RTL-SDR радіоприймач. Перше знайомство.

RTL-SDR — це дуже дешевий USB-приймач, який можна використовувати як комп’ютерний радіосканер для отримання живих радіосигналів у вашому регіоні (інтернет не потрібен). Залежно від конкретної моделі можливо приймати частоти від 500 кГц до 1,75 ГГц. Більшість програмного забезпечення для RTL-SDR також розроблено спільнотою та надається безкоштовно.

Витоки RTL-SDR походять від масового виробництва телевізійних тюнерів DVB-T, які базувалися на чіпсеті RTL2832U. Завдяки спільним зусиллям Антті Палосаарі, Еріка Фрая та  Osmocom  (зокрема, Стіва Маркграфа) було виявлено, що до необроблених даних I/Q на чіпсеті RTL2832U можна отримати прямий доступ, що дозволило перетворити ТВ-тюнер DVB-T на широкосмугове програмне забезпечення, визначене радіо за допомогою спеціального програмного драйвера, розробленого Стівом Маркграфом. Якщо вам коли-небудь сподобався проект RTL-SDR, будь ласка, подумайте про пожертвування Osmocom через Open Collective, оскільки саме вони розробили драйвери та втілили в життя RTL-SDR.

За роки, що минули після відкриття, RTL-SDR став надзвичайно популярним і демократизував доступ до радіочастот. Тепер будь-хто, включно з любителями з обмеженим бюджетом, може отримати доступ до радіочастот. Варто зазначити, що така можливість SDR коштувала б сотні чи навіть тисячі доларів лише кілька років тому. RTL-SDR також іноді називають RTL2832U, DVB-T SDR, DVB-T донгл, RTL донгл або «дешеве програмне радіо».

Зараз існує багато інших програмно визначених радіоприймачів, кращих за RTL-SDR, але всі вони мають вищу ціну. Наразі ми вважаємо, що Airspy ($169) і SDRPlay ($99) SDR є найкращими недорогими RX SDR. Існує також HackRF ($300USD), який може як передавати, так і приймати сигнали.

Пристрій HackRF One є апаратною платформою для проекту HackRF. Це програмно визначаємий радіопериферійний пристрій, здатний передавати або приймати радіосигнали від 1 МГц до 6 ГГц. HackRF One розроблений для тестування та розробки сучасних радіотехнологій нового покоління. Це апаратна платформа з відкритим вихідним кодом, яка може використовуватись як USB-периферійний пристрій, або може бути запрограмована для автономної роботи.

Встановлення та налаштування УКХ-приймача RTL SDR

SDR-приймач на базі мікросхем RTL2832U + R820T має такі характеристики:

• Діапазон частот: 24 -1750МГц 
• Модуляція: AM, FM, NFM, LSB, USB, CW (ADS-B, D-STAR, AIS та інші види...) 
• Смуга пропускання: варіюється від 250 кГц до 3 МГц 
• Чутливість: 0,22 мВ (на частоті 438 МГц в режимі NFM) 
• Вхідний опір приймача: 50 Ом 
• Фільтри діапазону: тільки зовнішні 
• Розрядність АЦП: 8 біт 
• Динамічний діапазон: 50 дБ (у режимі CW) 
• Затримка прийнятого сигналу: 340мс. 
• Інтерфейс: USB 2.0 
• Вимоги до ПК: будь-яка сучасна операційна система: Windows, Linux, Android
  

SDR-приймач HackRF One має такі характеристики:

• діапазон частот: 1 МГц - 6 ГГц
• напівдуплексний трансівер
• пропускна спроможність даних: 20 МГц
• швидкість дискретизації (АЦП/ЦАП): 20 Мбіт/с
• 8-бітні квадратурні вибірки (8-бітний I та 8-бітний Q)
• максимальна потужність передачі: 10 дБм
• смуга пропускання комплексної вибірки: 20 МГц
• EVM передачі 64QAM: 1,5%
• RFFC5072: 80 МГц-4200 МГц
• радіочастотний трансівер MAX2837 зі смугою пропускання бездротової мережі: 2,3–2,7 ГГц
• процесор LPC4330: основна частота 204 МГц
• підсилювач MGA-81563: 0,1-6 ГГц, 3 В, 14 дБм
• сумісність з GNU Radio, SDR # та ін.
• програмно конфігуровані посилення RX і TX та фільтр основної смуги частот
• живлення порту антени з програмним керуванням (50 мА при 3,3 В)
• SMA-F гніздовий антенний роз'єм
• SMA-F роз'єм тактовий вхід та вихід для синхронізації
• зручні кнопки для програмування
• внутрішні штирьові роз'єми для розширення
• Інтерфейс: microUSB
• Вимоги до ПК: будь-яка сучасна операційна система: Windows, Linux, Android

 Навіщо радіоаматору SDR-приймач? 

Перш за все, для різних експериментів. Контролюйте якість свого сигналу, слухайте круглий стіл, визначайте прохід, приймайте маяки APRS. Цей SDR-приймач можна використовувати як панорамне ВЧ-приймально-передавальне обладнання, як селективний вимірювач і як аналізатор спектру. RTL-SDR ресивер охоплює аматорські діапазони: 24 МГц, 28 МГц, 50 МГц, 145 МГц, 430 МГц, 1270 МГц і безліцензійні частоти CB, LPD, PMR. Крім особливостей, що представляють інтерес для радіоаматорів, цей приймач можна використовувати і за прямим призначенням. Встановивши програму з компакт-диска, ви зможете дивитися цифрове телебачення в стандартах DVB, DVB-T, слухати цифрове DAB+ і аналогове FM-радіо.

 Де знайти? Я замовив в інтернеті кілька різних TV Dongle Mini і отримав їх на пошту через місяць. Саме моделі з чіпами RTL2832U + R820T мають перераховані вище характеристики. Інші моделі можуть мати різний радіус дії, чутливість, пропускну здатність і т.д.

 У комплект входить сам ресивер, антена, пульт дистанційного керування, компактдиск. З цього комплекту нам знадобиться тільки ресивер з USB-роз'ємом.

 Порядок налаштування 

Для прийому аматорських радіостанцій не потрібен компакт-диск, який йде в комплекті з RTL SRD. Тут потрібні інші драйвери і програми, які описані нижче:

• Завантажте драйвери zadig. Вони різні для Windows 7, 8,10. 
• Беріть тільки ті, які вам потрібні.
• Підключіть RTL SRD до USB-порту комп'ютера. Антена поки що не потрібна. 
• Windows почне шукати драйвери, не звертайте на це уваги. 
• Розпакуйте архів zadig.7z в будь-яку папку і запустіть файл zadig.exe Відкриється вікно, в якому потрібно вибрати свій SDR і натиснути велику кнопку Install Driver. 
• Після встановлення драйверів обов'язково перезавантажте комп'ютер.

Встановлення драйверів в операційну систему Windows

Тепер встановимо програму для управління RTL SRD-приймачем. 

Я рекомендую використовувати SDRSharp і HDSDR вони безкоштовні, прості, функціональні. SDRSharp не вимагає установки. Завантажте архів sdrsharp-x86.zip Розпакуйте їх у папку sdrsharp. Тепер процес встановлення можна вважати завершеним. Запустіть файл sdrsharp.exe, щоб налаштувати програму. HDSDR встановлюється на ПК стандартним способом. Зайдіть на сайт www.hdsdr.de, внизу сторінки буде посилання на останню версію програми. Завантажте його та запустіть установку. Після інсталяції необхідно завантажити додатковий модуль DLL зі сторінки обладнання. Виберіть свою модель зі списку, скачайте і помістіть цей файл в папку з програмою C:\Program Files\HDSDR\ На цьому встановлення закінчене.

Налаштування

Отже, SDRSharp встановлений, залишилося тільки його налаштувати. Запустіть sdrsharp.exe, відкриється вікно програми. Натисніть на кнопку вибору пристрою в лівому верхньому кутку, виберіть RTL-SDR/USB і натисніть кнопку Play. Встановіть потрібну частоту, підключіть антену, при підключенні навіть короткої антени яскравість водоспаду збільшується, що говорить про те, що ресивер працює.
Виберіть режим, наприклад NFM, і спробуйте прослухати найближчий ретранслятор. Якщо в ефірі немає сигналів, увімкніть свою УКХ станцію і прийміть власний сигнал. Поставте галочку навпроти пункту Правильний IQ. Інші налаштування, пітч, шумозаглушення, смуга, гучність - робіть як вам зручно.
Практично всі приймачі вимагають регулювання точності частоти. Робиться це в меню Налаштування (див. Малюнок) в пункті Корекція частоти (ppm). Щоб зробити корекцію, запустіть прийом, налаштуйтеся на сигнал з відомою частотою, виберіть значення, яке відповідає піку сигналу і червоній вертикальній лінії.

Вибір пристрою в SDRSharp

 

Основні налаштування SDRSharp

Тепер про HDSDR

Після встановлення HDSDR натисніть на іконку на робочому столі. З'явиться вікно з проханням вибрати драйвер DLL. У вас є тільки один (ExtIO_RTL.dll), вибираємо його, після чого запускається програма.

Основні налаштування програми HDSDR

 

Щоб почати прийом, встановіть частоту і натисніть кнопку «Пуск». Відрегулюйте гучність і здійсніть основні налаштування. Кнопка ExtIO відкриє вікно, де можна встановити рівень посилення ресивера, відрегулювати частоту та інші параметри. Багато налаштувань самої програми HDSDR можна зробити через меню «Параметри». У нижньому рядку ви можете побачити, наскільки той чи інший режим роботи використовує центральний процесор вашого комп'ютера.

 Особливості SDR-приймача

Звичайно, ви захочете використовувати SDR не тільки для експериментів, але і для прийому станцій з ефіру. Тут є одна особливість. Справа в тому, що RTL SRD не мають фільтрів діапазону. Тому при підключенні зовнішньої антени і при сильних перешкодах вхід приймача може бути багато перешкод. З хорошою антеною ви не зможете отримати максимальну чутливість через перешкоди. Вихід простий - використовуйте зовнішні 2-3 контурних фільтра на потрібні вам частоти (24,89-24,99МГц, 28,0-29,7МГц, 144-145МГц, 430-440МГц і 1260-1300МГц). Фільтри легко виготовити самостійно, їх опис неодноразово наводилося в радіоаматорській літературі. Крім свого прямого призначення, двоконтурний фільтр зосередженого відбору (див. малюнок) виконує функції захисту приймача від статики, так як вхід фактично замикається на корпус, постійним струмом. Саме з фільтрами ви отримаєте відмінний ресивер, який не поступається (за основними характеристиками) класичному УКХ сканеру або радіостанції.

Двоконтурний концентрований фільтр відбору для приймача SDR

 

Антену, яка йде в комплекті з приймачем, можна модифікувати. Якщо розширити його до 163 мм, він матиме резонанс у діапазоні 420-450 МГц і ви зможете слухати частоти 430-440 МГц, LPD, PMR. Для гарного тримання магніт антени повинен знаходитися в центрі металевої основи.

Порівняльні тести різних SDR VHF приймачів

 

Порівняння приймачів:

Порівняння FUNcube Dongle Pro і двох TV Dongle (RTL2832U+R820T), підключених до одного ПК, на одній антені, проводилося на частотах 145 МГц, 438 МГц, 1270 МГц, в процесі експериментів були виявлені наступні переваги і недоліки:
• Два різні приймачі ТВ-донгла в комплекті RTL2832U+R820T працюють абсолютно однаково.
• Різницю в чутливості між FUNcube Dongle Pro та TV Dongle виявити не вдалося.
• FUNcube Dongle Pro має смугу перегляду лише 192 кГц, тоді як TV Dongle – 2 МГц.
• FUNcube Dongle Pro не потребує спеціальних драйверів, Windows 7 визначає це автоматично.
• FUNcube Dongle Pro має 16-бітний АЦП, тому динамічний діапазон більший.
• FUNcube Dongle Pro має кращі характеристики підрахунку очок.
• Для нормального прийому FUNcube Dongle Pro, як і TV Dongle, потрібні фільтри діапазону.
• FUNcube Dongle Pro має більше регулювань, що дозволяє гнучко регулювати його приймальний тракт.
• Частотний діапазон FUNcube Dongle Pro починається з 64 МГц, а TV Dongle – з 24 МГц.
• TV Dongle під час роботи нагрівається сильніше, ніж FUNcube Dongle Pro.
Якщо ми порівняємо описаний тут телевізійний ключ з класичною УКХ-радіостанцією (наприклад, Yaesu FT-60R), то побачимо, що радіостанція показує помітно кращі показники.
• Інтермодуляційна стабільність і чутливість. Власне, ніхто не чекає високої продуктивності від простого і дешевого SDR-приймача. У нього є й інші переваги, яких немає у класичного супергетеродина.

Посилання:

• rtl-sdr.com - сайт з великою кількістю інформації
• SDRSharp + 
• HDSDR
• RTL-SRD na Android пристрій ADS-B Rada R + SDR приймач
• SDR (Software Defined Radio)