RTL-SDR.

Опубликовано 11.01.2016 пользователем Johhny


RTL-SDR - это программно-определяемый радиоприемник, в основе которого лежит DVB-T тюнер на чипсете RTL2832U. Микросхема позволяет передавать необработанные I/Q данные на хост для последующей программной обработки. При нормальной работе тюнера эти данные поступают на DAB/DAB+/FM демодулятор. Фактически это означает, что дешевый RTL2832U модуль может быть использован в качестве радиосканера, управляемого компьютером. Всего несколько лет назад далеко не каждый мог себе позволить купить SDR приемник с аналогичными возможностями. В публикациях подобные устройства часто называют как DVB-T SDR, RTL2832U, RTL dongle.

 

RTL-SDR

 

 

Сфера применения RTL-SDR радиоприемников.
Данные устройства являются широкополосными SDR-приемниками и, помимо своего основного назначения - приема цифрового телевидения и радио, могут применяться для многих других задач:

  • прием, обработка и анализ аналоговых и цифровых радиосигналов с различными видами модуляций;
  • отслеживание местоположения воздушного и водного транспорта;
  • прием данных с различных датчиков и беспроводных устройств;
  • использование в качестве GPS приемника;
  • использование в качестве анализатора спектра;
  • радиоастрономия;
  • получение генератора случайных чисел с высокой энтропией;
  • исследование неизвестных протоколов связи;
  • поиск и локализация источников излучения.

 

 

Технические характеристики RTL-SDR.

На выходе RTL2832U можно получать 8-битный I/Q-поток. Наибольшая теоретически-возможная частота дискретизации 3.2 MS/s (mega samples per second), однако опытным путем была получена наибольшая частота дискретизации, при которой отсутствуют потери сигнала - 2.56 MS/s. Диапазон рабочих частот зависит от модели используемого тюнера. Самый широкий диапазон частот охватывает dongle  Elonics E4000. Ниже представлена сравнительная таблица доступных RTL-SDR и их рабочих диапазонов частот.

Тюнер Диапазон частот
Elonics E4000 52 - 2200 МГц со "слепой зоной" от 1100 МГц до 1250 МГц
Rafael Micro R820T 24 - 1766 МГц (может быть улучшен до ~13 – 1864 МГц с экспериментальными драйверами)
Rafael Micro R828D 24 - 1766 МГц
Fitipower FC0013 22 - 1100 МГц
Fitipower FC0012 22 - 948.6 МГц
FCI FC2580 146 - 308 МГц и 438 - 924 МГц (между ними "слепая зона")

 

Так как модуль разрабатывался для применения в качестве ТВ-тюнера, он имеет входное сопротивление 75 Ом. Следует заметить, что потери из-за рассогласования при использовании 50 Ом кабеля не велики и составляют около 0,177 дБ.

 

Минимальные требования к ПК.
При управлении радиосканером программами с графическим интерфейсом потребуется как минимум двух-ядерный процессор. При использовании консоли и ADS-B декодеров требования к ПК снижаются.

 

Схема RTL-SDR.
Официальная принципиальная схема не доступна, однако пользователи донгла сделали реверс-инжениринг и изобразили рабочую схему устройства. Принципиальную схему RTL-SDR можно посмотреть здесь.

 

Какой USB-SDR выбрать для себя.
Самый дешевый и распространенный USB-тюнер это Rafael Micro R820T/2. Цена на него колеблется в районе 20$. Еще недавно самым распространенным был Elonics E4000, но так как компания Elonics обанкротилась и свернула производство, найти E4000 становится все сложнее, а цена на них растет. R820T/2 имеет большую чувствительность и производительность в наиболее интересных диапазонах по сравнению с E4000. У тюнера R820T2 чувствительность даже лучше чем у R820T. По этой причине многие сообщества рекомендуют купить именно R820T2 для экспериментов с RTL-SDR. Если вам понадобится принимать более высокие частоты, что лучше купить Elonics E4000, заплатив больше.

 

Где купить RTL-SDR?
Купить USB-SDR можно на любом популярном интернет-аукционе: ebay, amazon, aliexpress.  Доставка осуществляется обычно почтой России и занимает около 30 дней. При покупке следует быть аккуратным. Часто хитрые продавцы выдают R820T/2 dongle за E4000. Также существует вероятность купить несовместимый с софтом тюнер.

Самый простой и недорогой способ начать работать с SDR:

1. RTL2832U-R820T2

2. RTL2832U-R820T2

Если нужно хорошее качество исполнения на том же чипсете:

3. Rafael Micro

Продвинутый вариант от 1 МГц до 6 ГГц:

4. HackRF One

 

Следующие USB-SDR точно работают с программным обеспечением RTLSDR:

 

VID PID Тюнер Название устройства
0x0bda 0x2832 все Generic RTL2832U (e.g. hama nano)
0x0bda 0x2838 E4000 ezcap USB 2.0 DVB-T/DAB/FM dongle
0x0ccd 0x00a9 FC0012 Terratec Cinergy T Stick Black (rev 1)
0x0ccd 0x00b3 FC0013 Terratec NOXON DAB/DAB+ USB dongle (rev 1)
0x0ccd 0x00b3 E4000 Terratec Cinergy T Stick RC (Rev.3)
0x0ccd 0x00e0 E4000 Terratec NOXON DAB/DAB+ USB dongle (rev 2)
0x185b 0x0620 E4000 Compro Videomate U620F
0x185b 0x0650 E4000 Compro Videomate U650F
0x1f4d 0xb803 FC0012 GTek T803
0x1f4d 0xb803 FC0012 Lifeview LV5TDeluxe
0x1b80 0xd3a4 FC0013 Twintech UT-40
0x1d19 0x1101 FC2580 Dexatek DK DVB-T Dongle (Logilink VG0002A)
0x1d19 0x1102 ? Dexatek DK DVB-T Dongle (MSI DigiVox? mini II V3.0)
0x1d19 0x1103 FC2580 Dexatek Technology Ltd. DK 5217 DVB-T Dongle
0x0458 0x707f ? Genius TVGo DVB-T03 USB dongle (Ver. B)
0x1b80 0xd393 FC0012 GIGABYTE GT-U7300
0x1b80 0xd394 DIKOM USB-DVBT HD
0x1b80 0xd395 FC0012 Peak 102569AGPK
0x1b80 0xd39d FC0012 SVEON STV20 DVB-T USB & FM

 

Наиболее полный список совместимых и несовместимых USB-SDR  можно найти в reddit сообществе.

 

Дополнительное оборудование к RTL-SDR.

Помимо самого "свистка", для улучшения качества приема радиосигналов на конкретных частотах вам может понадобиться дополнительное оборудование.

1. Антенны
Наиболее важной частью каждого радиоприемного устройства является антенна. В природе не существует универсальной конструкции и размера антенны для любой частоты, каждая антенна является компромиссом. Например, широкополосные антенны охватывают больший диапазон частот, но проигрывают по усилению антеннам, сконструированным для работы на конкретных частотах. Для широкополосного приема часто выбирают дискоконусную антенну, которая хорошо себя зарекомендовала.

 

дискоконусная антенна

 

2. Конверторы частот (upconverter)
Наименьшая частота, которую можно принять с помощью RTL-SDR без доработки - 24 МГц. Конверторы позволят вам принимать также и ВЧ диапазон 3-30 МГц. Данные устройства сдвигают частоты 0-30 МГц "выше" на фиксированную величину (100 или 125 МГц), так что становится возможным прием rtl-тюнером. Популярные модели конверторов, которые подходят для USB-SDR: SpyVerter Upconverter, SV1AFN Upconverter, Ham-It-Up Upconverter.

 

upconverter

 

3. Малошумящие усилители
При использовании длинных коаксиальных кабелей сигнал от антенны до приемника значительно ослабляется. Малошумящие усилители (LNA) позволяют улучшить качество приема. Кроме того специально изготовленные МШУ выигрывают по коэффициентам шума и усиления у МШУ встроенного в микросхему RTL2832U. Хорошо подойдут следующие модели LNA: LNA4ALL, ADS-B HABamp LNA + Filter Combo.

 

малошумящий усилитель для RTL-SDR

 

4. Радиочастотные фильтры
Радиочастотные фильтры подключаются между антенной и SDR приемником. Они позволяют значительно ослабить внеполосные излучения и шумы, что хорошо повлияет на качество приема конкретного диапазона частот. Примерами подходящих фильтров являются: MCM Electronics FM Trap, 118 – 138 MHz Air Band Bandpass Filter, FlightAware ADS-B Filter. Также некоторые МШУ продаются в комплекте с радиочастотными фильтрами.

 

Кроме того вам могут понадобиться экранирующий корпус для приемного устройства, USB-удлинитель, коаксиальный кабель (например RG6 на 75 Ом), ферритовые клипсы на USB-кабель, согласующее устройство.

Программы для RTL-SDR.

Для RTL2832U существует огромное количество различных программ. Пользователи любой популярной операционной системы смогут найти для себя подходящий вариант. Условно все доступные программы можно разделить на 4 вида:


1. Программное обеспечение общего назначения.

Это наиболее интересный и наиболее используемый тип программ для USB-SDR. Данные программы позволяют использовать USB-тюнер в качестве управляемого широкополосного радиоприемника большим выбором режимов и настроек.

SDRSharp (еще называют SDR#) является наиболее популярной программой для RTL-SDR. Она бесплатна и работает на операционных системах семейства Windows. SDRSharp проста в управлении. Большим ее плюсом является модульная архитектура. При добавлении нового модуля вы получаете дополнительную функциональность. В сети можно найти множество дополнительных плагинов и подробных инструкций по работе с данным ПО.

 

SDRSharp


Кроме SDRSharp существуют другие программы общего назначения: HDSDR, SDR-RADIO.COM V2, Linrad, GQRX, CubicSDR, Studio1, ShinySDR, WebRadio, OpenWebRX, Sodira, SDR Touch, Wavesink Plus, RFAnalyzer, cuSDR, PowerSDR, QtRadio, Multimode, Sdrangelove, SeeDeR.

 

2. Программное обеспечение специального назначения.

Под специальным назначением имеется в виду то, что данное ПО предназначено для декодирования отдельного протокола связи либо для выполнения отдельной функции. К программам этого типа относятся: RTL SDR Installer, RTL_FM, SoftFM, RTL_UDP, Remote RTL_UDP, RTL_TCP, RTL_FM_PYTHON, RTLSDR Scanner, RTL-SDR Wide Spectrum Analyzer, RTL Panorama, Spektrum, RTL SDR Panoramic Spectrum Analyzer, SDR-J, DAB Player, RTL-SDR Radio Receiver for Chrome, ADSB#, RTL1090, dump1090, dump978, ADSBox, Modesdeco2, cocoa1090, gr-air-modes, ADS-B on USB SDR RTL, PiAware, FlightAware Flight Feeder, Track your flight EUROPE, FLARM Decoder, SDRWeather, rtl_acars_ng, Acarsdec, PNAIS, AISRec, rtl_ais, AISdeco2, rtl_ais_android, dsame, TVSharp, Unitrunker, Trunk88, SDRTrunk, NRF905 Decoder, NRF24-BTLE Decode, RTL_433, GR-Elster, ec3k, rtlamr, RTL_HPSDR, GR-RDS, Airprobe, gr-gsm, RTL_Tool_Kit, RTL-Entropy, GR-AIS, GR-Phosphor, ViewRF, rtl_power, rtl_power_fftw, RTL-WideSpectrum, kalibrate-rtl, pymultimonaprs, gr-wmbus, rtlsdr-waterfall, LTE-Scanner, LTE-Scanner (TD-LTE Support), tl_sdr_FS20_decoder, LibRedio, PureData and MAX RTL-SDR Wrapper, OOK-Decoder, RTL Bridge, Threejs-Spectrum, CANFI Software, Touchstone, RTLSDR-Airband, OregonWeather, FreqWatch, YouSDR, Frequensea, QSpectrumAnalyzer, Redsea, Driveby, Sigmira, Ham2Mon, QTCSDR.

3. Исследовательские программы.
Предназначены для исследовательских и образовательных целей. Наиболее популярным софтом этого типа является GNU Radio. GNU Radio - это мощная программно-определяемая платформа для цифровой обработки радиосигналов. В ней визуальные DSP программы составляются в виде блок-схем из необходимых элементов обработки сигнала.

 

GNU Radio


Кроме GNU Radio широко используется дополнение MATLAB RTL-SDR. Matlab - широко известный язык для математических расчетов. С дополнением для RTL-SDR Matlab может использоваться для цифровой обработки сигналов.

4. Программное обеспечение совместимое с аудио каналом.
Эти программы получают данные не напрямую с RTL-SDR, а через виртуальные (VBCable, Virtual Audio Cable, Windows Stereo Mix, Linux pipe) или физические (аудио кабель) аудио каналы.

Наиболее полный список программ для RTL-SDR со ссылками на них можно посмотреть на следующем сайте.

 


  SDR

  антенна, sdr, радиоприемник, rtl-sdr, gnu radio, тюнер, радиосканер, софт, rtl2832u, dvb-t, usb-sdr, sdrsharp, elonics e4000, r820t2