LimeSDR中文教程（四）

现在我们来继续看LimeSDR的有关知识。这是第四篇文章&＃xff0c;尽管这是我们实际操作的第二个联系&＃xff0c;但是它还是与前面的所有文章都有关系&＃xff0c;如果你没有看前三篇文章&＃xff0c;我推荐你看一下。

上一篇文章我们看了self_test.ini&＃xff0c;把这个例子里大多数有关内容都讲了。这次我们会使用之前学到的知识来提高信号质量&＃xff0c;并创建我们第一个应用。

开始

到这里&＃xff0c;我们假设LimeSuite已经在你电脑上装好了&＃xff0c;并且运行正常。

如果你没有装好&＃xff0c;你可以去装一下Pothos&＃xff0c;同时装好GQRX或者SDR Console&＃xff08;你不是一定要装这个两个程序&＃xff0c;其它类型的接收机程序也可以&＃xff09;。

然后我们还需要一些额外的硬件&＃xff0c;比如FM天线。如果没有也不要紧&＃xff0c;你可以用一根75cm长的没有屏蔽的导线接在SMA头上就行。

还有&＃xff0c;我们现在的工作频率还是需要许可的&＃xff0c;因此记得发射端不要接高增益天线。值得指出的是&＃xff0c;现在大多数欧洲国家可以合法得使用MP3发射机来发射FM频段、nW级别的信号&＃xff0c;所以说理论上你可以用LimeSDR来发射这种信号&＃xff0c;但是最好还是不要冒险。

GQRX/SDR Console

大多数人第一次用SDR都会使用GQRX或者SDR Console。我们不会讲太多小细节&＃xff0c;但是还会讲几个注意事项。除此之外&＃xff0c;我们还需要用这个程序确认我们能在哪个频点收到广播信号&＃xff0c;这样我们后期就可以在别的程序中调谐到这个信号。你可以使用这两个程序来找VHF频段的FM广播。在我们这里&＃xff0c;BBC 3频道的信号最强&＃xff0c;频率是90.9MHz。

SDR Console只支持Windows&＃xff0c;它支持LimeSDR&＃xff0c;并且支持硬件加速功能。没有太多地方要设置&＃xff0c;你只要设置正确的接收通道就行。在这里我们使用的是LNAL&＃xff08;低频率通道&＃xff09;RX1_L&＃xff0c;因为我们找的信号在100MHz附近。你可以看看第一篇文章&＃xff0c;你就知道怎么接线了。

GQRX的输入控制页面的设置方式也是类似的。通过前几篇文章你应该能过自己做设置了。

Pothos的强大之处

如果你要按着我的教程做&＃xff0c;那你现在最好先在前面说到的程序里找到一个合适的广播频率。找到后你就可以开始写我们的第一个程序了。大多数情况下&＃xff0c;第一步都会写一个FM接收机。如果你想直接下载一个可以运行的程序&＃xff0c;你可以下载Josh Blum写的。

但是在开始之前&＃xff0c;我还要介绍一下Pothos。Pothos是一个用于SDR的基于数据流的编程环境。简单来说&＃xff0c;你可以用绘制流图的方式来编程&＃xff0c;而不需要输入代码&＃xff0c;这样使用就很方便。我们可以打开PothosGUI&＃xff0c;然后把新应用另存为你喜欢的名字。

右侧是可选模块。这些模块我们会使用到&＃xff0c;我们先要添加一个SDR Source&＃xff0c;在SDR下面里。注意source是信源&＃xff0c;它只有输出&＃xff0c;sink是信宿&＃xff0c;只有输入。

双击这个模块&＃xff0c;打开SDR Source的属性&＃xff0c;把它们改为如下设置。注意&＃xff1a;

Device Args&＃xff0c;有很多参数&＃xff0c;你只要直接点下拉框&＃xff0c;然后选择你的LimeSDR就可以。

在channels选项卡中里&＃xff0c;你需要选择LNAL&＃xff0c;并且把你要听的广播的频率以Hz的形式输入。比如&＃xff0c;我们现在要听90.9MHz就要写作90900000Hz&＃xff0c;你也可以写作90.9e6。

点击commit&＃xff0c;并加入2个模块&＃xff0c;分别是Audio sink和Freq Demod。这些都做好后&＃xff0c;点击go按钮。记得把音量调低。

白噪声

你现在听到的应该只是噪声。这很正常&＃xff0c;我们来看看我们目前做了什么&＃xff1a;

一个SDR设备&＃xff08;LimeSDR)输出IQ信号 采样率1MSps/s

我们设置了默认的增益和滤波器

一个频率解调器。这是软件实现的FM解调器

一个播放声音的模块

首先我们要检查是否有足够的增益&＃xff0c;我们可以先调整SDR的增益&＃xff0c;调高点。要调到多高取决于你的信号强度。一旦达到足够增益后&＃xff0c;信号会从白噪声&＃xff0c;变成一个奇怪的声音&＃xff0c;这个声音还是听不清在说什么。

再看看哪里有问题&＃xff0c;我们可以发现我们直接给喇叭输出了1MSps/s的采样率&＃xff0c;这是不对的&＃xff0c;我们需要降采样。最简单的方法是使用一个滤波器&＃xff08;但是不做滤波&＃xff09;。添加FIR filter&＃xff0c;然后找到Decimation属性&＃xff0c;改为35&＃xff0c;把Data Type从Complex Float32改为Float32。这是因为解调后我们的信号就不是IQ信号了&＃xff0c;把这个模块接到解调模块和音频信宿模块中间。

到目前为止&＃xff0c;你应该能从噪声中听到一些音频了&＃xff01;如果你要看一下数据&＃xff0c;可以用spectrogram。和很多Pothos模块意义&＃xff0c;它有widget&＃xff0c;别忘了把它加入graph widget。

从spectrogram&＃xff0c;我们可以清晰得看到没有设置好滤波器&＃xff0c;这样我们可以看到一个很宽的频段&＃xff0c;相当于我们在听1MHz带宽的信号&＃xff0c;把噪声也收下来了。

是时候做一些滤波了

尽管手动设计FIR滤波器很有趣&＃xff0c;但是有控件可以帮我自动完成设计。我们现在加入FIR Designer和FIR Filter。这些控件内部有变量&＃xff0c;连起来后会有些不同&＃xff0c;所以暂时先别连起来。

在FIR Designer属性里&＃xff0c;把频率上限设置为16kHz(16e3或者16000&＃xff09;&＃xff0c;剩下的设置都用默认的。

FIR Filter模块不需要修改&＃xff0c;直接用就可以。我们这里用的是Complex Float32&＃xff0c;因为我们会输入IQ信号给滤波器。

把滤波器的0口&＃xff08;橘黄色&＃xff09;接好。什么都不会变化&＃xff0c;还是会有噪声和音频一起输出到喇叭上。现在我们加入一些taps。把FIR Designer输出拖到FIR Filter上&＃xff0c;这样就会出现Connection控制面板&＃xff0c;在里面我可以看到FIR Designer的输出。点击左侧的tapsChanged&＃xff0c;然后点右侧的setTaps&＃xff0c;最后点commit。

这样我们听到的音频信号更好了。但是等一下&＃xff0c;好像我们听到的声音像是蓝精灵的在说话。声音还是有问题。这是因为我们前面告诉你的decimation设置是错的&＃xff0c;应该是25。如果这个设置不对&＃xff0c;输出的音频频率会变化。你可以玩一下这个参数&＃xff0c;听上去的声音会很有趣。

最后

我们现在有了一个非常简单的FM接收机了。你还可以加入一些调谐频率和增益的控制。在用于降采样的FIR滤波器上再加入一个filter designer&＃xff0c;也会提高音频质量&＃xff0c;还有采样率和带宽也可以调整。这个简单的应用可以帮助你学会使用pothos&＃xff0c;你还可以通过这个学懂Josh写的FM程序。这些模块是大多数SDR系统的组成部分&＃xff1a;滤波器->解调器->降采样。

我们的教程的理论知识都比较少。我们以后会通过一些实用的例子讲一些理论&＃xff0c;这样就更能发挥出LimeSDR的潜力。