SDR на практике: основы разработки программно-определяемого радио
Год издания: 2025
Автор: Кларк Д., Кларк П.
Переводчик: Ревич Ю. В.
Издательство: Books.kz
ISBN: 978-6-01140-651-2
Язык: Русский
Формат: PDF
Качество: Издательский макет или текст (eBook)
Интерактивное оглавление: Да
Количество страниц: 316
Описание: Эта книга поможет читателям освоить основы разработки и применения программно-определяемой радиосвязи (software-defined radio, SDR). Благодаря
сочетанию обучающих материалов с примерами продвинутых приложений вы получите надежную основу для углубленного изучения современных беспроводных систем.
Издание будет полезно инженерам, разрабатывающим прототипы радиоустройств, студентам, изучающим беспроводную связь, и радиолюбителям, интересующимся современными технологиями.
Примеры страниц (скриншоты)
Оглавление
От издательства............................................................................................................ 11
Об авторах................................................................................................................... 12
О техническом рецензенте............................................................................................. 12
Введение...................................................................................................................... 13
Часть I. СОЗДАНИЕ БАЗОВОГО ПРИЕМНИКА .................................................................... 23
Глава 1. Что такое радио............................................................................................... 24
Простая модель радиоприемника.................................................................................... 24
Сигналы......................................................................................................................... 25
Модуляция.................................................................................................................... 26
Более детализированная модель радиоприемника............................................................ 26
AM-радиосигналы.......................................................................................................... 28
Амплитудная модуляция................................................................................................. 29
Итоги............................................................................................................................ 31
Глава 2. Компьютеры и сигналы...................................................................................... 32
Оцифровка.................................................................................................................... 32
Аналого-цифровое преобразование................................................................................. 33
Цифроаналоговое преобразование.................................................................................. 37
Частота дискретизации................................................................................................... 37
SDR с расстояния 15 километров..................................................................................... 40
Итоги............................................................................................................................. 41
Глава 3. Начинаем работу с GNU Radio............................................................................. 42
Установка GNU Radio....................................................................................................... 42
Linux............................................................................................................................... 43
Windows и macOS........................................................................................................ 43
Виртуальная машина................................................................................................. 43
GNU Radio Companion...................................................................................................... 44
Источники.................................................................................................................... 46
Блоки вывода............................................................................................................... 47
Hello, SDR!................................................................................................................. 47
Добавление блоков..................................................................................................... 47
Соединения блоков.................................................................................................... 50
Сохранение и запуск программы............................................................................... 50
Изменение свойств блока......................................................................................... 51
Между входом и выходом.............................................................................................. 54
Итоги........................................................................................................................... 57
Глава 4. Создание AM-приемника................................................................................. 58
Настройка переменных и входов................................................................................. 59
Добавление источника радиоданных......................................................................... 62
Обработка сигналов................................................................................................. 63
Выход.................................................................................................................... 70
Итоги..................................................................................................................... 73
Часть II. ВНУТРИ ПРИЕМНИКА.................................................................................. 75
Глава 5. Основы обработки сигналов........................................................................ 76
Частота.................................................................................................................. 76
Изучение звукового спектра.................................................................................... 77
Визуализация сигналов в частотной области............................................................. 84
Коэффициент усиления........................................................................................... 95
Применение коэффициента усиления к сигналу......................................................... 96
Мыслим децибелами................................................................................................101
Фильтры...............................................................................................................106
Фильтры низких частот............................................................................................107
Фильтры высоких частот.........................................................................................113
Полосовые фильтры..................................................................................................118
Режекторные фильтры.............................................................................................120
Создание эквалайзера..............................................................................................120
Итоги..................................................................................................................................122
Глава 6. Принцип работы AM-приемника..................................................................123
Изучаем входные радиочастотные данные..............................................................124
Настройка..........................................................................................................................128
Сдвиг частоты.............................................................................................................130
Фильтрация.................................................................................................................134
Учет реальных частот...............................................................................................142
Настройка реального AM-приемника..................................................................144
Демодуляция....................................................................................................................146
Просмотр модулированных и демодулированных сигналов....................................148
Настройка свойств блока AM Demod....................................................................150
Передискретизация........................................................................................................151
Прореживание............................................................................................................151
Интерполяция............................................................................................................155
Передискретизация в AM-приемнике..................................................................156
Итоги........................................................................................................................157
Глава 7. Создание FM-радиоприемника...................................................................158
Преобразование приемника из AM в FM...................................................................159
Улучшение работы FM-приемника.............................................................................164
Более эффективная настройка...............................................................................164
Автоматическое обновление переменных................................................................169
Управление громкостью..........................................................................................172
Настройка на другие сигналы.................................................................................174
Итоги....................................................................................................................176
Часть III. РАБОТА С SDR-АППАРАТУРОЙ...................................................................177
Глава 8. Физика радиосигналов...............................................................................178
Электромагнитные волны.............................................................................................179
Распространение радиоволн..................................................................................180
Диапазоны частот......................................................................................................181
Ширина полосы частот..................................................................................................184
Шум............................................................................................................................192
Визуализация радиочастотного шума..................................................................193
Нахождение отношения сигнал/шум....................................................................194
Итоги..........................................................................................................................195
Глава 9. Работа блок-схем GNU Radio с SDR-оборудованием...................................196
Создание блок-схемы с аппаратной поддержкой...................................................197
Подключение оборудования.........................................................................................199
Работа с аппаратным SDR-приемником...................................................................202
Использование аппаратуры USRP...............................................................................203
Использование другого оборудования......................................................................205
Итоги....................................................................................................................205
Глава 10. Модуляция..............................................................................................206
Сигналы базовой полосы частот.................................................................................206
Амплитудная модуляция...............................................................................................209
Работа с отрицательными значениями базовой полосы частот...............................212
Предотвращение перемодуляции.........................................................................215
Частотная модуляция..................................................................................................218
Использование несущей с нулевой частотой.......................................................219
Интерпретация каскадных графиков...................................................................222
Настройка чувствительности FM-модулятора........................................................223
Фазовая модуляция.................................................................................................226
Несколько слов о цифровой модуляции....................................................................229
Выбор схемы модуляции...............................................................................................230
Итоги..........................................................................................................................231
Глава 11. Под капотом SDR-аппаратуры.....................................................................233
Классическое радио в сравнении с SDR.....................................................................233
IQ-дискретизация...........................................................................................................236
IQ-сигналы..................................................................................................................236
Ширина полосы пропускания SDR и частота дискретизации..........................................247
Определение пределов полосы пропускания..............................................................248
Эффект переполнения..............................................................................................248
Предотвращение переполнения.................................................................................253
Усиление и SDR-аппаратура.........................................................................................254
Три ступени усиления..............................................................................................254
Как настроить коэффициент усиления.......................................................................256
Как усиление влияет на сигнал..................................................................................257
Улучшенная модель SDR...........................................................................................260
Смещение по постоянному току.................................................................................261
Важные характеристики SDR.......................................................................................266
Итоги........................................................................................................................268
Глава 12. Периферийное оборудование........................................................................270
Антенны.....................................................................................................................270
Характеристики.........................................................................................................272
Конструктивные типы.................................................................................................274
Поляризация...............................................................................................................279
Эксперимент с антенной...............................................................................................280
Влияние компьютеров на работу SDR........................................................................283
Снижение уровня шума.................................................................................................284
Разъемы.......................................................................................................................285
Создание SDR-инструментария...................................................................................289
Антенны.......................................................................................................................289
Адаптеры.....................................................................................................................290
Повышающие преобразователи...................................................................................290
Балун-устройства.......................................................................................................291
Разное...........................................................................................................................291
Итоги...........................................................................................................................293
Глава 13. Передача..................................................................................................294
Построение FM-модулятора.........................................................................................294
Настройка источника звука....................................................................................295
Модуляция сигнала...................................................................................................296
Преобразование сигнала с повышением частоты.........................................................296
Фильтрация после интерполяции...............................................................................299
Правила RF-передач................................................................................................300
Юридические вопросы.............................................................................................301
Практические вопросы.............................................................................................302
Тестирование FM-передатчика....................................................................................304
Восстановление сигнала..........................................................................................305
Работа блок-схемы....................................................................................................306
Моделирование шума...............................................................................................308
Итоги......................................................................................................................311
Предметный указатель.............................................................................................312
