مرحبا يا هبر.
متابعة لسلسلة المقالات حول الراديو ، من المنطقي التحدث عن آخر الإنجازات في هذا المجال - Software Defined Radio. لا أعرف ترجمة كافية للمصطلح إلى اللغة الروسية ، لذلك دعنا نتركها هكذا ، وأصبح مصطلح حقوق السحب الخاصة قد تأصل في الدوائر التقنية وهواة الهواة.
على مدار المائة عام الماضية ، تغير الراديو كثيرًا لدرجة أنه من غير المرجح أن يفهم المهندس آنذاك كيف يعمل.
ما زلنا نحاول معرفة ذلك.
القصة
تعتمد فكرة الراديو المعرفة بالبرنامج على دعويين:
- نقل النطاق العريض من الراديو إلى جهاز الكمبيوتر. يمكن أن يتراوح عرض النطاق المعالج من 48 كيلو هرتز (بطاقة صوت الكمبيوتر) إلى 50 ميجا هرتز (ADC فائق السرعة مع إرسال إشارة عبر شبكة جيجابت إيثرنت أو USB3.0).
- إزالة تشكيل الإشارة - كل ما يقوم به جهاز استقبال راديو "عادي" (AM ، FM ، مرشحات ، وما إلى ذلك) في الأجهزة - في SDR يتم ذلك على جهاز كمبيوتر باستخدام خوارزميات رياضية. بالطبع لا تزال هناك حاجة إلى الراديو نفسه ، لكن "نصفه" فقط هو الجزء الذي يستقبل إشارة الراديو بالفعل.
كما هو موضح في التعليقات ، يمكن لحقوق السحب الخاصة ، من حيث المبدأ ، أن تعمل بشكل مستقل ، بدون جهاز كمبيوتر ، إذا تم تنفيذ كل "الرياضيات" بشكل صحيح في الجهاز. ومع ذلك ، فمن الغريب إلى حد ما ، لذلك سوف ننظر في أجهزة الاستقبال "عادية". على الرغم من أن مؤخرًا ، بدأت نماذج جديدة من المستقبلات وأجهزة الإرسال والاستقبال يتم تصنيعها وفقًا لمبدأ حقوق السحب الخاصة ، وهو أمر جيد بالطبع.
من الصعب للغاية تحديد التاريخ الدقيق لأول مرة كانت فيها أجهزة الاستقبال الخاصة بحقوق السحب الخاصة معروضة للبيع. كانت فكرة رقمنة الإشارات اللاسلكية باستخدام بطاقة صوت موجودة لفترة طويلة - على سبيل المثال ، تم فك تشفير RTTY أو رسائل الترحيل ، ولكن لم تكن هناك خوارزميات مناسبة للجمع بين كل هذا معًا.
يعود تاريخ الإصدار الأول من Winrad إلى عام 2007 ، وقد بدا الأمر مثل هذا (يمكنك الانتباه إلى متطلبات النظام :)
كما ترون ، فإن الواجهة بسيطة للغاية ، لكن البرنامج كان يعرف بالفعل كيفية تشغيل AM و FM و USB و LSB وإظهار طيف الإشارة. بالمقارنة مع عرض النطاق الترددي لمخرجات سماعات الرأس المعتادة لأي جهاز استقبال ، فقد كان ... حسناً ، لقد حدث تقدم كبير تقريبًا. بالطبع ، في الأستاذ. كانت وحدات التحكم البانورامية موجودة في الأنظمة من قبل ، ولكن لم يكن الوصول إليها ممكنًا لمجرد البشر ، وكل شخص لديه بطاقة صوت في جهاز كمبيوتر.
كانت أجهزة استقبال Softrock هي الحل الأمثل للميزانية بالنسبة لهواة الراديو الهواة - أجهزة الاستقبال أحادية النطاق ، ومحتوى الكوارتز القابل للتحويل ، وخلاط ومخرج بطاقة الصوت.
بالطبع ، هذه كانت البداية فقط. ظهرت مستقبلات التردد القابلة للضبط ، وفي غضون عامين فقط ، تطورت Winrad بشكل ملحوظ ، وفي عام 2010 بدا الأمر كما يلي:
بدأت الحلول المهنية في الظهور ، ثم في عام 2010 ، ظهر Perseus SDR - جهاز استقبال يحتوي على DDC ADC من 14 بت ، ومدى تردد من 10 كيلو هرتز إلى 30 ميجا هرتز وعرض نطاق ترددي قدره 1.6 ميجا هرتز (من حيث المبدأ ، المعلمات كافية تمامًا لهذا اليوم).
وكان سعر المتلقي 825 يورو ، وهو ما لم يكن صغيراً للغاية لتلك السنوات.
بالمناسبة ، لا تزال الصفحة
http://microtelecom.it/perseus/ موجودة ، كما أن لقطات الشاشة لـ XP معلقة عليها أيضًا ، على الرغم من أن جهاز الاستقبال يباع أو لا ، إلا أنه غير واضح.
بدأت البداية ، كما يقولون ، إنها مسألة تقنية - فقد بدأت تظهر نماذج مختلفة ، وبدأت الرقائق تصبح أرخص ، وهكذا. كان الاختراق التالي في تكنولوجيا الهواة هو ظهور جهاز استقبال على شريحة rtl-sdr. يمكن نقل رسالة من منتدى برامج
الراديو لعام 2012 حرفيًا ، كما يقولون ، لا تقل ، لا تضيف:
اتضح أن أجهزة dBB دونجل القائمة على شريحة Realtek RTL2832U ، والتي يتم الإعلان عنها أحيانًا أيضًا باعتبارها تدعم FM ، و DAB (+) ، قادرة على نقل تيار من التربيع ذي 8 بتات إلى جهاز كمبيوتر مع تردد أخذ العينات حوالي 3 MSPS.
يقتصر النطاق المقبول على الموالف المستخدم في نموذج دونجل معين ، على سبيل المثال ، Elonics E4000 من 64 إلى 1700 ميجا هرتز. يستخدم هذا الموالف أيضًا في دونجل FunCube ، ولكن باستخدام LNA اختياري.
ويستند المشروع على هذا. تم بالفعل استقبال TETRA (حوالي 430 MHz) وإشارات القمر الصناعي Turaia (~ 1550 ميغاهرتز) بنجاح ، وهو جيد جدًا بالنسبة للتربيع ذي 8 بتات.بشكل عام ، كما اتضح فيما بعد ، يمكن لأجهزة استقبال USB-TV الرخيصة التي تتراوح أسعارها بين 10 و 20 دولارًا بعد استبدال برنامج التشغيل إعطاء تيار ذكاء ، مما يسمح لك باستخدامها مع برنامج SDR الحالي. أجهزة الاستقبال نفسها تبدو مثل هذا:
كانت السنوات الأولى والثانية من إحساس rtl-sdr صغيرة جدًا - لم يكن هناك أي برامج مثيرة للاهتمام بالنسبة لهم. ثم جاء SDR # ، الإضافات المختلفة ، وبدأ مجتمع من المتحمسين في النمو ، والآن rtl-sdr هي على الأرجح الأكثر شعبية (بسبب السعر في المقام الأول) SDR. يمكن أن تقبل الإصدارات الحديثة من RTL SDR V3 بالفعل HF (وإن كان بحساسية وديناميكية صغيرة) ، ولكن بسعر 30 دولارًا وهذا أمر جيد جدًا. كيف يعمل RTL SDR على HF ، يمكنك مشاهدة
الفيديو .
أنواع حقوق السحب الخاصة
يمكن تقسيم حقوق السحب الخاصة الحالية إلى 3 أنواع:
- الطرازات القديمة بالفعل المستندة إلى بطاقة صوت - تحدث رقمنة الإشارة في الكمبيوتر ، ويتم إرسال الإشارة إلى خط الإدخال عبر كبل صوت. الآن تم إيقافها منذ فترة طويلة ، ولكن يمكن أن تظهر في بعض الأحيان في سوق للسلع الرخيصة والمستعملة. لنأخذ الأمر ، إلى حد كبير ، غير منطقي ، ما لم يتخلوا عنه مجانًا - سيتجاوز سعر بطاقة الصوت الجيدة سعر SDR نفسه.
يمكن للمهتمين بـ "علم الآثار الرقمي" قراءة الرسائل على
cqham لعام 2010 حول اختيار بطاقة صوت لحقوق السحب الخاصة.
- حقوق السحب الخاصة مع ADC المدمج وإشارات الإرسال إلى جهاز كمبيوتر في شكل رقمي. هذه هي غالبية الأجهزة الحديثة متوسطة المدى. إنها مبنية على مبدأ
الاستقبال المتغاير ، فقط بعد نقل التردد ، بدلاً من الكتلة LF ، هي ADC. هذه المستقبلات لديها عرض النطاق الترددي من 2 إلى 10 ميغاهيرتز ، وهناك نماذج مختلفة للترددات ومديات مختلفة (rtl sdr ، SDRPlay ، Airspy). عيب أي مستقبل فائق التباين هو وجود
قنوات استقبال عاكسة - بما أن المرشحات ليست مثالية ، يتم استقبال المحطات في الأماكن التي لا تتواجد فيها. حتى لو كانت المرشحات جيدة إلى حد ما أو أقل ، فإن إشارات المحطات القوية لا تزال "تتسلل" وتلعب في شكل تداخل.
- DDC (التحويل المباشر لأسفل) SDR. هذه هي التكنولوجيا الأكثر تقدما حتى الآن. خلاصة القول هي أنه لا حاجة هنا إلى مذبذب محلي - ADC فائق السرعة مع تردد أخذ العينات من حوالي 100 مليون عينة / ثانية يحول إشارة الإدخال مباشرة من الأثير ، والذي يسمح (وفقًا لنظرية Kotelnikov / Shannon) باستقبال ما يصل إلى نصف تردد أخذ العينات ، أي في مثالنا ، ما يصل إلى 50 ميغاهيرتز. يمكن لأولئك الذين يرغبون في معرفة ذلك من تلقاء أنفسهم - بطبيعة الحال ، لا يتم نقله إلى جهاز كمبيوتر ، ولكن معالجتها في FPGA عالية السرعة مباشرة على اللوحة ، ويتم نقل النطاق المطلوب (عادة ما يصل إلى 6 ميغاهيرتز) إلى الكمبيوتر. لا يحتوي جهاز الاستقبال على قنوات متطابقة ، وكل شيء على ما يرام (باستثناء السعر :).
الحد الأقصى لتردد مستقبلات DDC يقتصر عادة على 30-50 ميغاهيرتز ، لأنه إما أنه لا توجد مبيعات ADC أسرع ، أو أنها تكلف أموالًا (بالمناسبة ، يبدو أن ADC فائق السرعة يقع في قيود الولايات المتحدة على توريد المكونات الإلكترونية عالية التقنية لدول العالم الثالث ، ولكن هذا ليس دقيقًا). الأكثر شهرة ، أنه كان من الممكن أن نرى في قوائم الأسعار -
فليكس 6600 مع 16bit 245.76Msps ADC تكلف حوالي 4000 دولار ، أي يمكن تلقيها في وضع DDC حتى تردد 122 MHz. من غير المحتمل أن نرى قريباً أجهزة استقبال DDC تصل إلى جيجاهيرتز ، على الرغم من أننا نرغب في ذلك. هل هناك شيء أسرع ، على سبيل المثال بالنسبة للجيش - ربما هناك شخص يعرف ، يكتب في التعليقات.
معلمة مهمة أخرى هي
نوع الاتصال . يتم توصيل معظم حقوق السحب الخاصة عبر USB ، ولكن هناك نماذج مع منفذ LAN (Afedri ، Colibri):
قد يكون هذا مناسبًا لتنظيم الاستقبال عن بُعد أو الإرسال - يمكن وضع جهاز الاستقبال أو جهاز الإرسال والاستقبال في البلد / في القرية ، واستخدامه من المدينة. تقوم KiwiSDR بتصنيع أجهزة جاهزة يمكنك الوصول إليها مباشرة من خلال واجهة الويب. يمكن لمالكي KiwiSDR "مشاركة" مستقبلهم مع الآخرين ، ويمكنك الاطلاع على قائمة بالأجهزة المتاحة على
https://sdr.hu .
المعلمة الأخيرة ، ولكن ليس أقل أهمية هي
قدرة ADC . تحتوي وحدات RTL SDR الرخيصة على وحدات ADC 8 بت فقط ، وهذا لا يكفي ، حيث يتم تحميل جهاز الاستقبال بسهولة بإشارات قوية ومخفف ومختار مسبق مرغوب فيه للغاية. تحتوي SDRPlay على ADC من 12 بت ، والطرز الأكثر تكلفة تحتوي على 14 بت ، وهو ما يكفي لمعظم الحالات. أعلى نهاية هي ADC 16 بت ، ومن حيث المبدأ ، ليس كل هوائي قادر على تقديم مجموعة من الإشارات التي يمكن أن تفرط في مثل هذا المتلقي.
وأخيرا ، عن الأسعار. يتراوح مداها اختلافًا كبيرًا ، من 30 دولارًا لـ RTL SDR v3 ، و 150 دولارًا لـ SDRPlay RSP2 إلى 600 دولار لـ ELAD FDM-S2. تعد أجهزة إرسال واستقبال SDR (القادرة على العمل ليس فقط في الاستقبال ولكن أيضًا في الإرسال) أكثر تكلفة ، وتكلف SunSDR2 حوالي 1500 دولار ، وتكلفة FLEX-6400 2000 دولار.
يجب أن نذكر أيضا لوحات لمعالجة الإشارات الرقمية. هذا على سبيل المثال ، HackRF ، LimeSDR ، USRP ، Red Pitaya. تم تصميم هذه الأجهزة في الأصل للتجارب مع إشارات الراديو داخل "سطح المكتب" ، ولم تكن مصممة ببساطة للاستقبال لمسافات طويلة - لا يوجد في الغالب ببساطة مضخم أو مخفف أو مرشحات في الدائرة. سوف يصطادون شيئًا ما ، لكنه سيء جدًا ، أو سيحتاجون إلى "إكمال الملف". يمكنهم أيضًا العمل على الإرسال ، ولكن بسعة 100 ميجاوات تقريبًا (حيث يكون "m" ميلي وليس ميجا ؛) ، وغالبًا لا يوجد ببساطة أي برنامج آخر غير زوج من DLLs و SDKs لهم.
حول سبب الحاجة إلى كل هذا ، سيتم مناقشة مزايا وعيوب حقوق السحب الخاصة ، وكيفية الحصول على البيانات من حقوق السحب الخاصة باستخدام بيثون ، في الجزء الثاني.