在無(wú)線通信技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代，軟件定義無(wú)線電（Software Defined Radio，SDR）技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)重要的方向。它允許用戶通過(guò)軟件來(lái)定義無(wú)線電設(shè)備的傳輸和接收特性，而不是依賴于傳統(tǒng)的硬件解決方案。這種技術(shù)的靈活性和可編程性為無(wú)線通信帶來(lái)了革命性的變革。本文將介紹軟件無(wú)線電的基本概念、工作原理以及如何使用RTL-SDR打開(kāi)軟件無(wú)線電的大門。
軟件無(wú)線電（SDR）是指使用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線電的功能，包括信號(hào)的生成、調(diào)制、發(fā)射和接收等。與傳統(tǒng)的硬件無(wú)線電設(shè)備不同，SDR設(shè)備的功能可以通過(guò)軟件更新和配置來(lái)改變，而不需要更換硬件。軟件無(wú)線電 (SDR)通常包括一個(gè)可配置的射頻前端和一個(gè)用于執(zhí)行數(shù)字功能的 FPGA 或可編程的片上系統(tǒng) (SoC)。商用 SDR 硬件可以發(fā)射和接收不同頻率的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)從 FM 無(wú)線電到 5G、LTE 和 WLAN 等多種無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。
追溯到海灣戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，以美國(guó)為首的多國(guó)部隊(duì)中使用了多種制式的通訊設(shè)備，這造成了他們相互之間通訊困難的問(wèn)題。1992年5月，在美國(guó)電信系統(tǒng)會(huì)議上，MITRE公司的Jeo Mitola首次明確提出了“軟件無(wú)線電”的概念，其思路是使所有戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)都基于同一套硬件平臺(tái)，安裝不同的軟件來(lái)組成不同類型的電臺(tái)，完成不同性質(zhì)的功能。因此它具有軟件可編程能力。后來(lái)，美國(guó)軍方與Hazcltine公司研制了一種名為“speakeasy”(易通話)軟件無(wú)線電臺(tái)，核心目的就是解決軍隊(duì)各種電臺(tái)之間的兼容通訊問(wèn)題，通信的業(yè)務(wù)包括話音、數(shù)據(jù)和視頻圖像等。
軟件無(wú)線電的工作原理是通過(guò)將無(wú)線電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后利用軟件對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理和分析。具體來(lái)說(shuō)，SDR設(shè)備首先通過(guò)射頻前端將無(wú)線電信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)，然后再通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。接下來(lái)，數(shù)字信號(hào)被送入計(jì)算機(jī)或嵌入式處理器中，通過(guò)軟件進(jìn)行處理和分析，實(shí)現(xiàn)無(wú)線電功能。
1、超高的靈活性：軟件無(wú)線電設(shè)備的功能可以通過(guò)增加模塊，更新配置來(lái)改變，而不需要更換硬件。它可以與任何電臺(tái)進(jìn)行通信，也可以作為其它電臺(tái)的射頻中繼。
2、超強(qiáng)的開(kāi)放性：SDR技術(shù)的開(kāi)放性意味著任何人都可以使用SDR設(shè)備進(jìn)行通信和研究。SDR設(shè)備的功能通過(guò)編寫代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得用戶可以自定義無(wú)線電設(shè)備的行為和特性。這為無(wú)線電愛(ài)好者提供了更多的機(jī)會(huì)，同時(shí)也為無(wú)線電設(shè)備的開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新提供了更大的空間。
軟件無(wú)線電技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。
軍用方面：包括軍事通信、雷達(dá)系統(tǒng)、電子戰(zhàn)系統(tǒng)、衛(wèi)星通信、無(wú)線電監(jiān)測(cè)與偵測(cè)等，商用方面：包括商業(yè)無(wú)線電、商業(yè)無(wú)人機(jī)通訊、無(wú)線研究和業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者活動(dòng)等。
由于其靈活性和可擴(kuò)展性，SDR已經(jīng)成為現(xiàn)代無(wú)線通信領(lǐng)域中的一個(gè)重要技術(shù)方向。隨著無(wú)線技術(shù)的進(jìn)步，SDR的能力和應(yīng)用將持續(xù)得到釋放。
RTL-SDR本來(lái)是一款用來(lái)接收電視信號(hào)的電視棒。但業(yè)余無(wú)線電領(lǐng)域通常將RTL-SDR作為是一種價(jià)格低廉的無(wú)線電接收機(jī)，也叫RTL2832U、DVB-T SDR、DVB-T加密狗。RTL-SDR是DVB-T USB的接收機(jī)的創(chuàng)新發(fā)明，是一個(gè)軟件無(wú)線電的入門級(jí)接收機(jī)。
下面我們將使用RTL-SDR，配合SDRSHARP軟件來(lái)完成收聽(tīng)FM廣播的實(shí)驗(yàn)，這將為我們打開(kāi)軟件無(wú)線電的大門。RTL-SDR很容易在網(wǎng)上購(gòu)買到。
①插上RTL-SDR，并連接好天線。
②下載SDRSHARP：https://airspy.com/download/
③解壓后點(diǎn)擊install-rtlsdr.bat
④等待程序運(yùn)行完畢；時(shí)間可能稍長(zhǎng)。
⑤找到“zadig.exe”安裝驅(qū)動(dòng)，并按如下設(shè)置，win10下不勾選第二項(xiàng)，；
⑥選擇好后，開(kāi)始安裝。安裝完成即可打開(kāi)SDRSharp.exe
⑦選擇設(shè)備。
⑧點(diǎn)擊開(kāi)始，選擇頻點(diǎn)，滑動(dòng)調(diào)整RF Gain來(lái)調(diào)整效果。
至此，我們就完成了使用RTL-SDR來(lái)進(jìn)行FM廣播收聽(tīng)的實(shí)驗(yàn)了。除此之外，還可以使用RTL-SDR完成收聽(tīng)航空頻段、收聽(tīng)業(yè)余無(wú)線電、解碼數(shù)字信號(hào)、追蹤航空器的實(shí)驗(yàn)。具體操作可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索相關(guān)教程。
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