Software Defined Radio con RTL2832
Un po’ di storia
Siamo all’inizio del 2012, quando il finlandese Antii Palosaari [1], studiando i dongle DVB-T (TV digitale terrestre) allo scopo di creare driver di input video per il sistema operativo Linux, scopre che è possibile ottenere dal chip Realtek RTL2832U, utilizzato per la decodifica del DVB-T su buona parte dei ricevitori, i dati grezzi campionati.
Questi possono essere inviati, sia in fase che in quadratura, all’applicativo software che ne riceve il flusso e successivamente elaborati. In poche parole il dongle DVB-T può essere utilizzato come ricevitore SDR (Software Defined Radio), in questo genere di radio l’hardware si occupa della ricezione e campionamento del segnale ed il software esegue la demodulazione.
Realtek RTL2832U
Il cuore di un ricevitore DVB-T, compatibile con utilizzo RTLSDR, è il famoso chip RTL2832U della Realtek [8], che si occupa sostanzialemte della demodulazione audio e video e generazione del flusso dati verso il PC tramite porta USB. Con l’utilizzo di appositi driver è possibile estrarne direttamente i dati (segnali I e Q) e quindi procedere alla decodifica software su PC. L’RTL2832U non è dotato di una sezione RF per la sintonizzazione del segnale, si affida ad un tuner esterno accettando in ingresso diversi valori di media frequenza IF. Tra le principali caratteristiche: controllo automatico di guadagno AGC, conversione analogico/digitale a 7 bit, campionamento fino a 3.2 MS/s. Il chip include una porta infrarossi per un eventuale telecomando e alcuni piedini di I/O di utilizzo generale.
Sono successivamente nati dei nuovi chip che integrano tutte le funzioni di tuner e decoder, ma non sono compatibili con l’uso SDR.
Tuner
Come già detto l’RTL2832U si occupa solo del campionamento (ed eventuale decodifica del DVB-T), la sintonizzazione e ricezione del segnale è deputata al chip tuner. Nel tempo ne sono stati introdotti diversi sul mercato, il più diffuso inizialmente è stato l’E4000 della Elonics, ora obsoleto e sostituito dall’R820T della Rafael Micro. Anche i chip della Fitipower non sono più in produzione.
La tabella seguente ne riassume le principali caratteristiche:
| Tuner | Produttore | Range |
|---|---|---|
| E4000 | Elonics | 52 – 2226 MHz (escluso 1114 – 1241 MHz) (datasheet 64 – 1700 MHz) |
| FC0012 | Fitipower | 50 – 1000 MHz ? |
| FC0013 | Fitipower | 50 – 1700 MHz ? |
| FC2580 | Fitipower | ? |
| R820T | Rafael Micro | 24 – 1766 MHz (datasheet 42 – 1002 MHz) |
In foto due chiavette USB compatibili con applicazioni RTLSDR, acquistate on-line in Cina sul noto sito d’aste. La prima in alto monta il vecchio tuner E4000, la seconda il nuovo R820T. I due tuner hanno range di frequenza diversi e prestazioni diverse. Generalmente conviene averli entrambi e provare per una determinata applicazione quale vada meglio. Una lista aggiornata, ma non esaustiva, delle chiavette compatibili è reperibile sul wiki OsmocomSDR [5].
Driver e Software
Per poter utilizzare i ricevitori DVB-T come radio SDR, occorre installare degli appositi driver, in sostituzione di quelli originali dell’RTL2832U, che consentono di recuperare il flusso dati I e Q. I dati vengono quindi passati ad uno dei tanti software SDR che si occuperà della demodulazione, apposite librerie (generalmente .dll) interfacciano l’applicativo con l’hardware del ricevitore per il controllo della sintonia e di altri parametri.
Riepilogando, per l’utilizzo di un dongle RTL come ricevitore occorrono tre cose: il driver, la libreria, il software SDR. Molto spesso l’unica difficoltà di utilizzo degli RTLSDR consiste nell’installazione e corretto utilizzo del driver e del software.
Windows
In ambiente Windows il modo più semplice per l’installazione dei driver è l’utilizzo dell’applicativo Zadig [2]. Questo è dotato di un’utile interfaccia utente per l’installazione di alcuni tipi di driver e relativa gestione. Da notare che l’installazione del driver è legata alla porta USB che si utilizza, se si cambia la posizione della penna è necessario reinstallare il driver. Tuttavia ciò torna utile se si desidera conservare l’utilizzo classico di ricevitore DVB-T, basta associare il driver standard ad una porta e quello SDR ad un’altra e, a seconda di dove si collega la penna, si ha una funzionalità o l’altra. Il dongle a volte viene riconosciuto come doppio dispositivo, il primo è quello giusto, il secondo è generalmente il telecomando IR, che nel nostro caso non serve.
Per quanto riguarda le librerie, per i software Winrad e derivati (come HDSDR) vi è la ExtIO USRP [3] combatibile anche con i dongle FunCube e USRP oppure la ExtIO RTL [4]. La prima è reperibile anche compilata in un apposito installer che si occupa, tra l’altro, di seguire tutto il processo d’installazione, dai driver di Zadig all’applicativo SDR.
Altrimenti si può optare per il software SDR#, che supporta direttamente gli RTLSDR con una sua libreria ed ha il vantaggio di richiedere poche risorse hardware da parte del PC.
Linux
Vi sono diversi software che supportano direttamente gli RTLSDR, principalmente il sistema di sviluppo GNU Radio (di non facile utilizzo) o Gqrx, basato sul precedente, ma con interfaccia utente già pronta all’uso.
L’elenco aggiornato dei software è pubblicato nella sezione software SDR di PianetaRadio.it.
Utilizzo
Dopo aver messo in funzione il dongle DVB-T e avviato il software SDR si può cominciare a visualizzare lo spettro alla ricerca di segnali utili da demodulare. La piccola antenna fornita in dotazione è sufficiente per la ricezione delle stazioni FM commerciali, dei ripetitori e QSO locali in banda VHF e UHF radioamatoriale oltre a fungere da semplice analizzatore di spettro. Un’antenna esterna amplia il range di utilizzo e consente la ricezione di satelliti meteo, segnali ADS-B, AM aeronautica, etc, altre informazioni sono reperibili sui wiki [5], [6] e [7], il blog [9] e in rete.
Accoppiando il dongle ad un LNB montato su parabola si estende in alto il range di ricezione, oppure sono disponibili apposite schede di conversione per la ricezione in banda HF.
Fare attenzione al front-end del tuner, i segnali molto forti potrebbero portarlo in saturazione generando segnali indesiderati o bloccando la ricezione. Sarebbe buona norma far precedere il tuner da filtri di banda e preamplificatore / attenuatore. La costruzione economica di questi dongle li rende privi di qualsiasi protezione sul connettore d’antenna, eventuali cariche elettrostatiche o segnali dc potrebbero causarne la rottura.
Ricezione banda VHF radioamatoriale su SDR#, con antenna bibanda auto su base magnetica.
Riferimenti e Bibliografia
- Antti Palosaari;
- Zadig by Pete Batard;
- Winrad ExtIO input for USRP by Balint Seeber;
- ExtIO RTL by Jose Maria Araujo;
- OsmocomSDR;
- rtlsdr.org wiki;
- reddit RTLSDR;
- Realtek RTL2832U;
- RTL-SDR blog.
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Sono un radioamatore OM ho scoperto solo oggi ‘2018 il mondo sdr e vorrei ricevere non tanto comunicazioni tra aerei e qso ma immagini da sarelliti quali noaa…, quale chiavetta usb mi consigliate ?
Salve Giovanni,
online si possono acquistare delle chiavette usb rtl-sdr molto economiche, ma consiglio di investire qualcosina in più e prendere quelle della NooElec che sono più curate nella realizzazione ed offrono qualcosa in più, sebbene basate sullo stesso tipo di chip. Per iniziare ad esplorare questo mondo sono la scelta migliore.