浅谈软件定义无线电SDR-软件无线电特点

一、应用介绍

在LoRa的开发过程中,我们经常遇到射频相关问题,除了以常规工具(示波器、频谱仪、综测仪等),我们也可以使用一些辅助手段去分析,以下介绍在解决客户跨信道干扰问题时的发现的可视化工具:SDR-软件定义无线电,并对其对LoRa分析的作用加以说明。

  软件定义无线电,SDR(Software Defined Radio)。通俗来讲,SDR就是基于通用的硬件平台上用软件来实现各种通信模块。其硬件主要为射频模拟前端+高速ADC组合,作用是将射频信号接收并调理,采样后送上位机软件解调。所以,其调制方式是由上位机软件定义的,故称软件定义无线电。由于其硬件、软件多为开源,因此被无线电爱好者所喜爱。LoRa作为一种低频无线电技术,使用此工具也非常合适。

二、应用分析

2.1、硬件

由上述可知,SDR硬件为射频模拟前端+高速ADC组合。由于部分硬件只是用来接收数据,因此可以仅配备有接收机而不配备发射机。硬件设备的主要参数有频率范围、频偏、接收灵敏度、采样率等,在实际应用中,其射频接收范围多为SubGHz,但也有超过GHz的硬件(较贵);频偏表现不定,其中不乏使用高精度温补晶振的设备;接收灵敏度也是多样,接收灵敏度较高的设备其价格也较高;采样率即该设备对射频信号采样的频率,从kHz到MHz不等,其采样部分多为专用ADC芯片或FPGA芯片实现。以下是几种开源SDR硬件:

  RTL-SDR:

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  HackRF ONE:

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  Lime SDR:

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2.2、软件

SDR软件与硬件相同,也多为开源软件,各SDR软件基本都包含以下主要部分:调制方式、频率控制、带宽控制、频谱显示、瀑布图显示、数字滤波器、波形录制等功能。SDR软件也是多种多样,常用的有以下几种:

  SDR#软件:

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  CubicSDR软件:

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2.3、对LoRa调试的意义

软借助于SDR,我们可以可视化的地观察和记录到LoRa的实际波形,并对其频率进行记录,如图:

   LoRa信号在瀑布图上的显示:

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  LoRa旁信号的影子信号:

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  同一个信号的镜像信号:

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  LoRa CSS调制的升频频谱显示、信号强度(及最大值)显示等:

浅谈软件定义无线电SDR-软件无线电特点

三、开发总结

总结:

  SDR是一种开源设备,对LoRa的调试分析具有辅助作用,其可视化的频谱图和瀑布图,将看不到摸不着的信号,以图形的形式展现到我们面前,对找出不同信道之间的干扰信号、挂测前空闲信道的寻找等有很明显的辅助作用,恰当地使用SDR设备,对解决LoRa干扰问题有较大促进。

审核编辑 黄宇

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