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照片：Nicholas Eveleigh

价值40美元的软件定义无线电

改变用途的电视调谐器可以显示广泛的频谱

作者：斯蒂芬卡斯

上一次我冒险进入软件定义无线电（SDR）领域是七年前，当时我回顾了Matt Ettus的通用软件无线电外设。虽然它是一款出色的产品，但当时的基本主板价格为550美元；不同频率范围的子板价格为75美元至275美元。我花了不少时间在MacBook Pro上编译所需的软件。这次我能够让我的只用40美元 – 软件下载，安装和运行大约需要2分钟。

芬兰工程专业的学生和Linux开发人员Antti Palosaari使这个小小的奇迹成为可能。去年，他发现了台湾Realtek制造的RTL2832U解调器芯片出乎意料的特点：RTL2832U芯片还可以输出描述幅度和相位的原始数字流，用于解码廉价USB加密狗型接收机中的欧洲HDTV广播。在很宽的频率范围内调用信号的I / Q数据。

数字无线电爱好者立即开始采用开源工具，将I / Q信息转换为音频和数据流。结果是低成本的SDR可以采用不同的调制方案来获取各种各样的传输，包括来自广播公司的立体声FM，来自飞机转发器的数字数据包，以及来自业余无线电运营商的单边带调制（SSB）调度。当然，该系统不像专用SDR那样敏感，并且无法传输信号，但它足以看到大量频谱中发生了什么。

便宜的软件定义无线电：通过一些廉价的硬件和免费软件，您可以在各种无线电频谱上收听数字和模拟信号。

不同的接收器加密狗将RTL2832U与不同的无线电调谐器配对，因此可接收的确切频率范围会有所不同。我在亚马逊网站上以20美元的价格从中国供应商处购买了Freeview P250加密狗，其中包括运费。P250将RTL2832U与Elonics E4000调谐器结合在一起，可以接收大约52兆赫兹到2.2千兆赫兹的信号，间隙大约为1.1到1.25 GHz。

接收器附带了一个小天线，但我用RadioShack的一套15美元的兔耳朵天线取而代之。将兔耳的美国同轴电缆连接到加密狗的欧洲插座的适配器花费了几美元。

为了在MacBook Pro上使用接收器，我下载了EliasÖnal的Gqrx软件接收器端口。Önal的端口是针对OS X预编译的，因此安装只需将其下载到我的硬盘即可。应用程序自动检测到我的接收器，然后我就关机了。

Gqrx以类似示波器的显示器为中心，显示一片无线电频谱（以及在最后30秒左右跟踪的瀑布型显示器）。Gqrx允许您设置切片的宽度，范围为1到2.4 MHz。您可以通过在示波器显示屏中单击该频率上的鼠标来选择传递给软件解调器的频率。解调模式包括AM，窄带FM，单声道和立体声FM，SSB和连续波（用于摩尔斯电码）。

观看电台频谱：Gqrx的这个截图显示了两个FM电台。中央尖峰是模拟立体声广播，而两侧的平方信号是数字无线电传输。您可以通过单击其中心频率来收听和收听电台。灰色条带表示用户选择的软件解调器的带宽。

由于接收器可以同时看到如此多的频谱，因此您可以使用它同时监控多个频道上的活动。例如，在我住的波士顿，有460个窄带FM调频通道，介于460.025和460.500 MHz之间，覆盖各个地区，等等。显示屏上的尖峰显示当使用任何这些通道时，单击鼠标会在我的扬声器上播放音频。

这带来了监管问题。在某些国家/地区，除了公共广播频率之外，接收您没有许可证的任何频率都是非法的。在美国，您可以自由地接收几乎所有可以接收的信号。但是，这个一般规则有一些重要的例外情况，例如禁止收听手机频率，或操作能够在车内接收警察信号的设备（后者允许使用业余无线电执照）。

我很快就发现将加密狗和电视天线连接到我的笔记本电脑上很麻烦，此外，我的家庭办公室并不总能得到很好的接收效果。所以我又花了35美元购买了Model B Raspberry Pi微控制器。

Raspberry Pi是一款基于ARM的，支持以太网的微控制器，带有USB连接器，可以运行多种Linux版本。按照Ham Radio Science网站上的说明，我能够下载并编译一些支持软件，以便在大约30分钟内使用Pi和加密狗（通过有源USB集线器连接）。反过来，我通过以太网电缆将Pi连接到前室的家庭网络集线器。使用Pi可让我将接收器放置在远离本地无线电源（例如我的集线器的Wi-Fi发射器）的位置，并且还允许多台机器轻松访问接收器;由于名为rtl_tcp的命令行实用程序，Pi充当集中式SDR服务器。

随着Pi运行，我能够在连接Wi-Fi的MacBook上调用Gqrx，将其输入Pi的网络地址，然后控制和解码信号，就好像调谐器直接插入笔记本电脑一样。（无可否认，当涉及到收听本地FM电台时，这代表了一定程度的工程技术过度。）

现在我已经启动并运行了基本系统，我想将接收器范围的底部扩展到更长的波段，例如14.00和14.35 MHz之间流行的业余20米波段。这将需要修改加密狗或购买或构建变频器。但是，除非我将我的兔耳换成长波长天线，这是另一种家用酿造鱼的水壶，否则这两种方法都毫无意义。