電視天線調諧器＋加密狗/樹莓派＝40美元SDR寬頻譜接收器

照片：Nicholas Eveleigh

價值40美元的軟體定義無線電

改變用途的電視調諧器可以顯示廣泛的頻譜

作者：斯蒂芬卡斯

上一次我冒險進入軟體定義無線電（SDR）領域是七年前，當時我回顧了Matt Ettus的通用軟體無線電外設。雖然它是一款出色的產品，但當時的基本主板價格為550美元；不同頻率範圍的子板價格為75美元至275美元。我花了不少時間在MacBook Pro上編譯所需的軟體。這次我能夠僅用40美元搞定 ，軟體下載安裝和運行大約需要2分鐘。

芬蘭工程專業的學生和Linux開發人員Antti Palosaari使這個小小的奇蹟成為可能。去年，他發現了台灣Realtek製造的RTL2832U解調器晶元出乎意料的特點：RTL2832U晶元還可以輸出描述幅度和相位的原始數字流，用於解碼廉價USB加密狗型接收機中的HDTV廣播。在很寬的頻率範圍內調用信號的I / Q數據。

數字無線電愛好者立即開始採用開源工具，將I / Q信息轉換為音頻和數據流。結果是低成本的SDR可以採用不同的調製方案來獲取各種各樣的傳輸，包括來自廣播公司的立體聲FM，來自飛機轉發器的數字數據包，以及來自業餘無線電愛好者的單邊帶調製（SSB）信號。當然，該系統不像專用SDR那樣靈敏，並且無法傳輸信號，但它足以看到大量頻譜中發生了什麼。

便宜的軟體定義無線電：通過一些廉價的硬體和免費軟體，您可以在各種無線電頻譜上收聽數字和模擬信號。

不同的接收器加密狗將RTL2832U與不同的無線電調諧器配對，因此可接收的確切頻率範圍會有所不同。我在亞馬遜網站上以20美元的價格從中國供應商處購買了Freeview P250加密狗，其中包括運費。P250將RTL2832U與Elonics E4000調諧器結合在一起，可以接收大約52兆赫茲到2.2千兆赫茲的信號，間隙大約為1.1到1.25 GHz。

接收器附帶了一個小天線，但我用RadioShack的一套15美元的兔耳朵天線取而代之。將兔耳的美國同軸電纜連接到加密狗的歐洲插座的適配器花費了幾美元。

為了在MacBook Pro上使用接收器，我下載了Elias?nal的Gqrx軟體接收器埠。?nal的埠是針對OS X預編譯的，因此安裝只需將其下載到我的硬碟即可。應用程序自動檢測到我的接收器，然後我就關機了。

Gqrx以類似示波器的顯示器為中心，顯示一片無線電頻譜（以及在最後30秒左右跟蹤的瀑布型顯示器）。Gqrx允許您設置切片的寬度，範圍為1到2.4 MHz。您可以通過在示波器顯示屏中單擊該頻率上的滑鼠來選擇傳遞給軟體解調器的頻率。解調模式包括AM，窄帶FM，單聲道和立體聲FM，SSB和CW（用於莫爾斯電碼）。

觀看電台頻譜：Gqrx的這個截圖顯示了兩個FM電台。中央尖峰是模擬立體聲廣播，而兩側的平方信號是數字無線電傳輸。您可以通過單擊其中心頻率來收聽和收聽電台。灰色條帶表示用戶選擇的軟體解調器的帶寬。

由於接收器可以同時看到如此多的頻譜，因此您可以使用它同時監控多個頻道上的活動。例如，在我住的波士頓，有460個窄帶FM調頻通道，介於460.025和460.500 MHz之間，覆蓋各個地區，等等。顯示屏上的尖峰顯示當使用任何這些通道時，單擊滑鼠會在我的揚聲器上播放音頻。

這帶來了監管問題。在某些國家/地區，除了公共廣播頻率之外，接收您沒有許可證的任何頻率都是非法的。在美國，您可以自由地接收幾乎所有可以接收的信號。但是，這個一般規則有一些重要的例外情況，例如禁止收聽手機頻率，或操作能夠在車內接收警察信號的設備（後者允許使用業餘無線電執照）。

我很快就發現將加密狗和電視天線連接到我的筆記本電腦上很麻煩，此外，我的家庭辦公室並不總能得到很好的接收效果。所以我又花了35美元購買了Model B Raspberry Pi微控制器。

Raspberry Pi是一款基於ARM的，支持乙太網的微控制器，帶有USB連接器，可以運行多種Linux版本。按照Ham Radio Science網站上的說明，我能夠下載並編譯一些支持軟體，以便在大約30分鐘內使用Pi和加密狗（通過有源USB集線器連接）。反過來，我通過乙太網電纜將Pi連接到前室的家庭網路集線器。使用Pi可讓我將接收器放置在遠離本地無線電源（例如我的集線器的Wi-Fi發射器）的位置，並且還允許多台機器輕鬆訪問接收器;由於名為rtl_tcp的命令行實用程序，Pi充當集中式SDR伺服器。

隨著Pi運行，我能夠在連接Wi-Fi的MacBook上調用Gqrx，將其輸入Pi的網路地址，然後控制和解碼信號，就好像調諧器直接插入筆記本電腦一樣。（無可否認，當涉及到收聽本地FM電台時，這代表了一定程度的工程技術過度。）

現在我已經啟動並運行了基本系統，我想將接收器範圍的底部擴展到更長的波段，例如14.00和14.35 MHz之間流行的業餘20米波段。這將需要修改加密狗或購買或構建變頻器。但是，除非我將我的兔耳換成長波長天線，這是另一種家用釀造魚的水壺，否則這兩種方法都毫無意義。

https://spectrum.ieee.org/geek-life/hands-on/a-40-softwaredefined-radio

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