Salut, Habr.
Dans la
première partie , les principaux types d'appareils SDR ont été décrits et leurs caractéristiques brièvement décrites. Dans la deuxième partie, je vais vous en dire plus sur les avantages et les inconvénients de la SDR, des exemples d'utilisation de cette technologie seront également donnés.
Continuation sous la coupe (attention, trafic).
Si quelqu'un a raté la
première partie , il est conseillé de commencer par celle-ci afin de mieux comprendre de quoi il s'agit.
Avantages du SDR
Tout d'abord, parlons des avantages du SDR, de ce qu'ils offrent à l'utilisateur. Il est clair que les priorités de chacun sont différentes, donc différents éléments sont mélangés. Lequel d'entre eux est «plus important» est difficile à dire, mais probablement impossible, chacun décidera par lui-même.
Revue de diffusion panoramique
D'abord et le plus évident, le SDR montre le panorama des ondes "tel quel".
C'est assez pratique, à la fois en termes de visibilité et en termes de recherche de nouveaux signaux. Sur l'écran, vous pouvez immédiatement voir, par exemple, qu'une station fonctionne sur la bonne fréquence supérieure de 100 kHz, diverses interférences, des signaux nouveaux et surtout courts, etc. sont visibles. Les signaux avec une fréquence changeant rapidement, par exemple, sur un récepteur ou un émetteur-récepteur ordinaire "classique" ne sont tout simplement pas visibles, et la personne ne devinera même pas sa présence.
Tout le monde peut voir à quoi cela ressemble et écouter ce qui se passe sur les ondes en ouvrant un
panorama Web sur le SDR néerlandais. Comme exemple d'image à partir de là, le fonctionnement du
système de saut de fréquence est clairement visible (mais ce n'est pas précis).
Filtres numériques et effets sonores réglables
Les amateurs expérimentés se souviennent probablement de l'époque où les filtres à quartz à bande étroite étaient achetés séparément pour les stations de radio, et ils ne coûtaient pas si peu d'argent. La situation est encore pire dans les récepteurs domestiques bon marché - les filtres sont plus simples là-bas, et
généralement configurés
de quelque manière avec un hasard chinois, comme par hasard. Oui, et les paramètres de ces récepteurs ne sont généralement que deux: large et étroit. En SDR, tous les filtres sont effectués mathématiquement, de sorte que toute largeur de filtre peut simplement être sélectionnée avec la "souris" ou définie dans les paramètres. La rectangularité des filtres peut également être presque parfaite - mathématiquement, vous pouvez choisir n'importe quel ordre de filtres, tout n'est limité que par l'algorithme.
De même, les paramètres de réduction du bruit, les coefficients AGC, etc. peuvent être définis.
Soit dit en passant, certains audiophiles pensent que les filtres analogiques «ordinaires» ont un son
plus chaud et meilleur que
les lampes à tube , c'est difficile à dire pour moi. Peut-être que la forme des filtres numériques affecte la perception du son, il y a aussi un champ d'expérimentation.
Capacité de mesure
Le SDR est un compteur assez précis. De l'affichage banal des niveaux des différentes stations en décibels à l'évaluation des interférences, de la qualité du signal, etc. Tous les défauts de son propre signal ou de celui d'un autre sont clairement visibles sur le spectre.
Par exemple, l'image montre le signal des stations FM. Vous pouvez immédiatement voir qui diffuse où, à quel niveau, quelles stations interfèrent les unes avec les autres.
Vous pouvez également utiliser SDR comme analyseur de spectre.
Traitement à large bande
La réception immédiate du signal avec une large bande de plusieurs mégahertz ouvre des possibilités incroyables pour le traitement du signal. Les fans de code Morse et les compétitions radio, par exemple, peuvent décoder immédiatement les indicatifs d'appel dans une large bande (bien que, à mon avis, ce soit antisportif, mais c'est une autre question).
Vous pouvez également créer un nombre illimité de "récepteurs virtuels" dans la bande passante. Par exemple, le décodage de signaux radioamateurs WSPR sur deux bandes à la fois à partir d'un récepteur physique est illustré.
Avec l'aide de SDR et Virtual Audio Cable, les utilisateurs avec une personnalité partagée peuvent écouter deux stations à la fois, une dans l'oreille droite et l'autre dans la gauche;)
On peut supposer que dans le prof. les dispositifs traitant une large bande offrent de grandes opportunités pour la recherche, la classification, la détection
et la suppression de divers signaux. Probablement, la technologie est activement utilisée dans les radars et autres appareils.
Réception et transmission de presque tous les types de modulation
Le traitement du signal est effectué sur un PC, de sorte que les capacités de calcul ne sont limitées que par la présence des décodeurs nécessaires. AM, FM, WFM, DRM, DAB +, TETRA et bien d'autres mots effrayants - pour presque tous les protocoles ouverts modernes, vous pouvez trouver un décodeur.
Jusqu'à présent, le SDR est «trop dur», il s'agit probablement du GSM et du WiFi, bien qu'il y ait des avancées ici (
Open BTS ,
WiFi Analyzer ).
Quant au transfert, les propriétaires d'URRP ou de LimeSDR peuvent, par exemple,
expérimenter avec DAB + .
Enregistrement et lecture à large bande
Parce que en SDR, toutes les données sont écrites initialement sous forme numérique; il n'y a aucun problème à enregistrer la bande entière à la fois afin de l'écouter ou de l'analyser plus tard. Un même enregistrement peut contenir plusieurs stations de radio à la fois, qui peuvent être écoutées exactement de la même manière que depuis un vrai récepteur. Ceci est quelque peu similaire à un fichier RAW de l'appareil photo, où le post-traitement (balance des blancs, etc.) peut être effectué après la prise de vue.
Le lien fournit
un exemple d'enregistrement avec une bande passante de 760KHz, dont le panorama ressemble à ceci:
Dans le dossier, vous pouvez trouver beaucoup de choses à la fois - la balise de l'heure exacte, la télémétrie, les balises de lecteur, les stations de diffusion. Vous pouvez l'ouvrir dans le programme gratuit
Matlab HDSDR . Il n'y a qu'un seul inconvénient, c'est une grande taille. Une minute d'enregistrement à ce débit prend 350 Mo. Mais bien sûr, avec de vrais enregistrements, cela n'a aucun sens de tout écrire à la suite, vous pouvez choisir la bande passante en fonction des tâches.
Travail à distance
Un autre domaine en plein développement. Certains récepteurs et émetteurs-récepteurs SDR peuvent fonctionner à distance - comme Étant donné que le récepteur est accessible par adresse IP, il n'y a pas de différence fondamentale, il se trouve à côté de la table ou à 100 km dans le pays (bien sûr, le débit de transmission doit être réglé en fonction de la largeur du canal Internet). Étant donné qu'il y a de plus en plus d'interférences dans les villes, cela peut devenir très pertinent.
Tâches d'ingénierie et de recherche
Bien sûr, avec l'enregistrement et la lecture à large bande, il existe de grandes opportunités pour déboguer divers signaux, protocoles, tester les méthodes DSP, etc. Les appareils spécialisés à des fins de recherche (USRP) permettent un fonctionnement en duplex intégral, peuvent également avoir plusieurs entrées et la possibilité de se synchroniser, ce qui permet de tester des algorithmes tels que la radiogoniométrie.
Avec GNU Radio, vous pouvez créer et tester des systèmes de traitement de signaux complexes en utilisant un grand nombre d'unités standard.
J'espère que les avantages sont clairs, parlons des inconvénients.
Inconvénients SDR
Travail stationnaire uniquement
Le principal inconvénient pour la plupart des utilisateurs - le SDR est en fait un appareil de bureau fixe, le prendre avec vous est très gênant et inconfortable. Dans les villes, hélas, le niveau d'interférence est souvent hors des cartes, et il n'y a pratiquement pas de récepteurs portables avec enregistrement SDR et IQ.
Ces dernières années, des récepteurs et émetteurs-récepteurs fabriqués à l'aide de la technologie SDR ont commencé à apparaître, mais un appareil compact et léger qui pourrait simplement être emporté avec vous, alors qu'il n'y a toujours pas de marché. Bien sûr, si vous le souhaitez, vous pouvez emporter avec vous un ordinateur portable, un SDR, une antenne, des fils, des adaptateurs, un powerbank, mais tout cela est assez lourd et peu pratique. Le marché des appareils SDR portables n'existe pas de facto. Des exceptions, peut
- être
RDR-Pocket , mais son prix est d'environ 1500 euros et il n'est disponible que sur commande. Les technologies modernes permettent de fabriquer de tels appareils, mais il n'y a tout simplement pas de demande de solvants pour eux.
Prix
Comme il ressort de la description, un bon SDR est un appareil assez cher. ADC et FPGA ultrarapides, étages d'entrée à faible bruit, cartes de circuits imprimés multicouches, filtres de haute qualité, etc. - le prix d'un bon DDC SDR commence à partir de 500 $ et plus, et vous ne pouvez pas le faire à moindre coût. Les récepteurs professionnels (USRP, Winradio) coûtent à partir de 1 500 $ et plus.
Cependant, il y a aussi des progrès. De très bons récepteurs SDRPlay avec une gamme de 10KHz à 2GHz se vendent pour 150 $, et bien que ce ne soit pas un DDC et un ADC de seulement 12 bits, il suffit pour la plupart des tâches de réception. Les «sifflets» de RTL-SDR pour 30 $ ont probablement déjà tous les radio-amateurs. Pour les fans de VHF et de traitement du signal, il existe des LimeSDR bon marché qui, au prix de 200-300 $, couvrent la gamme jusqu'à 6 GHz.
La partie algorithmique complexe
Il est clair que des simulations sérieuses de traitement numérique du signal se «cachent» derrière la simplicité et la commodité externes. Au cours des 10 dernières années, un grand nombre de logiciels divers pour SDR a été créé, et très probablement l'utilisateur moyen n'aura rien à ajouter. Mais si vous voulez réparer quelque chose ou créer le vôtre, ce n'est pas si facile à faire, le "seuil d'entrée" est assez grand.
Consommation électrique et exigences du processeur
Il est également évident que la consommation actuelle est assez élevée, tout comme les exigences pour le processeur et la carte vidéo. La radio "classique" habituelle peut fonctionner pendant un mois sur piles, le DDC SDR consommera au moins 1-2A en fonctionnement.
Conclusion
Dans la partie précédente, certains se sont demandé pourquoi cela était nécessaire, j'espère avoir partiellement répondu à cette question.
Tout ce qui était prévu, encore une fois, ne rentre pas dans un seul article. Dans la partie suivante, nous examinerons l'interface logicielle du récepteur SDR en Python, et peut-être un peu de travail avec GNU Radio.