он так нужен, можно предложить следующий способ, как сделать тв-антенну с усилителем. Несмотря на простоту этого метода, качество сигнала обычно заметно улучшается.

Нужен обыкновенный магнит, на который наматывается несколько раз тв-кабель. Такое усиление рекомендуют делать либо возле антенны, либо возле телевизора. Но если следовать конструкциям приспособлений с усилителями, то возле штекера для входа в гнездо телевизора обычно усилитель не ставится, а находится он скорее возле антенны или прямо на ней.

Советы при изготовлении

Как уже описывалось, есть множество способов самостоятельно сделать антенну. Но и при ее изготовлении есть обязательные условия, соблюдение которых положительно повлияет на качество изображения. К таковым условиям относятся:

• Все контакты в антенне нужно не только затягивать, но и запаивать. Только так получаемый сигнал не потеряет в качестве при прохождении контактов, особенно со временем. Срок службы самой антенны значительно увеличится. Все запаянные места лучше заливать силиконом или эпоксидной смолой.
• Всегда лучше использовать один кабель для антенны и телевизора без разветвлений или соединений, пусть даже самых надежных. Каждое из дополнительных соединений отрицательно влияет на качество изображения, что также со временем будет усиливаться.
• При работе с современными кабелями нужно использовать паяльник мощностью не менее 40 Вт, а также легкосплавный припой и флюс-пасту.
• Все соединения в штекерах рекомендуется спаивать. Лучше использовать штекеры из металла.
• Если добиться качественного приема сигнала не получается, несмотря на все изложенные в статье способы, остается единственный выход – увеличенная мачта антенны.

Пожалуй, все основные способы, как самому сделать антенну, были перечислены. Уже доказано практикой, что многие приведенные в статье разновидности способны обеспечивать качественный прием сигнала и сэкономить семейный бюджет. Особенно, если антенна устанавливается на даче или в других местах, где практическое предназначение важнее внешнего вида. Хотя, при аккуратном и расчетливом исполнении, внешне приспособление также может «не пострадать». При его изготовлении важно скрупулезно придерживаться инструкций, и надежная работа на долгие годы обеспечена.

SDR (Software Defined Radio) — это программно определяемая радиосистема, где софт преобразует радиосигнал в цифровой вид. В этой статье мы разберемся, как работает SDR, самым надежным методом — создав собственный приемник. И при этом постараемся не утонуть в пучине матанализа.

SDR-приемник своими руками

Один из самых популярных SDR сегодня — это китайский RTL-SDR. Он обладает огромными возможностями для своей небольшой цены.

Схема RTL2832 + RT820 выглядит вот так.

Сигнал поступает на вход радиотракта, реализованного на RT820, где выполняется первое преобразование частоты в промежуточную, здесь 3,57 МГц. Зеркальный канал при этом подавляется фильтрами, насколько это возможно.

Такое решение позволяет покрыть огромный диапазон частот от нескольких десятков мегагерц до пары гигагерц. Не весь сразу, конечно, а только кусочками по несколько мегагерц (судя по документации, RTL2832 способен оцифровать и сигнал частотой в несколько десятков мегагерц, однако упирается в пропускную способность USB). На самом деле зачастую достаточно и этого.

Полученный сигнал ПЧ оцифровывается в RTL2832, после чего подвергается второму программному преобразованию частоты. Здесь уже используется квадратурный гетеродин, реализованный программно как скалярное произведение входящего сигнала на опорный. А в случае квадратурного гетеродина в качестве опорных использованы два сигнала с одной и той же частотой, но сдвинутые по фазе на π/2. На выходе смесителей стоят фильтры низкой частоты, которые фильтруют сигнал с удвоенной опорной частотой. В результате на выходе тоже имеем два сигнала: синфазный (I) и квадратурный (Q). Впрочем, названия до некоторой степени условны.

Сигналы в виде потока данных передаются по USB. Собственно, перед отправкой и происходит ресемплирование, когда скорость передачи понижается до примерно 2 Мвыб/с, в данной схеме это «бутылочное горлышко». Почему именно квадратурный гетеродин? Из теории цифровой обработки сигналов известно, что, имея только сигналы I и Q, можно декодировать сигнал с любым из существующих способов модуляции. Например, АМ-модуляция, на которой мы ниже и сосредоточимся, реализуется наиболее просто.

Если представить, что I — это действительная часть, а Q — мнимая часть комплексного сигнала Z, то
|Z| = (I^2 + Q^2)^1/2 и есть искомый демодулированный сигнал. C ЧМ и ФМ уже будет сложнее, но не принципиально. Впрочем, теория цифровой обработки сигналов слишком тяжела, чтобы пересказывать ее в двух словах, — при желании можешь почитать подробнее сам.

Дальше сигнал обрабатывает уже компьютер, где из отдельных семплов I и Q формируется комплексный семпл
Z = I + jQ. Однако, как ты понимаешь, это тоже некоторая условность, позволяющая использовать математический аппарат комплексного исчисления к сигналу.

По существу, все это реализуется такими программными пакетами, как SDR# (Windows), Gqrx (Linux) или GNU radio (Linux). Последний нам наиболее интересен, так как позволяет не только пробежаться по диапазону, но и понять, как программная часть реализована внутри. И при этом вовсе не нужно залезать в дебри программирования, а можно при помощи мыши составить структурную схему (граф) из отдельных блоков. Блоки обычно реализуют одну операцию (в лучших традициях Unix). Вот так в GNU Radio выглядит простейший FM-приемник на RTL-SDR, созданный за пару минут.

Простейший пример

RTL-SDR выступает в роли источника, выдающего поток комплексных Z-значений, что равносильно обоим потокам I и Q. Далее сигнал попадает в цифровой фильтр низких частот ФНЧ, который вырезает интересующую нас полосу. Так как в данном случае ожидается частотная модуляция, то нам потребуется полоса в ~200 кГц, с центром в нуле, которому соответствует выставленная на RTL-SDR частота. Далее сигнал попадает на частотный детектор, на выходе которого получается реальный звуковой сигнал, подходящий для звуковой карты. Ресемплер нужен, чтобы согласовать битрейт сигнала. Итого — половина приемника всего в несколько кликов мышки!

РЕКОМЕНДУЕМ:
Как собрать FM-радиоприемник на лампах

Простой SDR-применик

Раньше относительной популярностью пользовались SDR-приемники, которые использовали звуковую карту компьютера в качестве АЦП. Большинство имели схожую конструкцию и состояли из опорного генератора, фазовращателя, смесителя и усилителя низкой частоты. Выход усилителя подключался к линейному входу звуковой карты. Чувствуешь аналогию с рассмотренным выше RTL2832? Суть та же, только промежуточная частота тут ниже и оцифровывается уже квадратурный сигнал.

Рассмотрим схему популярного приемника ZetaSDR.

Схема ZetaSDR

Сигнал с тактового генератора частотой F идет к фазовращателю, выполненному на двух D-триггерах, соединенных в счетчик Дженсона. Тот представляет собой сдвиговый регистр, последний инвертированный выход которого подан на вход. При подаче тактового сигнала по выходам сдвигового регистра будет распространяться попеременно волна нулей и единиц. В нашем случае на выходах Q0 и Q1 будут последовательно устанавливаться состояния 00, 01, 11, 10, что в десятичной системе соответствует 0, 1, 3, 2. С точки зрения сигналов это два меандра частотой F/4, сдвинутые по фазе на 90 градусов.

Диаграмма сигналов на счетчике Дженсона

Далее полученные опорные сигналы поступают на ключевой смеситель Дэна Тейло (Dan Tayloe), выполненный на мультиплексоре 74HC4052. Смеситель умножает один сигнал на другой, поэтому если один из сигналов — меандр, то умножение сводится к простому переключению.

Принцип работы смесителя Тейло

На приведенной ниже картинке показана диаграмма работы мультиплексора, где включенному каналу условно соответствует высокий уровень на нем.

Работа мультиплексора

Принимая канал X0 за 0°, видим, что 90° — это X1, 180° — X3, а 270° — X4. Соответствующим образом подключены и операционные усилители. В результате на выходе получаем сигналы I и Q, смещенные на 90°. Подробнее о смесителе Тейло можно прочитать в оригинальной статье. Далее сигналы отправляются на линейный вход аудиокарты.

Синтезатор

В ZetaSDR применен неперестраиваемый генератор, что дает полосу приема, равную полосе пропускания аудиокарты вокруг F/4. Думаю, ты согласишься, что это не очень много, так как любая аудиокарта редко имеет полосу пропускания больше 200 кГц. С другой стороны, ZetaSDR разрабатывался как приемник наблюдателя, и там полоса в 200 кГц перекрывает весь любительский диапазон на 40 м. Но мы-то хотим охватить несколько КВ-диапазонов! Кроме того, за последние десять лет стало гораздо проще с синтезаторами.

Поэтому воспользуемся микросхемой SI5351, которая представляет собой синтезатор частоты с цифровым интерфейсом, способный выхватывать несколько сигналов с частотой от 8 кГц до 160 мГц. При этом из обвязки требует лишь кварц и два подтягивающих резистора для I2C — все, как ты любишь. Для совсем уж ленивых людей в китайских онлайновых магазинах продавцы предлагают и вовсе собранные модули на этой микросхеме, что очень удобно для макетирования.

В качестве микроконтроллера я взял STM32F103C8T6, весьма популярный сегодня среди радиолюбителей благодаря плате Bluepill. Собираем макет на Bluepill и модуле SI5351, а в качестве интерфейсов используем I2C OLED-дисплей и энкодер. В итоге получается такая схема.

Для управления SI5351 я использовал библиотеку STM32-SI5351, которая представляет собой порт на С аналогичной библиотеки для Arduino на Wiring. Так как она использует код на HAL, а я уже сильно привык к функциям LibopenCM3, ее исходники пришлось чуть поправить. В основном изменения коснулись функций отправки и чтения данных. Кроме того, в заголовочном файле перед приватными переменными пришлось добавить модификатор
static, иначе оно не хотело собираться.

В итоге адаптированные функции приняли следующий вид:

Из-за расхождений в обработке данных при передаче по I2C между HAL и LibopenCM3 функция
si5351_write_bulk() получилась несколько сложной. Но, учитывая небольшой объем данных, передаваемых в SI5351, я решил, что спускаться на уровень ниже и писать свой аналог для ‘i2c_transfer7()’ ради всего этого не стоит. А вот с заголовочным файлом пришлось поковыряться дольше. Для запуска синтезатора необходимо инициализировать SI5351, включить соответствующий порт и задать частоту.

Частота задается в
si5351_set_freq() в сотых долях герца, поэтому значение в килогерцах умножается на константу. Также крайне желательно указать тип константы — ULL (uint64). Микросхема может не только просто синтезировать произвольную частоту, но и генерировать несколько сигналов с заданным сдвигом фаз. Была реализована функция, генерирующая два опорных сигнала со сдвигом фаз в 90°.

Сначала я использовал именно эту функцию, и первый макет приемника не имел фазовращателя. Однако применение локального фазовращателя на 74AC74 дало лучший результат, поэтому от генерации двух сигналов я отказался (хотя этот вариант тоже оказался рабочим).

В качестве дисплея здесь применен OLED-экран на SSD1306, для него была написана библиотека, которая осуществляет форматный текстовый вывод и ограниченно поддерживает юникод. Настоящей засадой стал энкодер. С виду это очень удобная вещь для перестройки. Однако дешевый контактный энкодер стал быстро сбоить, и пользоваться им стало невозможно. А хотелось, чтобы ему сносу не было, как в Bruker AC200. И решение нашлось!

По сути, энкодер легко можно сделать из шагового двигателя, а у меня как раз завалялся один такой от принтера. Поэтому, вдохновившись одной публикацией и слегка адаптировав схему под имевшиеся у меня в наличии HEF4011 (К561ЛА7), я собрал вот такую конструкцию. Здесь собранные на инверторах триггеры Шмитта формируют цифровой выход.

Алгоритм дешифровки сигнала энкодера великолепно прост. По восходящему фронту одного из выходов энкодера случается прерывание, в котором определяется уровень на втором выходе. Если там ноль, то считаем, что энкодер вращается вперед, а если единица, то назад. Это отражено на графике.

Видим, что и здесь у нас квадратурные сигналы: в одном случае фаза отстает на 90°, а в другом опережает.

С контактным энкодером такой алгоритм работал без сбоев, однако с шаговым двигателем в обмотках возникла проблема — он делал сразу два шага. Кроме того, при смене направления первый шаг выполнялся неверно. Первую проблему я поборол программно, просто пропуская нечетные прерывания, а второй баг я в итоге банально игнорировал.

Любопытная особенность: прерывание срабатывает, лишь когда вывод сконфигурирован как float input, а когда его задаешь как input pullup/pulldown, оно не работает (хотя вроде как должно). Кнопками переключается шаг перестройки частоты и устанавливаются значения частот, соответствующих КВ-диапазонам. Исходники синтезатора, как всегда, доступны на GitHub.

Сборка SDR-приемника

Схема, которую я использовал, отличается от референсной лишь незначительно.

Сначала приемник и синтезатор были собраны на макетах, причем в первой версии не было фазовращателя, а оба опорных сигнала генерировались в SI5351.

Потом туда добавился фазовращатель (также на соплях), и, что самое интересное, все это работало! Вместо 74AC74 (K1554ТМ2) также можно взять 74HC74 (K555ТМ2), но тогда выше 10 МГц вряд ли удастся забраться, так как 74HC74 работает где-то до 40 МГц. А вот AC-серия уверенно держит до 120 МГц.

Убедившись в работоспособности конструкции, я перенес устройство на печатные платы, что несколько повысило качество сигнала, особенно после помещения плат в экран. Хотя разница была непринципиальная.

ВЧ-сигналы стоит передавать по коаксиальному кабелю и использовать при этом соответствующие разъемы, например SMA. На худой конец кабель можно и запаять. Провод, идущий к аудиокарте, тоже нужен экранированный. Необязательно высокочастотный, но непременно экранированный, иначе все утонет в помехах.

Печатные платы выполнены из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита, на тыльной стороне сохранен слой меди и соединен с землей, перемычки сделаны из изолированного провода, а в месте входа в плату отверстия раззенкованы.

Сами платы помещены в жестяные корпуса, выполняющие роль экрана.

Энкодер синтезатора вместе с кнопками переключения диапазонов и изменения шага настройки выведен отдельно.

Вместо NE5532 можно взять LM358, но первая микросхема все же предпочтительнее, так как меньше шумит. И самый важный момент во всем деле — антенна. Хорошо бы, конечно, использовать достаточно длинную наружную антенну и желательно за городом, но за неимением лучшего сойдет и кусок провода, растянутый по комнате. Особенно если к нему подключить П-образный контур и подстраивать по максимуму сигнала.

Неплохих результатов можно добиться с магнитной антенной. Главное — при ее использовании будет куда лучше соотношение сигнал/шум, что особенно важно в городе.

Сама петля изготовлена из коаксиального кабеля и имеет диаметр 400 мм, транзистор J309 можно заменить на BF245 или КП303Е. Антенну и предусилитель также можно смонтировать на макетной плате.

Все это собрано буквально на коленке, из имевшихся дома запасов (чертов коронавирус!). Места занимает немного, но работает достаточно бодро, перекрывая диапазон от 5,8 МГц до 19 000 МГц. А если параллельно переменному конденсатору добавить емкость, то можно уйти и ниже.

Включение SDR-приемника

Для проверки работоспособности приемник сначала подключаем к осциллографу. На синтезаторе выставляем частоту 12 МГц (3 МГц после фазовращателя), а вместо антенны подключаем генератор сигнала (синусоида 3 МГц размахом 300 мкВ). Если синтезатор настроен правильно, то частота биений на выходе должна быть несколько герц. Собственно, по генератору я его и откалибровал, поправив частоту кварцевого резонатора в прошивке. Кстати, вместо правки частоты можно было в той же функции задать отклонение в ppm.

Также видим, что при переходе частоты биений через 0 скачкообразно изменяется сдвиг фаз между I и Q c 90° на –90°. Это значит, что все работает правильно. Теперь можно подключать к аудиокарте. Тут подойдет любая со стереофоническим линейным входом. Ширина полосы пропускания нас в данном случае волнует мало, так как мы всегда можем сдвинуть опорный сигнал.

Программы для работы с SDR-приемниками

Есть множество программ для работы с SDR-приемниками, однако сейчас все они ориентированы на работу с RTL-SDR и его более специализированными разновидностями, такими как HACK-RF, airspy и другими. Тем не менее из актуального софта SDR# поддерживает захват с аудиокарты. Это популярная программа, и мануалов по ней в Сети полно, хотя интерфейс и так интуитивен.

Поэтому устанавливаем, запускаем, выставляем желаемый диапазон на синтезаторе, подстраиваем антенну по максимуму сигнала, включаем АМ-демодулятор (большая часть всего интересного на КВ именно в АМ) — и вперед. Работает приемник очень устойчиво, с регенеративными аналогами (которые до сих пор иногда собирают) при схожей сложности тут по качеству просто нет никакого сравнения. Конечно, здесь видны и зеркальный канал, и отражения, особенно отчетливые на мощных станциях, но это расплата за простоту радиотракта. Побороть отражения можно, использовав ФНЧ на выходе операционного усилителя. А зеркальность реально подавить, отбалансировав каналы хотя бы по амплитуде.

Также для Windows есть совсем минималистичная и несколько устаревшая программа SDRadio, которая поддерживает и наш приемник. Впрочем, упомянуть ее стоило скорее ради ретроспективы.

Хорошо, а что в Linux? Тут чуть сложнее: gqrx ориентирована только на работу с чипами RTL и не поддерживает захват с аудиокарты. Так что воспользуемся GNU Radio!

Запускаем
gnuradio—companion и строим несложный граф. В качестве источника используем
audio source, в свойствах которого выставляем количество выходов (
2) и
sample rate=48000. Такие настройки любая аудиокарта потянет. Когда количество выходов
audio source указано как два, автоматически используются левый и правый каналы захвата.

При необходимости можно выбрать одну из нескольких аудиокарт. Дальше ставим блок
float to complex, который из двух реальных значений создает одно комплексное, к его входам подключаем наш источник. Также полезно между
audio source и
float to complex поставить умножение на константу, что позволит отбалансировать каналы по амплитуде. Теперь ставим фильтр низких частот, в котором указываем частоту среза 5 кГц. Фильтр выделит необходимую нам полосу сигнала 5 кГц вокруг нуля.

Очень полезная функция GNU Radio — возможность использовать переменные, значения которых задаются отдельно, или и вовсе изменять интерактивно с помощью элементов интерфейса. К выходу фильтра подключаем АМ-демодулятор, который находит модуль комплексного сигнала, и
Audio Sink. А так как в данном случае sample rate источника и приемника равны, то согласовывать их ресемплингом нам не нужно. Простейший AM-приемник готов!

Он принимает станцию на частоте гетеродина, то есть в центре полосы, попадающей на аудиокарту. Хорошо, а как посмотреть спектр сигнала? Для этого добавляем элемент
QT GUI: Frequency Sink, который отрисует нам спектр сигнала. Подключать его стоит к выходу блока
float to complex. Похожим образом элемент
QT GUI: Waterfall Sink отвечает за «водопад».

Как будто все хорошо в нашем приемнике. Вот только нет программной перестройки частоты в окне, а это крайне полезная штука, учитывая, что аудиокарты часто дают артефакты в разных частях окна. Моя вот, например, в нуле (+/–100 Гц): судя по всему, это наводки от электросети мешают приему сигнала.

Сделать программную перестройку достаточно просто, надо добавить еще один блок умножения между
float to complex и
Low Pass Filter, но в данном случае не на константу, а на функцию, то есть на второй сигнал. В качестве источника второго сигнала возьмем блок
Signal Source, форма сигнала — косинус. Его частота должна быть равна той частоте, на которую необходимо сдвинуть сигнал.

Таким образом, мы добавили в приемник еще один преобразователь частоты, на этот раз уже программный. Теперь, перестраивая частоту
Signal Source, мы можем выбирать, какую часть окна отправить на детектор. Иными словами, мы просто сдвигаем ноль в нашем окне. Полученный граф приемника выглядит как на схеме.

Если хочется послушать радиолюбителей — никаких проблем, только вместо модуля сигнала нам теперь нужна его действительная часть (или мнимая, или их сумма, тут непринципиально). Был приемник АМ, а стал прямого преобразования! Тут, конечно, стоит поправить полосу пропускания фильтра, так как мы уже на SSB. Лучше выставить где-нибудь 1500 Гц.

На 40 м хорошо слышны радиолюбители. А вот так выглядит уверенный прием в режиме АМ «Международного радио Китая», которое здорово слышно во всех вещательных КВ-диапазонах.

Бонус

Хорошо, но что делать, если в ноутбуке нет аудиокарты, а поползать по КВ-диапазону очень хочется? Можно, конечно, купить внешнюю аудиокарту или конвертер к RTL-SDR, но повышающий конвертер стоит в разы дороже самого RTL-свистка. Также в Китае продают модифицированные RTL-SDR v3, которые поддерживают direct conversion: цена приемлема, но все равно заметно выше, чем у RTL-SDR. Да и зачем покупать, когда девайс можно хакнуть.

Описанные манипуляции могут испортить твой RTL-SDR, а при неблагоприятном стечении обстоятельств выжечь порт USB и даже спалить материнскую плату. Поэтому повторяй эти действия на свой страх и риск и лишь в том случае, если точно знаешь, что делаешь. Я предупредил!

Как ты знаешь, RTL2832U имеет на входе АЦП. Более того, если прочитать импровизированный даташит, написанный энтузиастами, можно увидеть, что этих АЦП два и у обоих дифференциальный вход. При этом чип может оцифровать сигнал вплоть до 30 МГц. По сути, все, что надо, — это подать сигнал на вход, можно даже на один. В простейшем случае так и делают: выпаивают чип преобразователя частоты и припаивают антенну. Причем иногда чип даже оставляют на месте, просто перерезая соответствующие дорожки.

Но мы используем более элегантное решение. Если ты, выбирая свисток, следовал рекомендациям, то наверняка в качестве преобразователя там используется чип RT820 — и действительно, в нашем случае он более удобен. Дело в том, что RT820 использует только один вход I микросхемы RTL2832U (это выводы 1 и 2), а вход Q (выводы 4 и 5) остается незадействованным.

Вот именно к ним мы и подключимся. Более того, дополнительно можно воспользоваться трансформатором, что позволит задействовать дифференциальность входа, защитит от статики и несколько согласует сопротивления. Впрочем, с последним мы заморачиваться не будем. А вот защита от статики гораздо важнее, иначе в один неожиданный и не самый приятный момент девайс может превратиться в кирпич. Трансформатор мотается на ферритовом кольце тремя сложенными вместе проводами и содержит шесть витков, обмотки фазируются, как указано на схеме.

В принципе, даже мотать трансформатор необязательно, можно использовать готовый, например из ADSL-модема. Все в этой модификации хорошо, разве что шаг у RTL2832U 0.5 мм и выводы очень короткие. Так что припаять к самим контактам МГТФ 0.05 у меня не вышло. Вместо этого я подпаял к ним провод 0.1 мм, а уже к нему — выводы трансформатора. Чтобы вся эта конструкция держалась и не шевелилась, я использовал термоскотч.

Эта модификация, конечно, требует определенных навыков, но все вполне реально (у меня ушло на это около получаса). Запускаем gqrx с параметрами устройства
rtl=0,direct_samp=2 и видим, что все прекрасно работает (будем оптимистами). Подключаем рамочную антенну, и можно слушать эфир. Параметр
direct_samp=2 указывает на то, что надо использовать прямую оцифровку сигнала со входа Q. Кроме того, основная функциональность устройства по-прежнему присутствует и запуск со стандартными параметрами позволяет принимать УКВ.

РЕКОМЕНДУЕМ:
Прием и декодирование сигналов из космоса Inmarsat и Iridium

Конечно, у такого простого решения есть и недостатки в виде наводок от FM-станций, ложных сигналов и прочих прелестей, но работает оно сравнимо с RTL-SDR v3. А если очень хочется, то устройство можно попробовать прокачать и дальше. Но это, на мой взгляд, излишне, разве что входной фильтр с частотой среза около 30 МГц и хороший, экранированный корпус точно еще никому не мешали.

(8 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Загрузка…

Поговорим об антеннах для RTL-SDR…

Не о выдающихся дорогих антеннах из интернет-магазинов, не о сложных крышных конструкциях, а о тех, с которыми можно поиграть уже «сегодня вечером», сидя в домашних тапках в любимом кресле. Идея состоит в том, чтобы использовать по максимуму ассортимент ближайшего хозяйственного магазина и естественную высоту вашего жилища в многоэтажном доме.

Является ли входящая в комплект с китайским донглом маленькая антеннка на магнитике совсем уж бесполезной? Конечно, нет. На нее вполне можно принять вещательные музыкальные станции FM диапазона и мощные полицейские репитеры, передатчики которых в крупном городе подняты на сотню и то две метров над землей (в Москве – на Останкинской башне). Если разместить штатную антеннку максимально близко к оконному стеклу, можно еще принять послания с самолетов, проходящих на высоте над городом (но не наземную диспетчерскую службу). Это как минимум три-четыре дня радостной игры с новоприобретенной игрушкой. Но потом хочется чего-то большего.

Некоторые находят спортивный интерес в детектировании слабых сигналов от заведомо более далеких передатчиков. Например, от моей панельной многоэтажки до Останкинской телебашни с ее киловаттами мощности примерно 16 км, тогда как мне интересны передатчики за МКАДом, которые удалены километров на 30. Что это за цели? Вот несколько примеров: наземные службы аэропортов, службы скорой помощи (рации «Лен» на 41 МГЦ и ее наследники), рации речных теплоходов (в пределах МКАД), железнодорожники, опять же полиция и МЧС ближайшего Подмосковья – по мощности это не более десятков ватт, по высоте передающих антенн – десятки метров, по частотам 26-500 МГЦ. Для этого к системе потребуется добавить несколько делений усиления, желательно не менее 4-7 dbi, по сравнению со штатной «антеннкой на магнитике».

Где взять (вернее – не потерять) эти заветные 4-7 dbi усиления?

Способов совершенствования как минимум три:

(а) использовать более эффективную антенну с более эффективным размещением ее в квартире/на балконе

(б) использовать антенный кабель и разъемы с меньшими потерями

(в) использовать активный усилитель

Донгл предназначен для использования с антенными системами сопротивлением 75 Ом, поэтому к нему должны априори подходить любые ТВ антенны из ближайшего хозяйственного магазина/АШАНА/МЕТРО. Теоретически это так, но практически все доступные в магазинах антенны судя по схожему внешнему виду – штампуются на одном и том же китайском заводе. Российские импортеры просто лепят на них свои этикетки – не в обиду разным Арбакомам, Gal, РЭМО, Rolsen, Locus.

Добротных и «крепких» изделий вы вряд ли найдете – как следствие надо подумать о легкости демонтажа, чтобы прятать эту хрупкую конструкцию при наступлении сезона гроз/дождей/ветров/снегов. На что стоит обратить внимание, так это на габариты, вес и общую простоту конструкций – простота это то, что нам нужно.

Забегая вперед скажу, что на указанный диапазон 27-500 МГц мне не удалось подобрать одной универсальной антенны. Поэтому ниже пойдет речь о нескольких типах испытанных ТВ-антенн: от комнатных «усов» за 120 руб до наружных компактных логопериодических в районе 1000 руб. Конечно, в продаже есть широкополосные многоэлементные МВ-ДМВ антенны, но по массогабаритным характеристикам они мне показались неподходящими для квартирных экспериментов.

Итак, в качестве всенаправленного вертикального диполя можно использовать комнатную ТВ-антенну типа «усы».

В основном те передатчики, которые нас интересуют, используют вертикальную поляризацию, поэтому антенна должна быть развернута соответственно. Грубо, смысл вертикального диполя в том, что усики должны быть развернуты один в землю , второй в небо. Причем желательно, чтобы тот ус, который смотрит в небо, был подключен к центральной жиле кабеля, а тот который направлен к земле – к оплетке коаксиального кабеля. От длины усиков зависит полоса пропускания, т.е. эффективность для конкретной частоты. Калькулятор для расчета длины диполя в зависимости от частоты смотрим, например, тут http://stepn.ucoz.ru/index/kalkuljator_antenn/0-7

Опять же грубо, длина каждого усика должна равняться четверти длины волны, как следствие:

– наш диполь не является широкополосным и его надо будет подстраивать , выдвигая и задвигая секции телескопических усиков в зависимости от интересующей частоты.

– если собираетесь принимать на частотах ниже 50 МГц, то при покупке лучше выбирать антенны с большим количеством колен и максимально длинными усиками – в выдвинутом состоянии не менее 85-90 см каждый. В целом такие диполи из усов будут эффективны в диапазоне 30-350МГц

Китайских комнатных «усов» сейчас несметное количество на рынке http://rexantshop.ru/cat_95.htm. Есть усы с петлями, есть еще более продвинутые усы, в которых петля и усы запитаны через маленькую плату -сумматор. Все эти сложности в виде дополнительных петель и сумматоров (постольку поскольку мы не знаем достоверно как они «режут» частоты и насколько качественно они пропаяны) нам не нужны – мы за простоту, как я уже писал. В идеале нам нужен только прямой надежный контакт кабеля с верхним и нижним «усами».

Обратите внимание на кабель, который подходит к усам: в одном случае это может быть коаксиал, как тут: http://rexant-shop.ru/goods/Rexant_34-0100.htm, в другом случае – плоская двужильная «лапша», которая оканчивается квадратным адаптером, как тут http://rexantshop.ru/goods/Rexant_34-0106.htm

В первом случае рекомендую разобрать антенну, вывернув шурупы на дне, безжалостно удалить и выкинуть металлическую круглую петлю (которая, якобы, отвечает за ДМВ), заменить коаксиальный кабель с китайского на свой нормальный, подсоединить его жилу и оплетку к верхнему и нижнему диполю соответственно, пометив как-то «верхний» диполь (например, кусочком изоленты как на рисунке). Какой кабель считать нормальным – об этом чуть ниже. Вертикальный регулируемый диполь за 120 руб.: петля удалена, коаксиальный кабель заменен на более качественный диаметром 4 мм., концы которого надежно соединены с усами, антенна вертикально крепится к оконному стеклу на быстросъемную липучку 3М, которая предназначена для крепления фоторамок и т.д.

Во втором случае надо понимать, что провод-лапша сама по себе – принимающий элемент антенны, и он должен быть по возможности вытянут в пространстве перпендикулярно диполям, т.е. параллельно земле. В этой принимающей лапше тоже будет верхний и нижний проводник, причем верхний должен быть соединен с центральной жилой

(прим автора сайта: Волновое сопротивление диполя обычно отличается от 75 Ом и применяется согласующие устройство. Если антенна с лапшой(симметричной линией) то согласующие устройство установлено в разъёме. Если с диполя выходит коаксиал – согласующее устройство установлено в корпусе антенны. Обычно выполнено в виде трансформатора намотанного на ферритовом кольце. Я не рекомендую удалять его.)

В качестве направленной VHF-UHF антенны можно подобрать относительно компактную логопериодическую ДМВ-антенну. Я купил в Юлмарте Rolsen RDA-410, но, по-видимому, РЭМО «ЛОГО-Р15» вполне может сойти за аналог. По внешним признакам (но, к сожалению, не по исполнению) такая антенна напоминает отдаленно профессиональную сертифицированную антенну П6-46 http://www.skbriap.ru/products/19

При заявленной полосе частот от 174 МГц до 860 МГц Rolsen обеспечил относительно неплохой прием уже начиная с 144 МГц, естественно, при установке его вертикально. Кстати, вертикальная поляризация антенны накладывает некоторые ограничения при установке. К чему ее привинтить? Голь на выдумки хитра, как говорится, и мачтой с поперечной перекладиной в моем случае послужила. деревянная швабра, купленная в том же хозяйственном за 250 рублей. Швабра в свою очередь ориентируется в нужном направлении и струбциной прижимается к перилам балкона. После сеанса связи с астралом вся конструкция легко разбирается. Важно, чтоб мачта и перекладина не были металлическими. ВАЖНО! Если антенна выступает за габариты балкона, сделайте страховочную петлю из шпагата, привязав ее к перилам, чтоб в случае срыва эти 800 гр. металла не пробили кому-нибудь голову.

Можно ли сделать/приобрести направленную антенну для диапазонов ниже 50 МГц? Наверное, теоретически можно, но мы помним, что чем ниже частота, тем более большая длина у ее элементов. При частоте 27 МГц габариты направленной антенны, скорее всего, выйдут за пределы вашего балкона и даже квартиры. Да и сложное это дело обеспечить нужную направленность с учетом влияния различных соизмеримых окружающих предметов (дома, столбы, деревья).

Про кабель. Основная задача кабеля – провести от антенны до донгла сигнал с минимальным затуханием и без внешних наводок. Чем меньше на пути сигнала разъемов, скруток и спаек – тем меньше затухания (потерь). Чем плотнее внешняя оплетка – тем меньше помех и наводок. Экранированные фольгой, но тонкие провода подойдут только в качестве патчей на полметра-метр. Для более комфортного расположения и питания антенны опробованы и рекомендованных к применению:

– отечественные черные из хозяйственного магазина марки РК75-4-11 (75 Ом, 4 мм в диаметре) – внешняя изоляция у них довольно грубая и твердая, подходит для внешней прокладки, ее можно без последствий защемить балконной дверью, на диаметр хорошо сажаются накручиваемые F-разъемы, оплетка – плотная медная.

– удлинительные ВЧ-кабели от старых японских видеомагнитофонов , которые кое у кого до сих пор хранятся на антресолях. Или добротный, но недешевый кабель Phillips(http://www.shop.philips.ru/audio-video/cable/komplekt-dlja-tv-philips-swv2205w-10.html). Диаметр у них такой же как у РК 75-4, но изоляция более мягкая на ощупь. Таким удлинителем, отрезав от него конец со штекером-мамой , я заменил кабель на «усах» за 120 рублей.

Ну, и напоследок – про усилители. В магазинах можно встретить усилители ТВ-сигнала, как совмещенные с ТВ-антенной, так и в виде отдельного устройства, включаемого встык кабеля. Выглядят они так: http://www.tvdelta.ru/?action=show_price&catalog_mode=tree& >

Тут надо учитывать несколько вещей:

– усилитель имеет смысл применять с направленной антенной, которая ориентирована на передатчик, излучающий полезный вам сигнал; в случае с ненаправленной антенной (штырь, диполь) усилитель будет усиливать слишком много всего вокруг, т.е. вместе с сигналом усилится и шум в геометрической прогрессии.

– поскольку наши китайские поделки не отличаются стабильностью качества, характеристики каждого конкретного экземпляра могут существенно не дотягивать до заявленных, а вносимый шум и потери из-за лишних разрывов в кабеле могут свести на нет всю пользу от «усиления».

Содержание статьи

Все материалы сюжета:

Уверен, для многих из вас, как и для меня совсем недавно, происходящее в радиоэфире было настоящей магией. Мы включаем телевизор или радио, поднимаем трубку сотового телефона, определяем свое положение на карте по спутникам GPS или ГЛОНАСС — и все это работает автоматически. Благодаря RTL-SDR у нас появился доступный способ заглянуть внутрь всего этого волшебства.

Как уже говорилось, RTL-SDR — это целое семейство дешевых ТВ-тюнеров, способных выполнять функцию SDR-приемника. У этих игрушек разные названия и бренды, но объединяет их одно — все они построены на чипсете RTL2832. Это микросхема, содержащая два 8-битных АЦП с частотой дискретизации до 3,2 МГц (однако выше 2,8 МГц могут быть потери данных), и интерфейс USB для связи с компьютером. Эта микросхема на входе принимает I- и Q-потоки, которые должны быть получены другой микросхемой.

R820T и E4000 — это две наиболее удобные для SDR микросхемы, реализующие радиочастотную часть SDR: усилитель антенны, перестраиваемый фильтр и квадратурный демодулятор с синтезатором частоты. На рисунке — блок-схема E4000.

Блок-схема тюнера E4000

Хакер #177. Радиохакинг: что такое SDR?

Разница между ними следующая: E4000 работает в диапазоне

52–2200 МГц и имеет немного большую чувствительность на частотах менее 160 МГц. Из-за того что производитель E4000 обанкротился и микросхема снята с производства, остающиеся тюнеры покупать все труднее, и цены на них растут.

R820T работает в диапазоне 24–1766 МГц, однако диапазон перестройки внутренних фильтров сильно затрудняет работу R820T выше 1200 МГц (что делает невозможным, например, прием GPS). На данный момент тюнеры на этой микросхеме легко купить, и стоят они около 10–11 долларов.

Также продаются тюнеры на микросхемах FC0012/FC0013/FC2580 — у них очень серьезные ограничения по частотам работы, и лучше их не покупать. Узнать, на какой микросхеме сделан тюнер, можно в описании товара или спросив у продавца. Если информации по используемым чипам нет — лучше купить в другом месте.

Покупка

В розничных магазинах их не найти, поэтому нам поможет aliexpress.com. Пишем в поиске R820T или E4000, сортируем по количеству заказов, внимательно читаем описание (там должно быть явно написано, что тюнер использует микросхемы RTL2832 + E4000 или RTL2832 + R820T), и можно заказывать. Присылают обычно почтой России, в течение 3–6 недель.

В комплекте с тюнером будет и крошечная антенна — ее, конечно, лучше заменить. Хорошие результаты можно получить, используя обычную комнатную телевизионную антенну МВ-ДМВ «рога». В описании товара также нужно обратить внимание на разъем антенны — и либо искать тюнер с обычным телевизионным разъемом, либо расчехлять паяльник и делать переходник / перепаивать разъем. При пайке очень легко убить устройство статическим электричеством, так что заземляйтесь.

Типичный приемник на основе RTL2832 — EzTV668

На многих тюнерах рядом с коннектором антенны отсутствуют защитные диоды (в данном случае U7) — их можно либо впаять самому (один к земле, один от земли — я, например, впаял 1N4148), либо оставить как есть, и антенну голыми руками не трогать и всячески беречь от статического электричества.

Софт и API для работы с RTL2832

rtl_sdr

Rtl_sdr – драйвер, обеспечивающий «нецелевое» использование данных с TV-тюнеров на базе rtl2832. В Windows вам придется заменить драйвер тюнера по умолчанию на WinUSB с помощью программы Zadig.

Rtlsdr.dll требуют все SDR-программы, и зачастую эта DLL уже идет в поставке софта, использующего RTL2832.

Rtl_sdr также можно использовать и через консольную утилиту, чтобы протестировать тюнер или слить кусок эфира в файл:

При дальнейшей обработке нужно помнить, что в файле байты I- и Q-потоков идут поочередно.

SDRSharp

SDRSharp — одна из популярных и простых в использовании программ под Windows для работы с RTL2832 (и некоторыми другими SDR). При старте нужно выбрать RTL2832, нажав на кнопку Front-end. Вводить частоту руками нужно в поле Center.

Слева вверху — выбор типа демодулирования. FM используется для обычного FM-вещания и аудио в аналоговом телевидении, AM — в радиостанциях на низких частотах и переговоров самолетов, NFM — в рации.

Прием переговоров по рации на частоте 446 МГц в SDRSharp

Многие внешние декодеры цифровых передач работают через «аналоговый» интерфейс — то есть ты запускаешь SDRSharp, устанавливаешь программу Virtual Audio Cable (программа платная), настраиваешь SDRSharp, чтобы он декодированный звук выводил в VAC, и в системных настройках Windows указываешь VAC как устройство записи по умолчанию. В результате внешняя программа-декодер будет получать звук от SDRSharp.

Таким образом подключаются декодеры P25 раций (милиция), данных с метеоспутников, пейджеров, навигационных сообщений самолетов (ADS-B) и многого другого (об этом ниже). Такой необычный способ подключения сложился исторически — раньше к компьютеру подключали аналоговые приемники. Со временем декодеры дописывают, чтобы они напрямую работали с RTL-SDR.

GNU Radio

GNU Radio — настоящий зубр SDR. Это программный пакет, предназначенный для обработки данных, полученных от SDR-приемника, в реальном времени. Являющаяся стандартом де-факто для всех более-менее профессиональных забав в области радио, программа построена на модульной основе с учетом парадигмы ООП. Это настоящий радиоконструктор, в котором роль элементов отведена функциональным блокам: фильтрам, модуляторам/демодуляторам и несметному множеству других примитивов обработки сигналов. Таким образом, имеется возможность составить из них практически любой тракт обработки. Делается это в прямом смысле слова в несколько кликов мышкой в наглядном графическом редакторе, имя которому gnuradio-companion. Более того, gnuradio-companion написан на Python и позволяет генерировать схемы на Python. Но у такой гибкости есть и обратная сторона — освоить GNU Radio за десять минут невозможно.

Аппаратные дополнения

Расширение диапазона поддерживаемых частот

52 МГц / 24 МГц находится бОльшая часть интересного в радиоэфире — поэтому ограничение по минимальной частоте серьезно сужает возможности этих приемников. Расширить диапазон можно, купив up-converter, который сдвинет сигнал с антенны на 100 или 125 МГц вверх. Среди продающихся конвертеров пока лучше всех себя показывает NooElec — Ham It Up v1.2 с кварцем на 125 МГц. Использование кварца на 125 МГц очень важно, так как в районе 100 МГц находится много мощных FM-станций и без очень качественного экранирования всех частей системы они будут мешать приему.

RF-конвертер NooElec — Ham It Up v1.2

Этот конвертер можно использовать с любыми SDR-системами, в том числе и работающими на передачу (есть ограничение на мощность).

Для приема на частотах менее 50 МГц придется больше внимания уделить антенне, так как габариты ее растут пропорционально увеличению длины волны. Конструкций антенн для любительской радиосвязи в КВ-диапазоне очень много, но в самом простейшем случае — это спускаемый с балкона провод длиной 5–20 м.

Малошумящий усилитель

И E4000, и R820T — кремниевые микросхемы, и усилитель внутри них шумит сильнее, чем более дорогие отдельные GaAs-усилители. Для некоторого снижения уровня шумов (на 1,5–3 дБ) и улучшения возможностей приема очень слабых сигналов можно купить малошумящий усилитель, который включается между антенной и тюнером.

Один из вариантов — LNA for all.

Малошумящий усилитель LNA for all

Что послушать в радиоэфире?

Радиопереговоры в безлицензионных диапазонах

Гражданские рации, не требующие регистрации в России, работают на частотах 433 и 446 МГц. Впрочем, в Москве русскую речь там услышать сложно. Их сразу и без проблем слышно в SDRSharp, модуляция NFM.

Поскольку каналов много, очень полезен плагин для SDRSharp AutoTuner Plugin — он автоматически включает частоту, на которой ведется передача, и таким образом можно слушать сразу все каналы раций.

Чтобы слушать рации на частоте 27 МГц, нужен тюнер с микросхемой R820T или внешний конвертер в случае E4000 (например, описанный ранее Ham It Up v1.2). Оптимальная антенна для 27 МГц уже требуется более серьезная, длиной

Радиопереговоры полиции

Полиция в Москве и во многих других регионах России перешла на использование цифровых радиостанций, работающих в стандарте APCO-25 (P25). В P25 данные передаются в цифровом виде со сжатием и кодами коррекции ошибок — это позволяет увеличить дальность устойчивой связи и больше каналов впихнуть в ту же полосу радиочастот. Также существует опциональная возможность шифрования переговоров, однако обычная полиция работает без шифрования.

Для приема P25-раций можно использовать декодер DSD. DSD ожидает аудиоданные на входе. Перенаправить аудио с SDRSharp в DSD можно с помощью Virtual Audio Cable. DSD весьма критичен к настройкам SDRSharp — я рекомендую устанавливать AF Gain около 20–40%, возможно отключать галочку Filter Audio. Если все идет по плану — в окне DSD побегут декодированные пакеты, а в наушниках будут слышны переговоры. Эта схема также работает с упомянутым плагином AutoTuner в SDRSharp.

Найти частоты предлагаю читателям самостоятельно, так как эта информация не является открытой.

Радиопереговоры самолетов и диспетчеров

По историческим причинам для радиосвязи в авиации используется амплитудная модуляция. Обычно передачи с самолетов лучше слышно, чем от диспетчеров или погодных информаторов на земле. Диапазон частот — 117–130 МГц.

Прием сигналов с автоматических передатчиков самолетов ADS-B

ADS-B используется для того, чтобы и диспетчер, и пилот видели воздушную обстановку. Каждый самолет регулярно передает параметры полета на частоте 1090 МГц: название рейса, высота, скорость, азимут, текущие координаты (передаются не всегда).

Эти данные можем принять и мы, чтобы лично наблюдать за полетами. Два популярных декодера ADS-B для RTL2832 — ADSB# и RTL1090. Я использовал ADSB#. Перед запуском желательно настроиться на 1090 МГц в SDRSharp, посмотреть, есть ли сигнал и какая ошибка частоты из-за неточности кварцевого генератора. Эту ошибку необходимо скомпенсировать в настройках Front-end’а: Frequency correction (ppm). Нужно помнить, что величина этой ошибки может изменяться вместе с температурой приемника. Найденную коррекцию нужно указать и в окне ADSB### (предварительно закрыв SDRSharp).

Оптимальная антенна-монополь для 1090 МГц получается длиной всего 6,9 см. Так как сигнал очень слабый, тут очень желательно иметь дипольную антенну, установленную вертикально с такой же длиной элементов.

ADSB# декодирует пакеты и ждет подключений по сети от клиента, отображающего воздушную обстановку. В качестве такого клиента мы будет использовать adsbSCOPE.

После запуска adsbSCOPE необходимо открыть пункт меню Other -> Network -> Network setup, нажать внизу на кнопку adsb#, убедиться, что указан адрес сервера 127.0.0.1. Затем на карте необходимо найти твое местоположение и выполнить команду Navigation -> Set Receiver Location. Затем запустить подключение к ADSB#: Other -> Network -> RAW-data client active.

Если все сделано правильно, то в течение нескольких минут ты сможешь увидеть информацию о самолетах (если, конечно, они пролетают рядом с тобой). В моем случае с антенной-монополем можно было принимать сигналы от самолетов на расстоянии примерно 25 км. Результат можно улучшить, взяв более качественную антенну (диполь и сложнее), добавив дополнительный усилитель на входе (желательно на GaAs), используя тюнер на основе R820T (на этой частоте он имеет более высокую чувствительность по сравнению с E4000).

Декодированные сообщения ADS-B

Прием длинно- и коротковолновых аналоговых и цифровых радиостанций

До прихода интернета КВ-радиостанции были одним из способов узнавать новости с другого конца земного шара — короткие волны, отражаясь от ионосферы, могут приниматься далеко за горизонтом. Большое количество КВ-радиостанций существует и поныне, их можно искать в диапазоне

8–15 МГц. Ночью в Москве мне удавалось услышать радиостанции из Франции, Италии, Германии, Болгарии, Великобритании и Китая.

Дальнейшее развитие — цифровые DRM-радиостанции: на коротких волнах передается сжатый звук с коррекцией ошибок + дополнительная информация. Слушать их можно с помощью декодера Dream. Диапазон частот для поиска — от 0 до 15 МГц. Нужно помнить, что для таких низких частот может понадобиться большая антенна.

Помимо этого, можно услышать передачи радиолюбителей — на частотах 1810–2000 кГц, 3500–3800 кГц, 7000–7200 кГц, 144–146 МГц, 430–440 МГц и других.

Радиостанция «судного дня» — UVB-76

UVB-76 расположена в западной части России, передает на частоте 4,625 МГц с начала 80-х годов и имеет не до конца ясное военное назначение. В эфире время от времени передаются кодовые сообщения голосом. Мне удалось принять ее на RTL2832 с конвертором и 25-метровую антенну, спущенную с балкона.

Одна из самых необычных возможностей — прием навигационных сигналов со спутников GPS на TV-тюнер. Для этого понадобится активная GPS-антенна (с усилителем). Подключать антенну к тюнеру нужно через конденсатор, а до конденсатора (со стороны активной антенны) — батарейка на 3 В для питания усилителя в антенне.

Далее можно либо обрабатывать слитый дамп эфира matlab-скриптом — это может быть интересно в целях изучения принципов работы GPS, — либо использовать GNSS-SDR, который реализует декодирование сигналов GPS в реальном времени.

Принять аналогичным способом сигнал с ГЛОНАСС-спутников было бы затруднительно — там разные спутники передают на разных частотах, и все частоты в полосу RTL2832 не помещаются.

Другие применения и границы возможного

RTL2832 можно использовать для отладки радиопередатчиков, подслушивания за радионянями и аналоговыми радиотелефонами, для разбора протоколов связи в игрушках на радиоуправлении, радиозвонках, пультов от машин, погодных станций, систем удаленного сбора информации с датчиков, электросчетчиков. С конвертором можно считывать код с простейших 125 кГц RFID меток. Сигналы можно записывать днями, анализировать и затем повторить в эфир на передающем оборудовании. При необходимости тюнер можно подключить к Android-устройству, Raspberry Pi или другому компактному компьютеру для организации автономного сбора данных из радиоэфира.

Можно принимать фотографии с погодных спутников и слушать передачи с МКС — но тут уже потребуются специальные антенны, усилители. Фотографии декодируются программойWXtoImg.

Есть возможность захватывать зашифрованные данные, передаваемые GSM-телефонами (проект airprobe), в случае если в сети отключен frequency-hopping.

Возможности SDR на основе RTL2832 все-таки не безграничны: до Wi-Fi и Bluetooth он не достает по частоте, и, даже если сделать конвертер, из-за того, что полоса захватываемых частот не может быть шире

2,8 МГц, невозможно будет принимать даже один канал Wi-Fi. Bluetooth 1600 раз в секунду меняет рабочую частоту в диапазоне 2400–2483МГц, и за ним будет не угнаться. По этой же причине невозможен полноценный прием аналогового телевидения (там нужна принимаемая полоса 8 МГц, с 2,8 МГц можно получить только черно-белую картинку без звука). Для таких применений нужны более серьезные SDR-приемники: HackRF, bladeRF, USRP1 и другие.

Тем не менее возможность исследовать как аналоговый, так и цифровой радиоэфир, прикоснуться к спутникам и самолетам теперь есть у каждого!

В комплекте с SDR приёмником http://ali.pub/1p0ml2 идёт антенна. Точнее не антенна, а огрызок. Зачем её туда кладут – непонятно. В обшем, можете её сразу выбросить, на неё вы радиолюбителей принять не сможете. Точнее не выбрасывайте, а отрежьте кабель у основания антенны, он – пригодится. Конечно, можете её подключить к приёмнику, но, будьте готовы разочароваться, радиолюбителей на неё вы не услышите.

Радиолюбители работают на Коротких волнах, поэтому, чтобы вы могли их принимать, нужно иметь либо специализированную радиолюбительскую антенну (к примеру диполь), или хотя бы просто кусок провода на улице, по длине равный 1/4 от радиолюбительского диапазона. К примеру, если вы хотите слушать радиохулиганов или радиолюбителей на диапазоне 80м, то длина антенны должна быть 80/4=20м. Ну, минимум 10-15м, не меньше. Если будет меньше, то вы сможете услышать только мощных соседей радиолюбителей.

Для изготовления антенны нужен любой медный провод, вообще любой. К примеру – провод с трансформатора, провод с катушки размагничивания кинескопа, провод из витой пары (интернет кабель) и т.д. Антенна – это просто кусок провода 15-30м. К примеру, из окна на дерево, столб, забор, крышу и т.д. Вот несколько видео таких антенн.

Нормальный медный провод найти сейчас почти невозможно, а покупать – довольно дорого, поэтому – воспользуйтесь дельным советом:

1. Идёте в любой компьютерный магазин и покупаете 15м сетевого «интернет» кабеля, который часто называют «витой парой», стоит он копейки.

2. Внутри кабеля 8 проводков, или 4 пары. Распускаете кабель по всей длине, чтобы достать эти пары. Далее, распускаете уже по 2 пары. Не спешите, потихоньку, плавно, чтобы не сделать «бороду». В итоге, у вас получится 2 куска из 4-х проводков, общей длиной 30м.

3. Через каждый метр-полтора обмотайте проводки изолентой, чтобы не распускались на ветру. Два этих куска кабеля на концах зачистите от изоляции, скрутите, спаяйте и заизолируейте изолентой. Итого, у вас получился 30м кусок отличного для антенны кабеля.

4. Отрежьте столько, сколько нужно, желательно не меньше 20м, это будет полотно антенны, то есть – сама антенна. Один конец – в комнату, к приемнику, через оконную раму. Ко второму концу присоедините изолятор (кусок пластика, текслолита, полипропиленовой трубки и т.д.) В общем, любой изоляционный, крепкий материал, который не проводит ток (деревяшку нельзя). Он нужен для того, чтобы антенну электрически отделить от забора, дерева и т.д. К этому изолятору прикрутите либо остаток провода, либо верёвку, капрон, леску, прочную нитку и привяжите к дереву, столбу, соседнему дому и т.д. Чем выше от земли, тем лучше для приёма.

Всё, простейшая антенна для SDR приёмника у вас готова. Можете слушать радиолюбителей.

---