前言
SDR 手指除了可用來接收大氣電波的訊號外,還可作為一個廉價的頻譜分析儀 spectrum analyser,本文淺談一下。
首先,我們要釐清使用方法。一般接收大氣電波,SDR 手指天線端接到天線即可。而作為頻譜分析儀,則需直接輸入訊號。
在空氣中 pick up 電波,和直接 feed 入訊號是兩回事。空氣中的電波,訊號再強也很難損壞 SDR 手指前級電路。
但直接在 SDR 手指天線端 feed 入訊號,就可能會損壞 SDR 手指了。我們必需先預備一至兩組衰減器(attenuator) 。
說穿了也不外是一組電阻線路而己。我預備一組 –20dB,一組 -40dB。砌一組和砌兩組時間相若,有兩組有備無患。
Courtesy of
http://g7ltt.blogspot.hk/2014/08/20db-or-40db-rf-attenuator.html
電阻最好用 1% 的 metal film 或 SMD 以降底 L 的影響。不過業餘用途用回普通的也不礙事。
軟件使用
和一般接收大氣電波不一樣,我們需起用兼容 SDR 手指的頻譜分析軟件。原因簡單,以 RTL-SDR 為列,最多只能見2M 頻寬的東西。
而頻譜分析軟件,則會按用家設定從起始頻掃描到終點頻。所需時間按你的電腦速度,steps 間隔設定而不一。
SDR# 其實內置了 spectrum analyser 軟件 SpectrumSpy的,但只限其品牌的 airspy SDR 可用。
免費軟件 spektrum 簡單易用,掃描時間比其他同類軟件更快。本文以她為示範。
Spektrum link:
https://github.com/pavels/spektrum
初測
初測主要 set 起個陣。不外擔心兩件事。
偏頻,和訊號會否太強損壞 SDR 手指。
由於存在損壞變數,所以我用回上一代,已退役的 SDR 手指。
將 40dB 衰減器接到 SDR 手指的天線端,另一邊則是 RF 訊號。這時,一部日系手機絕是好幫手。原因簡單,頻率精準,諧波少,最重要是有 EL power 輸出。
這是 TH-F7 串接 40dB 衰減器後的頻譜圖,效果理想。右上角顯示 max 頻率。假設日系機的頻率較精準,發射頻率是144.640MHz,那顯示的就是偏頻後的頻率了。
要精準的可將這個 factor 加減到測試結果以獲得較準確的數字。
那如只有國產機 (一般 power 只有高底兩檔),怎辦?
UV-5R 嘗試在 low power 串接 20+40dB 衰減器,得出這個結果。
這應是輸出仍是太高所致。
幸好,不會燒掉 SDR 的前級。
SDR 手指外包了銅片,是之後的事,希望降底一點雜紋。對實際效果沒幫助。
其他配備
初測只是釐清配置和設定。Feed 個手機訊號到 SDR 手指,實際作用不大。其他測試,我們起碼需配備一個噪聲訊號源。
噪聲訊號源,簡單來說,當 broad band noise 吧。他在整個理論頻寬也會有一個穩定波幅訊號。
網上有不小這些電路,主要是 zener,transistor 的組合。我試製了一個,效果強差人意。
無謂浪費時間,遂淘了一塊國產的 PCBA。
這個是國外業餘無線電界很普及的 noise generator,雖評語不高,原因不外波幅在不同頻率下不一,和產生高熱至死板等。只能說,幾十元的價錢,就是這種的貨色了。
我首要面對的是,給電後真是好熱,溫度計量度超過 50C。長時間使用,可考慮用散熱膠水將 heatsink mount 到 PCB 底部。
Return loss bridge
電橋自行製作不難,很適合工科同學實踐當中理論。問題是所需的磁環市面難找。所以還是淘寶搞掂算數。一般 500MHz 以下的不過百元。
電橋的解剖圖,YouTube 圖片
我購入的號稱頻率達 2.5GHz,約二百多元。
Round 1 濾波器檢測
這是一支 VHF band 的空腔濾波器。技術規格是讓 130-174MHz 通過。但有見過天線,濾波器圖表的應知,過程不會是 linear 的。所以我們可以用 spectrum analyser 檢視一下其頻率特性。
Noise generator 直駁 filter 一端,輸出直駁 SDR 手指,掃描一下 100-200MHz。得出其頻率響應圖。
Round 2 天線響應頻率檢測
將 noise generator 接到電橋輸入端,輸出端接 SDR 手指。測試端接受測天線。
這是我的 Diamond SRH940 天線在 UHF 的頻率響應圖。
實測發現,所有受測的 V/UHF 天線,在 VHF 表現均不理想(頻率響應曲線太平坦)。這虛耗了不少時間。
初步認為是 noise generator 或電橋在 VHF 的反應問題。
總結
以 SDR 手指作為 spectrum analyser ,廉價之餘也能夠提供最起碼的頻率測試結果。
大家按自身需要配備合適的組件,也無需盲從本人的購置。
有時間,有零件的也可自行組裝有關的設備,學到的一定比齋買為多。
之後也希望以此平台作更多測試。