Małe czarne pudelko - czyli RTL-SDR kolejna odsłona.

Witam. Słowem wstępu przybliżę nieco historię "sławnego" RTLa, oraz pokażę jego wnętrze.
SDR to tak zwane Radio Definiowane Programowo (z ang. Software Defined Radio) gdzie główne zadanie obróbki (czyli demodulacja/modulacja, filtry itp.) przejmuje oprogramowanie. Znacząco upraszcza to budowę odbiornika/nadajnika od strony układowej RF. Ideę SDR wśród amatorów spopularyzował Tasa YU1LM http://yu1lm.qrpradio.com/sdr%20rx%20yu1lm.htm, który w swych projektach wykorzystał kartę dźwiękową komputera PC jako urządzenie "wprowadzające" sygnał do dalszej obróbki przez oprogramowanie. Takie rozwiązanie miało swoje wady i zalety, uzyskanie dynamiki rzędu 100 i więcej dB dla nowoczesnych przetworników A/C w kartach dźwiękowych nie stanowi problemu. Eliminuje także stosowanie drogich filtrów kwarcowych (zapewniających stosowną szerokość pasma) gdyż obróbką sygnału zajmuje się oprogramowanie. Wadą było niskie pasmo sygnału, zależne od możliwości przetwornika oraz brak/mała dostępność cyfrowych przestrajanych generatorów które były wymagane aby pokryć szerszy zakres częstotliwości roboczych. Po pewnym czasie pokazał się produkowany przez Silicon Labs scalony generator Si570, produkowany w różnych wersjach o różnej Fmax. Pozwoliło to budować już w miarę szerokopasmowe urządzenia które stały się dość szybko popularne wśród amatorów. Osobiście zbudowałem kilka odbiorników zaprojektowanych przez YU1LM i każdy działał "od strzała" w przeciwieństwie do "tradycyjnych" projektów z naszej rodzimej literatury. Sytuacja zmieniła się kilkanaście lat temu wraz z wprowadzaniem DVB-T (naziemnej telewizji cyfrowej). Wymagało to tanich i szybkich przetworników A/C dla potrzeb dekodowania sygnału TV. Realtek Semiconductor wypuściła na rynek układ RTL2832/U który miał "na pokładzie" przetworniki pracujące do blisko 30MHz, jednak problematyczne okazało się dostanie do czystych danych RAW z tychże przetworników. Za; https://www.rtl-sdr.com/about-rtl-sdr/ dowiadujemy się że kilku ludzi podjęło wyzwanie (Antti Palosaari, Eric Fry i Steve Markgraf) i opracowało sterownik (driver) dający dostęp do danych bezpośrednio z przetworników A/C.
Od tego momentu zaczyna się historia RTL-SDR.

Na rynku pokazało się wiele różnych modeli tzw. "dongli" USB których "sercem" był RTL2832, miały różne zakresy możliwych do odebrania częstotliwości zależnie od rodzaju układu tunera;



Chip tunera był potrzebny, aby "przenieść" odbieraną częstotliwość do pasma akceptowanego przez przetworniki A/C RTL'a. Uzyskanie odbioru poniżej około 30MHz było dość kłopotliwe. Powstało wiele modyfikacji polegających na użyciu UP-Convertera (przesuwający sygnał w górę) lub podawaniu sygnału bezpośrednio na wejścia przetworników (Direct Sampling). Kilka lat temu pozostawiwszy podłączoną antenę, "pozbyłem" się układu tunera. Brak diody zabezpieczającej na wejściu sprawił że ładunki elektrostatyczne zrobiły swoje, była to częsta wada pierwszych tunerów opartych o RTL. Zniesmaczony tym przykrym wydarzeniem postanowiłem pobawić się w Direct Sampling (łatwo nie było).

Nowsza wersja, U7 to duodioda zabezpieczająca.
Kilka miesięcy słuchałem KF , do czasu burzy która "załatwiła" nie tylko przerobiony tuner ale i kilka innych sprzętów
Po decyzji o zakupie nowego tunera, szukałem czegoś lepszego, bardziej podatnego na modyfikacje. Wybór padł na RTL wraz z układem tunera R820T2 firmy Rafael Micro (taki w błękitnej obudowie), a tu jego wnętrze;

Z racji tego, że układ tunera R820T2 wykorzystuje tylko jeden z przetworników (I), to producent dongla wyprowadził pady drugiego przetwornika (Q) ułatwiając w sensowny sposób modyfikacje (Direct Sampling);

Po podłączeniu odpowiedniego transformatorka dopasowującego RF już możemy cieszyć się odbiorem pasma poniżej 30MHz.

I tu wracamy do tytułowego "Małego czarnego pudełka"
Dzięki uprzejmości Kamila (@gulson) wpadł w moje ręce odbiornik SDR-RTL w dość rozbudowanej wersji. Dla osób chcących "pobawić się" SDR a nie posiadających zdolności manualnych czy wiedzy, taka wersja będzie najlepsza;

Niewielkie pieniądze a otrzymujemy rozbudowany odbiornik, nie wymagający od użytkownika żadnych modyfikacji.
Odbiornik otrzymujemy solidnie zapakowany w ładnej foliowej kopercie;

W zestawie jest kabel MiniUSB<->USB oraz "pseudo" antena wraz z miniaturową podstawą magnetyczną(w moim egzemplarzu magnesu nie było);



Antena ma długość 27cm, podstawa średnicę 3cm. Kabel dołączony do podstawy ma ok. 5m. Znając już z doświadczenia jakość takich anten, "amputowałem" kabel około 2m od wtyku SMA i dolutowałem gniazdo UC-1 (PL-259). Po tym "zabiegu" podłączyłem odbiornik do jednej z moich anten. Samo "pudełko" jest w prosty sposób opisane, i po za trzema złączami (2xSMA + mini USB) oraz diodą LED w kolorze niebieskim nie zawiera innych elementów;




Wymiary też są skromne;

Długość x szerokość x wysokość wynosi około 90x50x15mm. Za nim przejdę do testów użytkowych to "pokaż kotku co masz w środku"
Po odkręceniu czterech śrub trzymających boczny panel obudowy wysuwamy PCB;



Oraz zdjęcie samej PCB;



Tu po "rozpoznaniu terenu";



W zasadzie różnice pomiędzy typowym donglem USB są niewielkie ale znaczące. Już same filtry wejściowe dają dużą różnicę w jakości odbieranego sygnału, dodatkowo użyty TCXO (skompensowany temperaturowo generator kwarcowy) znacznie poprawia warunki pracy i stabilność częstotliwości. Dość luźne rozmieszczenie elementów na PCB również wpływa pozytywnie na warunki pracy i odprowadzanie ciepła, zwykły tuner po kilkunastu minutach pracy potrafi wręcz parzyć w ręce, ten po blisko godzinie był wyczuwalnie cieplejszy od otoczenia. Zmiany w sekcji zasilania (dołożone "perełki" ferrytowe i kondensatory) również wpłyneły pozytywnie na eliminację zakłóceń od strony USB.
Pierwsze próby odsłuchowe wyszły średnio (czego się spodziewałem) ze względu na porę dnia (słaba propagacja) i aktualny cykl słoneczny, pobliska linia kolejowa też nie pomogła Udało się jednak odebrać kilka azjatyckich stacji radiofonicznych (podejrzewam CRI "China Radio International") oraz kilka rosyjskojęzycznych. Trafiła się też stacja hiszpańskojęzyczna, ale ze względu na warunki propagacyjne bardziej chyba z Ameryki Południowej niż z Europy;


W paśmie UKF z odbiorem nie było najmniejszego problemu;
RMF FM i RM;


Jak widać częstotliwość nie "stoi" równo, wynika to z nieustawionej korekty częstotliwości (kalibracja).

Tu FIS Olsztyn ( https://www.fis.pansa.pl/o-ais/sektor-olsztyn/ );

I już po kalibracji częstotliwości;

Nie jestem pewny czy bezpośrednio z Olsztyna, czy z lokalnego przekaźnika (mam taki kilka kilometrów od siebie) ale chyba lokalny bo z anteny KF nie z pasma lotniczego. Godziny wieczorne przyniosły lepszą propagację, jednak okazało się że w ciągu kilku miesięcy coś mocno zakłócającego pokazało się w okolicy;

Godziny po południowo-wczesnowieczorne;
Pasmo 40m;

Pasmo 80m w godzinach rannych;


Na 80m w okolicach 3,725MHz odebrałem kilka stacji SP, SP7, SP9, SP5 (chyba jakiś konkurs/zawody). Duży poziom zakłóceń (widoczny czerwony pasek na wodospadzie) uniemożliwił odbiór słabszych stacji. W paśmie 27MHz (CB) również mimo zakłóceń udało się odebrać kilka transmisji.

Edit;
Z przed chwili, zakłócenia w większości ustąpiły i propagacja się uśmiechnęła
40m

Oraz fale krótkie;


Każda pionowa linia to jakaś transmisja, po lewej modulacje cyfrowe a po prawej stacje radiofoniczne AM.



Co możemy odebrać/czego możemy posłuchać?

Odpowiedź jest jedna, wszystkiego! O ile mamy odpowiednie warunki i antenę/y możemy odbierać w zasadzie wszystko. Zaczynając na stacjach radiofonicznych (AM/FM/DAB/DAB+/DRM) poprzez emisje CW/SSB/DSB czy nawet mapy pogody(FAX/SSTV/FSK/PSK) do nasłuchu "służb" włącznie, a nawet lokalizować samoloty (ADS-B, ACARS)

Skoro już o "służbach" wspomniałem, to ostudzę niektórych zapaleńców. Większość łączności jest już prowadzona w systemach cyfrowych (TETRA, EDACS itp.) i nasłuch nie jest taki prosty (co nie znaczy że niemożliwy). Jeśli jeszcze w naszej okolicy nie zmieniono systemu na cyfrowy i transmisja jest typowo analogowa, to można "namierzyć" odpowiednie częstotliwości i cieszyć się odbiorem.
W moim przypadku mam "zagnieżdżenie" służb około 250-300m od siebie i w zasadzie widoczność optyczną z antenami wcześniej wymienionych. Widok z okna na maszt antenowy KPP (kilkadziesiąt metrów dalej, zasłaniane przez blok są maszty PSP/OSP i PR);

Przez tą widoczność anten mam niepożądany efekt uboczny, jakiekolwiek uruchomienie nadajnika służb skutecznie "zatyka" moje odbiorniki.


Wybór oprogramowania jest dość spory, GNU Radio(największe możliwości), SDR# (SDR Sharp i zmodyfikowany SDR Sharper) czy HDSDR to tylko jedne z najbardziej popularnych. Osobiście zamiennie używam SDR# i HDSDR (ze względu na sterowanie SDR poprzez CAT mojej wersji https://www.hobbypcb.com/index.php/products/hf-radio/rs-hfiq ). GNU Radio okazało się dla mnie zbyt trudne w konfiguracji w przeciwieństwie do wcześniej wymienionych. Oczywiście użytkownicy Linux czy Android nie są pozbawieni możliwości jakie daje SDR.
Na system Linux poza GNU Radio i HDSDR (w wersji Linuksowej) są dostępne także inne dedykowane programy. Istnieje też specjalna dystrybucja systemu przeznaczona dla radioamatorów Skywave Linux; https://skywavelinux.com/ zawierająca wiele mniej lub bardziej przydatnych aplikacji. Dla Androida wybór również jest dość duży choć chyba najpopularnieszą aplikacją jest SDR Touch; https://play.google.com/store/apps/details?id=marto.androsdr2&hl=pl
Dla osób chcących spróbować czym jest SDR bez inwestycji w sprzęt polecam tzw. Web SDR http://websdr.org/ Pozwoli to oswoić się z obsługą "interfejsu" i podjąć stosowną decyzję. Osobiście ze względu na dużą szerokość pasma preferuję http://websdr.ewi.utwente.nl:8901/ gdzie mamy w zasadzie ciągłą szerokość od DC do blisko 30MHz.

Mogę zdecydowanie polecić tą wersję RTL-SDR dla wszystkich nasłuchowców.

Udanych nasłuchów i dobrej propagacji.
............................................................................

Nasłuch odbywał się na takich antenach;

Umieszczone około 7-8 metrów od powierzchni gruntu,

oraz zamocowanej do warsztatu anteny na pasmo PMR (choć czasami używana jako CB) i niewidocznej, a rozwieszonej między drzewami LW dla niskiego KF.
Pomocna okaże się aplikacja; https://play.google.com/store/apps/details?id=ru.ekbes.ssdb&gl=PL która dzięki wbudowanym próbkom oraz ilustracji na "wodospadzie" (ang. waterfall) pozwoli nam zidentyfikować z jaką emisją/modulacją mamy do czynienia;





Przydatne linki dotyczące RTL2832/U i jego działania jako SDR, oraz techniki SDR ogólnie;

https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2353101.html
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2563267.html
https://www.rtl-sdr.com/
http://osmocom.org/projects/openbsc
https://www.gnuradio.org/
http://www.hdsdr.de/
https://airspy.com/download/

No fajnie, ja kupiłem taką wersję
pl.aliexpress.com/item/4000022975505.html
miałem problemy z panowaniem programu SDRsharp bo był nad zbyt intuicyjny i bez helpa się nie obyło ale ogarnąłem go.
Ja sdr-a wykorzystuję do szukania zakłóceń przy transmisji np na 433Mhz czy przetwornica sieje czy nie, bo oscyloskopem 100Mhz raczej za dużo nie obejrzę a tutaj mam szansę.

Przy tak szerokim paśmie SDR w roli analizatora znakomicie się sprawdza. Ja z większością swoich urządzeń nie mam problemu, najgorzej sieje przetwornica w lampie LED którą mam nad stołem warsztatowym (jak jest włączona, to nic nie odbiorę na KF). @Janusz_kk mógłbyś zrobić zdjęcia wnętrza Swego RTL-SDR? Można by porównać budowę.

Winylov wrote:

Czy soft do obsługi RTL jest w pełnej wersji/ dostałeś go z urządzeniem? Robiłeś jakąś aktualizację?

Nic takiego nie jest potrzebne. Soft oraz sterowniki są dostępne bez problemu w internecie i w tematach na elektroda.pl do których linki podałem. W tym temacie masz wszystko dokładnie opisane wraz z softem; https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2353101.html Sam RTL-SDR nie zawiera żadnego oprogramowania, w pamięci EEPROM są tylko dane identyfikacyjne dla USB.

ArturAVS wrote:

@Janusz_kk mógłbyś zrobić zdjęcia wnętrza Swego RTL-SDR? Można by porównać budowę.

Jest dokładnie taki jak na zdjęciach z aliexpres, ale mogę zrobić dodatkowe tyle że dość ciężko się go rozbiera ze względu na pianki do chłodzenia,
na razie dam tamte

Rozdzielenie obwodów wejściowych to zarówno wygoda jak i możliwy wpływ na parametry odbiornika.
Przydałyby się próby z GNU Radio.

And! wrote:

Rozdzielenie obwodów wejściowych to zarówno wygoda jak i możliwy wpływ na parametry odbiornika.

Jak najbardziej, w moim przerobionym donglu (brak filtrów górno i dolno przepustowych i mocno upakowana konstrukcja) są mocne przesłuchy z UKFu na KF. Lokalny nadajnik radia religijnego "wchodzi" w KF. W tym SDR tego efektu dzięki filtrom i separacji sygnału nie ma.

And! wrote:

Przydałyby się próby z GNU Radio.

Kilka lat temu po kilkudniowych próbach z GNU Radio na Linuxie, "poległem" na konfiguracji programu . Może ktoś chętny opisze swoje przygody z tym softem.

Czy takie prognozy https://www.sp5py.pl/viewpage.php?page_id=16 faktycznie się sprawdzają i można zaplanować nasłuch, czy też jest to mocne przybliżenie?

Dla tematu korzystajacych z RTL 2832 R820T i podobnych Podstawke Ant. dongla wykorzystalem do wykonania ant. tzw. bat, pasmo 2m/70cm wymiary fi drutu 2-3 mm. Od podstawy gwintu odcinek drutu 4cm. cewka fi 2cm. dl. L cewki 2cm. 5 zw. promiennik 44 cm

Co do anten, to wybór jest dowolny. Ważne aby była to antena na pasmo którego chcemy słuchać. Mam nadzieję że dotrą do mnie w najbliższym tygodniu tranzystory J310 i 2N5109 to w końcu zbuduję antenę Mini Whip PA0RDT http://dl1dbc.net/SAQ/miniwhip.html. Sprawdzę jej działanie bo ludzie chwalą. Mam też zrobiony preselektor zrobiony w/g opisu z tej strony; http://sp-hm.pl/thread-1648.html . Testowany na LW sprawdza się rewelacyjnie jak na tak prostą konstrukcję. Myślę że taki duet ( Mini Whip+preselektor) będzie ładnie współpracował z SDR.
Andrzeju nigdy specjalnie nie zajmowałem się mapami i prognozami propagacyjnymi, jednak po kilkunastu latach nasłuchów związek jest widoczny (w zasadzie słyszalny ).

ArturAVS wrote:

Mam nadzieję że dotrą do mnie w najbliższym tygodniu tranzystory J310 i 2N5109 to w końcu zbuduję antenę Mini Whip PA0RDT...

Od razu cię uprzedzę, że miniwhip musi być zamontowany jak najdalej od urządzeń zakłócających (lampy LED, zasilacze impulsowe, itp.), ponieważ wzmocni nie tylko użyteczne sygnały, ale i zakłócenia. W warunkach miejskich najlepszym miejscem będzie co najmniej 1,5-2m maszt na dachu, w warunkach wiejskich można tą antenę zamontować już za oknem.

Aż sobie zamówiłem ten sprzęt , zawsze to nie będzie mi się walał po nogami mój konwerter do KF-u na LA1185 i nie będę musiał anten przepinać . Mam takie pytanie , czy nowe pudełeczko zadziała plug&play ze sterownikami jakie teraz mam, czyli do dongielka na RTL820T ? Czy trzeba instalować od nowa ? Co do nasłuchu KF-u to nawet z niezłym powodzeniem używam do tego anten ... QHA na pasmo NOAA ,a druga GP 2m/70cm + do każdej wzmacniacz liniowy . Z tego co da się zauważyć QHA lepiej spisuję się do około 10 MHz ,a GP powyżej . Stacja nadająca faksymile z Hamburga odbierana jest bez problemu . Cyfrowe stacje radiowe nadające w DRM też . Na 80-ce czasami słyszę rodaków . Chciałbym jakąś prawilną antenę do KF-u , ale niestety nie mam warunków . Nawet głupiego druta nie mam jak rozciągnąć . Kiedyś na próbę zrobiłem magnetic loop strojoną agregatem ze starego radia . Ale w domu nie sposób to trzymać ,a na zewnątrz nie mam jak (blok) .

Nie rozumiem po co te wykresy komputerowe przy SDR. Co one dają? Nie wystarczy RDS i wskaźnik poziomu sygnału, tak jak w tradycyjnym tunerze?

rosomak19 wrote:

Mam takie pytanie , czy nowe pudełeczko zadziała plug&play ze sterownikami jakie teraz mam, czyli do dongielka na RTL820T ?

Może wymagać ponownego zainstalowania sterownika ZADIG (podejrzewam inne numery VID/PID), oraz kalibracji częstotliwości po uruchomieniu.

kaem wrote:

Nie rozumiem po co te wykresy komputerowe przy SDR. Co one dają? Nie wystarczy RDS i wskaźnik poziomu sygnału, tak jak w tradycyjnym tunerze?

Zwykła stacja radiofoniczna FM zajmuje pasmo około 150kHz (FM stereo, RDS), transmisja w SSB to kilka kHz a CW to kilkaset Hz. Bez "wodospadu" raczej ciężko byłoby idealnie trafić w transmisję, a sam wygląd pomaga zidentyfikować rodzaj emisji.

Takie ustrojstwo nadaje sie do analizy DVB-T i regulacji anten telewizyjnych ?

Robo0008 wrote:

Takie ustrojstwo nadaje sie do analizy DVB-T i regulacji anten telewizyjnych ?

Skoro w zamyśle producenta układ RTL2832/U wraz z dodatkami miał pełnić funkcje odbiornika DVB-T to pewnie w tym zastosowaniu też się sprawdzi. Być może jest odpowiedni soft dedykowany do analizy sygnału DVB-T, trzeba poszukać.

Robo0008 wrote:

Takie ustrojstwo nadaje sie do analizy DVB-T i regulacji anten telewizyjnych ?

Te tunery w trybie DVB-T nie mają niczego poza wskaźnikiem poziomu sygnału, a działanie tego wskaźnika zależy od układu będącego głowicą. RT820T/2 działa dobrze, a np na FC0012 wskaźnik nie działał. W trybie SDR z sygnałem DVB-T nie wiele da się zrobić, ponieważ nie mieści się w szerokości pracy tego SDR, ale można ocenić na oko jakość tego sygnału oglądając jego widmo. Widać czy widmo jest mniej-więcej równe, czy poszarpane, czy jest przesterowany wzmacniacz w instalacji antenowej, czy jest jakiś silny sygnał zakłócający. Generalnie da się dużo zobaczyć, ale trzeba wiedzieć na co patrzeć i jak sterować wzmocnieniem samego urządzenia. Dla zawodowego instalatora nie jest to rozwiązanie, natomiast do dopieszczenia instalacji domowej to wystarczy.

ARTURAVS
Każdym donglem na RTL2832 odbierże się TV DVB-T Softwarowo powinno się przenieś w Menedżer urządeń do Kontrolery audio video, mając płytkę cd ze sterownikami Po wprowadzeniu sterowników dongiel powinien być widoczny/ umieści się w Kontroler audio video. ProgDVB to wisienka do odbioru TV DVB-T dla dongli na USB

@flinc ale ja doskonale o tym wiem. @Robo0008 pytał o analizę sygnału a nie jego odbiór.

Jest ARGO do analizy syg.

A do czego może być to łącze 4pin J2 ?

abart64 wrote:

A do czego może być to łącze 4pin J2 ?

Jest na nim wyprowadzone 3,3V, GND i dwa piny bezpośrednio do RTL.

flinc wrote:

Jest ARGO do analizy syg.

Zainstalowałem i brak obsługi RTL, tylko karty dźwiękowe. Pokaż jak w nim uruchomić RTLa.

ArturAVS wrote:

abart64 wrote:

A do czego może być to łącze 4pin J2 ?

Jest na nim wyprowadzone 3,3V, GND i dwa piny bezpośrednio do RTL.

Porty GPIO_0 i GPIO_3. Podobno da się portami GPIO sterować.

Bardzo fajne pudełko!

Tak się zastanawiam czy dałoby się zasilić to z telefonu - zrobić sobie coś w stylu wydrukowanej w 3D obudowy na plecki smartfona z tą płytką wewnątrz, odpowiednio zekranowaną oczywiście + wyciągnąć gniazda antenowe na krawędź takiej obudowy i w ten sposób uzyskać bardzo przenośne SDR.

Do smartfona ściągasz np. SDRSHARP / HDSDR Dokup kabelek gniazdo USB - Mini USB i odbierasz na smartfonie bez kombinacji

Pod warunkiem że tablet/telefon obsługuje USB OTG.

Oczywiście odbior z dongla RTL2832 .... jak i inne dongle na USB

flinc wrote:

inne dongle na USB

Oparte na RTL2832, inne "tunery" nie zadziałają.

Dlaczego nie mialyby dzialać Smartfon to mini PC tylko dodano możliwość dzwonienia, na Y...E prezentacja korzystania dongli na USB.