前言
之前第一次接触到软件无线电 (Software Defined Radio, SDR) 是在研究如何通过硬件伪造 GPS 定位, 发现了 HackRF One 这款设备. 顾名思义 SDR 就是通过软件控制无线电设备接收/发送各种频段的无线电信号.
看起来很酷, 不过当时的 HackRF 价位还接近千元, 作为中学生的我并买不起, 这件事就此被搁置.
很久以后的某一天, 我又突发奇想, 想在我相隔大概 2-3km 的两个家之间进行不依赖运营商的物理组网. 不过我居住的区域电线已经全部下埋, 自己施工拉光纤看起来不太现实, 所以当时也研究了无线组网的一些方案.
正好值此机会重拾了我 SDR 相关的研究.
硬件
虽然 HackRF 看起来覆盖频段很广 (1MHz-6GHz), 支持半双工的收发, 且现在的价格已经下降到了 500 元左右. 但我还是决定先入手个便宜的硬件试试水 - 电视棒 RTL2832U, 这个硬件能在淘宝以不到 100 元的价格买到 (关键词 RTL SDR).
(至于 SDR 硬件的选择, 我也是从网上各种渠道搜索和道听途说而来, 也不算无线电爱好者, 没有什么深入的了解, 故在此也不再罗列对比)
这个电视棒本职是用来接收电视和 FM 广播用的, 不过后来有人发现其使用的 RTL2832U 这个芯片可以接收 24MHz-1700MHz 频段的无线电信号, 所以可以当作 SDR 设备使用.
原厂的 USB 接收器+天线
还有一个名字叫 RTL-SDR 的成品硬件, 实际上是用同款芯片自己设计电路板的改良版, 价格就会更贵一些到 200 元左右, 不过到两百元价位的话 SDR 设备的选择就会多一些, 所以也没特别的必要买 RTL-SDR. (不过 RTL-SDR 的软件+驱动和这个电视棒是通用的, 所以可以直接参考 RTL-SDR 这款设备的很多资料)
实战接收信号
我开始实践的时候马上发现了一个坑 - 虽然这个设备理论上能接收 24MHz-1700MHz 所有的频段, 这些频段中理论上存在着大量可以解码的无线电信号, 但是, 很多信号可能无比的微弱 (例如来自卫星的信号) 以至于淹没在背景噪音中, 你需要为不同的频段 DIY 或购买各种各样的专用天线, 还可能需要在合适的位置 (比如空旷的高楼屋顶) 架设天线. 有些信号还只在特定时间+位置的组合出现, 需要花不少时间去到处蹲守.
这么看来买各种手台甚至搭大天线通联的无线电爱好者 (Ham) 可真有耐心.
在南京等各种快递实在太慢了, 如果搬去深圳就好了.
住在宿舍的我并没有条件搞户外大天线或开着一车的天线跑来跑去, 加之南京市区高楼林立视野并不好, 所以我实验的成功率不高.
FM 收音机
这应该算是 HelloWorld 级别的应用了, 几乎所有地方用原厂天线就能很容易收到当地的 FM 广播(毕竟它本来就是用来干这个的), 正好可以用来检验环境配没配好.
首先配个环境, 在文章中装好的 SDR# 中就可以用于接收各个频段的信号.
在 FM 频段 (88-108MHz) 翻找, 肉眼就容易观察到明显的信号, 选择对应频段就可以听到当地的 FM 广播了.
在南京鼓楼接收的 FM 信号, 每个峰都是一个 FM 广播, 信号越强峰越高
ATC 频段
紧跟在 FM 频段后面的就是 108-136 MHz 的航空频段, 飞行员和塔台的 ATC 交流就使用这一频段. 你可以搜索你附近的机场所使用的 ATC 频段, 可以在对应频段上收听到飞行员的对话. (其实网上也有网友分享的录音甚至直播)
不过我这里离南京禄口机场有接近 40km, 并接收不到那里的信号, 住机场附近的话可以尝试.
ADS-B
这是客机广播自己高度速度等信息所使用的技术, 也是许多 Flight Tracker 网站例如 Flight Radar 的信息来源. 需要一些额外的软件比如 dump1090 对信号进行解码.
与 ATC 类似需要在机场附近等客机密集的区域接收, 由于其使用 1090MHz 频率, 原厂天线肯定是不太能用了, 需要购买新的 1090MHz 天线.
433MHz 频段
有很多民用设备工作在 433 MHz 频段, 例如在 SDR 天线旁边使用车钥匙, 就能在 433MHz 频段捕获到信号, 甚至可以捕获下来用 别的设备(伏笔?) 重放. 当然, 现在的汽车肯定是不受重放攻击影响了.
同样很热闹的 433 MHz 频段
NOAA
NOAA 是美国发射的气象卫星, 会观测地球并将实时拍摄的云图发射回地球.
配置方法: https://www.bilibili.com/video/BV1zb4y1X7qT/
我也尝试蹲守了这颗卫星经过南京的时间点, 即使增益拉满也没有在频段上接收到明显的信号, 很可能是天线太差+附近高楼阻碍了视野. 如果能搞个稍大一些的天线+找个开阔的地方, NOAA 的信号应该不难接收.
更多
其实在 RTL-SDR 这个网站上有不少接收和解码各种无线电信号的文章, 可以前往观摩学习. 互联网上也有很多其他接收信号晒天线的帖子详细分享了操作过程和经验.
小结
对不起这篇博客可能有点水, 但也算是为后续的某些 Blog 铺路了.
购买这个 RTL 电视棒主要是为了能有这么一个接收以及分析各个频段无线信号的小工具, 在将来我的 Mesh 组网计划中或是其他什么计划中说不定能派点用途呢?
本文采用 CC BY-NC-SA 4.0 许可协议发布.
作者: lyc8503, 文章链接: https://blog.lyc8503.net/post/rtl-sdr-explore/
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