Radio définie par logiciel - comment ça marche? Partie 5

Salut, Habr.

Dans la partie précédente , la réception du signal à l'aide de GNU Radio a été discutée. Maintenant, nous allons considérer le problème inverse - la transmission de signaux de différents types de modulation.



Comme pour la réception, avec GNU Radio, vous pouvez créer un système logiciel sophistiqué pour transmettre des signaux sans écrire une seule ligne de code. Mais d'abord, regardons les appareils SDR qui peuvent fonctionner non seulement à la réception mais aussi à la transmission, allant du mégahertz au gigahertz.

Suite sous la coupe.

Le fer

Contrairement au récepteur RTL SDR V3 bon marché, que vous pouvez acheter pour 30 $, vous avez besoin d'un matériel plus sérieux et plus coûteux pour travailler sur la transmission. Cependant, le choix est désormais assez large. Je ne considère pas ici les émetteurs-récepteurs SDR purement "amateurs" (Flex / Icom / Yaesu, etc.), car il y a peu de SDR en eux et ils ne fonctionneront pas pour nous, nous considérerons des SDR à part entière conçus pour des expériences avec des DSP qui vous permettent de transférer quoi que ce soit dans le format dont nous avons besoin.

LimeSDR et LimeSDR Mini



Une série intéressante d'appareils couvre la gamme de réception / transmission d'environ 10 MHz à 3,5 GHz. LimeSDR fonctionne officiellement à partir de 100 kHz, mais la sensibilité là-bas selon les critiques, aucune.
Le prix d'émission est d'environ 200 $, mais il peut être difficile d'acheter une planche, car ils sont vendus exclusivement via crowdsupply et ne sont pas toujours disponibles. Les auteurs ont collecté des fonds pour 2 millions de dollars mais n'ont pas obtenu leur propre serveur Web et une boutique à part entière. Cependant, à leur crédit, toutes les commandes ont été envoyées.

Adalm pluto sdr



La carte d'Analog Devices, conçue principalement pour les étudiants. L'option «SDR pour les pauvres» bon marché coûte environ 120 $, la plage d'émission / réception est de 300 MHz à 3,8 GHz.

Hackrf



L'une des premières cartes mères de ce type, apparue il y a environ 5 à 6 ans, a une plage de fréquences de 1 MHz à 6 GHz. La carte est assez ancienne, et pour ses paramètres, chers (300-400 $), elle ne sait pas travailler en full duplex et dispose d'un DAC / ADC 8 bits. Maintenant, il existe des clones chinois, mais je ne peux rien dire sur leur qualité.

Il existe d'autres modèles (Ettus Research, BladeRF, Red Pitaya), ils sont intéressants, mais pas bon marché et la plupart sont peu susceptibles de les prendre. Pour un débutant, LimeSDR serait probablement le meilleur choix. Mais il faut souligner que toutes ces cartes sont conçues pour des expériences avec le traitement numérique du signal - ce ne sont pas des émetteurs-récepteurs dans le sens de la radio amateur, leur puissance de sortie est d'environ 50 mW, l'appareil n'a pas d'atténuateurs, d'amplificateurs, de filtres, et pour CQ DX ils ne sont pas du tout optimisés (oui et même les logiciels r / l pour eux ne le sont généralement pas). Bien que j'aie transmis un signal HSRR wspr à 7 et 14 MHz, et il a été reçu à 1000 km, ce qui est un assez bon résultat pour 50 mW et une antenne de pièce.

Bien sûr, cette liste ne prétend pas être un examen complet, mais pour une compréhension générale, j'espère, suffit. Il existe une tablette utile, bien qu'un peu dépassée, mais vous pouvez comprendre approximativement les paramètres de différents appareils:

Logiciels

Pour commencer, une note importante: toutes les expériences lors de travaux sur la transmission doivent être effectuées avec une puissance minimale et dans les plages autorisées, afin de ne pas interférer avec d'autres services. En principe, il est difficile d'empêcher quelqu'un de 10mW, mais la radio doit également être maintenue propre;)

Nous lançons donc GNU Radio et continuons (si quelqu'un a raté la partie précédente , il est conseillé de la lire afin de mieux comprendre comment utiliser ce programme).

Il est important de comprendre le principe général - puisque nous avons une radio définie par logiciel, nous pouvons transmettre n'importe quoi dans la bande passante de l'appareil. Il suffit de créer le flux numérique nécessaire et le CAD diffusera tout "tel quel" à l'antenne. Comme il a été écrit dans la partie précédente, la sortie vers GNU Radio est appelée Sink, le nom spécifique dépendra du modèle de l'appareil.

Ton simple

Le test le plus simple: connectez simplement la source de l'onde sinusoïdale à l'émetteur.


Pas très intéressant, mais pour une vérification, ou comme simple générateur de signaux, cela peut être utile. Nous commençons comme le récepteur de contrôle RTL SDR, et nous voyons notre signal.



Nfm

Allons de l'avant - réfléchissez à la façon de transférer quelque chose de plus utile, par exemple le son d'un fichier WAV ou d'un microphone. GNU Radio a une unité de transmission NBFM prête à l'emploi pour cela. Il fait tout le travail nécessaire - convertit notre flux audio en un signal IQ complexe avec modulation de fréquence, qui "comprend" le SDR.



Le résultat dans la capture d'écran est que le son est transmis, et vous pouvez l'entendre si vous sélectionnez FM. Vous pouvez également recevoir un tel signal sur des radios portables.



Comme vous pouvez le voir, la fréquence de réception et de transmission a été modifiée à 433 MHz - une plage LPD sans licence.

Contrôle de commutateur sans fil

Considérez maintenant quelque chose de plus intéressant. Puisque nous parlons de la bande 433 MHz, nous pouvons démontrer un «hack sale» - la lecture d'un signal préenregistré. Cela nous permettra de ne pas comprendre l'encodage du signal, mais simplement de l'enregistrer et de le transmettre, sans comprendre ce qu'il y a à l'intérieur. Le hack est "sale" presque littéralement, car nous jouerons le signal enregistré de l'air, ce qui est loin d'être idéal.

Par exemple, prenez un commutateur sans fil 434 MHz bon marché. J'ai utilisé quelque chose comme ça, acheté chez Mediamarkt.



Nous ne traiterons pas de son format, mais enregistrerons simplement le signal «tel quel». Pour ce faire, créez un circuit simple dans GNU Radio.



La fréquence d'échantillonnage a été choisie petite afin de ne pas écrire une bande trop large - le fichier prendra beaucoup de place et l'excès sera diffusé.

FFT Sink est nécessaire pour la visualisation afin de s'assurer que le signal est vraiment:



Nous allumons l'enregistrement, appuyez sur le bouton de la télécommande, désactivons l'enregistrement. Soit dit en passant, le fichier enregistré peut être ouvert dans Cool Edit et assurez-vous que le signal est enregistré normalement:



Maintenant, nous «collectons» la partie émettrice du circuit: nous chargeons le signal du fichier et l'envoyons simplement pour transmission.



Nous devons également mentionner le bloc Throttle, qui indique à quelle fréquence d'échantillonnage pour lire les données d'un fichier (ces informations ne sont pas dans le fichier lui-même). Le bloc Multiply Const amplifie le signal au cas où son niveau dans l'enregistrement serait insuffisant.

Ensuite, tout est simple - nous démarrons l'émetteur, assurez-vous que la lampe de bureau s'allume :) À pleine puissance de transmission, nous avons réussi à allumer la lampe de l'autre côté de l'appartement. Cependant, comme déjà mentionné, la méthode est assez «sale» - le signal lui-même n'est pas parfait, et tout ce qui est dans l'air est transmis, y compris les bruits enregistrés et éventuellement les signaux d'autres appareils qui sont tombés accidentellement dans l'enregistrement. Mais pour les tests ou pour contrôler une machine radiocommandée dans une pièce, ça va.

Conclusion

Comme vous pouvez le voir, le SDR fournit un champ assez large pour des expériences avec différents signaux, et c'est assez simple.

Tout conçu à nouveau ne rentre pas dans une seule partie. Dans la partie suivante, des types de modulation plus complexes seront envisagés.