我最后一次冒险进入软件定义无线电(SDR)是七年前的事了,当时我在评论Matt Ettus的通用软件无线电外围设备。虽然这是一个优秀的产品,但当时基本的主板价格为550美元;不同频率范围的子板价格为75美元至275美元(见“软件收音机的硬件”,亚博真人yabo.at, 2006年10月]。我花了好几个小时在我的MacBook Pro上编译所需的软件。这一次,我花了大约40美元就能上手——下载、安装和运行这个软件大约花了2分钟。
这个小小的奇迹是由芬兰工程学生和Linux开发人员实现的Antti Palosaari.去年,他发现了一个意想不到的特征RTL2832U由台湾Realtek公司生产的解调芯片:用于解码欧洲高清电视广播的廉价USB加密狗类型接收器,RTL2832U芯片还可以输出一个原始数字流,描述宽频率范围内信号的幅度和相位(所谓的I/Q数据)。
数字无线电爱好者立即开始采用开源工具,可以将I/Q信息转换为音频和数据流。结果是一种低成本的SDR,可以接收各种不同调制方案的传输,包括来自广播公司的立体声调频,来自飞机应答器的数字数据包,以及来自业余无线电操作员的单边带调制(SSB)调度。当然,该系统不像专门建造的特别提款权那样敏感,也无法传输信号,但它足以在巨大的频谱中看到正在发生的事情。
不同的接收软件狗将RTL2832U与不同的无线电调谐器配对,因此可以接收的确切频率范围是不同的。我在亚马逊网站上花了20美元(含运费)从一家中国供应商那里买了一个Freeview P250加密狗。P250将RTL2832U与电子E4000调谐器结合在一起,使其能够接收约52兆赫到2.2兆赫的信号,间隔约为1.1至1.25兆赫。
接收器附带了一个小天线,但我换成了一套15美元的RadioShack兔耳朵。将兔耳朵的美国同轴电缆连接到加密狗的欧洲插座的适配器需要几美元。
为了在我的MacBook Pro上使用这个接收器,我下载了Elias Önal的端口Gqrx软件接收机。Önal的端口是为OS X预编译的,所以安装只是简单地下载到我的硬盘上。应用程序自动检测到我的接收器,我关机了。
Gqrx以一个类似示波器的显示器为中心,显示无线电频谱的一个切片(下面还有一个瀑布式显示器,可以跟踪过去30秒左右的时间)。Gqrx允许您设置切片的宽度,从1到2.4 MHz。在示波器显示的频率上单击鼠标,选择传递给软件解调器的频率。解调模式包括AM、窄带FM、单声和立体声FM、SSB和连续波(用于莫尔斯电码)。
由于接收器可以一次看到如此多的频谱,您可以使用它同时监控多个频道的活动。例如,在我居住的波士顿,有17个窄带调频警察频道,频率在460.025 MHz到460.500 MHz之间,覆盖了不同的地区,等等。当任何一个频道正在使用时,屏幕上会显示一个尖峰,点击鼠标就可以在扬声器中播放音频。
这就涉及到监管问题。在一些国家,接收任何你没有许可证的频率都是非法的,除了公共广播频率。在美国,你可以自由地接收几乎所有你能接收到的信号。然而,这条一般规则也有重要的例外,比如禁止监听手机频率,或者禁止在车内操作能够接收警察信号的设备(后者是有业余爱好者执照的)。
我很快发现,把适配器和电视天线连接到我的笔记本电脑上很麻烦,此外,我的家庭办公室的信号并不总是很好。所以我又花了35美元买了一个B型树莓派微控制器[见“礼物指南:基本字节”,光谱2012年12月]。
树莓派是一款基于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操作系统。按照哈姆无线电科学网站在美国,我在大约30分钟内就下载并编译了一些支持软件,可以使用带有加密狗的Pi(通过一个有电源的USB集线器连接)。接着,我用一根以太网电缆将Pi与我前厅的家庭网络集线器连接起来。使用Pi可以让我把接收器放置在远离本地无线电源(比如我的集线器的Wi-Fi发射器)的地方,还可以让多台机器轻松访问接收器;Pi充当了一个集中的SDR服务器,这要归功于一个名为rtl_tcp的命令行实用程序。
随着Pi的运行,我可以在连接wi - fi的MacBook上调用Gqrx,输入Pi的网络地址,然后控制和解码信号,就像调谐器直接插入笔记本电脑一样。(不可否认,在收听本地调频电台时,这在一定程度上代表了工程上的过度。)
现在我已经启动并运行了基本的系统,我想把我的接收器的范围扩展到更长的波长波段,比如流行的业余20米波段,在14.00和14.35 MHz之间。这将需要修改加密狗或购买或建造一个变频器。但这两种方法都是毫无意义的,除非我把兔子耳朵换成长波长的天线,这完全是另一壶自制的鱼。
波士顿自由电台
图片来源:Stephen Cass
4月19日早上,特约编辑斯蒂芬·卡斯(Stephen Cass)醒来时听到马萨诸塞州州长德瓦尔·帕特里克(Deval Patrick)要求他和大波士顿地区的所有其他居民“就地避难”。继麻省理工学院(MIT)警官肖恩·科利尔(Sean Collier)被杀和前一天晚上的激烈枪战之后,一场大规模搜捕波士顿马拉松爆炸案嫌犯的行动正在展开。
碰巧,卡斯刚刚写完本月的一篇关于软件定义无线电(SDR)的Hands On文章。虽然非常便宜,但这种SDR基本上可以接收VHF和大多数UHF频段中的任何频率。卡斯已经把这个功能强大的小装置用作扫描仪,监视波士顿警察局每个超高频调频频道的同时活动。
因此,4月19日,我发现卡斯正坐在波士顿的公寓里,密切关注着追捕行动直接区域以外的区域的无线电活动水平:“如果追捕行动超出了那个区域,让更多的城市处于危险之中,这将反映在无线电活动水平上,”卡斯解释道。卡斯解释道:“无线电频谱的视觉表现也意味着我可以避免整天都在听音频,这样我就可以完成一些工作。”
当他听音频时,只要点击一下鼠标,他就会感到安心。卡斯说,“听到警方在应对一个又一个警报时表现出的专业精神,让人平静下来”,直到最终抓获焦哈尔·萨纳耶夫(Dzhokhar Tsarnaev)。
这个故事在2013年6月27日被更正.