Как сделать «авиарадар» дома

Все материалы сюжета:

Разница между ними следующая: E4000 работает в диапазоне ~52–2200 МГц и имеет немного большую чувствительность на частотах менее 160 МГц. Из-за того что производитель E4000 обанкротился и микросхема снята с производства, остающиеся тюнеры покупать все труднее, и цены на них растут.

R820T работает в диапазоне 24–1766 МГц, однако диапазон перестройки внутренних фильтров сильно затрудняет работу R820T выше 1200 МГц (что делает невозможным, например, прием GPS). На данный момент тюнеры на этой микросхеме легко купить, и стоят они около 10–11 долларов.

Также продаются тюнеры на микросхемах FC0012/FC0013/FC2580 — у них очень серьезные ограничения по частотам работы, и лучше их не покупать. Узнать, на какой микросхеме сделан тюнер, можно в описании товара или спросив у продавца. Если информации по используемым чипам нет — лучше купить в другом месте.

Покупка

В розничных магазинах их не найти, поэтому нам поможет aliexpress.com. Пишем в поиске R820T или E4000, сортируем по количеству заказов, внимательно читаем описание (там должно быть явно написано, что тюнер использует микросхемы RTL2832 + E4000 или RTL2832 + R820T), и можно заказывать. Присылают обычно почтой России, в течение 3–6 недель.

В комплекте с тюнером будет и крошечная антенна — ее, конечно, лучше заменить. Хорошие результаты можно получить, используя обычную комнатную телевизионную антенну МВ-ДМВ «рога». В описании товара также нужно обратить внимание на разъем антенны — и либо искать тюнер с обычным телевизионным разъемом, либо расчехлять паяльник и делать переходник / перепаивать разъем. При пайке очень легко убить устройство статическим электричеством, так что заземляйтесь.

На многих тюнерах рядом с коннектором антенны отсутствуют защитные диоды (в данном случае U7) — их можно либо впаять самому (один к земле, один от земли — я, например, впаял 1N4148), либо оставить как есть, и антенну голыми руками не трогать и всячески беречь от статического электричества.

Софт и API для работы с RTL2832

rtl_sdr

Rtl_sdr – драйвер, обеспечивающий «нецелевое» использование данных с TV-тюнеров на базе rtl2832. В Windows вам придется заменить драйвер тюнера по умолчанию на WinUSB с помощью программы Zadig.

Rtlsdr.dll требуют все SDR-программы, и зачастую эта DLL уже идет в поставке софта, использующего RTL2832.

Rtl_sdr также можно использовать и через консольную утилиту, чтобы протестировать тюнер или слить кусок эфира в файл:

rtl_sdr -f 1575520000 -g 34 -s 2048000 out.dat 

При дальнейшей обработке нужно помнить, что в файле байты I- и Q-потоков идут поочередно.

SDRSharp

SDRSharp — одна из популярных и простых в использовании программ под Windows для работы с RTL2832 (и некоторыми другими SDR). При старте нужно выбрать RTL2832, нажав на кнопку Front-end. Вводить частоту руками нужно в поле Center.

Слева вверху — выбор типа демодулирования. FM используется для обычного FM-вещания и аудио в аналоговом телевидении, AM — в радиостанциях на низких частотах и переговоров самолетов, NFM — в рации.

Многие внешние декодеры цифровых передач работают через «аналоговый» интерфейс — то есть ты запускаешь SDRSharp, устанавливаешь программу Virtual Audio Cable (программа платная), настраиваешь SDRSharp, чтобы он декодированный звук выводил в VAC, и в системных настройках Windows указываешь VAC как устройство записи по умолчанию. В результате внешняя программа-декодер будет получать звук от SDRSharp.

Таким образом подключаются декодеры P25 раций (милиция), данных с метеоспутников, пейджеров, навигационных сообщений самолетов (ADS-B) и многого другого (об этом ниже). Такой необычный способ подключения сложился исторически — раньше к компьютеру подключали аналоговые приемники. Со временем декодеры дописывают, чтобы они напрямую работали с RTL-SDR.

GNU Radio

GNU Radio — настоящий зубр SDR. Это программный пакет, предназначенный для обработки данных, полученных от SDR-приемника, в реальном времени. Являющаяся стандартом де-факто для всех более-менее профессиональных забав в области радио, программа построена на модульной основе с учетом парадигмы ООП. Это настоящий радиоконструктор, в котором роль элементов отведена функциональным блокам: фильтрам, модуляторам/демодуляторам и несметному множеству других примитивов обработки сигналов. Таким образом, имеется возможность составить из них практически любой тракт обработки. Делается это в прямом смысле слова в несколько кликов мышкой в наглядном графическом редакторе, имя которому gnuradio-companion. Более того, gnuradio-companion написан на Python и позволяет генерировать схемы на Python. Но у такой гибкости есть и обратная сторона — освоить GNU Radio за десять минут невозможно.

Аппаратные дополнения

Расширение диапазона поддерживаемых частот

Ниже ~52 МГц / 24 МГц находится бОльшая часть интересного в радиоэфире — поэтому ограничение по минимальной частоте серьезно сужает возможности этих приемников. Расширить диапазон можно, купив up-converter, который сдвинет сигнал с антенны на 100 или 125 МГц вверх. Среди продающихся конвертеров пока лучше всех себя показывает NooElec — Ham It Up v1.2 с кварцем на 125 МГц. Использование кварца на 125 МГц очень важно, так как в районе 100 МГц находится много мощных FM-станций и без очень качественного экранирования всех частей системы они будут мешать приему.

Этот конвертер можно использовать с любыми SDR-системами, в том числе и работающими на передачу (есть ограничение на мощность).

Для приема на частотах менее 50 МГц придется больше внимания уделить антенне, так как габариты ее растут пропорционально увеличению длины волны. Конструкций антенн для любительской радиосвязи в КВ-диапазоне очень много, но в самом простейшем случае — это спускаемый с балкона провод длиной 5–20 м.

Малошумящий усилитель

И E4000, и R820T — кремниевые микросхемы, и усилитель внутри них шумит сильнее, чем более дорогие отдельные GaAs-усилители. Для некоторого снижения уровня шумов (на 1,5–3 дБ) и улучшения возможностей приема очень слабых сигналов можно купить малошумящий усилитель, который включается между антенной и тюнером.

Один из вариантов — LNA for all.

Что послушать в радиоэфире?

Радиопереговоры в безлицензионных диапазонах

Гражданские рации, не требующие регистрации в России, работают на частотах 433 и 446 МГц. Впрочем, в Москве русскую речь там услышать сложно. Их сразу и без проблем слышно в SDRSharp, модуляция NFM.

Поскольку каналов много, очень полезен плагин для SDRSharp AutoTuner Plugin — он автоматически включает частоту, на которой ведется передача, и таким образом можно слушать сразу все каналы раций.

Чтобы слушать рации на частоте 27 МГц, нужен тюнер с микросхемой R820T или внешний конвертер в случае E4000 (например, описанный ранее Ham It Up v1.2). Оптимальная антенна для 27 МГц уже требуется более серьезная, длиной ~2,59 или ~1,23 м.

Радиопереговоры полиции

Полиция в Москве и во многих других регионах России перешла на использование цифровых радиостанций, работающих в стандарте APCO-25 (P25). В P25 данные передаются в цифровом виде со сжатием и кодами коррекции ошибок — это позволяет увеличить дальность устойчивой связи и больше каналов впихнуть в ту же полосу радиочастот. Также существует опциональная возможность шифрования переговоров, однако обычная полиция работает без шифрования.

Для приема P25-раций можно использовать декодер DSD. DSD ожидает аудиоданные на входе. Перенаправить аудио с SDRSharp в DSD можно с помощью Virtual Audio Cable. DSD весьма критичен к настройкам SDRSharp — я рекомендую устанавливать AF Gain около 20–40%, возможно отключать галочку Filter Audio. Если все идет по плану — в окне DSD побегут декодированные пакеты, а в наушниках будут слышны переговоры. Эта схема также работает с упомянутым плагином AutoTuner в SDRSharp.

Найти частоты предлагаю читателям самостоятельно, так как эта информация не является открытой.

Радиопереговоры самолетов и диспетчеров

По историческим причинам для радиосвязи в авиации используется амплитудная модуляция. Обычно передачи с самолетов лучше слышно, чем от диспетчеров или погодных информаторов на земле. Диапазон частот — 117–130 МГц.

Прием сигналов с автоматических передатчиков самолетов ADS-B

ADS-B используется для того, чтобы и диспетчер, и пилот видели воздушную обстановку. Каждый самолет регулярно передает параметры полета на частоте 1090 МГц: название рейса, высота, скорость, азимут, текущие координаты (передаются не всегда).

Эти данные можем принять и мы, чтобы лично наблюдать за полетами. Два популярных декодера ADS-B для RTL2832 — ADSB# и RTL1090. Я использовал ADSB#. Перед запуском желательно настроиться на 1090 МГц в SDRSharp, посмотреть, есть ли сигнал и какая ошибка частоты из-за неточности кварцевого генератора. Эту ошибку необходимо скомпенсировать в настройках Front-end’а: Frequency correction (ppm). Нужно помнить, что величина этой ошибки может изменяться вместе с температурой приемника. Найденную коррекцию нужно указать и в окне ADSB### (предварительно закрыв SDRSharp).

Оптимальная антенна-монополь для 1090 МГц получается длиной всего 6,9 см. Так как сигнал очень слабый, тут очень желательно иметь дипольную антенну, установленную вертикально с такой же длиной элементов.

ADSB# декодирует пакеты и ждет подключений по сети от клиента, отображающего воздушную обстановку. В качестве такого клиента мы будет использовать adsbSCOPE.

После запуска adsbSCOPE необходимо открыть пункт меню Other -> Network -> Network setup, нажать внизу на кнопку adsb#, убедиться, что указан адрес сервера 127.0.0.1. Затем на карте необходимо найти твое местоположение и выполнить команду Navigation -> Set Receiver Location. Затем запустить подключение к ADSB#: Other -> Network -> RAW-data client active.

Если все сделано правильно, то в течение нескольких минут ты сможешь увидеть информацию о самолетах (если, конечно, они пролетают рядом с тобой). В моем случае с антенной-монополем можно было принимать сигналы от самолетов на расстоянии примерно 25 км. Результат можно улучшить, взяв более качественную антенну (диполь и сложнее), добавив дополнительный усилитель на входе (желательно на GaAs), используя тюнер на основе R820T (на этой частоте он имеет более высокую чувствительность по сравнению с E4000).

Прием длинно- и коротковолновых аналоговых и цифровых радиостанций

До прихода интернета КВ-радиостанции были одним из способов узнавать новости с другого конца земного шара — короткие волны, отражаясь от ионосферы, могут приниматься далеко за горизонтом. Большое количество КВ-радиостанций существует и поныне, их можно искать в диапазоне ~8–15 МГц. Ночью в Москве мне удавалось услышать радиостанции из Франции, Италии, Германии, Болгарии, Великобритании и Китая.

Дальнейшее развитие — цифровые DRM-радиостанции: на коротких волнах передается сжатый звук с коррекцией ошибок + дополнительная информация. Слушать их можно с помощью декодера Dream. Диапазон частот для поиска — от 0 до 15 МГц. Нужно помнить, что для таких низких частот может понадобиться большая антенна.

Помимо этого, можно услышать передачи радиолюбителей — на частотах 1810–2000 кГц, 3500–3800 кГц, 7000–7200 кГц, 144–146 МГц, 430–440 МГц и других.

Радиостанция «судного дня» — UVB-76

UVB-76 расположена в западной части России, передает на частоте 4,625 МГц с начала 80-х годов и имеет не до конца ясное военное назначение. В эфире время от времени передаются кодовые сообщения голосом. Мне удалось принять ее на RTL2832 с конвертором и 25-метровую антенну, спущенную с балкона.

GPS

Одна из самых необычных возможностей — прием навигационных сигналов со спутников GPS на TV-тюнер. Для этого понадобится активная GPS-антенна (с усилителем). Подключать антенну к тюнеру нужно через конденсатор, а до конденсатора (со стороны активной антенны) — батарейка на 3 В для питания усилителя в антенне.

Далее можно либо обрабатывать слитый дамп эфира matlab-скриптом — это может быть интересно в целях изучения принципов работы GPS, — либо использовать GNSS-SDR, который реализует декодирование сигналов GPS в реальном времени.

Принять аналогичным способом сигнал с ГЛОНАСС-спутников было бы затруднительно — там разные спутники передают на разных частотах, и все частоты в полосу RTL2832 не помещаются.

Другие применения и границы возможного

RTL2832 можно использовать для отладки радиопередатчиков, подслушивания за радионянями и аналоговыми радиотелефонами, для разбора протоколов связи в игрушках на радиоуправлении, радиозвонках, пультов от машин, погодных станций, систем удаленного сбора информации с датчиков, электросчетчиков. С конвертором можно считывать код с простейших 125 кГц RFID меток. Сигналы можно записывать днями, анализировать и затем повторить в эфир на передающем оборудовании. При необходимости тюнер можно подключить к Android-устройству, Raspberry Pi или другому компактному компьютеру для организации автономного сбора данных из радиоэфира.

Можно принимать фотографии с погодных спутников и слушать передачи с МКС — но тут уже потребуются специальные антенны, усилители. Фотографии декодируются программойWXtoImg.

Есть возможность захватывать зашифрованные данные, передаваемые GSM-телефонами (проект airprobe), в случае если в сети отключен frequency-hopping.

Возможности SDR на основе RTL2832 все-таки не безграничны: до Wi-Fi и Bluetooth он не достает по частоте, и, даже если сделать конвертер, из-за того, что полоса захватываемых частот не может быть шире ~2,8 МГц, невозможно будет принимать даже один канал Wi-Fi. Bluetooth 1600 раз в секунду меняет рабочую частоту в диапазоне 2400–2483МГц, и за ним будет не угнаться. По этой же причине невозможен полноценный прием аналогового телевидения (там нужна принимаемая полоса 8 МГц, с 2,8 МГц можно получить только черно-белую картинку без звука). Для таких применений нужны более серьезные SDR-приемники: HackRF, bladeRF, USRP1 и другие.

Тем не менее возможность исследовать как аналоговый, так и цифровой радиоэфир, прикоснуться к спутникам и самолетам теперь есть у каждого!

Более полугода назад для определенных задач я решил прикупить пару простеньких радиостанций. Выбор пал на самые дешевые китайские BaoFeng 888S со съемной антенной, обзор которых публиковался ранее. Мои задачи они так и не решили, но помогли погрузиться в увлекательный мир радио. В то время я даже представить не мог, что все это меня так заинтересует.

Итак. Полгода я слушал эфир, а если учесть, что они работают в узком диапазоне — 400-499 MHz, то ничего особо интересного я там услышать не мог. Одни строители и иногда пробивался унылый репитер, который я своими BaoFeng-ами открыть не мог. В один прекрасный день попугай выключили и я остался со строителями и их «высокоинтеллектуальными» разговорами один на один. Нужно было что-то делать… Для покупки «взрослого» трансивера или какой-то более продвинутой радиостанции с широким диапазоном я еще не созрел, да и пока не заставил себя пойти сдать экзамен на получение позывного. Хотя более вероятная причина — пока не могу позволить себе тратить большие деньги на это хобби, хоть и очень хочется. Решил начать с малого и купить широкодиапазонный RTL-SDR приемник, который подключался бы к компьютеру. После нескольких дней блужданий по форумам, я отобрал несколько вариантов решения моих задач:

• Купить специализированный SDR приемник, например HackRF One, который стоит более 300$ и работает с широчайшим диапазоном частот 1 MHz to 6 GHz. Он может не только принимать радиочастоты, но и работать как передатчик.
• Купить китайский DVB-T донгл на микросхемах RTL2832U + R820T (или на кремниевых микросхемах FC0013 / E4000), который предназначен для приема ТВ. Стоит копейки. DVB-T телевидение у нас не работает, то есть по прямому назначению использовать не получится, но программными методами можно раскрыть SDR возможности. Покрывает более узкий диапазон частот — 48.25-863.25 MHz, который, при наличии прямых рук и паяльника, можно расширить, чтобы можно было принимать КВ станции.
• Купить Kit-набор с DVB-T донглом и деталями для самостоятельной сборки КВ-конвертера. Конструкция довольно сомнительная, в частности, КВ конвертер. Стоимость набора — около 30$
• Купить такой же китайский SDR приемник на той же микросхеме RTL2832U, но с встроенным КВ конвертером. Есть большая вероятность того, что вам приедет тот же Kit-набор, только в собранном состоянии и с корпусом. Стоит от 50 долларов.

Так как я решил начать с малого, прощупать почву, выбор пал на самый дешевый вариант — китайский DVB-T приемник. Зашел на Aliexpress и заказал самое дешевое, что cмог найти — 7.98 $. Прошло три недели и посылка была у меня.

Комплектация USB TV FM + DAB DVB-T RTL2832U + R820T

1. Сам DVB-T/FM/RTL приемник.
2. Антенна, которая нормально ловит FM станции, но плохо радиолюбителей.
3. Пульт для переключения ТВ каналов. Он нам не понадобится, так как покупали девайс не для телевизора. К тому же, этот стандарт у нас не работает. Если хотите смотреть ТВ с помощью SDR приемника, советую посмотреть в сторону более дорогой модели (около 20$) с аналогичными микросхемами, но с отметкой на корпусе DVB-T2 вместо DVB-T.
4. Диск с драйверами и ПО. Он там тоже не понадобится по причинам, указанным выше. В ТВ не нуждаемся, а драйвер, который идет в комплекте, не открывает всех возможностей свистка.

Пришло все это дело, завернутое в обычную пупырчатую пленку. Даже антенна не погнулась.

Что внутри RTL-SDR приемника?

Сразу же после распаковки я решил разобрать приемник, чтобы убедиться, что продавец-китаец не решил схитрить и отправить мне не то, что обещал. На форумах часто встречал посты с жалобами о том, что присылали нечто в корпусе донгла, но начинка не соответствовала описанию. Соответственно, раскрыть весь доступный диапазон не удавалось, зато FM станции ловил без проблем.

Итак. Для начала посмотрим на общий вид. Абсолютно ничего необычного здесь нет. Пайка более менее… Если учитывать, что это китайцы и стоимость устройства составляет 8 долларов… Вполне сойдет, главное, чтобы работало.

Прежде всего, меня интересовало наличие чипа RTL2832U, который выполняет роль DVB-T COFDM декодера и тюнера на микросхеме R820T.

Далее, очень важный момент. RTL2832U очень боится статического напряжения. Микросхема может выйти из строя, даже если просто трогать антенну руками. Чтобы этого не произошло, в плату в месте впайки антенного разъема должен быть впаян защитный диод, который не пропустит статику к микросхеме.

Китайцы с целью экономии очень часто не ставят этот диод. К сожалению, пока не получишь девайс, не узнаешь о его наличии. Единственный выход из ситуации — перед покупкой спрашивать этот момент у продавца и надеяться на его порядочность. Мне повезло. У меня все отлично. Диод припаян.

ВНИМАНИЕ! Если у вас отсутствует защитный диод, не трогайте антенну руками. Это может повредить устройство. Если вы решили припаять его самостоятельно, обязательно заземлите паяльник. Подходят BAV99 маркировка на корпусе А7 или A7W

Схема, RTL-SDR приемник на RTL2832U + R820T

Мне удалось найти схему этого RTL-SDR приемника от одного японского радиолюбителя.

Обвязка R820T

Обвязка RTL2832U

Входная цепь включает защитный диод BAV99 (емкостью до 1pF), конденсатор C13 (по даташиту на R820T — 330pF), индуктивность L9 (по даташиту 8,2 nH) и входную емкость R820T (около 3 pF). Конденсатор С13 обрезает частоту до 10 МГц. Дроссель L9 вместе со входной емкостью приемника составляют ФНЧ. Кому нужен прием выше 1 ГГц, можно попробовать изменить индуктивность катушки, уменьшив ее до 4-5 nH, частота должна подняться. При пайке ВЧ компонентов рекомендуется соблюдать всевозможные меры, дабы не угробить приемник статикой.

Сам японец пробовал катушку 1-1,5 витка диаметром 2мм, провод 0,3 мм (4-6 nH), и получил улучшение чувствительности на 1090 МГц. Радиолюбители советуют штатную катушку не выпаивать, а добавить еще одну (при параллельном подключении катушек их индуктивность уменьшается), плата и дорожки будут целее.

Антенна для RTL-SDR приемника

Первым делом после получения SDR приемника, нужно заняться антенной. Штырек, который пришел из Китая, никуда не годится. Его сразу выкидываем. Лучше всего изготовить антенну под нужные вам частоты самостоятельно. Лично я сразу сделал антенну на 144-440 MHz. Как изготовить двухдиапазонную J-Pole УКВ антенну, я расскажу в следующих статьях. Вы же первое время можете использовать то, что есть у вас дома. Например, подключить любую комнатную антенну. Все они имеют стандартный разъем F типа, который отлично подходит для нашего приемника. Лучше всего, если это будут обычные рога с телескопическими лучами, так как их легче приспособить к нужным нам задачам.

Чтобы приспособить такую телевизионную антенну для наших задач, с ней нужно выполнить некоторые манипуляции:

1. Подвижные рога позволяют сделать классическую дипольную антенну. Для этого нужно просто раздвинуть их до максимального положения. Получится, что две стрелы будут смотреть в разные стороны.
2. В основном все трансиверы, которые работают на интересующих нас УКВ частотах, излучают волны с вертикальной поляризацией. Исходя из этого следует, что антенну нужно развернуть вертикально. Чтобы один рог смотрел в пол, а другой в потолок. Большинство таких антенн продаются с кабелем-лапшей. В нем непонятно, где идет центральная жила, а где оплетка (если рассматривать на примере обычного коаксиального кабеля). Лучше прозвонить провод и определить это. Рог антенны, к которому подведена оплетка, должен смотреть вниз, то есть в пол.
3. Длина диполя должна ровняться четверти волны. Соответственно, нам нужно подстроить длину каждого рога в зависимости от частоты, которую мы хотим слушать. Для этого в интернете существует множество калькуляторов для расчета длины диполя. К сожалению, зашитая в них формула считает длину с учетом того, что кабель имеет волновое сопротивление 50 Ом. Однако, мы же будем работать исключительно на прием, так что можно сделать и грубые расчеты. Например, если мы хотим слушать международную общевызовную частоту 145.500, нам следует вытянуть каждый рог антенны примерно на полметра.
4. Устанавливаем нашу антенну ближе к окну, лучше вообще прилепить к стеклу. Также советую, чтобы кабель, по которому подключается антенна, располагался перпендикулярно диполям.

Итак. В итоге мы имеем следующую конструкцию, которую можно использовать первое время после покупки SDR приемника. Дальше лучше сделать антенну, которая подойдет конкретно для ваших задач.

Многие подключают к данному приемнику телевизионную антенну с усилителем SWA. В народе их называют «Польские». Я бы не рекомендовал этого делать, так как к SWA усилителям подается питание по кабелю. Это может пагубно сказаться на вашем устройстве даже при установленном защитном диоде. Если вы все же планируете использовать именно эту антенну, я бы посоветовал купить улучшенную версию RTL-SDR приемника на RTL2832U + R820T от сайта rtl-sdr.com за 19 долларов. В нем уже реализована возможность безболезненной запитки антенных усилителей по кабелю, а также сделан ряд значительных улучшений. К тому же он изначально имеет металлический корпус, который лучше экранирует помехи.

Что можно слушать на RTL-SDR приемник?

Подключаем донгл к компютеру, подключаем к нему антенну и устанавливаем соответствующий софт. Установка драйверов и программ — это довольно объемная тема, которую я решил вынести в отдельную статью. Подписывайтесь на наши группы в социальных сетях и следите за обновлениями. Уже готовится к публикации статья по настройке наиболее популярной программы SDRSharp + установка наиболее необходимых к ней дополнений.  А пока давайте разберемся, что же мы сможем слушать с помощью данного RTL-SDR приемника.

• 87.5-108МГц — FM радио.
• 108-136МГц — авиадиапазон. Слышно переговоры диспетчеров с пилотами самолетов. Довольно занятно, но быстро надоедает.
• 144МГц — 146 МГц — радиолюбительский диапазон. Поcтоянные QSO и прочие радиолюбительские разговоры. Именно этот диапазон наиболее интересен. Настраиваемся на общевызовной канал 145.500 и ждем. Здесь работают только люди с позывными.
• 446.00625-446.09375 МГц — безлицензионный PMR диапазон. Именно на нем можно услышать строителей, велосипедистов, охранников и пр.
• 433,075-434,775 МГц — безлицензионный LPD. Те же разговоры, что и на PMR, но данный диапазон значительно шире. Здесь также много народа. Часто слышно таксистов.
• 864Mhz + — некоторые радиотелефоны, сотовая связь и пр. не особо интересное.

Помимо этого, имея хорошую направленную антенну можно ловить спутники. Например, метеорологические спутники, радиолюбительские спутники с репитером и самое интересное — МКС. Да, именно живых людей, которые сейчас находятся на земной орбите. При хорошем прохождении я частенько их слышу. Вот один из примеров QSO 16.04.2016 18:10 145.800MHz.

Более подробно о распределении частот можно почитать тут.

Заключение

RTL-SDR приемник — это первый шаг в мир радио. Вам открывается широчайший диапазон частот. Впрочем, даже гуру-радиолюбители с удовольствием используют подобную технику для мониторинга радиоэфира и настройки радиоприемников, трансиверов и т. д.

Конечно же, это не тот случай, когда после покупки все работает из коробки. Чтобы запустить устройство, потребуется немного знаний, прямых рук и танцев с бубном, но в этом вся прелесть. Обязательным первым шагом к хорошей работе свистка является изготовление антенны, без нее ничего нормально не заработает, а далее можно расширять возможности свистка, пока хватит сил и терпения. После антенны, вам, вероятно, захочется усилить принимаемые сигналы. Для этого придется сделать малошумящий усилитель (МШУ), потом КВ конвертер, чтобы принимать коротковолновый диапазон, слушать радиолюбителей со всего мира и так далее.

В заключение я хотел бы немного поразмышлять о плюсах и минусах конкретно этого китайского RTL-SDR приемника.

Плюсы:

• Широкий диапазон.
• Цена. Профессиональные устройства, которые дают подобные возможности, стоят далеко не 8 долларов.

Минусы:

• У этого приемника плохой динамический диапазон и при сильных сигналах он просто захлебывается, кидая «фантомы» по довольно широкой полосе. Я частично решил эту проблему, но расскажу об этом в следующей статье, когда будем настраивать программу SDRSharp.
• Немного греется. В идеале, хорошо было бы приделать к нему радиатор для охлаждения.
• Из-за дешевых материалов и неэкранированного корпуса собирает много помех. Как правило, антенну мы выносим на балкон, а приемник оставляем у компьютера. Лучше использовать USB удлинитель и расположить донгл как можно ближе к антенне на балконе. Таким образом, мы уменьшим количество помех от бытовой техники и урежем потери в кабеле, которым подключаем антенну к устройству, ведь чем короче будет кабель, тем лучше.  Помимо этого, хорошо бы поместить приемник в алюминиевый корпус. Он лучше защитит от воздействия помех.

В целом. Покупая RTL-SDR приемник за 8 долларов мы получаем больше, чем могли бы рассчитывать, хоть он имеет много минусов. Кстати, я и сейчас слушаю эфир.

comments powered by HyperComments

Воскресенье, 21 июня 2015 г.Просмотров: 65411Рубрика: SDRSharp

Оригинал статьи в pdf…

Поговорим об антеннах для RTL-SDR…

Не о выдающихся дорогих антеннах из интернет-магазинов, не о сложных крышных конструкциях, а о тех, с которыми можно поиграть уже «сегодня вечером», сидя в домашних тапках в любимом кресле. Идея состоит в том, чтобы использовать по максимуму ассортимент ближайшего хозяйственного магазина и естественную высоту вашего жилища в многоэтажном доме.

Является ли входящая в комплект с китайским донглом маленькая антеннка на магнитике совсем уж бесполезной? Конечно, нет. На нее вполне можно принять вещательные музыкальные станции FM диапазона и мощные полицейские репитеры, передатчики которых в крупном городе подняты на сотню и то две метров над землей (в Москве — на Останкинской башне). Если разместить штатную антеннку максимально близко к оконному стеклу, можно еще принять послания с самолетов, проходящих на высоте над городом (но не наземную диспетчерскую службу). Это как минимум три-четыре дня радостной игры с новоприобретенной игрушкой. Но потом хочется чего-то большего…

Некоторые находят спортивный интерес в детектировании слабых сигналов от заведомо более далеких передатчиков. Например, от моей панельной многоэтажки до Останкинской телебашни с ее киловаттами мощности примерно 16 км, тогда как мне интересны передатчики за МКАДом, которые удалены километров на 30. Что это за цели? Вот несколько примеров: наземные службы аэропортов, службы скорой помощи (рации «Лен» на 41 МГЦ и ее наследники), рации речных теплоходов (в пределах МКАД), железнодорожники, опять же полиция и МЧС ближайшего Подмосковья — по мощности это не более десятков ватт, по высоте передающих антенн — десятки метров, по частотам 26-500 МГЦ. Для этого к системе потребуется добавить несколько делений усиления, желательно не менее 4-7 dbi, по сравнению со штатной «антеннкой на магнитике».

Где взять (вернее — не потерять) эти заветные 4-7 dbi усиления?

Способов совершенствования как минимум три:

(а) использовать более эффективную антенну с более эффективным размещением ее в квартире/на балконе

(б) использовать антенный кабель и разъемы с меньшими потерями

(в) использовать активный усилитель

Донгл предназначен для использования с антенными системами сопротивлением 75 Ом, поэтому к нему должны априори подходить любые ТВ антенны из ближайшего хозяйственного магазина/АШАНА/МЕТРО. Теоретически это так, но практически все доступные в магазинах антенны судя по схожему внешнему виду — штампуются на одном и том же китайском заводе. Российские импортеры просто лепят на них свои этикетки — не в обиду разным Арбакомам, Gal, РЭМО, Rolsen, Locus…

Добротных и «крепких» изделий вы вряд ли найдете — как следствие надо подумать о легкости демонтажа, чтобы прятать эту хрупкую конструкцию при наступлении сезона гроз/дождей/ветров/снегов. На что стоит обратить внимание, так это на габариты, вес и общую простоту конструкций – простота это то, что нам нужно.

Забегая вперед скажу, что на указанный диапазон 27-500 МГц мне не удалось подобрать одной универсальной антенны. Поэтому ниже пойдет речь о нескольких типах испытанных ТВ-антенн: от комнатных «усов» за 120 руб до наружных компактных логопериодических в районе 1000 руб. Конечно, в продаже есть широкополосные многоэлементные МВ-ДМВ антенны, но по массогабаритным характеристикам они мне показались неподходящими для квартирных экспериментов.

Итак, в качестве всенаправленного вертикального диполя можно использовать комнатную ТВ-антенну типа «усы».

В основном те передатчики, которые нас интересуют, используют вертикальную поляризацию, поэтому антенна должна быть развернута соответственно. Грубо, смысл вертикального диполя в том, что усики должны быть развернуты один в землю , второй в небо. Причем желательно, чтобы тот ус, который смотрит в небо, был подключен к центральной жиле кабеля, а тот который направлен к земле — к оплетке коаксиального кабеля. От длины усиков зависит полоса пропускания, т.е. эффективность для конкретной частоты. Калькулятор для расчета длины диполя в зависимости от частоты смотрим, например, тут http://stepn.ucoz.ru/index/kalkuljator_antenn/0-7

Опять же грубо, длина каждого усика должна равняться четверти длины волны, как следствие:

— наш диполь не является широкополосным и его надо будет подстраивать , выдвигая и задвигая секции телескопических усиков в зависимости от интересующей частоты.

— если собираетесь принимать на частотах ниже 50 МГц, то при покупке лучше выбирать антенны с большим количеством колен и максимально длинными усиками — в выдвинутом состоянии не менее 85-90 см каждый. В целом такие диполи из усов будут эффективны в диапазоне 30-350МГц

Китайских комнатных «усов» сейчас несметное количество на рынке http://rexantshop.ru/cat_95.htm. Есть усы с петлями, есть еще более продвинутые усы, в которых петля и усы запитаны через маленькую плату -сумматор. Все эти сложности в виде дополнительных петель и сумматоров (постольку поскольку мы не знаем достоверно как они «режут» частоты и насколько качественно они пропаяны) нам не нужны — мы за простоту, как я уже писал. В идеале нам нужен только прямой надежный контакт кабеля с верхним и нижним «усами».

Обратите внимание на кабель, который подходит к усам: в одном случае это может быть коаксиал, как тут: http://rexant-shop.ru/goods/Rexant_34-0100.htm, в другом случае — плоская двужильная «лапша», которая оканчивается квадратным адаптером, как тут http://rexantshop.ru/goods/Rexant_34-0106.htm

В первом случае рекомендую разобрать антенну, вывернув шурупы на дне, безжалостно удалить и выкинуть металлическую круглую петлю (которая, якобы, отвечает за ДМВ), заменить коаксиальный кабель с китайского на свой нормальный, подсоединить его жилу и оплетку к верхнему и нижнему диполю соответственно, пометив как-то «верхний» диполь (например, кусочком изоленты как на рисунке). Какой кабель считать нормальным – об этом чуть ниже. Вертикальный регулируемый диполь за 120 руб.: петля удалена, коаксиальный кабель заменен на более качественный диаметром 4 мм., концы которого надежно соединены с усами, антенна вертикально крепится к оконному стеклу на быстросъемную липучку 3М, которая предназначена для крепления фоторамок и т.д.

Во втором случае надо понимать, что провод-лапша сама по себе — принимающий элемент антенны, и он должен быть по возможности вытянут в пространстве перпендикулярно диполям, т.е. параллельно земле. В этой принимающей лапше тоже будет верхний и нижний проводник, причем верхний должен быть соединен с центральной жилой

(прим автора сайта: Волновое сопротивление диполя обычно отличается от 75 Ом и применяется согласующие устройство. Если антенна с лапшой(симметричной линией) то согласующие устройство установлено в разъёме. Если с диполя выходит коаксиал — согласующее устройство установлено в корпусе антенны. Обычно выполнено в виде трансформатора намотанного на ферритовом кольце. Я не рекомендую удалять его.)

В качестве направленной VHF-UHF антенны можно подобрать относительно компактную логопериодическую ДМВ-антенну. Я купил в Юлмарте Rolsen RDA-410, но, по-видимому, РЭМО «ЛОГО-Р15» вполне может сойти за аналог. По внешним признакам (но, к сожалению, не по исполнению) такая антенна напоминает отдаленно профессиональную сертифицированную антенну П6-46 http://www.skbriap.ru/products/19

При заявленной полосе частот от 174 МГц до 860 МГц Rolsen обеспечил относительно неплохой прием уже начиная с 144 МГц, естественно, при установке его вертикально. Кстати, вертикальная поляризация антенны накладывает некоторые ограничения при установке. К чему ее привинтить? Голь на выдумки хитра, как говорится, и мачтой с поперечной перекладиной в моем случае послужила… деревянная швабра, купленная в том же хозяйственном за 250 рублей. Швабра в свою очередь ориентируется в нужном направлении и струбциной прижимается к перилам балкона. После сеанса связи с астралом вся конструкция легко разбирается. Важно, чтоб мачта и перекладина не были металлическими. ВАЖНО! Если антенна выступает за габариты балкона, сделайте страховочную петлю из шпагата, привязав ее к перилам, чтоб в случае срыва эти 800 гр. металла не пробили кому-нибудь голову.

Можно ли сделать/приобрести направленную антенну для диапазонов ниже 50 МГц? Наверное, теоретически можно, но мы помним, что чем ниже частота, тем более большая длина у ее элементов. При частоте 27 МГц габариты направленной антенны, скорее всего, выйдут за пределы вашего балкона и даже квартиры. Да и сложное это дело обеспечить нужную направленность с учетом влияния различных соизмеримых окружающих предметов (дома, столбы, деревья).

Про кабель. Основная задача кабеля — провести от антенны до донгла сигнал с минимальным затуханием и без внешних наводок. Чем меньше на пути сигнала разъемов, скруток и спаек — тем меньше затухания (потерь). Чем плотнее внешняя оплетка — тем меньше помех и наводок. Экранированные фольгой, но тонкие провода подойдут только в качестве патчей на полметра-метр. Для более комфортного расположения и питания антенны опробованы и рекомендованных к применению:

— отечественные черные из хозяйственного магазина марки РК75-4-11 (75 Ом, 4 мм в диаметре) — внешняя изоляция у них довольно грубая и твердая, подходит для внешней прокладки, ее можно без последствий защемить балконной дверью, на диаметр хорошо сажаются накручиваемые F-разъемы, оплетка — плотная медная.

— удлинительные ВЧ-кабели от старых японских видеомагнитофонов , которые кое у кого до сих пор хранятся на антресолях. Или добротный, но недешевый кабель Phillips(http://www.shop.philips.ru/audio-video/cable/komplekt-dlja-tv-philips-swv2205w-10.html). Диаметр у них такой же как у РК 75-4, но изоляция более мягкая на ощупь. Таким удлинителем, отрезав от него конец со штекером-мамой , я заменил кабель на «усах» за 120 рублей.

Ну, и напоследок — про усилители. В магазинах можно встретить усилители ТВ-сигнала, как совмещенные с ТВ-антенной, так и в виде отдельного устройства, включаемого встык кабеля. Выглядят они так: http://www.tvdelta.ru/?action=show_price&catalog_mode=tree&class=193 или так http://gal-tm.ru/catalog/production/gain_split/amp_antenna_gal_amp_102/ . Хотя заявленные характеристики выглядят многообещающе, не стоит возлагать на эти изделия чрезмерных надежд. Не то чтобы от них нет вообще никакого эффекта , но, скажем так, эффект непредсказуем.

Тут надо учитывать несколько вещей:

— усилитель имеет смысл применять с направленной антенной, которая ориентирована на передатчик, излучающий полезный вам сигнал; в случае с ненаправленной антенной (штырь, диполь) усилитель будет усиливать слишком много всего вокруг, т.е. вместе с сигналом усилится и шум в геометрической прогрессии.

— поскольку наши китайские поделки не отличаются стабильностью качества, характеристики каждого конкретного экземпляра могут существенно не дотягивать до заявленных, а вносимый шум и потери из-за лишних разрывов в кабеле могут свести на нет всю пользу от «усиления».

Если уж решили потратиться на усилитель, проконсультируйтесь с опытными радиолюбителями на предмет выбора малошумящих усилителей (LNA), или например, попробуйте достать те модели, которые сертифицированы в РФ и используются для разводки кабельного ТВ http://www.planar.chel.ru/products/amplifiers/antenna-amplifiers или такие http://www.unitedtelecom.ru/catalog/sistemy-efirnogo-i-kabelnogo-televideniya/usiliteli/kvartirnyeusiliteli/ai-131_detail.html.

Итак, вперед, к экспериментам!

ВалерийИспользуемые источники:

• https://xakep.ru/2014/10/31/rtl-sdr-first-steps/
• http://diodnik.com/rtl-sdr-priemnik-za-8/
• http://rtl-sdr.ru/page/pro-antenny