# SDR 環境建立筆記

## Exomio Fragmissions Plan

Exomio Fragmissions Plan 中關於 SDR 設備的描述:

>We had previously discussed building our own antenna. I don’t think this is the best way to go. In order to have wide-band coverage of the shortwave spectrum, it’s best to use an already-tuned active antenna, such as this one: https://www.ebay.co.uk/itm/133550715263. I’ve purchased this exact antenna and will be testing it out once it arrives in the coming week or so. I can then send it to C-Lab. As you can see from the diagram on the Ebay page, it’s a very hacker-like design (a cantenna), which will allow us some interesting possibilities for mounting. It merely needs to be on a tall, non-conductive pole. If I can have a photo of the rooftop I can think of a more “installation-like” setup for the antenna.

>Linux computer with internet access, or a connection to the C-Lab network. This computer will have connected to it a NooElec RTL-SDR software defined radio with Ham-It-Up upconverter to allow for shortwave signal reception; something like this: https://www.nooelec.com/store/sdr/sdr-bundles/hf-bundles/nesdr-smart-xtr-hf.html. The cantenna on the roof will be connected to the NooElec device through a coax cable. The cantenna will also need 9-12V power which can be supplied through a small wall-wart power supply. The Linux computer will run what’s called “WebSDR” software that allows for anyone to remotely connect to this computer and access the antenna from afar. (An example of this can be found here: http://websdr.ewi.utwente.nl:8901/).

裝置架構:


* cantenna ([購買](https://www.ebay.co.uk/itm/133550715263))
* 安裝於頂樓或是電線桿上
* 透過同軸電纜連到一台具有 SDR 功能的 Linux 裝置 (ex: rPi)
* 使用 9-12V 電源
* [關於天線接地的說明](http://www.pa3fwm.nl/technotes/tn09d.html)
* NooElec RTL-SDR ([購買](https://www.nooelec.com/store/sdr/sdr-bundles/hf-bundles/nesdr-smart-xtr-hf.html))
* 與 rPi 相連，並且應該儘可能地接近 cantenna
* Linux Device (ex: rPi)
* 運行: WebSDR ([範例](http://websdr.ewi.utwente.nl:8901/))

## 知識筆記

* 無線電的頻道根據頻道的範圍定義了不同的頻段。像是 LF、MF、HF、VHF...等等。
* Ref: [無線電頻譜](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%97%A0%E7%BA%BF%E7%94%B5%E9%A2%91%E8%B0%B1)
* 如果要跨國傳輸，必須使用短波 (HF, High Frequency)
* 3MHz ~ 30MHz
* HF (短波)波長短，頻率高
* 天線朝天空發射電波之後，在大氣層中由「電離層」將電波反射
* 以較低的角度射入電離層，則大部分都會被電離層反射
* 若發射功率夠大，可以不經過衛星而達成全球性通信
* 但傳播易受干擾，接收信號有時強時弱現象
* 與中波和超短波相比雜音更多
* 電離層的濃度並不穩定，信號品質不穩定是最大缺點
* HF 中有 9 個業餘頻段，是火腿族主要的活動頻段
* 參考資訊
* [Ｑ１１、什麼是短波、ＶＨＦ、ＵＨＦ？](https://www.qsl.net/bv3fg/beginner/faq1.htm#11)
* [Distance-Power relationship距離功率關係](http://wshnt.kuas.edu.tw/network/s4/Data/Distance.htm)
* [Ｑ１５、如何利用電離層通信？](https://www.qsl.net/bv3fg/beginner/faq1.htm#15)


* 一支天線只能在某一波段或某幾個波段得到比較好的接收效果
* 如果希望所有波段都能有很好的接收效果，那麼就要多架設幾組天線或使用天線調諧器 ( Antenna Tuning Unit, ATU )
* 注意盡量避開電磁干擾源 -- 日光燈、電腦、馬達或引擎運轉
* 若有干擾，可使用電池作為電源，因為干擾有時候是從電源部份滲入
* 收聽短波
* 通常白天用 11MHz 以上，夜晚用 11MHz 以下的頻率都有不錯的效果

### 關於 SDR

簡單的說，無線電訊號是把你要傳送的資訊編碼後(調變)透過空氣傳出去，接收端要做解碼(解調變)還原的動作。在以前這些動作都是透過實體的硬體電路完成的。SDR 的概念就是將處理訊號的部分以軟體元件取代，我相信背後是 ADC (類比轉數位) 的概念。

所以 SDR 應該算是一個架構，而不是一個產品。市面上有很多 SDR 的產品都使用 Realtek 的晶片，所以你會看到 RTL-SDR 的用詞。

### 關於 Upconverter

* Upconverter (上頻器/升頻器) 是什麼東西? 剛剛提到 0~30MHz 的無線電傳輸可以遍及全世界。一般使用 RTL2832U + R820T2 所製作的 RTL-SDR 最低可調頻率為 24MHz，因此它只能接收在 0~30MHz 的一小部分。為了收聽低於 24MHz 的頻率，有兩種解決方式:
* 使用 [Direct Sampling (直接取樣) 改裝](https://www.rtl-sdr.com/rtl-sdr-direct-sampling-mode/)。
* 加裝 Upconverter (上變頻器)

Direct Sampling 的修改是直接修改 RTL-SDR 的電路。Direct Sampling mod 改完後的東西，對岸叫做 "直采式 SDR" XD 修改完後可監看頻段通常會是 100KHz ~ 1.7GHz，就涵蓋了 HF 短波的頻段了。但必須增加額外的濾波電路，否則效果不會比使用 Upconverter 好。

Ref: [REVIEW OF THE SPYVERTER UPCONVERTER](https://www.rtl-sdr.com/review-of-the-spyverter-upconverter/)

## 接線圖

{9-12V power}
||
[mini-whip天線](mcx/sma)
|| 同軸電纜
(mcx/sma)[Upconverter](mcx/sma)
|| 同軸電纜
(mcx/sma)[RTL-SDR](usb)===(usb)[Raspberry pi]