它还没有成为一个家喻户晓的术语,但是软件定义的无线电(SDR)无疑是发展中的技术前沿。无论您是为大众消费而开发产品,还是只是为了好玩,SDR都值得你去了解,我们会向您证明这一点。

SDR把困难的问题变得简单

首先,让我们来解释一下“无线电设备”的含义。如果它使用无线电频率发送或接收信息,就需要一个无线电装置在里面。你的WiFi路由器,手机,笔记本电脑,很多水表和电表,车库门摇控开关,无线安全系统传感器,警用对讲机,无线鼠标/键盘,还有你在邻居家院子里总是乱撞的无人机,这些设备里面都存在无线电设备。你会发现无线电设备无处不在。

过去无线电设备用起来或开发起来要难得多。在需要通信的场合,你可以购买昂贵的无线电接收机和/或发射机,再雇一个经过训练的操作员。次一些,你可以考虑选择一个特定的波段,并处理诸如调制器、混频器和滤波器的设计等问题,以及制造过程中的出现的许多障碍,这些障碍会把你锁在特定的应用场景中。

软件定义的无线电允许您通过基于软件控制无线电硬件的功能来解决这些问题。这种情况的出现也受到了大规模生产廉价硬件的推动。这并不是无线电的全部,但它使问题更容易解决。这导致了无线电被更广泛的采纳,但我们认为到目前为止所看到的只是冰山一角。

这里看到的USRP N210,是硬件开发人员在产品中处理射频相关问题的专业工具。事实证明,这种工具非常流行,以至于美国国家仪器公司买下了Ettus Research设计的产品,并将USRP与他们的LabVIEW系统结合在一起。该中档型号的USRP-N210是一个性能很强的SDR,操作从DC到6GHz。

你可以在它完成后改变它

SDR的全部意义在于减少对专用硬件的需求。一个模块可以处理广泛的用途,甚至是目前未知的用途。建造和运输硬件有很高的开销,但是构建和分配软件更新的相关成本可能要低得多。使用SDR进行通信的设备不会将平台锁定在一组特定的通信中。例如,如果您出售一个基本单元和多个远程单元,那么在版本2中切换通信方法可能会使旧的硬件变得不起作用。如果顾客能在简单的升级后继续使用他们已有的硬件,他们会很高兴。可以想象出来,这种升级会像许多智能手机那样用无线电(就像从一个基本单元)进行操作。

让事情做出乘法的是开放的开发环境。人们预测未来是一个互联的世界。如果设备固件已经作为开放源码发布,那么社区将会找到一种方法使硬件变得更加有用。

在下一节中,我将讨论U盘形式的电视棒。需要意识到,那就是这个装置里面的芯片是一个SDR,并且已经投入商业使用。内部芯片组的多功能性证明了SDR是消费级硬件中一个可行的选择。我希望看到一组真实的数字,可以显示出相对于卖给那些摆弄SDR的人,有多少是被卖给看电视的人群的。不管怎样,这对生产这些产品的公司来说都是件好事。

花几十块钱开始学习

如果你对这一切几乎一无所知,也不要感到羞愧。大多数人都是这样,你不需要花很多钱或知道很多就可以涉足SDR。让我们面对现实吧,无线通信就像一个务实的人将某物称为“魔法”一样,让SDR成为一种乐趣。

简单的开始

真正让我晕头转向的是RTL-SDR。这是一种使用USB电视调谐器进行软件定义无线电的实践。没错,这些电视棒原本是用来在电脑上看广播电视的,但里面是Realtek 2832U。

把U盘连接到你的电脑上,然后启动一些软件,这样你就可以收听各种各样的东西,比如:声音信号和传输的数据。我们喜欢在Hackaday.io上阅读Dr. Droopy Nayhey的SDR指南,因为他正在使用60多块钱的硬件(加上电脑和电缆)追踪飞机的飞行轨迹,收听紧急波段,FM收音机,和搜寻我们这个世界上所有正在发射的东西。

不要害怕,只是接收东西,所以你不需要执照或事先培训。我们已经看到他们转变为自动飞机拍摄平台,你可能最终会在FlightAware中添加到飞行跟踪数据网络。2014年Hackaday大奖的Grand奖的获奖者甚至在一台U盘型的DVB周围建造了一个卫星接收站!看到那个垂直居中的黑色条抓物了吗?卫星确实会把信息传送回地球,你只需要监听数据就行了。

对于入门和目标明确的应用来说,这些工具是一个很好的选择。RTL-SDR的频率在22MhZ到2200Mhz之间。

越来越认真

前面提到过SDR解决了一些问题,但肯定不是全部。一个设备还不能控制所有的RF通信。所以有些人就把目标投向了专门设计的SDR,而不是电视棒的副产品。这在许多方面仍然比过去的无线电设备好,因为这些电路板拥有高度通用的功能。

在这里,我们看到了一款有趣的SDR,它在2014年Hackaday奖中排名第三。PortableSDR消除了计算机驱动软件方面的需求,并将电路放置在具有专门显示的耐用外壳中,作为用户界面的一部分。它针对的是那些对业余无线电越来越重视的人,但就目前的情况而言,它仍然是一种只接收信号的工具。

关于SDR的另一个例子是:专为业余无线电操作员设计的SDR设备。我们一直在关注这样的设备。它围绕着一个由Teensy 3.1控制的Softrock SDR板,同样,它拥有一个不需要计算机的专用用户界面。注意到传统的业余无线电技术和黑客运动之间的融合了吗?

结论

还需要我多说吗?越来越多的人在玩SDR。这会导致有趣的新应用出现,我相信它最终将推动消费型的电子设计。但是,如果你需要更多的灵感,只要看看人们围绕SDR构建的东西,并做出你自己的预测就可以了。