RTL-SDR - receptii in HF si VLF

[yo3fhm]

Deschid topicul de fata pentru discutii legate de utilizarea popularului dispozitiv RTL-SDR pentru receptia spectrului de sub 20 MHz, folosind diverse aplicatii software - fie pentru operare offline (SDR Sharp, HDSDR, etc.), fie pentru operare online multiuser (OpenWebRX).

 

Dintre pasionatii undelor radio, probabil ca putini mai exista care sa nu stie ce este si ce se poate face cu RTL-SDR, dar pentru orice eventualitate, postez un link cu descrierea sumara:

https://www.rtl-sdr.com/about-rtl-sdr/

 

In esenta, RTL-SDR este un dispozitiv care a fost initial proiectat ca tuner (portabil) destinat receptiei emisiunilor TV digitale terestre (DVB-T). 

Acesta a evoluat pana la versiunea 3 (la data acestei postari) si in principiu, contine doua blocuri functionale distincte:

- tunerul propriu-zis 

- partea de conversie analog-digitala (ADC), procesare digitala de semnal (DSP), control si conectivitate USB.

 

Cele mai multe versiuni au aparut sub forma unor stick-uri USB ...

 

 

... si se vand sub forma unor kit-uri care cuprind o antena de calitate indoielnica, o telecomanda si un CD cu soft :

Schema bloc generala se poate vedea aici :

 

 

iar alta simplificata, aici (sursa: http://aaronscher.com/wireless_com_SDR/rtl_sdr_info.html  ) :

 

 

Printre radioamatori, au existat cativa care au sesizat ca exista oportunitatea ca dispozitivele respective sa poata fi utilizate si pentru aplicatii hamradio si speculand astfel proiectul initial, au reusit sa il transforme in receptor SDR pentru benzile de radioamatori (si nu numai). Datorita faptului ca tunerele care echipeaza aceste dispozitive isi incep activitatea de la cel putin 22 MHz in sus, popularitatea acestora nu a crescut prea mult, acestea fiind folosite in general la receptie FM pentru benzile de 2m si 70cm. 

 

Ulterior, au aparut up-converter-ele , care puteau transpune spectrul de la 100KHz la 22 MHz (25 MHz) in spectrul receptionat de dispozitivele respective. 

Dupa acest episod, au aparut si versiunile "no.2" ale acestor dispozitive, aducand o noutate deosebita pentru radioamatori:  faptul ca permit si operarea cu esantionare directa. 

Practic, se ocoleste tunerul si se injecteaza semnal in ADC, prin intermediul unui filtru trece-jos. Astfel, noile versiuni (2 si 3) pot receptiona semnale incepand cu cel putin 20KHz si pana la limita la care ADC-ul cu care sunt echipate mai poate asigura o esantionare corecta (14.4 MHz).

 

Cele mai cunoscute dispozitive RTL-SDR sunt cele echipate cu tuner Rafael Micro R820T si chipset RTL2832U .

Aici puteti citi cate ceva despre faimosul RTL2832U:

http://www.datasheetmeta.com/pdf.php?q=RTL2832

 

Cea de a doua generatie de astfel de dispozitive, au fost incasetate in niste cutiute de dimensiunea unui pachet de tigari si au 2 intrari de semnal, una ptr. semnale VLF-HF si cealalta pentru semnale VHF/UHF. Magazinele chinezesti online (de ex. Aliexpress) sunt pline de astfel de articole, majoritatea putand fi cumparate la preturi extrem de rezonabile, in jur de 20 USD:

 

Ultima generatie vine sub forma de stick metalic :

 

 

Personal, am testat toate versiunile. Recent, am intrat in posesia unei versiuni 2 (in cutie cu 2 intrari, tks Ghita YO8CLN!) si de asemenea, cu titlu de imprumut pentru teste (Tks Cristi YO3GWM!) a versiunii 3.  Dupa cum am mai anuntat , bazat pe acestea, am pus in functiune (cu titlu experimental) un receptor SDR online ce poate fi accesat la adresa:

 

http://yo3kxl.netxpert.ro:8073

 

NOTA:  In momentul de fata, receptorul meu nu functioneaza permanent, ci (in general) doar cand sunt acasa. 

Este instalat pe un notebook vechi, Dell Inspiron Mini 10, echipat cu procesor Intel Atom @ 1.66 GHz si 1GB DDR2 . 

Intentionez sa-l las pornit permanent, dar asta dupa ce ii voi mai imbunatati functionarea si conditiile de amplasare.

 

Va prezint cateva screenshot-uri cu receptiile de duminica 27.10.2019 .

 

Banda de 20m, in cursul diminetii:

 

Banda de 80m, in timpul serii :

 

Spectrul emisiunii DRM (Digital Radio Mondiale) de la Radio Kuwait (15110 KHz), dupa amiaza:

 

Aplicatia software care permite partajarea pe Internet a semnalelor receptionate cu dispozitivul RTL-SDR este realizata de radioamatorul Andras Retzler (HA7ILM) si se numeste OpenWebRX.

Aceasta este competitorul OpenSource al aplicatiei WebSDR dezvoltata de radioamatorul olandez Pieter-Tjerk de Boer (PA3FWM) , dar care este cu sursa inchisa si care nu poate fi descarcata direct de pe Internet . 

 

Andras HA7ILM                                 Piter PA3FWM

    

 

Dupa cum receptoarele bazate pe aplicatia WebSDR pot fi listate si accesate prin intermediul unui director public (disponibil la adresa http://websdr.org ) , la fel si cele realizate cu OpenWebRX sunt publicate si accesibile prin portalul SDR.hu :  http://www.sdr.hu  .

 

Nota:  Aplicatia OpenWebRX sta la baza softului care echipeaza receptorul KiwiSDR, doar ca aceasta a fost ulterior dezvoltata de catre John Seamons si o echipa a companiei ValentF(x).

 

Mai multe, in postarile care vor urma.

 

73 de Cezar YO3FHM

Editat Octombrie 27, 2019 de yo3fhm

[VAX]

Care este varianta buna de receptor RTL-SDR si cat costa (aproximativ). Ce performante are ?

[gauss]

Cel mai bun e cel mai scump . Pe care ti - l poti permite . Eu am ciugulit de pe Ok ...zii un WiNRADIO , cu 700 RON , dupa multe negocieri . Am mai scris despre el prin topicuri . 

 

https://www.winradio.com/home/g305e.htm

Editat Octombrie 29, 2019 de gauss

[VAX]

Acum 9 minute, Marele Savant a spus:

Luti-o ca tema pentru acasa! poate e momentul sa depasiti receptorul cu superreactie!

La supereactii am o contributie la partea tehnica, nu sunt doar lipitor de piese. Construieste matale o superreactie, dupa scheleme mele, sa vezi ce fericit ai sa fii.

Acum 10 minute, gauss a spus:

Cel mai bun e cel mai scump . Pe care ti - l poti permite . Eu am ciugulit de pe Ok ...zii un WiNRADIO , cu 700 RON , dupa multe negocieri . Am mai scris despre el prin topicuri . 

 

https://www.winradio.com/home/g305e.htm

Daca il legi la calculator nu baga perturbatii in nestire, chiar daca in rest este bine lucrat ? 

[gauss]

Invers . Calculatorul mai deranjeaza . Eu il folosesc cu laptop , pe bateria lui ( a laptopului ) , si SDR - ul fie pe accu , fie pe o sursa facuta de mine , unde m - am straduit sa nu ajute cu artefacte . Cu sursa lui ( optionala ) , mai scapa cate ceva , dar nu semnificativ . Pacat ca la mine in locatie cam toate receptoarele ( presupus ) bune receptioneaza cam la fel , nu am decat antene active si un discon . De la 200 de mega ( relativ ) in sus , merg toate parfum . Dar nu prea mai e trafic de radioamatori , iar alte semnale nu ma intereseaza ... , majoritatea sunt digitale .

Editat Octombrie 29, 2019 de gauss

[yo3fhm]

Acum 13 ore, VAX a spus:

Care este varianta buna de receptor RTL-SDR si cat costa (aproximativ). Ce performante are ?

 

"https://www.elforum.info/topic/139822-receptor-performant-realizat-pe-porti-logice-c-mos-alte-aplicatii-audio-si-rf-ale-acestor-circuite/?do=findComment&comment=1828556"

 

Acum 1 oră, VAX a spus:

Daca il ajuti cu un preamplificator (preselector) bun tot nu se apropie de o scula serioasa ?

 

Un preselector l-ar ajuta mai ales prin filtrele de banda. RTL-SDR e destul de sensibil, dar sufera de alte neajunsuri care eclipseaza aceasta calitate. 

Unul dintre cele mai mari neajunsuri (si din care se trag si alte consecinte) este rezolutia de doar 8 biti a ADC-ului.

Iata mai jos un material bine structurat care trateaza o buna parte dintre performantele RTL-SDR :

 

Some Measurements on DVB-T Dongles with E4000 and R820T Tuners: Image Rejection, Internal Signals, Sensitivity, Overload, 1dB Compression, Intermodulation

(August 2013, HB9AJG)

 

Variante bune de RTL-SDR nu exista, acesta e o gaselnita ieftina, derivata (dupa cum am mai scris) din receptoarele concepute pentru DVB-T. 

Daca doriti un receptor SDR de buna calitate, trebuie sa va indreptati atentia catre produse mult mai scumpe, cu ADC-uri de cel putin 14 biti. 

De exemplu, SDRPlay-RSP1a sau KiwiSDR ar putea fi niste inceputuri bune (de tip best-budget)... dar de la preturi care trec de 350 USD. 

 

[grosu99]

Jucarele....mai bine iei un transceiver de banii astia.Eventual pe iesirea de 1.4 MHz cum e la mine pun SDR-ul.Zic si eu .....

[gauss]

Cu voia initiatorului , mai postez o data fisierul urmator . a mai fost , dar aici e in context si poate intereseaza pe cineva . Daca nu , se poate cere stergerea lui  :

 

The Hobbyist s Guide to the RTL SDR Carl Laufer rar

Editat Octombrie 29, 2019 de gauss

[yo3fhm]

In seara asta am fost curios sa vad ce impedanta se poate citi la borna de antena HF a receptorului chinezesc RTL-SDR V2 (cel in cutie neagra cu 2 intrari separate).

Pentru masuratoare, am folosit analizorul VNWA3-E (DG8SAQ), pe care l-am calibrat inainte. Sweep-ul a fost de la 50KHz la 25MHz, derulat pe 6 secunde si 5000 de puncte.

Desi specificatiile de pe Internet pomenesc de impedante de intrare care ar trebui sa fie in jurul a 75 ohmi, pana acum n-am gasit nici o masuratoare concreta, cu exceptia celor derulate de Martin Ehrenfried G8JNJ .

Voi discuta si cu Martin, sa vad daca el a efectuat si alte masuratori asupra jucariei.

 

In ceea ce ma priveste, primele mele masuratori arata cu totul altceva: modulul impedantei de intrare este mult mai apropiat de 50 ohmi pana la 5MHz, dupa care scade (caracter capacitiv), iar de la 14 MHz in sus, incepe sa creasca, trecand spre inductiv incepand de la 18 MHz.

 

Mentionez ca am efectuat masuratorile asupra dispozitivului RTL-SDR functionand in modul cu esantionare directa (direct sampling) si folosind mufa "HF"; asta inseamna ca tunerul R820T este ocolit. Voi reface masuratorile si pentru domeniul pornind de la 25 MHz, pe mufa de intrare "UV" . Poate ca acolo voi regasi cei 75 ohmi anuntati

 

Iata aici poza masuratorilor pe intrarea HF / direct sampling (click ptr marire).

 

Trasa verde reprezinta modulul impedantei, cea rosie reprezinta partea reala a acesteia, iar cea albastra - partea imaginara. 

 

73 de Cezar

 

Editat Noiembrie 4, 2019 de yo3fhm

[yo3fhm]

Revin pentru a posta si restul masuratorilor referitoare la impedanta de intrare a dispozitivului RTL-SDR v2 .

Pentru cei care n-au citit topicul de la bun inceput, mentionez ca RTL-SDR v2 este receptorul incasetat intr-o cutie de dimensiunea unui pachet de tigari, de culoare neagra sau albastra si care are 2 intrari de semnal separate, marcate "UV" si "HF" . Intrarea "UV" aduce semnalul RF la intrarea tunerului R820T, care permite receptia incepand de la 25MHz in sus (la unele modele, de la 22MHz). Intrarea "HF" aduce semnalul RF la intrarea ADC-ului de pe ramura Q a cipului RTL2832U, prin intermediul unui transformator urmat de un tranzistor. 

Pentru conformitate, puteti revedea mai jos aspectul dispozitivului si schema bloc :

 

Poza1. Receptorul RTL-SDR V2, cu 2 intrari de semnal

 

 

Poza2. Schema bloc a receptorului RTL-SDR v2

 

 

OK, mai jos public rezultatul masuratorilor impedantei de intrare pe cele doua intrari, in diferite situatii .

(click pe poze pentru marire).

 

 

Poza3 (reluare din postarea anterioara). RTL-SDR v2 in direct sampling, masuratoare pe intrarea HF (50 KHz - 25 MHz)

 

 

Poza4. RTL-SDR v2 in functionare normala (non-direct sampling), masuratoare pe intrarea HF (50 KHz - 25 MHz)

 

 

Poza5.  RTL-SDR v2 in direct sampling HF, masuratoare pe intrarea UV (50 KHz - 25 MHz)

(am efectuat aceasta masuratoare din pura curiozitate, pentru a vedea daca impedanta pe intrarea UV se schimba sau nu in functie de modul in care este pus sa lucreze dispozitivul)

 

 

Poza6.  RTL-SDR v2 in functionare normala (non-direct sampling), masuratoare pe intrarea UV (50 KHz - 25 MHz) 

 

 

Poza7. RTL-SDR v2 in functionare normala (non-direct sampling), masuratoare pe intrarea UV (25 MHz - 500 MHz) 

Este poate cea mai interesanta masuratoare dupa cea a impedantei intrarii HF in directsampling. 

Arata variatia impedantei pe intrarea UV, pe domeniul normal de functionare al dispozitivului (incepand cu 25 MHz). Nu am masurat mai sus de 500MHz, poate alta data.

Se observa ca modulul impedantei se invarte in jurul a 75 ohmi doar pe intervalul 33MHz - 100MHz, iar in rest scade, cu precadere de la 300 MHz in sus.

 

 

Ca o prima concluzie, valorile impedantei pe intrarea HF se pastreaza identic pe domeniul 50 KHz - 25MHz, indiferent de modul de functionare al dispozitivului (direct sampling sau nu) si sunt mult mai apropiate de 50 ohmi . Pentru intrarea UV, am comentat la Poza7.

 

[ndor]

Dupa cum arata in schema bloc , pe domeniul 25 Mhz -> UP , LNA-ul nu are intrarea optimizata pe intreg domeniul de frecventa . Ar fi destul de greu sa o faca avand in vedere  pretul  produsului.

Un simplu filtru TS pus la intrare cred ca ar rezolva o parte din problema .

Pe intrarea HF , din ce inteleg, a pus chinezul un traf de adaptare si separare acolo.

 

Eu raman la parerea ca un convertor bine facut, cu filtre de banda bune pe intrare, ar putea sa faca din jucaria asta un receptor HF cu rezultate mult mai bune . Avand in vedere si pretul.

[gauss]

https://www.ebay.com/itm/Ham-It-Up-v1-3-RF-Upconverter-For-SDR-HackRF-RTL-SDR-MF-HF-Converter-R820T2/150916970582?_trkparms=aid%3D555018%26algo%3DPL.SIM%26ao%3D1%26asc%3D20191023135125%26meid%3De0fd51b364dd49b7876152e808c8a2ab%26pid%3D100752%26rk%3D4%26rkt%3D12%26mehot%3Dpf%26sd%3D172223523431%26itm%3D150916970582%26pmt%3D1%26noa%3D0%26pg%3D2047675&_trksid=p2047675.c100752.m1982

[yo3fhm]

La 28.10.2019 la 2:21, RST a spus:

Ai uitat sa ma citezi si pe mine in lista celor care au " hakuit "  chinezaria. Si cred ca sunt primul care a inceput un drum. Public. 

 

Interesant. Pai, da-ne detalii, sa vedem despre ce e vorba. Care e contributia ta, despre care spui ca n-am mentionat-o ? Si care e drumul respectiv ? 

 

La 28.10.2019 la 16:57, RST a spus:

Cateva observatii referitoare la modelele de mai sus:

- sensibilitatea nu e constanta. Sunt portiuni de banda in care sensibilitatea e mai buna, in altele mai slaba.

Din aceasta cauza nu se pot face masuratori precise pe o banda mai larga

 

Ce metoda ai folosit pentru a masura sensibilitatea pe portiunile de interes, astfel incat sa poti face mentiunea de mai sus ?

Cand spui "masuratori", la ce te-ai referit in cea de a 2-a propozitie ?

 

La 28.10.2019 la 16:57, RST a spus:

- aplicatia SDRSharp arata nivelul pragului de zgomot ca fiind undeva la -70dB. Asta ar insemna o sensibilitate scazuta.

In schimb aplicatia HDSDR arata pe undeva la -130dB. Nu cred ca e chiar atat de sensibil...cred mai degraba ca ambele softuri indica gresit.

Sau, ar putea fi si din setari, acum ma gandesc.

 

Sensibilitatea nu se masoara in dB. Ceea ce vezi afisat de cele doua aplicatii sunt indicatii relative si nu iti ofera nici o idee despre sensibilitate. 

Ah, si vezi ca SDRSharp nu afiseaza in dB, mai uita-te odata. De asemenea, pragul de zgomot ti se va schimba in functie de rezolutia folosita pentru afisarea FFT-ului.

Nu am descoperit in SDRSharp un mecanism de calibrare a indicatiilor de amplitudine, dar in HDSDR exista asa ceva: folosit un generator de semnal al carui nivel de iesire este cunoscut cu buna precizie, se aplica semnal pe intrarea RTL-SDR, dupa care se specifica in modulul de calibrare care este nivelul real al semnalului introdus. Softul aplica corectiile necesare si astfel, nivelurile afisate vor reflecta valorile reale. 

Si mai trebuie sa fii atent la reglajele de nivel ale scalei, accesibile in orice astfel de aplicatie. Ai un nivel minim si unul maxim. Daca pe cel minim il stabilesti prea sus, atunci e normal sa vezi pragul de zgomot, in mod aparent, la un nivel aparent diferit. Pentru a putea face o comparatie, trebuie ca in ambele aplicatii sa stabilesti cele doua niveluri in mod identic.

 

La 28.10.2019 la 16:57, RST a spus:

- la nivel mare al semnalului de intrare apar intermodulatii insemnate

 

E ceva normal. Daca omori ADC-ul, saracul, atunci la ce te poti astepta ? RTL-SDR e un device care costa 25 USD, nu are sisteme de AGC care sa permita performantele cerute de la echipamentele scumpe. 

 

La 28.10.2019 la 16:57, RST a spus:

- un fel de intermodulatii, sau mai degraba frecvente imagine apar si la semnal mic, in intervalul 15-30Mhz.

In aceasta portiune de banda trebuie verificat cu atentie daca receptioneaza un semnal corect sau o frecventa imagine. 

 

Clock-ul ADC este de 28.8 MHz, asadar utilizarea in direct-sampling pe intervalul precizat de tine nu mai satisface conditia de baza a teoremei  esantionarii. 

Din pricina acestor limitari, RTL-SDR nu poate oferi performante normale peste frecventa Nyquist. La frecvente de peste 25MHz, trebuie sa folosesti intrarea de semnal UV, utilizand astfel tunerul intern (R820T), sau daca faci modificari hardware ai putea folosi un tuner extern. Intervalul de la 15 la 25 MHz e cam mort si ar putea fi eventual incercat in direct sampling prin utilizarea unor filtre anti-alias. Dar n-am vazut sa fi fost vreun temerar care sa se fi complicat cu asa ceva !

[yo3fhm]

Cateva articole utile :

 

- Turn RTL-SDR dongle into RTL2832U breakout board ( modificari ptr a utiliza doar ADC-ul dispozitivului, impreuna cu diverse tunere externe )

- The RTL2832+R820T RF GENERATOR hack + Update 1.0 ( transforma RTL-SDR in generator RF 1.77 - 3.54 GHz )

- Scheme RTL-SDR

- RTL-SDR Band Extension ()

- RTL-SDR and GNU Radio with Realtek RTL2832U [Elonics E4000/Raphael Micro R820T]  (compendiu de modificari)

- RTL-SDR Direct Sampling Mode (modificari necesare utilizarii in direct-sampling a primelor modele de RTL-SDR )

- An interesting RTL-SDR direct-sampling modification

- Shielding the RTL-SDR

- Mods Dongle RTL2832 ricezione HF 0-30 Mhz Direct Sampling  (modificari minimale ptr utilizare in direct-sampling)

- QrssPiG and the RTL-SDR as QRSS grabber (cum sa utilizezi RTL-SDR pe post de grabber QRSS ) 

- The RTL SDR V3 (or, Eight Bits On HF) by D. B. Gain (prezentare RTL-SDR v3 )

 

[VAX]

Ce program free merge cel mai bine pe calculatoare slabute ? Exista un program care sa mearga rapid numai cand indica spectrul, fara decodari si alte alea ? Ma intereseaza pentru reglarea fitrelor, cu sursa de zgomot alb inainte de filtru.