👍🏼 📳 💌 हैकआरएफ वन के उदाहरण पर आधुनिक रेडियो के उपकरण के बारे में थोड़ा सा 😒 🖖 🐆

अभिवादन, हब्र!
कुछ समय पहले, मेरी दृष्टि के क्षेत्र में बहुत बार बहुत सारे लेख, वीडियो एसडीआर ट्रांसीवर के विषय में आए थे। विषय आज रूचि का है। HackRF एक उपकरण विभिन्न प्रकार के रेडियो शौकीनों और अन्य "तकनीकी" के बीच बहुत लोकप्रिय हैं (आज तक, इस तथ्य के बावजूद कि यह ट्रान्सीवर लंबे समय से बाजार में दिखाई दिया है, और अब पहले से ही एक समान योजना के कई अन्य एसडीआर विकल्प हैं,) अधिक उत्पादक सहित)। इस विषय पर लगभग सभी लेख सॉफ्टवेयर टूल पर चर्चा करते हैं (एक नियम के रूप में, जीएनयू रेडियो के साथ काम करते हैं, डीएसपी एल्गोरिदम का वर्णन करते हैं, आदि), रेडियो सिग्नल कैप्चर करने के व्यावहारिक उदाहरण देते हैं, जीपीएस स्पूफिंग प्रदर्शित करते हैं, मौसम उपग्रहों से संकेत प्राप्त करते हैं, आदि। हैक-आरएफ एक का उपयोग एक सार्वभौमिक "बॉक्स" के रूप में किया जाता है,आपको कई दिलचस्प चीजें करने की अनुमति देता है। यह थोड़ा प्रोग्रामिंग का अनुभव करने के लिए पर्याप्त है और एक डिजिटल समझ क्या है की एक सामान्य समझ है - सिद्धांत रूप में, एसडीआर के साथ सबसे सरल प्रयोगों के लिए प्रवेश सीमा पर काबू पा लिया गया है। वास्तव में, यह निश्चित रूप से महान है।
लेकिन कई लेखों के बीच मैं अभी तक एक भी नहीं मिला हूं, जहां इस ट्रान्सीवर के हार्डवेयर पर सावधानीपूर्वक विचार किया जाएगा, जहां इसके सर्किट का कम या ज्यादा विश्लेषण किया गया था (यदि आप मिले हैं, तो कृपया टिप्पणियों में एक लिंक दें)।
इसके अलावा, इस मुद्दे के "उपयोगकर्ताओं" और इस तरह के अन्य ट्रान्सीवर मॉड्यूल द्वारा एक निश्चित उपेक्षा खतरनाक है। कई लोकप्रिय लेखों में, यह स्लिप करता है कि एसडीआर रिसीवर / ट्रांसमीटर है:

यह स्पष्ट है कि एसडीआर प्रौद्योगिकी का मुख्य सिद्धांत एक रेडियो सिस्टम के कार्यों को लागू करना है (पहले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का उपयोग करके एनालॉग रूप में प्रदर्शन किया गया था) - डिजिटल रूप में, एक डिजीटल सिग्नल को संसाधित करके। और यहां तक कि न केवल प्रसंस्करण को डिजिटल में स्थानांतरित करने के लिए, बल्कि प्रसंस्करण संकेतों के लिए अधिक जटिल उपकरणों का उपयोग करने की क्षमता में भी। लेकिन यह सब बिल्कुल मतलब नहीं है कि किसी भी विशिष्ट आधुनिक एसडीआर ट्रांसीवर का भौतिक अवतार एक एडीसी / डीएसी + डीएसपी मॉड्यूल है, और बाकी सब कुछ आवश्यक नहीं है (और यदि यह है, तो यह गौण है)। और, तदनुसार, रेडियो मॉड्यूल के एनालॉग सर्किटरी को समझने से संबंधित ज्ञान की आवश्यकता नहीं है। ऐसा लगता है कि पर्याप्त एडीसी, डीएसी को शांत विशेषताओं के साथ पकड़ना, उन्हें एक छोर से एंटीना से कनेक्ट करना, दूसरे से पीसी तक - और यहां एसडीआर सभी मामलों के लिए और सभी पीढ़ियों के लिए तैयार है)।शायद यह दृष्टिकोण एसडीआर के सिद्धांतों को प्रदर्शित करने के लिए पर्याप्त है, लेकिन यह स्पष्ट रूप से वास्तविक संचार उपकरणों के लिए पर्याप्त नहीं है।
इस मामले में, कटलेट से मक्खियों को बहुत सरल रूप से अलग किया जाता है। नई प्रौद्योगिकियों के आगमन से भौतिकी, चीजों की प्रकृति और एनालॉग सर्किट्री की उपेक्षा नहीं होती है।
जैसा कि आप जानते हैं, एडीसी का उपयोग करना, यह एक सिग्नल को चरम सिग्नल आवृत्ति के साथ दो या अधिक बार नमूना आवृत्ति की तुलना में कम करने के लिए समझ में आता है। केवल इस मामले में, सिग्नल से सूचना को नुकसान के बिना बहाल किया जा सकता है। बहुत बार स्थितियां तब उत्पन्न होती हैं जब सिग्नल की चरम आवृत्ति दुनिया में मौजूदा एडीसी के नमूने की आवृत्ति के आधे से अधिक हो जाती है, या जब इस तरह के एडीसी का उपयोग करने का विकल्प किसी विशेष परियोजना के लिए अनुचित रूप से महंगा होता है। इस मामले में, स्पेक्ट्रम के निचले हिस्से में सिग्नल को एनालॉग रूप में स्थानांतरित करने की आवश्यकता से कोई बच नहीं सकता है। और आमतौर पर इसका उपयोग किया जाता है। रेडियो सिस्टम की आवश्यक विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए एनालॉग सिग्नल को प्रवर्धित और फ़िल्टर करने की आवश्यकता का उल्लेख नहीं करना। ठीक यही बात डीएसी और प्रेषित पथ पर भी लागू होती है।
यदि हम एक और अधिक गंभीर स्रोत (उदाहरण के लिए, एनालॉग डिवाइसेस इंक के विशेषज्ञों से पुस्तक "सॉफ्टवेयर-परिभाषित रेडियो इंजीनियरों के लिए) को देखते हैं, तो हम देखेंगे कि एसडीआर प्लेटफॉर्म का एक विशिष्ट हार्डवेयर आर्किटेक्चर इस तरह दिखता है:

जैसा कि आप देख सकते हैं, एंटेना और एडीसी / डीएसी के बीच है। आरएफ फ्रंट एंड ब्लॉक होने का स्थान, जिसमें उपरोक्त कार्यों का कार्यान्वयन शामिल है। मैं इस लेख में HackRF वन ट्रांसीवर के इस हिस्से के बारे में अधिक बात करना चाहता हूं।
लेकिन बाद में। मैं थोड़ी देर से आ रहा हूं।
मुझे लगता है कि एक सरलीकृत धारणा शायद इस बात से संबंधित है कि कोई व्यक्ति किस विषय क्षेत्र में "अभ्यस्त" है - एक प्रकार का पेशेवर विरूपण। मान लीजिए कि रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ सीधे तौर पर काम करने वाले एक व्यक्ति को पता चला कि ऐसा कोई चमत्कार है - एसडीआर, इसे सॉफ्टवेयर द्वारा प्रोग्राम, संसाधित / संश्लेषित संकेतों को रेडियो हैकिंग आदि द्वारा शिकार किया जा सकता है, अर्थात। प्रोग्राम कोड का उपयोग करके, आप वास्तविक भौतिक रेडियो सिग्नल उत्पन्न कर सकते हैं, प्राप्त लोगों को संसाधित कर सकते हैं (कम से कम एक बुरे पड़ोसी की कार के संकेत से, कम से कम अंतरिक्ष से)। वास्तव में, यह अच्छा है! और विषय व्यक्ति के लिए दिलचस्प है, वह पूरी तरह से उसमें डूबा हुआ है ... और सबसे अधिक बार वह रेडियो संचार, रेडियो इंजीनियरिंग के सिद्धांत का अध्ययन करना शुरू नहीं करता है, वह इस विषय में करता है कि वह पहले से ही क्या जानता है और उसे क्या पसंद है - वह सॉफ्टवेयर डिजाइन उपकरण को याद करता है / डीएसपी का अध्ययन करना शुरू करता है। ,- अंत में, वह इन क्षेत्रों को ट्रान्सीवर में सबसे महत्वपूर्ण और महत्वपूर्ण मानता है, बाकी सब कुछ पृष्ठभूमि में चला जाता है और ऐसा लगता है कि यह इतना महत्वपूर्ण नहीं है और सिद्धांत रूप में, इतना आवश्यक नहीं है। बेशक, मैं अतिशयोक्ति करता हूं, लेकिन मैं हब पर सहित कई समान राय (बिल्कुल ईमानदार) से मिला हालांकि, यह दृष्टिकोण, एक नियम के रूप में, केवल ऐसे उपकरणों के शौकिया उपयोग के भीतर काम करता है। वास्तविकता में, यदि डिजिटल ऑपरेशन एल्गोरिदम के अलावा, एक संचार प्रणाली, एक IoT डिवाइस, कुछ प्रकार के रडार, आदि को स्वतंत्र रूप से डिजाइन करना आवश्यक है, तो ट्रांसीवर की रेडियो आवृत्ति विशेषताएं एक समान रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, जो आवश्यक रूप से गणना, मॉडलिंग, विकास के दौरान अनुकूलित होती हैं। ये विशेषताएं काफी हद तक किसी विशेष रेडियो मॉड्यूल की प्रयोज्यता की स्वीकार्य सीमा निर्धारित करती हैं।बाकी सब कुछ पृष्ठभूमि में चला जाता है और ऐसा लगता है कि यह इतना महत्वपूर्ण नहीं है और सिद्धांत रूप में, इतना आवश्यक नहीं है। बेशक, मैं अतिशयोक्ति करता हूं, लेकिन मैं हब पर सहित कई समान राय (बिल्कुल ईमानदार) से मिला हालांकि, यह दृष्टिकोण, एक नियम के रूप में, केवल ऐसे उपकरणों के शौकिया उपयोग के भीतर काम करता है। वास्तविकता में, यदि डिजिटल ऑपरेशन एल्गोरिदम के अलावा, एक संचार प्रणाली, एक IoT डिवाइस, कुछ प्रकार के रडार, आदि को स्वतंत्र रूप से डिजाइन करना आवश्यक है, तो ट्रांसीवर की रेडियो आवृत्ति विशेषताएं एक समान रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, जो आवश्यक रूप से गणना, मॉडलिंग, विकास के दौरान अनुकूलित होती हैं। ये विशेषताएं काफी हद तक किसी विशेष रेडियो मॉड्यूल की प्रयोज्यता की स्वीकार्य सीमा निर्धारित करती हैं।बाकी सब कुछ पृष्ठभूमि में चला जाता है और ऐसा लगता है कि यह इतना महत्वपूर्ण नहीं है और सिद्धांत रूप में, इतना आवश्यक नहीं है। बेशक, मैं अतिशयोक्ति करता हूं, लेकिन मैं हब पर सहित कई समान राय (बिल्कुल ईमानदार) से मिला हालांकि, यह दृष्टिकोण, एक नियम के रूप में, केवल ऐसे उपकरणों के शौकिया उपयोग के भीतर काम करता है। वास्तविकता में, यदि डिजिटल ऑपरेशन एल्गोरिदम के अलावा, एक संचार प्रणाली, एक IoT डिवाइस, कुछ प्रकार के रडार, आदि को स्वतंत्र रूप से डिजाइन करना आवश्यक है, तो ट्रांसीवर की रेडियो आवृत्ति विशेषताएं एक समान रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, जो आवश्यक रूप से गणना, मॉडलिंग, विकास के दौरान अनुकूलित होती हैं। ये विशेषताएं काफी हद तक किसी विशेष रेडियो मॉड्यूल की प्रयोज्यता की स्वीकार्य सीमा निर्धारित करती हैं।लेकिन मैं हब पर सहित कई समान राय (बिल्कुल ईमानदार) से मिला हालांकि, यह दृष्टिकोण, एक नियम के रूप में, केवल ऐसे उपकरणों के शौकिया उपयोग के भीतर काम करता है। वास्तविकता में, यदि डिजिटल ऑपरेशन एल्गोरिदम के अलावा, एक संचार प्रणाली, एक IoT डिवाइस, कुछ प्रकार के रडार, आदि को स्वतंत्र रूप से डिजाइन करना आवश्यक है, तो ट्रांसीवर की रेडियो आवृत्ति विशेषताएं एक समान रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, जो आवश्यक रूप से गणना, मॉडलिंग, विकास के दौरान अनुकूलित होती हैं। ये विशेषताएं काफी हद तक किसी विशेष रेडियो मॉड्यूल की प्रयोज्यता की स्वीकार्य सीमा निर्धारित करती हैं।लेकिन मैं हब पर सहित कई समान राय (बिल्कुल ईमानदार) से मिला हालांकि, यह दृष्टिकोण, एक नियम के रूप में, केवल ऐसे उपकरणों के शौकिया उपयोग के भीतर काम करता है। वास्तविकता में, यदि डिजिटल ऑपरेशन एल्गोरिदम के अलावा, एक संचार प्रणाली, एक IoT डिवाइस, कुछ प्रकार के रडार, आदि को स्वतंत्र रूप से डिजाइन करना आवश्यक है, तो ट्रांसीवर की रेडियो आवृत्ति विशेषताएं एक समान रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, जो आवश्यक रूप से गणना, मॉडलिंग, विकास के दौरान अनुकूलित होती हैं। ये विशेषताएँ मोटे तौर पर किसी विशेष रेडियो मॉड्यूल की प्रयोज्यता की स्वीकार्य सीमा निर्धारित करती हैं।डिजिटल एल्गोरिदम के अलावा, ट्रांसीवर की रेडियो-आवृत्ति की विशेषताएं समान रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, जिन्हें आवश्यक रूप से गणना, मॉडलिंग, विकास के दौरान अनुकूलित किया जाता है। ये विशेषताएँ मोटे तौर पर किसी विशेष रेडियो मॉड्यूल की प्रयोज्यता की स्वीकार्य सीमा निर्धारित करती हैं।डिजिटल एल्गोरिदम के अलावा, ट्रांसीवर की रेडियो-आवृत्ति की विशेषताएं समान रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, जिन्हें आवश्यक रूप से गणना, मॉडलिंग, विकास के दौरान अनुकूलित किया जाता है। ये विशेषताएँ मोटे तौर पर किसी विशेष रेडियो मॉड्यूल की प्रयोज्यता की स्वीकार्य सीमा निर्धारित करती हैं।
HackRF एक के रूप में इस तरह के सार्वभौमिक "बक्से" की भी अपनी विशेषताएं हैं, जिसे डेवलपर ने जानबूझकर इलेक्ट्रिक सर्किट में नीचे रखा है, जो उसी तरह से संचार प्रणाली के प्रदर्शन को सीमित करता है, और ये सीमाएं अब किसी भी सॉफ्टवेयर टूल द्वारा तय नहीं की जा सकती हैं।
चूंकि मेरे पास एक पेशेवर विकृति है - इसके विपरीत - हार्डवेयर विकास की ओर, हैकआरएफ वन का एक संक्षिप्त अवलोकन इस तरफ से प्रस्तुत किया जाएगा। हैकआरएफ वन के हार्डवेयर आर्किटेक्चर पर विचार करें, जो इस रेडियो मॉड्यूल की तकनीकी क्षमताओं और सीमाओं का आकलन करेगा। मुझे आशा है कि यह उन लोगों के लिए उपयोगी होगा जो हैक-आरएफ का उपयोग करते हैं, लेकिन रेडियो इंजीनियरिंग से परिचित नहीं हैं, और उन लोगों के लिए जो सोचते हैं कि एसडीआर ट्रांसीवर्स के साथ काम करने के लिए इस उपकरण की रेडियो-आवृत्ति विशेषताओं के सिद्धांत, ज्ञान और समझ की आवश्यकता नहीं है, और सामान्य रूप में एनालॉग सर्किटरी।
एकमात्र दिलचस्प स्रोत ने पाया कि हैकआरएफ वन के कुछ हार्डवेयर फीचर्स की जांच की गई है, आरईआरसी 2014 सम्मेलन में हैकआरएफ परियोजना के लेखक माइकल ओस्समैन के भाषण का एक वीडियो है।
www.youtube.com/watch?v=4Lgdtr7ylNY&start_radio=1&list=RDQMQpFkO5DyFBk
वहाँ वह हार्डवेयर संशोधनों द्वारा सिर्फ हैकर की क्षमताओं के विस्तार की संभावना पर विचार करता है, वह दिलचस्प तथ्यों का हवाला देता है। मैं रुचि और सहानुभूति देखने की सलाह देता हूं।

हैकरफ एक

HackRF One - एक ओपन सोर्स प्रोजेक्ट है, इसके स्रोत उपलब्ध हैं।
लगभग सभी स्रोतों में हार्डवेयर विशेषताओं को एक बल्कि अल्प सूची में दिया गया है:
• 1 मेगाहर्ट्ज से 6 गीगाहर्ट्ज ऑपरेटिंग आवृत्ति
• आधा-द्वैध ट्रांसीवर
• प्रति सेकंड 20 मिलियन नमूनों तक
• 8-बिट क्वाड्रैचर नमूने (8-बिट I और 8-बिट क्यू)
• GNU रेडियो, SDR #, और अधिक के साथ संगत
• सॉफ्टवेयर-विन्यास RX और TX लाभ और बेसबैंड फ़िल्टर
• सॉफ्टवेयर-नियंत्रित एंटीना पोर्ट पावर (3.3 V पर 50 एमए)
• SMA महिला एंटीना कनेक्टर
• SMA महिला घड़ी इनपुट और तुल्यकालन के लिए उत्पादन
• प्रोग्रामिंग के लिए सुविधाजनक बटन
• विस्तार के लिए आंतरिक पिन हेडर
• हाई-स्पीड यूएसबी 2.0
• यूएसबी-संचालित
• ओपन सोर्स हार्डवेयर
यदि आप एक सर्किट आरेख डाउनलोड करते हैं और इसके बारे में थोड़ा समझते हैं, तो आप इस ट्रांसीवर के आर्किटेक्चर को पुनर्स्थापित कर सकते हैं और इसके संचालन के बारे में थोड़ा और समझ सकते हैं। क्या किया गया था: सार्वजनिक विवरण से यह ज्ञात है कि हैकआरएफ वन आधा-डुप्लेक्स ट्रांसीवर है, अर्थात। यह ट्रांसमिशन और रिसेप्शन दोनों पर काम कर सकता है, लेकिन केवल समय में विभिन्न बिंदुओं पर। सर्किट से, यह भी समझ में आता है - एंटीना के लिए एक एकल आउटपुट है, जो सिग्नल ट्रांसमिटिंग पथ के आउटपुट से आ सकता है या प्राप्त पथ के इनपुट को हटाया और खिलाया जा सकता है।

सर्किट में कई नियंत्रणीय स्विच होते हैं, जिनकी सहायता से प्रत्येक समय बिंदु पर प्राप्त या प्रेषित सिग्नल का पथ कॉन्फ़िगर किया जाता है। हम बाद में संभावित विकल्पों पर लौटेंगे, लेकिन अब हम हार्डवेयर आर्किटेक्चर के प्रमुख तत्वों पर विचार करेंगे।

डिजिटल भाग, एडीसी, डीएसी

मैं डिजिटल हिस्से पर नहीं रहूंगा।
मॉड्यूल एक यूएसबी केबल के माध्यम से पीसी से जुड़ा हुआ है। इस इंटरफ़ेस के माध्यम से, हैकआरएफ वन मेजबान से शक्ति प्राप्त करता है, जिसके माध्यम से सभी डेटा को डिजिटल रूप से प्रसारित किया जाता है। हैकआरएफ एक तरफ, हमारे पास एक एआरपीसी कॉर्टेक्स-एम 4 कोर के साथ एक LPC4320FBD144 माइक्रोकंट्रोलर है, एक CPLD XC2C64A-7VQG100C है जो MAX5864 चिप से जुड़ा है, जो दो ADCs और दो DAC (दो - क्योंकि एक मैं के लिए है, क्यू सिग्नल घटकों के लिए दूसरा है) ) एक पैकेज में। बिट एडीसी = 8 बिट्स, बिट डीएसी = 10 बिट्स। सामान्य तौर पर, इन एडीसी और डीएसी की विशेषताएं काफी मामूली होती हैं। उनके क्लॉकिंग की अधिकतम आवृत्ति 22 मेगाहर्ट्ज है (जो सिग्नल के अधिकतम प्राप्त करने योग्य आवृत्ति बैंड में सीमित कारक है, Kotelnikov की प्रमेय को आउटसोर्स नहीं किया जाना चाहिए)।
वैसे, माइकल ओस्मान ने अपने भाषण में सिर्फ ट्रान्सीवर के ब्रॉडबैंड को बढ़ाने के इस मुद्दे को छुआ। उन्होंने कहा कि भले ही आप ADC-DAC चिप को दूसरे के साथ बदलें, एक तेजी से, CPLD से कनेक्ट करके डेटा को सीधे ड्राइव करें, माइक्रोकंट्रोलर को दरकिनार करते हुए, अगली संकीर्ण गर्दन MAX2837 ट्रांसीवर चिप में स्थित ट्यून करने योग्य फ़िल्टर (30 MHz) की अधिकतम अनुमेय चौड़ाई होगी। हम इस चिप पर विचार करेंगे।

ट्रांसीवर आईसी मैक्स 2837

MAX2837 एक एकीकृत अर्ध-डुप्लेक्स आरएफ ट्रांसीवर है जो शून्य रूपांतरण आवृत्ति (IF या IF - इंटरमीडिएट आवृत्ति) के साथ प्रत्यक्ष रूपांतरण वास्तुकला पर आधारित है। मैं microcircuit की आंतरिक वास्तुकला की छवि के साथ विनिर्देश से एक तस्वीर दूंगा:

संचारण पथ में, बेसबैंड सिग्नल के I और Q घटक जो ट्यून करने योग्य फिल्टर (लाल 1 के साथ चिह्नित ) से गुजरते हैं और बूस्ट मिक्सर ( 2 ) के इनपुट पर जाते हैं । नतीजतन, सिग्नल को 2.3 ... 2.7 गीगाहर्ट्ज की सीमा से एक आवृत्ति में स्थानांतरित किया जाता है और फिर एक एम्पलीफायर के माध्यम से एक ट्यून करने योग्य लाभ ( 3 ) के साथ गुजरता है ।
परिणामस्वरूप, हमारे पास:
• बेसबैंड फिल्टर की कटऑफ आवृत्ति की ट्यूनिंग रेंज: 1.75 ... 28 मेगाहर्ट्ज
• प्रेषित पथ लाभ की समायोजन रेंज = 45 डीबी
• अधिकतम उत्पादन शक्ति का 0 dBm
। प्राप्त पथ के इनपुट पर प्राप्त संकेत एक कम-शोर एम्पलीफायर ( 1 ), एक स्टेप-डाउन क्वाड्र्रेटर मिक्सर ( 2 ) से गुजरता है , एक ट्यून करने योग्य कट-ऑफ आवृत्ति ( 3 ) और बेसबैंड के साथ फिल्टर करता है tunable एम्पलीफायरों ( 4 )।
MAX2837 के कुछ महत्वपूर्ण लक्षण पथ प्राप्त करते हैं:
बेसबैंड फिल्टर की कटऑफ आवृत्ति की ट्यूनिंग रेंज: 1.75 ... 28 मेगाहर्ट्ज
• शोर आंकड़ा: 2.3 डीबी
• लाभ की ट्यूनिंग रेंज: 94 डीबी
मैक्स 2837 में एक आवृत्ति सिंथेसाइज़र होता है जो मिक्सर के लिए एक स्थानीय थरथरानवाला संकेत प्रदान करता है।
यहां इस तरह के एक दिलचस्प रेडियो चिप है, अनिवार्य रूप से एक तैयार आरएफ फ्रंट-एंड है, लेकिन एक महत्वपूर्ण सीमा के साथ - इसमें काफी संकीर्ण आवृत्ति रेंज (2.3 ... 2.7 गीगाहर्ट्ज़) है। आप फ़्रीक्वेंसी ट्रांसफर के दूसरे चरण को जोड़कर रेडियो की कार्यशील आवृत्ति रेंज का विस्तार कर सकते हैं। और इसके लिए एक रेडियो फ्रीक्वेंसी मिक्सर और एक स्थानीय थरथरानवाला की आवश्यकता होती है। और HackRF वन सर्किट में एक चिप होती है जो इन दोनों उपकरणों को जोड़ती है। इसे थोड़ा और समझो।

आवृत्ति सिंथेसाइज़र और मिक्सर चिप RFFC5072

RFFC5072 में एक वोल्टेज नियंत्रित थरथरानवाला (VCO या VCO - वोल्टेज नियंत्रण थरथरानवाला), एक चरण बंद लूप (PLL या PLL - चरणबद्ध लूप) और एक आरएफ मिक्सर शामिल है:

स्थानीय थरथरानवाला आवृत्ति (LO - स्थानीय थरथरानवाला) 85 की सीमा से सेट किया जा सकता है ... 4200 मेगाहर्ट्ज, ट्यूनिंग स्टेप 1.5 हर्ट्ज। अगला, हम आरेख में RFFC5072 के साथ काम करने के सिद्धांत पर विचार करते हैं।

ट्रांसमीटर पथ

उपरोक्त हैकआरएफ वन ब्लॉक आरेख को देखते हुए, आप देख सकते हैं कि ऐन्टेना को प्रेषित सिग्नल के लिए पथ की व्यवस्था करने के लिए कई संभावित विकल्प हैं। MAX2837 के आउटपुट से सीधे सिग्नल को आउटपुट एम्पलीफायर (या एंटीना) पर भेजना संभव है। या सिग्नल को मिक्सर के इनपुट पर RFFC5072 चिप में पहले भेजा जा सकता है। हम इससे निपटेंगे।
स्थानीय थरथरानवाला आवृत्ति और मध्यवर्ती आवृत्ति पर संकेत के मिश्रण का परिणाम, जैसा कि ज्ञात है, स्थानीय दोलक आवृत्ति के बाईं और दाईं ओर स्थित संकेत की दो प्रतियां हैं (केवल आईएफ के बराबर दूरी पर)। यदि यह आपके लिए स्पष्ट नहीं है, तो आप ट्रिगनोमेट्री से ज्ञान को लागू करके इसे आसानी से सत्यापित कर सकते हैं - दो हार्मोनिक कार्यों को गुणा करके जो स्थानीय थरथरानवाला सिग्नल और आईएफ सिग्नल के अनुरूप हैं।
लेकिन हमें एक ही संकेत की दो प्रतियों की आवश्यकता नहीं है। रेडियो रबर नहीं है, जैसा कि वे कहते हैं, इसे इतनी लापरवाही से भरने के लिए। आमतौर पर प्रतियों में से एक का चयन किया जाता है, और दूसरा (जिसे दर्पण चैनल कहा जाता है) फ़िल्टरिंग द्वारा या आवृत्ति कनवर्टर के एक विशेष आर्किटेक्चर के निर्माण द्वारा निपटाया जाता है - बिना दर्पण चैनल के।
HackRF One में प्रयुक्त मिक्सर इनमें से एक नहीं है, यह किसी भी चैनल को दबाता नहीं है। उसी समय, HackRF One के डेवलपर ने ट्रांसमीटर पथ में फ़िल्टर के उपयोग के लिए प्रदान किया - एक उच्च-पास फ़िल्टर (HPF या HPF - उच्च-पास फ़िल्टर) या एक कम-पास फ़िल्टर (LPF या LPF - लो-पास फ़िल्टर)। संबंधित स्विच के कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर, मिक्सर आउटपुट से सिग्नल इनमें से एक फिल्टर से गुजरता है। ऐसा क्यों किया जाता है? जाहिर है, बस आवृत्ति में कम स्थित सिग्नल (एलएसबी - लो साइड बैंड) की एक प्रतिलिपि को दबाने में सक्षम होने के लिए, या एक उच्च (यूएसबी - ऊपरी साइड बैंड)।
और इस तरह के विकल्प की आवश्यकता इस तथ्य के कारण है कि डेवलपर रेडियो मॉड्यूल की अधिकतम संभव आवृत्ति रेंज प्रदान करना चाहता था। जब ट्रांसमिशन के लिए 2.3 ... 2.7 गीगाहर्ट्ज़ ट्रांसमिशन से सिग्नल फ्रीक्वेंसी का उपयोग करना आवश्यक हो, तो यह मैक्सिकन37 आउटपुट सिग्नल को एंटीना आउटपुट से सीधे कनेक्ट करने के लिए पर्याप्त है (या आउटपुट पावर एम्पलीफायर के साथ सिग्नल को बढ़ाना), मिक्सर और फिल्टर को दरकिनार करना। जब आपको आउटपुट पर 2.3 गीगाहर्ट्ज से कम आवृत्ति की आवश्यकता होती है, तो MAX2837 इसे सीधे नहीं कर सकता है, इसलिए इससे संकेत मिक्सर को भेजा जाता है। जैसा कि हम याद करते हैं - मिक्सर आउटपुट में उपयोगी सिग्नल की दो प्रतियां हैं - हम मिक्सर आउटपुट को कम-पास फिल्टर से कनेक्ट करते हैं, यूएसबी को दबाते हैं। और इसके विपरीत, जब 2.7 गीगाहर्ट्ज से ऊपर की आवृत्ति की आवश्यकता होती है, तो वही होता है, केवल अब उच्च-पास फिल्टर का उपयोग किया जाता है और एलएसबी को फ़िल्टर किया जाता है। इसे चित्रित करने की कोशिश की:

यहां, सिग्नल स्पेक्ट्रम को ट्रांसमिशन पथ के प्रत्येक चरण में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है, साथ ही उपयोग किए गए फ़िल्टर की आवृत्ति प्रतिक्रिया भी।
इस प्रकार, हमारे पास रेडियो ट्रांसमीटर की वास्तुकला का एक संयुक्त संस्करण है:
• उच्च आवृत्तियों पर,
सुपरहीटरोडाइन सर्किट दो आवृत्ति के साथ ऊपर की ओर संचालित होता है • 2.3-2.7 GHz पर, सिस्टम सीधे रूपांतरण (होमोडाइन सर्किट) के ट्रांसमीटर के प्रारूप में काम कर सकता है
• कम आवृत्ति पर, मध्यवर्ती आवृत्ति से संकेत। पहले से ही नीचे ले जाया गया।

रिसीवर पथ

प्राप्त पथ को एक समान तरीके से व्यवस्थित किया गया है, केवल अब सर्किट काम करता है ताकि किसी भी इनपुट सिग्नल को आवृत्ति क्षेत्र 2.3 ... 2.7 गीगाहर्ट्ज पर स्थानांतरित किया जाए, जहां इसे MAX2837 प्राप्त पथ द्वारा संसाधित किया जाता है - कम आवृत्ति वाले घटकों को I, Q को ADC में प्रसारित करने के लिए परिवर्तित करता है।
मैं यह भी ध्यान देना चाहूंगा कि इनपुट में कम-शोर वाले एम्पलीफायर के रूप में, एम्पलीफायर के सटीक समान मॉडल का उपयोग किया जाता है जो ट्रांसमीटर के उत्पादन में उपयोग किया जाता है - एमजीए -81563। निर्णय, विवादास्पद है। लेकिन दूसरी तरफ, अगर परियोजना के लेखक के पास रिसीवर के लिए ट्रांसमीटर और शोर आवश्यकताओं के लिए बिजली की आवश्यकताओं के साथ एक विशिष्ट संकीर्ण कार्य के लिए रेडियो मॉड्यूल का अनुकूलन करने का लक्ष्य नहीं था (जाहिर है, यह मामला नहीं था), लेकिन लक्ष्य कम से कम किसी तरह उत्पादन शक्ति में वृद्धि करना था और इसका एहसास नहीं था। प्राप्त भाग का काफी त्रुटिपूर्ण शोर आंकड़ा, दूसरे शब्दों में, इस संबंध में कुछ "औसत" करने के लिए पर्याप्त था और, शायद, इस विकल्प का अस्तित्व का अधिकार है। इसके अलावा, एक ही समय में, घटकों की सीमा को बढ़ाने से इनकार करके डिवाइस की लागत में बचत करना संभव था।

तो, अब हमारे पास कमोबेश हार्डवेयर आर्किटेक्चर की संरचना और उसमें मौजूद तत्वों का उद्देश्य है। अब कुछ भी हमें प्रत्येक प्रमुख सर्किट तत्व के विनिर्देशों को अधिक बारीकी से देखने से रोकता है और संपूर्ण हैकॉफ़ वन की मात्रात्मक आरएफ विशेषताओं की पूरी सूची प्राप्त करने से रोकता है। सबसे पहले, ट्रांसमीटर के रैखिक गुणों को जानना महत्वपूर्ण है, रिसीवर का शोर आंकड़ा, आवृत्ति सिंथेसाइज़र का अंतिम चरण शोर, आदि। ये विशेषताएं, बदले में, आपको किसी विशेष कार्य के लिए मॉड्यूल की प्रयोज्यता की गणना करने की अनुमति देंगी। मैंने केवल सर्किट के कार्यात्मक विवरण के लिए इस लेख को सीमित करने का निर्णय लिया और किसी भी मात्रात्मक गणना और निष्कर्ष नहीं दिया। यदि विषय समुदाय के लिए दिलचस्प है, तो मैं एक अगली कड़ी लिखने की कोशिश करूंगा।

इसका परिणाम क्या है

किसी भी अन्य व्यवसाय की तरह, हर जगह हमेशा सामान्य ज्ञान होना चाहिए। ADC + एंटीना के साथ वास्तुकला में क्या बिंदु है? सादगी? हां, लेकिन यह "आम आदमी" के लिए काम को समझने की केवल सादगी है, कई मामलों में यह पता चला है कि यह इष्टतम और अनुचित नहीं है। जैसा कि आप देख सकते हैं, सबसे लोकप्रिय एसडीआर ट्रांससीवर्स में से एक - हैकआरएफ वन के डेवलपर ने इसे समझा, अन्यथा उसने बेवकूफ एडीसी / डीएसी को ऐन्टेना से बेवकूफ बना दिया होगा और ब्रॉडबैंड सिग्नल के संश्लेषण या प्रसंस्करण के लिए सबसे शक्तिशाली कंप्यूटिंग शक्ति का उपयोग करने का सुझाव दिया था। यह लायक होगा ... बहुत (इसे हल्के से डालने के लिए)। इसके बजाय, उसने एक सुंदर इंजीनियरिंग समाधान बनाया, जिसमें वह बजट घटकों का उपयोग करने में सक्षम था, डिवाइस के बहुत अच्छे प्रदर्शन विशेषताओं के साथ एक वास्तुकला का निर्माण किया। कम कुल लागत (ऐसी कार्यक्षमता के लिए),काम की एक व्यापक आवृत्ति रेंज - यह ठीक वही है जो परियोजना को लोगों के लिए लोकप्रिय और सुलभ बनाता है, और किसी के द्वारा आविष्कार नहीं किए गए रेडियो भाग की वास्तुकला की "सादगी"। यह केवल सार्थक रूप से एक ही विशेषताओं के साथ एक ट्रान्सीवर बनाने की कोशिश करता है जो कम से कम इस HackRF One में ADC / DAC + PC = SDR के सिद्धांत पर है, ADCs, DAC को चुनने का प्रयास करें जो सीधे 6 GHz पर संकेतों को संश्लेषित और डिजिटाइज़ करेगा और समझेगा कि यह कितना वास्तविक है। और इसकी लागत क्या होगी। हम उच्च-आवृत्ति प्रणालियों के बारे में क्या कह सकते हैं (दसियों गीगाहर्ट्ज़ पर संचालित), जो अब अधिक से अधिक लोकप्रियता प्राप्त कर रहे हैं। उनके लिए, "सीधे" डिजीटल करने का तरीका पूरी तरह से अनुचित यूटोपिया है। कम से कम - प्रौद्योगिकी विकास के वर्तमान चरण में।यह केवल सार्थक रूप से एक ही विशेषताओं के साथ एक ट्रान्सीवर बनाने की कोशिश करता है जो कम से कम इस HackRF One में ADC / DAC + PC = SDR के सिद्धांत पर है, ADCs, DAC को चुनने का प्रयास करें जो सीधे 6 GHz पर संकेतों को संश्लेषित और डिजिटाइज़ करेगा और समझेगा कि यह कितना वास्तविक है। और इसकी लागत क्या होगी। हम उच्च-आवृत्ति प्रणालियों के बारे में क्या कह सकते हैं (दसियों गीगाहर्ट्ज पर संचालित), जो अब अधिक से अधिक लोकप्रियता प्राप्त कर रहे हैं। उनके लिए, "सीधे" डिजीटल करने का तरीका पूरी तरह से अनुचित यूटोपिया है। कम से कम - प्रौद्योगिकी विकास के वर्तमान चरण में।यह केवल सार्थक रूप से एक ही विशेषताओं के साथ एक ट्रान्सीवर बनाने की कोशिश करता है जो कम से कम इस हैकआरएफ वन में एडीसी / डीएसी + पीसी = एसडीआर के सिद्धांत पर है, एडीसीएस चुनने का प्रयास करें, डीएसी जो सीधे 6 गीगाहर्ट्ज पर संकेतों को संश्लेषित और डिजिटाइज़ करेंगे और समझेंगे कि यह कितना वास्तविक है। और इसकी लागत क्या होगी। हम उच्च-आवृत्ति प्रणालियों के बारे में क्या कह सकते हैं (दसियों गीगाहर्ट्ज पर संचालित), जो अब अधिक से अधिक लोकप्रियता प्राप्त कर रहे हैं। उनके लिए, "सीधे" डिजीटल करने का तरीका पूरी तरह से अनुचित यूटोपिया है। कम से कम - प्रौद्योगिकी विकास के वर्तमान चरण में।हम उच्च-आवृत्ति प्रणालियों के बारे में क्या कह सकते हैं (दसियों गीगाहर्ट्ज पर संचालित), जो अब अधिक से अधिक लोकप्रियता प्राप्त कर रहे हैं। उनके लिए, "सीधे" डिजीटल करने का तरीका पूरी तरह से अनुचित यूटोपिया है। कम से कम - प्रौद्योगिकी विकास के वर्तमान चरण में।हम उच्च-आवृत्ति प्रणालियों के बारे में क्या कह सकते हैं (दसियों गीगाहर्ट्ज पर संचालित), जो अब अधिक से अधिक लोकप्रियता प्राप्त कर रहे हैं। उनके लिए, "सीधे" डिजीटल करने का तरीका पूरी तरह से अनुचित यूटोपिया है। कम से कम - प्रौद्योगिकी विकास के वर्तमान चरण में।
यह स्पष्ट है कि वर्णित हैकआरएफ वन आर्किटेक्चर और सर्किट के प्रत्येक तत्व का नियंत्रण प्रोग्रामर से सर्किट और कंट्रोल सॉफ्टवेयर में कहीं छिपा हुआ है (कृपया किसी के द्वारा लिखित एक बार)। स्वाभाविक रूप से, यह हर किसी और हर किसी के लिए कोई मतलब नहीं है रेडियो इंजीनियरिंग में गहराई से तलना। डीएसपी में शामिल एक व्यक्ति को आरएफ पथ की विशेषताओं को विस्तार से समझने की आवश्यकता नहीं है। हालांकि, किसी भी मामले में, किसी को ज्ञान के अनजान क्षेत्रों पर अधिक ध्यान और सटीकता देना चाहिए, न कि उनकी उपेक्षा करना और उन मामलों को अनदेखा करना जब उनके बिना करना असंभव है। अन्य बातों के अलावा, मैं यह नोट करना चाहता हूं कि हैकआरएफ वन प्रोजेक्ट न केवल उत्साही प्रोग्रामर के हाथों में एक उत्सुक खिलौना हो सकता है, बल्कि एक रेडियो शौकिया / रेडियो इंजीनियर के लिए एक दिलचस्प प्रशिक्षण उपकरण के रूप में भी काम कर सकता है।

हैकआरएफ वन के उदाहरण पर आधुनिक रेडियो के उपकरण के बारे में थोड़ा सा