Разбираемся с RTL SDR на основе RTL2832 + R820T

Передний торец SDR

Передний торец SDR

Немного странно и неинформативно звучит заголовок этой статьи, не так ли? Кажется, что оные сокращения поймут только самые что ни на есть прожженные гики. Но на самом деле все немного проще и интереснее. О том, что такое RTL SDR и слова с другими циферками — читай ниже.

Что такое SDR

За непонятной аббревиатурой SDR кроется весьма интересная штука, расшифровываемая как Software Defined Radio, что в переводе означает нечто типа «программного радио». Идея универсального радиоприемника на основе персонального компьютера витала в воздухе достаточно давно. Но дело шло с огромным скрипом, ведь для того, чтобы компьютер стал радиоприемником, кроме самого компьютера и программного обеспечения, нужно было и специальное железо, которое и должно добывать радиосигнал из воздуха, его оцифровывать и передавать на обработку компьютеру.

Все еще непонятно, что такое SDR? SDR это всеволновый радиоприемник на основе персонального компьютера (или другого вычислительного устройства, например, смартфона). При помощи SDR можно прослушивать радиоэфир в очень широком диапазоне начиная от килогерц и заканчивая мегагерцами. А услужливый компьютер, при помощи специализированных программ поможет не только раскодировать модуляцию радиосигнала, но и найти соответствующую трансляцию.

Как правило, при помощи обычного SDR можно прослушивать любые аналоговые передачи в эфире. Начиная от переговоров между авиалайнерами и диспетчерами, и заканчивая разговорами обычных радиолюбителей. Если простой радиоприемник или рация позволяют работать только в каком-то определенном диапазоне, например, радиоприемник в автомобиле позволяет прослушивать FM-диапазон, а иногда еще и AM. Там вещают радиостанции с музыкой, новостями или телемагазинами. А всеволновый SDR может больше. Он универсален и одинаково хорошо может подслушать разговор детишек по walky-talky, таксистов с диспетчером, пожарных, полицию, а заодно и соседскую радионяню. Правда, слушать разговоры силовых органов уже не так просто поскольку они если не полностью перешли на цифровое вещание с шифрованием, то уже предельно близки к тому. Но зато все остальные передачи прослушиваются принимаются при достаточном уровне сигнала просто великолепно.

Кстати, поскольку SDR это штука весьма и весьма универсальная, то она может прослушивать не только аналоговые радиопередачи, но и просматривать аналоговое телевещание! Ведь по сути, устройству все равно, что вылавливать из эфира, оцифровывать и передавать в компьютер. Хватило бы только частоты дискретизации, да ширины канала захвата. Но и это еще не все. Если очень захотеть, то можно спокойно раскодировать и цифровые каналы. Компьютеру в целом все равно, что раскодировать. Аналоговое вещание или цифровое, был бы только соответствующий модуль для декодирования. Хотя некоторые стандарты и протоколы, просто так перехватить и разобрать до удобоваримого вида не получится. Например, Bluetooth, работающей на частотах, поддерживаемых SDR, выловить из эфира будет практически невозможно, поскольку там применяется не только динамическая смена частот, но и активное шифрование трафика. А вкупе с низким радиусом действия практическое применение SDR для «прослушивания» Bluetooth становится нереальным.

Итак, SDR — это программно-аппаратный комплекс для радиолюбительского доступа, в режиме приема, к эфиру с широким диапазоном частот. Применяется зачастую из чистого любопытства, дабы узнать, что творится вокруг в радиоэфире. Или же целенаправленно, с прицелом на развитие радиолюбительских навыков.

А за это не посодют?

В Российской Федерации не посодют, поскольку подобные устройства, являются только и исключительно приемниками. Передавать в эфир они не могут чисто конструктивно, помехи способные нарушить деятельность других радиоустройств — не излучают. Соответственно SDR лицензированию не подлежит, оборот подобных устройств на территории страны — свободный. Более подробно сие расписано в таких документах, как «Закон о связи» и прочих нормативных актах. А ребята с ДПС-ФМ, не поленились и собрали целый дайджест правовой информации, включая разъяснения регулятивных органов.

Единственные действия, которые могут вызвать определенный конфликт в правовой плоскости, это без тени сомнения попытки расшифровки или взлома зашифрованных каналов. Но на подобные подвиги способны лишь самые просветленные головы, поскольку с кондачка к этой теме даже и не подобраться.

Конкретный образец с Китаю

Но прочь теорию, давайте рассмотрим конкретный прибор, который откроет дорогу в мир широкополосного радиолюбительства! Еще всего несколько лет назад, экспериментаторы-самоучки, обнаружили что если немного подковырять обычный USB телевизионный приемник, построенный на чипе RTL2832, то можно из него сделать очень неплохой SDR-приемник. В принципе, подобный подход производителей, когда аппаратное обеспечение может делать очень многое, но для конечного пользователя функциональность ограничивают программными средствами — не нов. Можно вспомнить хотя бы модемы от USRobotics или некоторые процессоры от Intel. Так и тут, производитель чипов изготовил их с изрядным запасом, дабы чип можно было использовать в максимально большом количестве устройств без модификаций, а все ограничения там чисто программные. Отсюда и пошел массовый интерес именно к подобным приемникам, обязательно с чипом RTL2832. Ушлые китайцы сообразили достаточно быстро, прошло всего года два, что тут дело нечисто и есть определенный интерес именно к таким продуктам и именно с целью создания SDR приемников. А затем взяли и наладили выпуск настоящих SDR приемников и непосредственно на чипах RTL2832.

Задний торец SDR

Задний торец SDR

Хочу сразу заметить, что даже на том же самом Aliexpress, SDR-приемников можно найти сразу несколько видов. А кроме того, такой приемник можно спаять и самостоятельно из продаваемых там же наборов DIY, а от заботливого продавца получить все необходимые детали, корпус, инструкцию, да антенну. Но я все же предпочел получить уже готовый прибор, а не испытывать судьбу в припайке многоногого чипа к печатной плате.

Лицевая сторона платы SDR RTL

Лицевая сторона платы SDR RTL

Итак, после некоторого ожидания, на моем рабочем столе лежит небольшая металлическая коробочка размерностью 45х75х20 мм. Корпус изготовлен из крашеного алюминия, с одного торца два разъема для подключения антенны, а с противоположного разъем MiniUSB и светодиодный индикатор рабочего состояния прибора. В комплекте, помимо самого приемника идет еще и неплохой USB кабель для подключения, и небольшая антенна на немагнитном основании и  весьма длинным кабелем. Кстати, поскольку подобные устройства не имеют никакого бренда и являются стопроцентным NoName, то у продавцов периодически возникает необходимость в выдумывании наименования своего товара. Вот и тут, продавец вывернулся и назвал SDR примерно так «NEW 100 KHZ to 1.7 GHz all band radio RTL - the SDR receiver RTL2832 + R820T». Что же, при поддерживаемых частотах с 100 килогерц и до 1.7 гигагерц, оно действительно «всеволновое».

Оборотная сторона платы SDR RTL

Оборотная сторона платы SDR RTL

Если разобрать SDR, тем более что он работает, а разборка на гарантию ну никак не повлияет, то внутри можно найти очень мало чего интересного. Да тут есть пара многоногих чипов, да несколько прочих деталей. Есть тут R820T, как наследник E4000. Но в целом и смотреть-то не на чего. Собрано аккуратно, видно, что китайцы отошли от практики паять все у себя дома, в деревне на циновке. За них уже все давно паяют роботизированные станции и только самую сложную работу, типа приклейки пары тончайших проводочков — выполняет человек.

Комплектная антенна

Комплектная антенна

Как бы то ни было — устройство вполне работоспособно, при подключении его к USB-порту, загорается синий светодиод, а это значит, что питание подается и можно приступать к установке программного обеспечения.

Устанавливаем программное обеспечение

И вот именно тут пользователь SDR, обычно, наступает на те самые грабли, по которым периодически ходят все остальные. Для того чтобы можно было пользоваться SDR, необходимо установить драйвера и программное обеспечение на компьютер. Но тут нужно учитывать, что все программное обеспечение, включая драйвер, разрабатывается для SDR энтузиастами. А они чхать хотели на совместимость и проверки работоспособности своих творений с разнообразным оборудованием.

Поэтому повозиться придется. Процесс установки разделяется на две части, сначала необходимо установить специальный драйвер для SDR, а затем уже программу для работы с SDR. Я, как истинный экстремал, все операции проводил на Win10 x64. Хочу сразу предупредить, если необходимый драйвер не устанавливается по причине отсутствия верной цифровой подписи, то необходимо отключить проверку цифровых подписей драйверов в операционной системе. Как это делается? Гуглите.

1. Первым делом скачиваем специальную программу по установке драйвера. Скачать ее можно с сайта RTLSDR.org. Это как раз и есть тот сайт, где объединились добровольцы для разработки специального драйвера под чип RTL2832. А устанавливать драйвер необходимо через программу Zadig, поскольку драйвер для работы SDR подменяет оригинальный драйвер для RTL2832.

Итак, скачиваем программу, запускаем, подключаем устройство по USB к компьютеру. Желательно подключать его именно в системный блок, а не через монитор или какой-то другой внешний USB-хаб.

Установка драйвера через Zadig.

Установка драйвера через Zadig.

Если все пошло хорошо, то в Zadig необходимо выбрать устройство с именем Bulk-in, Interface (Interface 0). Далее, легким движением руки, нажимаем Install Driver и устанавливаем WinUSB (и никакой другой). Если драйвер установился и в Device Manager исчезли неизвестные устройства, то можно смело переходить на шаг 2 и устанавливать непосредственно программу для работы с SDR.

А вот, если что-то пошло не так… Тут уже все немного сложнее. Windows могла успеть установить стандартный драйвер для RTL2832 или драйвер просто не установился. В этом случае последовательность действий следующая:

А. Удаляем устройство из Device Manager с удалением драйвера.

Включаем режим отображения скрытых устройств.

Включаем режим отображения скрытых устройств в Device Manager.

Если устройство не видно в списке, значит оно скрыто и необходимо включить опцию отображения скрытых устройств.

Переустановка драйвера в Zadig.

Переустановка драйвера в Zadig.

Б. Запускаем Zadig еще раз, в опциях включаем отображение всех устройств. Ищем наше устройство, а оно уже скорее будет называться RTL2832UHIDIR. И для него переустанавливаем драйвер на WinUSB. Для надежности перезагружаемся.

2. Самым простым и наглядным программным продуктом для работы с SDR можно смело назвать SDRSharp. В дальнейшем, можно попробовать и другие программы, но для начала SDRSharp будет именно тем, что доктор прописал.

Изначально, SDR# разрабатывался командой энтузиастов AirSpy. Впрочем, AirSpy и сейчас поддерживает SDR#, но по каким-то неведомым причинам, последняя версия SDR#, загруженная с их официального сайта, отказалась работать с моим устройством. Вернее, даже не с устройством, а тем драйвером, который был установлен через Zadig. Видимо, в продукт были внесены какие-то изменения, и он оказался не совсем совместим с предыдущими версиями драйверов. И возможно, что именно по этой причине на страничке AirSpy есть ссылка еще и на некий совместимый драйвер.

Но я не стал разбираться в причинах несовместимости, а просто использовал те версии SDR#, что были предоставлены мне продавцом устройства. Они как раз работают так как требуется. А чтобы программы никуда не потерялись, я их заботливо сложил в отдельный архивчик.

Проверить работоспособность полученного комплекта можно достаточно просто. Запускаем SDRSharp и в левом верхнем углу выбираем RTL-SDR/USB (а это именно то устройство, которое мы устанавливали). Если программа не ругается на недоступность устройств и если на экране началось оживление в виде графиков, то все работает как надо. А если же SDR# ругнулась, то нужно возвращаться к шагу 1 и мудрить с драйверами.

Для пущего эффекта, дополнительно рекомендуется в настройках, прячущихся за кнопкой Configure, включить чекбокс Tuner AGC. Уровень приема повысится, поскольку сия функция отвечает за автоматическую регулировку чувствительности.

Пробуем в работе SDR#

Интерфейс SDR Sharp — примитивен. Тут есть всего лишь одно окно. В левой части располагаются настройки, а в правой графики. График в виде кривой линии отображает уровень сигнала на выбранных частотах. Чем выше уровень сигнала, тем, соответственно, мощнее сигнал на этой частоте и есть вероятность, что именно там ведется трансляция чего-либо отличного от шума. Но далеко не всегда высокий уровень означает осмысленную или же вообще трансляцию. Помочь разобраться с тем — есть там хоть какой-то сигнал или же это просто шум, поможет нижний график, выполненный по методологии «водопад».

Что-то поймали в SDR#

Что-то поймали в SDR#

Водопад отображает наличие полезного сигнала на каждой их отображаемых частот. Шум обычно показывается синим или холодным спектром, а полезный сигнал цветным или теплым. На разных частотах и при разных типах кодирования сигнала, ширина и теплота участков отлична. Так, например, если пытаться поймать сигнал FM радиостанции или телевизионный сигнал, то теплый поток будет хорошо заметен и достаточно широк. Достаточно будет только кликнуть мышкой где-то в середине потока и, скорее всего, из динамиков польется звук трансляции. А вот если ловить источники попроще, да еще и выходящие в эфир эпизодически, например, пользователей портативных радиостанций или пилотов авиалайнеров, то за ними придется очень внимательно охотиться и ловить пролетающие тончайшие цветные полосочки.

Сигнал в SDR Sharp немного более новой версии.

Сигнал в SDR Sharp немного более новой версии.

В левой части окна программы сосредоточились опции настройки приема. Помимо различных фильтров, кои лучше не трогать, если не знаешь их назначение, а программа поставляется с заранее настроенными опциями, тут располагается интерфейс настройки частоты и типа кодирования. Вся эта красота скрывается в группе Radio. Особое внимание, при попытке настройки на нужную частоту стоит обращать на тип кодирования:

  • NFM — частотная модуляция, часто используются портативными радиостанциями.
  • AM — амплитудная модуляция. С ней работают некоторые радиостанции на средних и длинных волнах, гражданские авиалайнеры и многие другие.
  • LSB —однополосная модуляция (амплитудная модуляция с одной нижней боковой полосой), разновидность амплитудной модуляции. Применяется сейчас, в основном, только в любительской радиосвязи.
  • USB — почти полный аналог предыдущего, но применяется верхняя боковая полоса. Применяется до сих пор на некоторых морских и военных кораблях. Как и LSB, характеризуется пониженным энергетическим требованиям для передатчика.
  • WFM — широкополосная частотная модуляция, тут как раз роятся музыкальные радиостанции.
  • DSB — разновидность амплитудной модуляции, а именно балансная амплитудная модуляция с подавлением несущей (double side band). Ведется ли с этой модуляцией какая-то трансляция или нет, сказать не могу. Но если тип и появился в программе, значит, где-то она применяется.
  • CW (или CWL-L/CW-U) — линейная частотная модуляция. Применяется для трансляций радиотелеграфа. Надеюсь, что азбуку Морзе еще не все позабыли?
  • RAW — чистый сигнал, без обработки. Может быть полезен для передачи сигнала в другие модули.

Разобраться с типами аналоговых модуляций, поможет вполне неплохая страничка на портале микроэлектронных технологий. Плюс, могу порекомендовать ознакомиться с кратеньким и не совсем актуальным описанием интерфейса SDR# на русском языке. Описание поможет, если вдруг будут какие вопросы к непонятным элементам интерфейса.

Помимо всего прочего, в SDR# есть возможность подключать плагины сторонних разработчиков. Среди них есть и весьма полезные, например, осуществляющие самостоятельный поиск трансляции в окне мониторинга либо вывод на экран картинки транслируемого видеосигнала. Плагины под SDR Sharp собираются в сети на множестве сайтов, ведь разработкой занимаются энтузиасты, а начать можно, например, с этого. Из русскоязычных же проектов, наиболее интересным могу назвать проект RTL-SDR.ru, соответственно порекомендую посетить и его.

А что дальше?

После того как все настроено, проверено в работе — наступает чувство, что все, наигралося. И хочется, чего больше. Но, поскольку у нас в руках именно программный продукт, то его можно расширять и допиливать до нужного состояния неимоверным количеством путем и практически до бесконечности. Некоторые умельцы аж вылавливают спутниковые сигналы, GPS всякий и балуются отслеживанием авиалайнеров на карте по сигналам их радиомаяков.

Но прежде всего можно попробовать увеличить дальность приема, а тут поможет только хорошая антенна, поскольку рассматриваемая плата уже оборудована вполне сносным усилителем. Антенн существует множество видов, большинство из которых можно без особых мучений собрать собственными руками, следуя концепции DIY. Более того, поскольку в комплекте идет универсальная антенна, которая одинаково плохо будет работать во всем диапазоне, то в состоянии «наигралося» некоторые потребности по направлению приема уже будут понятны. И собственно именно под них и можно будет собирать целенаправленно правильную антенну.

Если возможностей SDR# недостаточно или по каким-то причинам сей продукт не устраивает, то можно попытаться скрестить SDR-приемник с одной из многих альтернатив. Начать можно хотя бы с HDSDR или GNURadio.

Ну и для самых продвинутых уже сейчас можно смело переходить на цифровое вещание, но не стоит забывать про необходимость соблюдать нормы локального законодательства. Но если уж захотелось, то начать можно, например, с DSD (Digital Speech Decoder). А почерпнуть информацию о том, какие виды кодирования сигнала существуют в мире цифрового радио можно с сайта Регионального отделения Союза Радиолюбителей России по Томской области.

И на этом, это все! Удачи в радиолюбительстве!



Добавить комментарий