🎸 🤱🏽 🤹🏿 القليل عن جهاز الراديو الحديث على مثال HackRF One 🧟 🧔🏾 👟

تحياتي يا هبر!
منذ بعض الوقت ، في مجال رؤيتي كثيرًا ما جاءت الكثير من المقالات ومقاطع الفيديو حول موضوع أجهزة الإرسال والاستقبال SDR. الموضوع يهم اليوم. تحظى أجهزة HackRF One بشعبية كبيرة بين هواة الراديو و "التقنيين" الآخرين من مختلف الأنواع (حتى يومنا هذا ، على الرغم من حقيقة أن جهاز الإرسال والاستقبال هذا قد ظهر في السوق لفترة طويلة ، والآن هناك بالفعل العديد من خيارات SDR الأخرى لخطة مماثلة ، بما في ذلك أكثر إنتاجية). تقريبا جميع المقالات حول هذا الموضوع تناقش أدوات البرمجيات (كقاعدة ، العمل مع راديو جنو ، وصف خوارزميات DSP ، إلخ) ، وإعطاء أمثلة عملية لالتقاط الإشارات اللاسلكية ، وعرض انتحال GPS ، واستقبال الإشارات من الأقمار الصناعية للطقس ، إلخ. يستخدم Hack-RF One كنوع من "الصندوق" العالمي ،مما يتيح لك القيام بالعديد من الأشياء المثيرة للاهتمام. يكفي أن يكون لديك خبرة برمجة صغيرة وفهم عام لما هي الإشارة الرقمية - من حيث المبدأ ، تم تجاوز عتبة الدخول لأبسط التجارب مع SDR. في الواقع ، هذا بالطبع عظيم.
ولكن من بين العديد من المقالات التي لم ألتق بها بعد واحدة واحدة حيث سيتم النظر في أجهزة جهاز الإرسال والاستقبال بعناية ، حيث تم تحليل دائرته بشكل أو بآخر (إذا كنت قد قابلت ، يرجى إعطاء رابط في التعليقات).
علاوة على ذلك ، فإن إهمال معين لهذه المشكلة من قبل "مستخدمي" هذه الوحدة وغيرها من وحدات الإرسال والاستقبال المماثلة أمر مثير للقلق. في العديد من المقالات الشائعة ، يتبين أن مستقبل / جهاز إرسال SDR هو:

من الواضح أن المبدأ الأساسي لتكنولوجيا SDR هو تنفيذ وظائف النظام الراديوي (الذي تم إجراؤه سابقًا في شكل تناظري باستخدام الأجهزة الإلكترونية) - في شكل رقمي ، عن طريق معالجة إشارة رقمية. وحتى ليس فقط في نقل المعالجة إلى الرقمية ، ولكن أيضًا في القدرة على استخدام أدوات أكثر تعقيدًا لمعالجة الإشارات. لكن كل هذا لا يعني على الإطلاق أن التجسيد المادي لأي جهاز إرسال واستقبال SDR نموذجي حديث هو وحدة ADC / DAC + DSP ، وكل شيء آخر ليس ضروريًا (وإذا كان كذلك ، فهو ثانوي). وبالتالي ، فإن المعرفة المتعلقة بفهم الدوائر التناظرية لوحدة الراديو غير مطلوبة. يبدو أنه يكفي الحصول على ADC ، DAC بخصائص رائعة ، وتوصيلها بالهوائي من أحد الأطراف ، إلى جهاز كمبيوتر من جهة أخرى - وهنا يكون SDR جاهزًا لجميع الحالات ولجميع الأجيال).ربما هذا النهج يكفي لإثبات مبادئ حقوق السحب الخاصة ، ولكن من الواضح أن هذا لا يكفي لمعدات الاتصال الحقيقية.
في هذه الحالة ، يتم فصل الذباب من الشرحات ببساطة شديدة. إن ظهور التقنيات الجديدة لا ينفي الفيزياء وطبيعة الأشياء والدوائر التناظرية.
كما تعلم ، باستخدام ADC ، من المنطقي رقمنة إشارة ذات تردد إشارة متطرف أقل بمرتين أو أكثر من تردد أخذ العينات. فقط في هذه الحالة ، يمكن استعادة المعلومات من الإشارة دون فقد. غالبًا ما تنشأ المواقف عندما يتجاوز التردد المتطرف للإشارة نصف تردد أخذ العينات من ADCs الموجودة في العالم ، أو عندما يكون خيار استخدام ADCs مكلفًا بشكل غير معقول لمشروع معين. في هذه الحالة ، لا مفر من الحاجة إلى نقل الإشارة إلى الجزء السفلي من الطيف بشكل تناظري. ويستخدم بشكل شائع. ناهيك عن الحاجة إلى تضخيم وترشيح الإشارة التناظرية لتحقيق الخصائص اللازمة للنظام الراديوي. ينطبق الشيء نفسه بالضبط على DAC ومسار الإرسال.
إذا نظرنا إلى مصدر أكثر جدية (على سبيل المثال ، كتاب "Radio-Defined Radio for Engineers" من متخصصين من شركة Analog Devices Inc.) ، سنرى أن بنية الأجهزة النموذجية لمنصة SDR تبدو كما يلي:

كما ترى ، بين الهوائيات و ADC / DAC لديها المكان الذي يجب أن يكون فيه الواجهة الأمامية RF ، والذي يتضمن تنفيذ الوظائف المذكورة أعلاه. أريد أن أتحدث أكثر عن هذا الجزء من جهاز الإرسال والاستقبال HackRF One في هذه المقالة.
ولكن في وقت لاحق. أنا أقوم بزيارة بعض الوقت.
أفترض أن الإدراك المبسط يرتبط على الأرجح بموضوع الموضوع الذي "اعتاد عليه الشخص" - وهو نوع من التشوه المهني. لنفترض أن مطورًا لم يكن لديه الكثير للقيام به مباشرة مع الإلكترونيات الراديوية علم أن هناك معجزة - SDR ، يمكن برمجتها ، معالجتها / توليفها الإشارات عن طريق البرمجيات ، اصطيادها عن طريق القرصنة اللاسلكية ، وما إلى ذلك ، أي. باستخدام رمز البرنامج ، يمكنك إنشاء إشارات لاسلكية فعلية ، ومعالجة الإشارات المستلمة (على الأقل من إشارة السيارة لجار شرير ، على الأقل من الفضاء). في الواقع ، إنه رائع! والموضوع مثير للاهتمام للشخص ، فهو منغمس فيه تمامًا و ... وفي أغلب الأحيان لا يبدأ في دراسة نظرية الاتصالات اللاسلكية ، هندسة الراديو ، يفعل في هذا الموضوع ما يعرفه بالفعل وما هو أكثر إعجابًا - يتقن أدوات تصميم البرمجيات ، يبدأ في تذكر / دراسة DSP ،- في النهاية ، يعتبر أن هذه المجالات هي الأكثر أهمية وأهمية في جهاز الإرسال والاستقبال ، وكل شيء آخر يدخل في الخلفية ويبدو أنه ليس مهمًا جدًا ، ومن حيث المبدأ ، ليس ضروريًا. بالطبع ، أبالغ ، لكني قابلت الكثير من الآراء المتشابهة (المخلصة تمامًا) ، بما في ذلك في المحور ومع ذلك ، يعمل هذا النهج ، كقاعدة عامة ، فقط داخل استخدام الهواة لمثل هذه الأجهزة. في الواقع ، إذا كان من الضروري تصميم نظام اتصال بشكل مستقل ، وجهاز إنترنت الأشياء ، ونوع من الرادار ، وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى خوارزميات التشغيل الرقمي ، تلعب خصائص التردد اللاسلكي لجهاز الإرسال والاستقبال دورًا مهمًا بنفس القدر ، والتي يتم حسابها بالضرورة ونمذجتها وتحسينها أثناء التطوير. تحدد هذه الخصائص إلى حد كبير النطاق المقبول للتطبيق لوحدة راديوية معينة.كل شيء آخر يذهب إلى الخلفية ويبدو أنه ليس مهمًا جدًا ، ومن حيث المبدأ ، ليس ضروريًا. بالطبع ، أبالغ ، لكني قابلت الكثير من الآراء المتشابهة (المخلصة تمامًا) ، بما في ذلك في المحور ومع ذلك ، يعمل هذا النهج ، كقاعدة عامة ، فقط داخل استخدام الهواة لمثل هذه الأجهزة. في الواقع ، إذا كان من الضروري تصميم نظام اتصال بشكل مستقل ، وجهاز إنترنت الأشياء ، ونوع من الرادار ، وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى خوارزميات التشغيل الرقمي ، تلعب خصائص التردد اللاسلكي لجهاز الإرسال والاستقبال دورًا مهمًا بنفس القدر ، والتي يتم حسابها بالضرورة ونمذجتها وتحسينها أثناء التطوير. تحدد هذه الخصائص إلى حد كبير النطاق المقبول للتطبيق لوحدة راديوية معينة.كل شيء آخر يذهب إلى الخلفية ويبدو أنه ليس مهمًا جدًا ، ومن حيث المبدأ ، ليس ضروريًا. بالطبع ، أبالغ ، لكني قابلت الكثير من الآراء المتشابهة (المخلصة تمامًا) ، بما في ذلك في المحور ومع ذلك ، يعمل هذا النهج ، كقاعدة عامة ، فقط داخل استخدام الهواة لمثل هذه الأجهزة. في الواقع ، إذا كان من الضروري تصميم نظام اتصال بشكل مستقل ، وجهاز إنترنت الأشياء ، ونوع من الرادار ، وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى خوارزميات التشغيل الرقمي ، تلعب خصائص التردد اللاسلكي لجهاز الإرسال والاستقبال دورًا مهمًا بنفس القدر ، والتي يتم حسابها بالضرورة ونمذجتها وتحسينها أثناء التطوير. تحدد هذه الخصائص إلى حد كبير النطاق المقبول للتطبيق لوحدة راديوية معينة.لكني قابلت الكثير من الآراء المتشابهة (الصادقة المطلقة) ، بما في ذلك على المحور ومع ذلك ، يعمل هذا النهج ، كقاعدة عامة ، فقط داخل استخدام الهواة لمثل هذه الأجهزة. في الواقع ، إذا كان من الضروري تصميم نظام اتصال بشكل مستقل ، وجهاز إنترنت الأشياء ، ونوع من الرادار ، وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى خوارزميات التشغيل الرقمي ، تلعب خصائص التردد اللاسلكي لجهاز الإرسال والاستقبال دورًا مهمًا بنفس القدر ، والتي يتم حسابها بالضرورة ونمذجتها وتحسينها أثناء التطوير. تحدد هذه الخصائص إلى حد كبير النطاق المقبول للتطبيق لوحدة راديوية معينة.لكني قابلت الكثير من الآراء المتشابهة (الصادقة المطلقة) ، بما في ذلك على المحور ومع ذلك ، يعمل هذا النهج ، كقاعدة عامة ، فقط داخل استخدام الهواة لمثل هذه الأجهزة. في الواقع ، إذا كان من الضروري التصميم المستقل لنظام الاتصال ، وجهاز إنترنت الأشياء ، ونوع من أنواع الرادار ، وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى خوارزميات التشغيل الرقمي ، تلعب خصائص التردد اللاسلكي لجهاز الإرسال والاستقبال دورًا مهمًا بنفس القدر ، والتي يتم حسابها بالضرورة ونمذجتها وتحسينها أثناء التطوير. تحدد هذه الخصائص إلى حد كبير النطاق المقبول للتطبيق لوحدة راديوية معينة.بالإضافة إلى الخوارزميات الرقمية ، تلعب خصائص التردد اللاسلكي لجهاز الإرسال والاستقبال دورًا مهمًا بنفس القدر ، والتي يتم حسابها بالضرورة ونمذجتها وتحسينها أثناء التطوير. تحدد هذه الخصائص إلى حد كبير النطاق المقبول للتطبيق لوحدة راديوية معينة.بالإضافة إلى الخوارزميات الرقمية ، تلعب خصائص التردد اللاسلكي لجهاز الإرسال والاستقبال دورًا مهمًا بنفس القدر ، والتي يتم حسابها بالضرورة ونمذجتها وتحسينها أثناء التطوير. تحدد هذه الخصائص إلى حد كبير النطاق المقبول للتطبيق لوحدة راديوية معينة.
هذه "الصناديق" العالمية مثل HackRF One لها أيضًا خصائصها الخاصة ، والتي وضعها المطور عمداً في الدائرة الكهربائية ، والتي بنفس الطريقة تحد من أداء نظام الاتصالات ، ولم يعد من الممكن إصلاح هذه القيود بأي أدوات برمجية.
نظرًا لأن لدي تشوهًا احترافيًا - على العكس - تجاه تطوير الأجهزة ، سيتم تقديم نظرة عامة موجزة عن HackRF One من هذا الجانب بالذات. ضع في اعتبارك بنية الأجهزة في HackRF One ، والتي ستقيم القدرات التقنية والقيود لهذه الوحدة اللاسلكية. آمل أن يكون هذا مفيدًا لأولئك الذين يستخدمون Hack-RF ، لكنهم ليسوا على دراية بهندسة الراديو ، ولأولئك الذين يعتقدون أن العمل مع أجهزة الإرسال والاستقبال SDR لا يتطلب ، من حيث المبدأ ، معرفة وفهم خصائص الترددات اللاسلكية لهذا الجهاز ، والدوائر التناظرية بشكل عام.
وجد المصدر الوحيد المثير للاهتمام الذي فحص بعض ميزات الأجهزة في HackRF One مقطع فيديو لخطاب مؤلف مشروع HackRF نفسه ، مايكل عثمان ، في مؤتمر REcon 2014.
www.youtube.com/watch؟v=4Lgdtr7ylNY&start_radio=1&list=RDQMQpFkO5DyFBk
هناك يفكر في إمكانية توسيع قدرات HackRF One بمجرد تعديل الأجهزة ، ويستشهد بحقائق مثيرة للاهتمام. أوصي بعرض مهتمة ومتعاطفة.

هاكرف واحد

HackRF One - هو مشروع مفتوح المصدر ، ومصادره متاحة.
ترد خصائص الأجهزة في جميع المصادر تقريبًا في قائمة قليلة نوعًا ما:
• تردد تشغيل من 1 ميجاهرتز إلى 6 جيجاهرتز
• جهاز إرسال واستقبال نصف مزدوج
• ما يصل إلى 20 مليون عينة في الثانية
• عينات تربيعية 8 بت (8 بت أنا و 8 بت س)
• متوافق مع راديو GNU و SDR # والمزيد
• كسب RX و TX القابل للتكوين بالبرامج ومرشح النطاق الأساسي
• طاقة منفذ هوائي يتم التحكم فيه بواسطة البرامج (50 مللي أمبير عند 3.3 فولت)
• موصل هوائي
أنثى SMA • إدخال وإخراج ساعة SMA للمزامنة
• أزرار ملائمة للبرمجة
• موصلات داخلية للتوسيع
• USB 2.0 عالي السرعة
• يتم تشغيله بواسطة USB
• أجهزة مفتوحة المصدر
إذا قمت بتنزيل رسم تخطيطي للدائرة وفهمت القليل عنه ، يمكنك استعادة بنية جهاز الإرسال والاستقبال وفهم المزيد عن تشغيله. ما تم القيام به: من الوصف العام ، من المعروف أن HackRF One هو جهاز إرسال واستقبال نصف مزدوج ، أي يمكن أن تعمل على كل من الإرسال والاستقبال ، ولكن فقط في نقاط زمنية مختلفة. من الدائرة ، هذا أمر مفهوم أيضًا - هناك خرج واحد واحد للهوائي ، يمكن للإشارة أن تأتي من خرج مسار الإرسال أو يمكن إزالتها وإدخالها في مدخل مسار الاستقبال.

تحتوي الدائرة على العديد من المفاتيح القابلة للتحكم ، والتي يتم من خلالها تكوين مسار الإشارة المستقبلة أو المرسلة في كل لحظة من الزمن. سنعود إلى الخيارات الممكنة لاحقًا ، ولكن في الوقت الحالي سننظر في العناصر الرئيسية لبنية الأجهزة.

الجزء الرقمي ، ADC ، DAC

لن أسهب في الحديث عن الجزء الرقمي.
الوحدة متصلة بجهاز كمبيوتر عبر كابل USB. من خلال هذه الواجهة ، يتلقى HackRF One الطاقة من المضيف ، والتي يتم من خلالها نقل جميع البيانات رقميًا. على جانب HackRF واحد ، لدينا متحكم دقيق LPC4320FBD144 مع نواة ARM Cortex-M4 ، هناك CPLD XC2C64A-7VQG100C متصل بشريحة MAX5864 ، وهما اثنان من ADC و 2 DACs (اثنان - لأن واحد من أجل أنا ، والثاني لمكونات إشارة Q ) في حزمة واحدة. بت ADC = 8 بت ، بت DAC = 10 بت. بشكل عام ، فإن خصائص ADC و DACs متواضعة تمامًا. الحد الأقصى للتردد في تسجيل الوقت هو 22 ميجاهرتز (وهو العامل المقيد في الحد الأقصى لنطاق التردد القابل للتحقيق للإشارة ، لا ينبغي أن تفوق نظرية كوتلنيكوف).
بالمناسبة ، تطرق مايكل عثمان في خطابه للتو إلى مسألة زيادة النطاق العريض لجهاز الإرسال والاستقبال. وأشار إلى أنه حتى إذا قمت باستبدال شريحة ADC-DAC بشريحة أخرى أسرع ، قم بقيادة البيانات مباشرة عن طريق الاتصال بـ CPLD ، متجاوزًا وحدة التحكم الدقيقة ، فإن العنق الضيق التالي سيكون أقصى عرض مسموح به لمرشح الانضباطي (30 ميجاهرتز) الموجود في رقاقة جهاز الإرسال والاستقبال MAX2837. سنستمر في النظر في هذه الشريحة.

جهاز الإرسال والاستقبال IC MAX2837

إن جهاز MAX2837 هو جهاز إرسال واستقبال RF مزدوج أحادي الاتجاه يعتمد على بنية التحويل المباشر بتردد متوسط صفر (IF أو IF - تردد وسيط). سأعطي صورة من المواصفات مع صورة البنية الداخلية للدائرة الدقيقة:

في مسار الإرسال ، مكونات I و Q لإشارة النطاق الأساسي التي تصل إلى مدخل الإدخال من خلال مرشحات قابلة للضبط (مميزة باللون الأحمر 1 ) وتذهب إلى إدخال خلاطات التعزيز ( 2 ). ونتيجة لذلك ، يتم نقل الإشارة إلى تردد من نطاق 2.3 ... 2.7 جيجاهرتز ثم يمر عبر مضخم مع كسب قابل للضبط ( 3 ).
ونتيجة لذلك ، لدينا:
• نطاق الضبط لتردد قطع مرشحات النطاق الأساسي: 1.75 ... 28 ميجاهرتز
• نطاق الضبط لكسب مسار الإرسال = 45 ديسيبل
• ~ 0 ديسيبل للقدرة القصوى للإخراج
تمر الإشارة المستقبلة عند مدخل مسار الاستقبال من خلال مضخم منخفض الضوضاء ( 1 ) وخلاط تربيعي تنخفضي ( 2 ) ومرشحات بتردد قطع قابل للضبط ( 3 ) والنطاق الأساسي مضخمات قابلة للضبط ( 4 ).
بعض الخصائص الهامة لمسار استقبال MAX2837:
• نطاق توليف تردد القطع لمرشحات النطاق الأساسي: 1.75 ... 28 ميجاهرتز
• رقم الضجيج: 2.3 ديسيبل
• نطاق الضبط للكسب: 94 ديسيبل
MAX2837 يحتوي على مركب تردد على متن الطائرة يوفر إشارة مذبذب محلية للخلاطات.
هذه شريحة راديو مثيرة للاهتمام ، وهي في الأساس واجهة أمامية RF جاهزة ، ولكن مع قيود كبيرة - لديها نطاق تردد ضيق إلى حد ما (2.3 ... 2.7 GHz). يمكنك توسيع نطاق تردد العمل للراديو بإضافة مرحلة أخرى من نقل التردد. وهذا يتطلب خلاط تردد لاسلكي ومذبذب محلي. وفي دائرة HackRF One هناك شريحة تجمع بين هذين الجهازين. اعتبره أكثر قليلاً.

مزج التردد ورقاقة خلاط RFFC5072

يحتوي RFFC5072 على مذبذب متحكم في الجهد (VCO أو VCO - مذبذب التحكم في الجهد) وحلقة مقفلة طورية (PLL أو PLL - حلقة مقفلة بمرحلة) وخلاط RF:

يمكن ضبط تردد المذبذب المحلي (LO - Local Oscillator) من نطاق 85 ... 4200 ميجا هرتز ، خطوة توليف 1.5 هرتز. بعد ذلك ، نعتبر مبدأ العمل مع RFFC5072 في الرسم التخطيطي.

مسار المرسل

بالنظر إلى مخطط كتلة HackRF One أعلاه ، يمكنك أن ترى أن هناك العديد من الخيارات الممكنة لترتيب مسار الإشارة المرسلة إلى الهوائي. من الممكن إرسال إشارة من خرج MAX2837 مباشرة إلى مضخم الإخراج (أو الهوائي). أو يمكن إرسال الإشارة أولاً إلى رقاقة RFFC5072 ، لإدخال الخلاط. سنتعامل مع هذا.
نتيجة خلط تردد المذبذب المحلي والإشارة عند التردد المتوسط ، كما هو معروف ، نسختين من الإشارة الموجودة على يسار ويمين تردد المذبذب المحلي (على مسافة تساوي IF فقط). إذا لم يكن ذلك واضحًا لك ، يمكنك التحقق منه بسهولة عن طريق تطبيق المعرفة من علم المثلثات - عن طريق ضرب وظيفتين متناسقتين تتوافق مع إشارة المذبذب المحلي وإشارة IF.
لكننا لسنا بحاجة إلى نسختين من نفس الإشارة. الراديو ليس من المطاط ، كما يقولون ، لملئه بلا مبالاة. عادة ما يتم تحديد إحدى النسخ ، ويتم التخلص من الثانية (التي تسمى قناة المرآة) عن طريق التصفية أو عن طريق إنشاء بنية خاصة لمحول التردد - بدون قناة مرآة.
الخلاط المستخدم في HackRF One ليس واحدًا من هذه ، ولا يمنع أيًا من القنوات. في الوقت نفسه ، قدم مطور HackRF One لاستخدام الفلاتر في مسار المرسل - مرشح تمرير عالي (HPF أو HPF - مرشح تمرير عالي) أو مرشح تمرير منخفض (LPF أو LPF - مرشح تمرير منخفض). اعتمادًا على تكوين المفاتيح الخاصة ، تمر الإشارة من خرج الخلاط عبر أحد هذه المرشحات. لماذا يتم ذلك؟ من الواضح ، فقط من أجل أن تكون قادرًا على منع إما نسخة من الإشارة الموجودة في تردد أقل (LSB - نطاق جانبي منخفض) ، أو نسخة أعلى (USB - نطاق جانبي علوي).
والحاجة إلى مثل هذا الخيار يرجع إلى حقيقة أن المطور أراد توفير أقصى نطاق ممكن من وحدة الراديو. عندما يكون من الضروري استخدام تردد إشارة من النطاق 2.3 ... 2.7 جيجاهرتز للإرسال ، يكفي توصيل إشارة خرج MAX2837 مباشرة بخرج الهوائي (أو تضخيم الإشارة باستخدام مضخم طاقة الخرج) ، متجاوزًا الخلاط والمرشحات. عندما تحتاج إلى أن يكون التردد أقل من 2.3 جيجاهرتز عند الإخراج ، فإن MAX2837 لا يمكنه القيام بذلك مباشرة ، لذلك يتم إرسال الإشارة منه إلى الخالط. كما نتذكر - عند إخراج الخلاط هناك نسختان من الإشارة المفيدة - نقوم بتوصيل إخراج الخلاط بمرشح تمرير منخفض ، وقمع USB. والعكس بالعكس ، عندما تكون هناك حاجة إلى تردد أعلى من 2.7 غيغاهرتز ، يحدث نفس الشيء ، الآن فقط يتم استخدام مرشح التمرير العالي ويتم تصفية LSB. حاول تصوير هذا:

هنا ، يظهر طيف الإشارة بشكل تخطيطي في كل مرحلة من مسار الإرسال ، بالإضافة إلى استجابة التردد للمرشحات المستخدمة.
وبالتالي ، لدينا نسخة مجمعة من بنية جهاز الإرسال اللاسلكي:
• عند الترددات العالية ، تعمل الدائرة المتغايرة مع اثنين من تحويلات التردد لأعلى
• عند 2.3-2.7 جيجاهرتز ، يمكن للنظام أن يعمل في شكل جهاز إرسال مع تحويل مباشر (دارة هومودين)
• بتردد أقل ، إشارة من التردد المتوسط حملت بالفعل إلى أسفل.

مسار المتلقي

يتم ترتيب مسار الاستقبال بطريقة مشابهة ، تعمل الدائرة الآن فقط بحيث يتم نقل أي إشارة إدخال إلى منطقة التردد 2.3 ... 2.7 جيجا هرتز ، حيث يتم معالجتها بواسطة مسار الاستقبال MAX2837 - يحول المكونات ذات التردد المنخفض إلى I ، Q للإرسال إلى ADC.
أود أيضًا أن أشير إلى أنه مثل مكبر الصوت منخفض الضوضاء عند الإدخال ، يتم استخدام نفس طراز مكبر الصوت بالضبط المستخدم عند إخراج جهاز الإرسال - MGA-81563. القرار بالطبع مثير للجدل. ولكن من ناحية أخرى ، إذا لم يكن لدى مؤلف المشروع هدف تحسين وحدة الراديو لمهمة ضيقة محددة مع متطلبات الطاقة لجهاز الإرسال ومتطلبات الضوضاء للمستقبل (من الواضح ، لم يكن هذا هو الحال) ، ولكن الهدف كان على الأقل زيادة طاقة الإخراج وعدم إدراك بعبارة أخرى ، هناك ضوضاء معيبة للجزء المستقبل ، وبعبارة أخرى ، كان يكفي القيام بشيء "متوسط" في هذا الصدد ، وربما يكون لهذا الخيار الحق في الوجود. علاوة على ذلك ، في نفس الوقت ، كان من الممكن توفير تكلفة الجهاز من خلال رفض تضخيم مجموعة المكونات.

لذا ، اكتشفنا الآن إلى حد ما تكوين بنية الأجهزة والغرض من العناصر الموجودة فيها. لا شيء يمنعنا الآن من النظر عن كثب في مواصفات كل عنصر من عناصر الدائرة الرئيسية والحصول على قائمة كاملة بخصائص الترددات اللاسلكية الكمية لـ HackRF One بالكامل. بادئ ذي بدء ، من المهم معرفة الخصائص الخطية للمرسل ، رقم الضوضاء لجهاز الاستقبال ، ضجيج المرحلة النهائية لمزج التردد ، إلخ. هذه الخصائص ، بدورها ، ستسمح لك بحساب قابلية تطبيق الوحدة لمهمة معينة. قررت قصر هذه المقالة فقط على الوصف الوظيفي للدائرة وعدم إعطاء أي حسابات واستنتاجات كمية. إذا كان الموضوع مثيرًا للاهتمام للمجتمع ، فسأحاول كتابة تكملة.

ما هي النتيجة

كما هو الحال في أي عمل آخر ، يجب أن يكون هناك دائمًا الحس السليم في كل مكان. ما هي النقطة في العمارة مع هوائي ADC +؟ بساطة؟ نعم ، ولكن هذه ليست سوى بساطة فهم عمل "المواطن العادي" ، وفي كثير من الحالات اتضح أن هذا ليس الأمثل وغير معقول. كما ترون ، مطور أحد أكثر أجهزة الإرسال والاستقبال SDR شيوعًا - HackRF One ، فهم هذا ، وإلا لكان قد ربط بغباء ADC / DAC قوي بالهوائي واقترح استخدام أقوى قوة حوسبة لتوليف / معالجة إشارة النطاق العريض. سيكون الأمر يستحق ... الكثير (بعبارة ملطفة). بدلاً من ذلك ، قدم حلًا هندسيًا جميلًا إلى حد ما ، حيث كان قادرًا على استخدام مكونات الميزانية ، وبناء بنية ذات خصائص أداء جيدة جدًا للجهاز. التكلفة الإجمالية المنخفضة (لهذه الوظيفة) ،مجموعة واسعة من العمل - وهذا هو بالضبط ما جعل المشروع شائعًا ومتاحًا للناس ، و "بساطة" بنية الجزء الراديوي الذي لم يخترعه أي شخص. من المفيد فقط محاولة بناء جهاز إرسال واستقبال بنفس الخصائص التي يمتلكها HackRF One هذا على الأقل على مبدأ ADC / DAC + PC = SDR ، ومحاولة اختيار ADC ، و DACs التي ستقوم مباشرة بتوليف الإشارات ورقمتها بسرعة 6 غيغاهرتز وفهم مدى صحتها وماذا سيكلف. ماذا يمكننا أن نقول عن أنظمة التردد العالي (التي تعمل عند عشرات غيغاهرتز) ، والتي تكتسب الآن شعبية متزايدة. بالنسبة لهم ، فإن طريقة رقمنة "مباشرة" هي مدينة فاضلة غير معقولة تمامًا. على الأقل - في المرحلة الحالية من تطوير التكنولوجيا.من المفيد فقط محاولة بناء جهاز إرسال واستقبال بنفس الخصائص التي يمتلكها HackRF One هذا على الأقل على مبدأ ADC / DAC + PC = SDR ، ومحاولة اختيار ADC ، و DACs التي ستقوم مباشرة بتوليف الإشارات ورقمتها بسرعة 6 غيغاهرتز وفهم مدى صحتها وماذا سيكلف. ماذا يمكننا أن نقول عن أنظمة التردد العالي (التي تعمل عند عشرات غيغاهرتز) ، والتي تكتسب الآن شعبية متزايدة. بالنسبة لهم ، فإن طريقة رقمنة "مباشرة" هي مدينة فاضلة غير معقولة تمامًا. على الأقل - في المرحلة الحالية من تطوير التكنولوجيا.من المفيد فقط محاولة بناء جهاز إرسال واستقبال بنفس الخصائص التي يمتلكها HackRF One هذا على الأقل على مبدأ ADC / DAC + PC = SDR ، ومحاولة اختيار ADC ، و DACs التي ستقوم مباشرة بتوليف الإشارات ورقمتها بسرعة 6 غيغاهرتز وفهم مدى صحتها وماذا سيكلف. ماذا يمكننا أن نقول عن أنظمة التردد العالي (التي تعمل عند عشرات غيغاهرتز) ، والتي تكتسب الآن شعبية متزايدة. بالنسبة لهم ، فإن طريقة رقمنة "مباشرة" هي مدينة فاضلة غير معقولة تمامًا. على الأقل - في المرحلة الحالية من تطوير التكنولوجيا.ماذا يمكننا أن نقول عن أنظمة التردد العالي (التي تعمل عند عشرات غيغاهرتز) ، والتي تكتسب الآن شعبية متزايدة. بالنسبة لهم ، فإن طريقة رقمنة "مباشرة" هي مدينة فاضلة غير معقولة تمامًا. على الأقل - في المرحلة الحالية من تطوير التكنولوجيا.ماذا يمكننا أن نقول عن أنظمة التردد العالي (التي تعمل عند عشرات غيغاهرتز) ، والتي تكتسب الآن شعبية متزايدة. بالنسبة لهم ، فإن طريقة رقمنة "مباشرة" هي مدينة فاضلة غير معقولة تمامًا. على الأقل - في المرحلة الحالية من تطوير التكنولوجيا.
من الواضح أن بنية HackRF One الموصوفة والتحكم في كل عنصر من عناصر الدائرة مخفية عن المبرمج في مكان ما في الدوائر وبرامج التحكم (يرجى من قبل شخص ما بمجرد كتابته). بطبيعة الحال ، ليس من المنطقي للجميع والجميع الخوض في عمق هندسة الراديو. لا يلزم الشخص المتورط في DSP أن يفهم بالتفصيل ميزات جهاز RF. ومع ذلك ، على أي حال ، يجب على المرء أن يولي المزيد من الاهتمام والدقة لمجالات المعرفة غير المعروفة ، وعدم تجاهلها وعدم تجاهل تلك الحالات عندما يكون من المستحيل الاستغناء عنها. من بين أمور أخرى ، أود أن أشير إلى أن مشروع HackRF One لا يمكن أن يكون مجرد لعبة غريبة في يد مبرمج متحمس ، ولكن يمكن أيضًا أن يكون بمثابة أداة تدريب مثيرة للاهتمام لهواة الراديو / مهندس الراديو.

القليل عن جهاز الراديو الحديث على مثال HackRF One