Высокий приоритет потока обработки сигнала с полосой частот чуть более 3 кГц приводил к заметному замедлению работы ПК того времени. Сегодняшние системы ведут себя сопоставимым образом, обрабатывая в 1000 раз больше информации.

Рассматриваемый в данной статье приемник на базе RTL2832U является классическим SDR, поэтому и получил в народе название RTL-SDR. Даже китайские интернет-магазины часто продают эти тюнера именно под таким названием, совсем забывая упомянуть, что вообще-то это устройство задумывалось как телевизионный тюнер, а не игрушка для радиолюбителей.

Software Defined Radio – устройство приема и/или передачи радиосигналов, построенное на базе цифровой обработки сигналов процессором компьютера. От классического «аналогового» принципа отличается именно тем, что сигнал на как можно более ранних стадиях (в случае приемника) преобразуется в цифровой вид и в дальнейшем обрабатывается процессором. Это позволяет избавиться от массы аналоговых элементов схемы, часто дорогих и/или требующих тонкой настройки. В случае SDR-передатчика, сигнал до последнего существует в цифровом виде и проходит ЦАП в самом конце своего формирования. Кроме аналогового радио и SDR, существует еще большой класс DSP-радио, которое во многом аналогично SDR, но за цифровую обработку отвечает не просто программа, а специализированный DSP-чип (Digital Signal Processor). Такой цифровой сигнальный процессор реализует все или часть алгоритмов обработки сигналов на уровне логики, а не программного кода, что делает его более экономичным и эффективным, хоть и менее гибким, по сравнению с SDR. На практике часто бывает сложно провести четкую грань между SDR и DSP.

К сожалению, приемник аналогового телесигнала получается не очень полноценным, и поделать с этим ничего нельзя. Проблема в том, что сигнал изображения в системах PAL или SECAM с разложением на 625 строк занимает в эфире полосу до 6.5 МГц, в то время как RTL2832U в SDR-режиме умеет в один момент оцифровывать максимум 3.2 МГц. В итоге из-за ограничений доступной полосы частот, изображение принимается со значительно уменьшенной горизонтальной детализацией, а звуковое сопровождение (для передачи которого используется отдельная несущая в стороне от сигнала изображения) не принимается вовсе.

Так что с короткими волнами?

Проблема приема коротких волн на RTL-SDR имеет несколько решений. Первое – это подача сигнала с антенны непосредственно на вход микросхемы RTL2832U, минуя радиочастотный модуль (представленный обычно чипом R820T или R820T2). Называется это прямой оцифровкой (Direct Sampling, он же Q-branch или I-branch), и именно такой метод используется в дешевых наборах типа «сделай сам», массово представленных в китайских интернет-магазинах.

В такие наборы входит корпус, TV-тюнер, печатная плата, горсть дискретных деталей, и очень странная антенна. Тюнер предполагается разобрать, отпаять от его платы USB и антенный разъемы, и впаять то, что осталось в соответствующий фигурный вырез большей печатной платы. Туда же устанавливаются дискретные элементы, все это закручивается в корпус и на выходе получается симпатичная коробочка размером не больше пачки сигарет, теоретически способная принимать сигналы в диапазоне от нуля до многих сотен мегагерц.

На практике метод прямой оцифровки хоть и отличается крайней простотой реализации, но имеет слишком много недостатков. Самый главный из них – фактическая оцифровка сигнала только в диапазоне до 14400 кГц. Принимать он может и более высокие частоты, однако это уже побочный канал приема, который мешает основному и которому мешает основной. Второй критический недостаток – довольно низкая чувствительность полученного таким образом коротковолнового приемника. Вход RTL2832U не предназначен для обработки слабых сигналов, которые приходят с антенны. Реальная чувствительность получается хуже нескольких десятков микровольт, чего явно недостаточно для приема дальних SSB-станций, особенно на неэффективную короткую антенну.

Антенны – отдельная очень большая тема, на которую написаны тысячи серьезных работ. В обывательских кругах бытует мнение, что чем длиннее антенна – тем лучше она работает, однако в большинстве случаев это совсем не так. Наилучший результат дает антенна, настроенная в резонанс. А простейший путь добиться резонанса – это выбрать правильный размер. Эффективная проволочная антенна должна иметь длину, примерно равную четверти длины волны принимаемой станции. Например, принимать сигнал на частотах в районе 3.5 МГц (длина волны около 85 метров) лучше всего будет 21-метровый провод. До сантиметров отмерять не стоит, потому что кривая резонанса все равно довольно пологая. Очень пагубно на качество антенны влияет любой параллельный ей электропроводящий предмет, в том числе земля. Поэтому провод должен быть вертикальным или наклонным и не располагаться под острыми углами к близким металлическим или бетонным конструкциям. При невозможности сооружения полноразмерной антенны, допускается свернуть провод в трех-пятиметровую спираль (но его реальная длина все равно примерно должна соответствовать четверти длины волны). Так же не забываем, что в случае использования четвертьволновой антенны, внешний контакт антенного входа приемника обязательно должен быть заземлен или подключен к проволочному противовесу той же длины.

Кстати, антенна из комплекта предназначена для сотового модема, о чем на ней прямо написано. На коротких волнах она работает почти никак, а что заставило китайского производителя вообще положить ее в набор – великая тайна.

И хотя даже этим недостатки не ограничиваются, думаю, сказанного уже достаточно для понимания того, что собирать его в соответствии с задумкой производителя не стоит. Гораздо лучше использовать набор в качестве основы для более достойного устройства аналогичного назначения.

Преобразование частоты

Подобный перенос называется преобразованием частоты вверх (Up-converting) и производится при помощи вспомогательного генератора переменного тока и схемы, называемой смесителем. Суть работы смесителя заключается в следующем: при подаче на его входы двух сигналов с разными частотами, на выходе формируется третий сигнал, частота которого равна сумме или разнице входных. При этом выходной сигнал повторяет в себе все амплитудные и частотные колебания входных. Таким образом, если на один вход подать принятый антенной сигнал в диапазоне 0-30 МГц, а на другой – не модулированный переменный ток от вспомогательного генератора (гетеродина) с частотой, скажем, 100 МГц, то на выходе мы получим полную копию сигнала с первого входа, сдвинутую на 100 МГц вверх.

В большинстве подобных преобразователей предлагается использование микросхемы SA602, которая отлично зарекомендовала себя в связной аппаратуре практически всех диапазонов волн. Она довольно распространенная, требует минимум «обвязки», а ее возможности с лихвой покрывают наши потребности.

Совершенно аналогичный чип может скрываться и в корпусе с маркировкой NE602. Так же существуют более дешевые микросхемы SA612 и NE612, которые немного отличаются по характеристикам, но тоже вполне пригодны для преобразователя частот. Цоколевка и рабочие напряжения всех четырех микросхем совпадают, поэтому они полностью взаимозаменяемы.

Единственное теоретически заметное в данном случае отличие микросхем SA612/NE612 от SA602/NE602 – это их меньший коэффициент усиления, 14 dB против 18. Однако на практике в приведенной ниже схеме мне не удалось обнаружить на слух какую-либо разницу между ними, поэтому смело можно использовать ту, которая первой попадется под руку.

Этим отсечением и занимается фильтр низких частот. Подробно на принципе его действия останавливаться не будем, тем более что он очевиден любому, кто знает, что такое индуктивное и емкостное сопротивление. Для нас главное, что он очень прост в реализации и, не смотря на свою аналогово-высокочастотную сущность, при правильном изготовлении не нуждается в какой-либо настройке. Схема ФНЧ седьмого порядка с частотой среза 30 МГц выглядит так:

Существует некоторая путаница в именовании фильтров нижних и верхних частот в русскоязычной литературе. Одни авторы руководствуются такой логикой: «фильтр должен называться фильтром низких частот, если он отфильтровывает (т.е. подавляет) низкие частоты». Другие же, напротив, думают так: «если фильтр очищает (т.е. наоборот оставляет) низкие частоты, то именно его и нужно называть фильтром низких частот». В результате в разных источниках под ФНЧ (или ФВЧ) подразумеваются совершенно противоположные понятия. Для устранения путаницы предлагаю вспомнить английские термины, которые не допускают двусмысленности. Фильтр, пропускающий низкие (т.е. подавляющий высокие) частоты, называют Low-pass Filter. Обратный ему, соответственно, – High-pass Filter. Все однозначно и никакой путаницы. И если перевести ключевое слово английского и наложить его на русский термин, то получается, что Low -pass Filter – это фильтр низких частот, т.е. ФНЧ. В то же время High -pass Filter – это фильтр высоких частот, ФВЧ.

Согласование сопротивлений

Многие начинающие конструкторы вообще не уделяют внимания согласованию сопротивлений именно потому, что руководствуются «силовым» подходом. Ведь сопротивление лампочки на многие порядки выше выходного сопротивления ближайшей трансформаторной подстанции, и ничего, лампочка светится, подстанция не взрывается. Ошибка тут в том, что пред лампочкой не стоит задача «высосать» всю энергию из подстанции, ее функция состоит в том, чтобы взять ровно столько, сколько ей нужно. В то же время в сигнальных цепях любой недобор и перебор приводят к тому, что часть энергии просто не доходит от источника к потребителю и в результате сигнал ослабляется.

Второй точкой схемы, где требуется согласование сопротивлений, является выход смесителя. Тут ситуация даже хуже чем на входе, потому что высокоомный (те же 1.5 кОм) источник нужно подключить к низкоомному потребителю (вход тюнера имеет стандартный «телевизионный» импеданс 75 Ом).

Снова пример из механики. Представим себе электродвигатель с номинальной частотой вращения, скажем, 3000 оборотов в минуту, и лифт. Предположим, что мощность двигателя как раз соответствует мощности, необходимой для поднятия кабины. Однако если мы непосредственно соединим вал такого двигателя и лебедку лифта, ничего хорошего у нас не выйдет. Вал двигателя стремится крутиться слишком быстро, но при этом обеспечивает слишком малый крутящий момент для того, чтобы кабина лифта могла двигаться в нормальном режиме. Да, вероятно такой лифт все-таки сможет работать. С сильнейшим перегрузом двигателя и/или «космической» скоростью движения кабины после разгона. Для того, чтобы наш лифт заработал нормально, двигателю тоже необходим редуктор, который уменьшит частоту вращения и при этом увеличит крутящий момент. А хуже предыдущей эта ситуация потому, что тут не только не оптимально используются энергия источника, но и нарушается режим его работы из-за непомерной нагрузки.

Второе название такого каскада – эмиттерный повторитель, которое он получил от своей чрезвычайной линейности. Такое включение нагрузки, по сути, вводит в каскад отрицательную обратную связь глубиной в 100%. Ведь любое приоткрытие транзистора входным сигналом приводит к увеличению тока через нагрузку, а значит и повышению напряжения на эмиттере транзистора. В результате любое увеличение напряжения на базе относительно эмиттера приводит к синхронному увеличению напряжения на эмиттере на такую же величину. Или, другими словами, напряжение на нагрузке просто повторяет напряжение на входе каскада. Но, не смотря на кажущееся отсутствие усиления, ток, текущий через нагрузку, в идеальном случае ограничен только ее сопротивлением, и при этом почти весь он берется из цепи питания, очень слабо нагружая источник входного сигнала.

Не путайте транзистор 2N2222A с его близким родственником P2N2222A, который имеет очень похожие параметры, но отличается цоколевкой. У обоих транзисторов база выведена на центральную ножку, а вот коллектор и эмиттер располагаются в зеркальном отражении, поэтому на приведенную ниже печатную плату P2N2222A должен устанавливаться с разворотом на 180 градусов.

Очень важным в данном случае параметром оказывается то, что не часто встретишь в даташите на реле – минимальные напряжение и ток коммутации. Именно минимальные! Проблема в том, что даже замкнутые контакты обычного реле могут оказаться не соединенными друг с другом в строгом смысле. Из-за окислов и эрозии между ними может получиться тончайший непроводящий зазор, который мгновенно пробивается напряжением даже в доли вольта и спекается от тока в десяток микроампер. Однако при коммутации приемной антенны у нас далеко не всегда есть сотни милливольт и десятки микроампер. Поэтому слаботочные реле имеют специальную конструкцию и особое покрытие токопроводящих элементов (вплоть до «мокрого» ртутного контакта), которые обеспечивают надежную коммутацию цепей с субмикронными напряжениями и токами.

Маркировка реле производства СССР определяла в основном его форм-фактор, а не электрические характеристики. Такие параметры, как сопротивление обмотки, напряжение и/или ток срабатывания, а иногда даже используемый материал контактов, определялись так называемым «паспортом», или «исполнением». При этом тип паспорта на корпусе почему-то присутствовал далеко не всегда. В результате определение конкретных характеристик иногда превращалось в своеобразный квест. Например, напряжение срабатывания можно было косвенно определить по оммическому сопротивлению обмотки. Измеренное значение нужно было найти в таблице паспортов данного типа реле и по нему определить конкретный тип и остальные характеристики. Особой пикантности процессу прибавляло то, что сопротивление обмотки могло совпадать не только для реле с, например, разным материалом контактов (что как раз понятно), но и у реле с разными напряжениями срабатывания.

В принципе, можно использовать любое малогабаритное герконовое реле, правда, нужно будет переработать под него чертеж печатной платы под его распиновку. Желательно также, чтобы реле было новым, или хотя бы не использовалось ранее в цепях с напряжением выше десятка вольт и током более единиц мА.

Схема

Не очень понятным может показаться назначение резистора R1 и конденсатора C1, но если вспомнить то, что хорошая коротковолновая антенна может достигать длины нескольких десятков метров, то возникает мысль и об атмосферном электричестве. Нет, от прямого удара молнии в антенну ничего не спасет, а вот от статики и наведенного далеким разрядом импульса вполне можно обезопаситься. Резистор R1 (желательно мощностью 1 Ватт) просто открывает пусть статическому электричеству на землю, а конденсатор C1 (это должен быть высоковольтный керамический конденсатор на напряжение не менее 1 кВ) препятствует попаданию этого электричества на вход микросхемы. В прочем, если прием планируется только на укороченную антенну, то резистор можно вообще не устанавливать, а конденсатор заменить перемычкой (или обычным, не высоковольтным керамическим конденсатором той же емкости).

Диод D1, включенный параллельно обмотке реле, гасит индукционный выброс, возникающий в момент отключения питания схемы. Обмотка реле имеет значительную индуктивность и накапливает в своем магнитном поле немало энергии. При прекращении протекания постоянного тока, эта энергия высвобождается в виде импульса напряжения обратной полярности, который в нашем случае поступает прямо на шину питания всего устройства, включая тюнер. На этом месте можно использовать любой малогабаритный диод с максимальным обратным напряжением 10 вольт или больше.

Включение микросхемы в основном соответствует референсу из даташита. Для переноса входного сигнала в рабочий диапазон тюнера нужен генератор на частоту 40 МГц или выше. При этом нужно учитывать такие факторы:

• Радиочастотный модуль R820T рассчитан на работу в диапазоне от 42 МГц, поэтому на более низких частотах его чувствительность и даже работоспособность не гарантирована.
• В полученном диапазоне переноса нежелательно наличие мощных передающих станций, потому что их сигнал может попасть на вход тюнера минуя преобразователь частоты и все испортить.
• Частота гетеродина должна быть предельно стабильной, ведь любое ее изменение сбивает настройку на передатчик.

Кварцевый резонатор (или просто «кварц») – это тонкая пластина кварца, на разные стороны которой нанесено проводящее напыление. Пластина вырезана из монокристалла чистого диоксида кремния, который имеет свойство механически колебаться под действием электрического поля, приложенного вдоль некоторых осей. Как и любая механическая колебательная система, пластина имеет собственную частоту резонанса, которая определяется ее формой и толщиной. Если к металлическому напылению подвести переменное напряжение, то пластина начнет колебаться в такт с изменениями электрического поля, а оказываемое ею электрическое сопротивление, будет зависеть от частоты этих колебаний. На частоте резонанса сопротивление резко изменяется в сотни и тысячи раз, что позволяет использовать такую пластину как частотозадающий элемент генератора. Преимуществом кварца является его высокая стабильность и удобство использования в генераторах колебаний. Именно поэтому его можно найти практически в любом электронном устройстве.

Используемая во многих китайских конвертерах частота гетеродина 100 МГц является крайне неудачной. Ведь в этом случае самый интересный диапазон 0-8 МГц после переноса вверх попадает в область УКВ-радиовещания. Мощный сигнал вещательной FM-станции часто может быть принят даже резистором на плате, после чего он наложится на перенесенный сюда же слабый сигнал КВ-передатчика и сделает его прием невозможным.

Другой путь достижения высоких частот – это генерация не на основной частоте пластины, а на одной из механических гармоник. Подобно гитарной струне, пластина кварца может колебаться не только на своей «фундаментальной» частоте, но и на нечетных обертонах. Если внедрить в схему генератора другой частотозадающий элемент, подавляющий генерацию на основной частоте, то некоторые кварцы начинают колебаться с частотой третьего обертона. А еще более некоторые пластины при должном упорстве можно заставить генерировать на пятом или седьмом обертоне.

Эксперименты с кварцами 14-25 МГц, выпаянными из старого компьютерного хлама и купленными в Китае, показали, что большинство из них непригодно для работы даже на третьем обертоне. Видимо их пластины вырезаны таким образом, что их активность на гармониках оказывается крайне низкой, и генератор либо вообще не возбуждается, либо скатывается на фундаментальную частоту не глядя на подавляющий элемент. Конечно, при должном упорстве можно найти кварц, который заработает на седьмой гармонике и даст частоту более 100 МГц, но это оказалось не так просто, да и трудоемкость настройки такого генератора уже выходит за рамки простейшей конструкции. Поэтому было решено пойти на компромисс и использовать перенос на частоту около 50 МГц. Полученный при этом рабочий участок 50-80 МГц тоже накладывается на старый вещательный УКВ-диапазон 66-74 МГц, однако сегодня в большинстве мест он фактически заброшен по причине малой распространенности поддерживающих его радиоприемников.

Отдельной проблемой являются первые три канала телевизионного вещания, которые тоже попадают в этот диапазон и часто могут стать причиной помех. Но в городах вещание на этих каналах сегодня ведется довольно редко, а в сельской местности расстояние до передатчика обычно позволяет не беспокоиться о помехах.

В любом случае при наличии помех на КВ, стоит попробовать отключить от устройства УКВ-антенну, которая через емкость реле и монтажа всегда имеет некоторую связь со входом тюнера.

Почти все современные кварцы с маркировкой выше “40.000”, являются гармониковыми, т.е. изначально предназначены для работы на третьем (или более высоком) обертоне. Если поставить такой кварц в схему без подавления «фундаментальной» частоты, он, скорее всего, будет генерировать или на трети от заявленной, или сразу на двух частотах. Например, из купленного в китайском интернет-магазине набора кварцев на 1-48 МГц, последний оказался гармониковым. Но запросто можно встретить такой кварц и на 40 МГц, а среди старых изделий 20-и и более летней давности гармониковыми является большинство кварцев с частотами от 25 МГц.

В общем, окончательный вариант преобразователя использует гармониковый кварц с маркировкой “49.475”, выпаянный из старого аналогового радиотелефона. А для подавления фундаментальной частоты в схему генератора добавлен контур L4/C8, настроенный частоту третьего обертона. Именно благодаря этому контуру генерация на 16.5 МГц оказывается невозможной и у кварца просто не остается других вариантов.

В схеме с указанными номиналами L4 и C8 без проблем заработают все кварцы с маркировкой примерно от “45.000” до “55.000”, а также некоторые “15.000”-“18.500”. Если цифра на корпусе выходит за эти пределы, то индуктивность L4 и/или емкость C8 придется изменить, чтобы частота полученного контура примерно соответствовала нужной частоте генератора (формула расчета частоты LC-контура ищется в интернетах за 30 секунд). При использовании «фундаментального» кварца, например, на частоту 40 МГц, катушку L4 нужно просто удалить из схемы, ничем ее не заменяя.

Узнать, заработал ли кварц, очень просто. Достаточно в уже собранной схеме настроить тюнер на его частоту. При наличии генерации, в спектре будет виден пик сигнала гетеродина, который бесследно исчезает при переключении конвертера в режим УКВ. Этим же способом определяется точное значение частоты гетеродина, которое нужно внести в настройки ПО.

Монтаж

Плата двусторонняя, но это обусловлено в первую очередь монтажом разъемов, вся схема преобразователя частоты разведена на нижнем слое, а верхний, раз он все равно есть, используется в качестве экрана.

Еще одним отсутствующим на схеме элементом является жестяной экран вокруг всех дискретных деталей, образующих кварцевый генератор. По той причине, что выход смесителя подключен к довольно чувствительному устройству в виде ТВ-тюнера, необходимо минимизировать утечку сигнала гетеродина, к которому тюнер так же чувствителен, как и к полезному сигналу. Контактные площадки для монтажа экрана окружают кварц Q1, катушку L4, конденсаторы C7-C9, и все они соединены с «землей». Металлический корпус кварца также заземляется на этот экран в своей верхней части при помощи проволочной перемычки.

Если нет медной жести, то экран можно сделать из консервной банки, или из баллончика от пены для бриться, лака для волос и т.п. И консервные банки, и флаконы бывают сделаны как из алюминиевого проката, так и из луженного стального листа. Алюминиевые не притягиваются к магниту и не паяются, поэтому использовать нужно стальные. Такая жесть легко режется обычными ножницами, она уже залужена, поэтому паять ее – одно удовольствие.

В моей плате тюнер устанавливается не горизонтально, как в оригинале, а вертикально для экономии места. Вырез фигурной формы позволяет припаять его общим проводником к «земле» главной платы с обеих сторон, а питание и линии данных от USB-разъема к нему нужно подвести короткими гибкими проводниками. Положение всех разъемов и светодиода сохранено для того, чтобы оригинальный корпус можно было использовать с минимальными доработками. Единственное отличие заключается в использовании сдвоенного двухцветного светодиода с общим катодом, который позволяет отображать оба режима работы устройства. Отверстие для переключателя режимов работы нужно просверлить самостоятельно в той же боковой планке, которая имеет вырез для USB и светодиода.

Устройство после сборки (см. КДПВ) внешне мало отличается от того, что получилось бы при монтаже исходного набора, однако это уже девайс совсем иного класса.

Настройка ПО

Методику определения частоты кварца я описывал выше, но нужно учитывать тот факт, что каждый экземпляр тюнера имеет некоторую индивидуальную погрешность настройки. При работе с широкополосными сигналами TV- и FM-трансляций такая погрешность никак не влияет на работоспособность, однако при приеме узкополосных видов модуляции (особенно SSB и CW) она часто превышает ширину канала. Поэтому перед измерением точной частоты кварца нужно откалибровать сам тюнер.

Для калибровки нужно принять тюнером любой сигнал, частота которого точно известна. Вещательные передатчики обычно стабилизированы очень тщательно, поэтому в качестве эталона вполне можно использовать любую FM-станцию. Но сигнал вещательного УКВ-передатчика достаточно широкополосный, в то время как для калибровки тюнера из всего спектра нужно выделить несущую частоту. Проще всего это сделать в тот момент, когда нет модуляции, т.е. при передаче тишины. В этот момент спектр излучения стереофонического передатчика принимает вид тризубца или более сложной фигуры с несколькими узкими пиками, центральный из которых соответствует несущей частоте.

Поймать момент тишины бывает непросто, но в этом деле хорошо помогает функция SDRSharp, позволяющая записать на диск «сырой» сигнал из эфира, а затем циклически воспроизводить его точно так, как если бы работал реальный тюнер. Если в запись попадет хотя бы один момент тишины, то возвращаясь к нему вновь и вновь, можно зафиксировать точную частоту несущей.

В качестве эталона можно использовать и другие сигналы, если есть уверенность, что они имеют достаточную точность установки частоты. Не стоит сильно доверять передатчикам связных УКВ-радиостанций (особенно дешевых китайских «побрякушек»), т.к. для них погрешность в несколько сотен Гц является вполне допустимой и совершенно незаметной при работе. Передатчики «серьезных» служб, например, диспетчерской вышки ближайшего аэропорта, скорее всего, достаточно точны, а вот частотам «бортов» уже слепо верить не стоит.

Можно попробовать использовать в качестве эталона сигналы передатчиков базовых станций сотовой связи в диапазоне 850 или 900 МГц. Существует даже специальная утилита “Kalibrate-RTL”, которая позволяет автоматизировать этот процесс. Частоты каждого канала жестко определены стандартом и выдерживаются с высокой точностью, поэтому методом сравнения того, что поймал тюнер, и того, что должно быть вблизи текущей настройки, можно вычислить погрешность. В моем случае программа выдала совершенно неадекватное значение PPM, хотя отклонение частоты от номинала было определено правильно, и при помощи вышеприведенной формулы я получил то же самое значение, что и от вещательного передатчика.

После запуска конвертера калибровку можно будет уточнить по сигналам коротковолновых радиовещательных станций, чей спектр гораздо больше подходит для этого. Однако по той причине, что на КВ-настройку может влиять как калибровка самого тюнера, так и точность ввода частоты гетеродина, определить, что из них корректировать, будет сложнее. Например, если путем коррекции значения частоты гетеродина в поле Shift удалось совместить настройку с реальной частотой передатчика в одном диапазоне, но соответствие нарушается на других диапазонах, значит дело в калибровке тюнера. Если же все станции смещены на одинаковую величину, то корректировать нужно именно поле Shift.

Собственно, все. Удачных вам прохождений, 73!

Теги:

• diy или сделай сам
• электроника
• rtl2832u
• aliexpress

RTL-SDR – широко известное сочетание букв в среде радиолюбителей. Дешевые и доступные, можно сказать уже, народные SDR приемники из поднебесной несколько лет назад стали настоящим открытием для многих радиолюбителей. Куча народу потратило очень много времени и сил для того, чтобы реалтековский чип смог из обычного DVB-T приемника превратиться в полноценный сверхширокополосный SDR. И в этом обзоре я расскажу вам о следующей ступени эволюции этого приемника.

Я давно краем глаза поглядывал за тем, чем занимаются ребята из RTL-SDR.COM и таки сподобился заказать себе уже третью версию их свистка. О говорить бессмысленно, про него не писал только уже ленивый, а вот что нам могут предложить ребята из RTL-SDR? На мой взгляд, в их устройстве, на данный момент, реализованы все доработки которые были рождены и опробованы сообществом любителей RTL-SDR на практике. В итоге получилась классная игрушка как для начинающих, так и для продвинутых радиолюбителей. Пройдемся по основным пунктам отличающим этот приемник от конкурентов

Корпус

Ну, во-первых, это алюминиевый корпус, а не пластиковый, как на дешевых собратьях.

Что само по себе хорошо с точки зрения защиты от помех. Во-вторых корпус играет еще и роль теплоотвода, поскольку у платы приемника есть связь с корпусом через теплопроводящую силиконовую прокладку, которая кроме теплоотвода выполняет роль аммортизатора.

Корпус сделан из алюминиевого профиля и закрыт с двух сторон крышками, через которые с одной стороны выведен антенный разъем типа SMA который для жесткости закрепляется еще и гайкой.

А с другой стороны USB.

В целом, конструкция достаточно надежная. На мой взгляд, немного похабно выглядят саморезы которые крепят крышки корпуса, но это мелочи.

Внутри

Ребята из RTL-SDR.com сделали полностью свою, совершенно новую плату. В результате чего по утверждениям разработчиков удалось значительно снизить внутренние шумы схемы и уменьшить количество пораженных частот.

На плате, как и положено, разместились RTL2832U

И приемник от Rafael Micro R820T2. Все как у классического свистка. Но на этом сходство и заканчивается.

У нового девайса установлен термокомпенсированный опорный генератор от WTL на 28.8МГц расположенный в центре платы, что логично и правильно. К сожалению на офф. сайте WTL не смог найти описание на этот компонент, было бы интересно посмотреть на характеристики…

Для полного представления о новом приемнике проще всего посмотреть на схему которую я любезно позаимствовал .

Изучение особенностей платы начнем от антенного входа. Здесь расположился трехзвенный LC фильтр и небольшой малошумящий широкополосный предусилитель (на фото обозначен стрелкой) предположительно на микросхеме типа BGA2711. Далее идет еще один фильтр + согласующие цепочки.

А затем уже идет развязывающий трансформатор подключающийся непосредственно к RTL2832U.

Для питания микросхем приемника в RTL-SDR.com используют мощный малошумящий стабилизатор напряжения на AP2114. Для сравнения, в обычных «свистках» используется AMS1117.

Для питания активных антенн у RTL-SDR.com есть т.н. инжектор питания на 4.5 вольта, реализованный на отдельном переключателе (на фото обозначен стрелкой) который управляется непосредственно через интерфейс RTL2832U. На мой взгляд 4.5 вольта это как-то маловато, для питания, например, той же Mini-Whip, но это напряжение можно использовать, например как контрольное для включения/выключения схем управления питанием антенн. Здесь же по входу стоит диодная сборка BAV99. Это двадиода включенных встречно-параллельно, по сути, обычный диодный ограничитель защищающий чувствительный вход приемника (на фотографии A7W).

Также интересной особенностью является возможность масштабирования, например можно несколько приемников использовать одновременно для мониторинга разных диапазонов, при этом есть возможность подключения внешнего высокостабильного опорного генератора вместо встроенного TCXO, если он по какой-то причине Вас не устраивает. Для этого необходимо выполнить ряд манипуляций с паяльником, что для продвинутого радиолюбителя не является большой проблемой. Так же есть еще ряд интересных моментов, например на плату удобным образом выведены порты GPIO, CLK вход/выход опорного сигнала, 3,3 В, GND, I2C, которые также могут быть использованы продвинутыми радиолюбителями в своих целях.

SDRSharp

Здесь все как всегда, скачиваем SDRSharp с официального сайта , распаковываем в удобную для работы директорию, например: C:\SDRSharp и если раньше у Вас никогда не было в хозяйстве свистков на RTL2832, запускаем файл install-rtlsdr.bat который скачает нам драйвера и утилиту для их установки. Вставляем наш приемник в USB. Далее запускаем скачанный в ту же самую директорию файл zadig.exe и видим перед собой вот такое вот окно.

При этом, если вместо Bulk-In Interface (Interface 0) пустота, то проверьте, чтобы в меню Options стояла галочка List All Devices, далее в списке выбираем Bulk-In Interface (Interface 0) и жмем кнопку Install Driver. Собственно после установки можно запускать SDRSharp.exe, выбирать в списке приемников RTL-SDR (USB), и работать.

Прием КВ и УКВ

Для приема средних и коротких волн (500 кГц — 24 МГц) необходимо из режима квадратурного семплирования (Quadrature sampling) который используется для приема УКВ (24 МГц — 1200 МГц)

переключиться в режим прямого семплирования с порта Q branch (Direct sampling (Q branch)).

Испытания

Для изучения характеристик приемника использовался мой рабочий ноутбук Asus R510C. Принимаемый сигнал снимался со встроенной звуковой карты. В качестве источника сигнала и анализатора использовался прибор Rohde&Schwarz CMS 52. Увы, измерения удалось провести только до частоты 1ГГц, выше мой прибор уже не способен работать. Параметры при которых проводились измерения были выбраны такие же как при испытаниях приемника о котором я уже писал на страницах журнала.

Параметры для SSB: Тон 1кГц. Режим демодуляции приемника USB, RTL-AGC – On. Чувствительность приемника при SINAD 12дБ. Полоса приемника 3кГц.

Параметры для AM: Тон 1кГц. Режим демодуляции приемника AM, глубина модуляции 80%. RTL-AGC – On. Чувствительность приемника при SINAD 10дБ

Параметры для FM: Тон 1кГц. Режим демодуляции приемника NFM, девиация частоты 2кГц. RTL-AGC – On. Чувствительность приемника при SINAD 12дБ

Короткие волны (режим прямого сэмплирования (Q branch))

УКВ (режим квадратурного семплирования)

Как видно из результатов измерений предусилитель на КВ делает свое дело, и если у чувствительность была довольно низкая, то у девайса от RTL-SDR.com все в принципе не плохо. В режиме квадратурного сэмплирования немного удивила чувствительность на 12м-10м диапазонах, она не катастрофически низкая, но с трудом дотягивает до уровня не самой совершенной си-бишки, что наводит на размышления о том, что ребята разработчики несколько перемудрили с фильтром, для получения более высокой чувствительности придется немного подкорректировать номиналы элементов на входе в R820T. В остальном, чувствительность как на КВ, так и на УКВ отменная и заслуживает всяческих похвал.

Нагрев

В режиме квадратурного сэмплирования, когда устройство работает на полную мощность, корпус девайса достаточно сильно греется. Благодаря теплопроводящей прокладке, тепло с платы приемника передается на корпус и последний нагревается до достаточно больших температур, около 45 градусов по Цельсию.

RTL-SDR и другие ОС

Самое приятное для меня было в том, что приемник от RTL-SDR.COM, собственно как и другие аналогичные устройства на базе RTL2832U без проблем работают на моем стареньком MacBook. Просто скачиваем и устанавливаем CubicSDR, подключаем свисток в USB и у нас все готово для работы, никаких танцев с бубном не требуется.

Итог

А итог, надо сказать, весьма радостный. Всего за 20 долларов, да, да, всего за 20 долларов Вы получаете отличный гаджет для мониторинга как коротких, так и ультракоротких волн. Немного разочаровал фильтр на входе в R820T, но это не столь критично. В остальном RTL-SDR.com v.3 работает стабильно и без каких-либо проблем. Так что всем, кто все еще хочет попробовать и испытать на себе, что такое SDR, но по каким-то причинам сомневается, настоятельно рекомендую.