Предлагаю вашему вниманию информацию о применении популярного SDR HackRF One — использование для радиомониторинга эфира, контроля занятости радиочастот/диапазонов частот, определение центральной частоты излучения немодулированного радиосигнала и другое, с сохранением результатов в файлы различных форматов (CSV, PNG/JPG), о чём сообщу далее.

Благодаря относительно невысокой стоимости HackRF, по своим свойствам и характеристикам, он завоевал популярность в среде радиолюбителей и специалистов в области радиосвязи, привлекая сочетанием универсальности и доступности.

Для радиолюбительского сообщества решающим фактором стала возможность не просто «слушать эфир», а полноценно экспериментировать с передачей: от тестирования самодельных модулей до имитации сигналов и работы с цифровыми протоколами. При этом устройство закрывает большинство типовых задач начального и среднего уровня — анализ спектра, декодирование сигналов, изучение модуляции, — без необходимости инвестировать в дорогостоящие измерительные комплексы.

В профессиональной среде (в том числе у инженеров по радиосвязи и в учебных лабораториях) ценность HackRF — в роли платформы для прототипирования. На его базе удобно отрабатывать алгоритмы обработки сигналов, тестировать приёмные тракты, моделировать помеховые обстановки и проверять совместимость оборудования. Открытый исходный код софта и поддержка GNU Radio позволяют быстро адаптировать стенд под конкретную задачу, а модульная архитектура даёт возможность наращивать функционал внешними компонентами (аттенюаторами, фильтрами, внешними опорными генераторами). Кроме того, используя навыки программирования: C++, Python и др., на базе HackRF вполне возможно создавать «аналоги» приборов для проведения оценочных (предварительных) измерений — чему и уделим больше времени по этой части.

Ещё один фактор популярности: обширная документация, готовые примеры проектов, активное сообщество и множество готовых скриптов и блоков для обработки I/Q‑данных. Для инженера это сокращает время на запуск стенда и снижает порог входа в SDR‑технологии.

При этом важно понимать, что популярность HackRF — это популярность инструмента для разработки и исследований, а не сертифицированного измерительного прибора. Его характеристики сознательно балансируют между стоимостью и функциональностью: например, 8‑битный АЦП и USB 2.0 ограничивают динамический диапазон и полосу захвата, но именно эти компромиссы и позволили удержать цену на доступном уровне. Поэтому в инженерных задачах HackRF чаще используют как первый этап проверки гипотезы: если прототип на HackRF или аналогичный вариант показал работоспособность идеи, для финальной валидации и точных измерений переходят на более дорогие платформы с лучшими метрологическими характеристиками.

Плата HackRF One производства Россия, ООО «Элрон» г. Новосибирск

Начнём с того, что в используемый HackRF, с целью повышения точности определения/измерения параметров излучений, мы установим дополнительный генератор опорной частоты (ОГ) 10,0 МГц (TCXO 0,1 ppm), разработанный специально для него:

TCXO 0,1 ppm

После установки дополнительного TCXO, при измерении анализатором спектра HackRF пика частоты немодулированного сигнала с генератора, получили следующее:

Работа со спектром.

— анализатора спектра для измерения полосы излучения по уровням:

DVB‑T2 на минус 30 dB, рядом слева — частота звука аналогового ТВ

— анализатора спектра для мониторинга полосы частот с постановкой маркеров по заданному порогу уровня:

станции РВ 88–108 МГц, порог 30 dB

— анализатор спектра + «водопад»:

«Водопад»

— анализатора спектра с вводом сохранённых настроек/параметров «Preset»:

Preset

— инструмента для проведения контроля занятости частот/диапазона частот (отчёт контроля занятости частоты в период с 17 часов по 07 часов утра след. дня (красные столбики внизу — каждый час,% занятости; также по уровням — выше)):

отчёт по занятости частоты

Возможные области применения данной разработки на базе HackRF:

— мобильные и стационарные комплексы радиоконтроля: оценочные измерения радиосигналов, полос занимаемых частот, поиск помех, контроль занятости частот/диапазонов и др.;

— монтаж и настройка оборудования (телеком, телерадиовещание и др.);

— обучение специалистов (подготовка студентов и аспирантов);

— разработка и производство телекоммуникационных систем;

— разработка и испытания систем/комплексов БПЛА;

— научные исследования и разработки;

— станции операторов связи и вещания;

— технические службы аэропортов и тому подобное;

— ремонт аппаратуры связи;

— радиолюбительство.