在自然災(zāi)害和恐怖襲擊等情況下，無線電通信對(duì)于安全和應(yīng)急通信系統(tǒng)變得極為重要。軍事和民事安全官員面臨互操作性問題，因?yàn)椴煌脑鷻C(jī)構(gòu)擁有在不同頻段、波形和協(xié)議中工作的無線電。此外，使用的這些無線電需要低成本、小尺寸、便攜并且需要低功率運(yùn)行。

軟件定義無線電 （SDR） 技術(shù)通過實(shí)施可通過軟件控制在多個(gè)頻段和多個(gè)協(xié)議上運(yùn)行的無線電來幫助解決這些問題。單板計(jì)算機(jī)、Raspberry Pi （RPi） 和無線電收發(fā)器 CaribouLite 的組合使軟件定義無線電便攜、功能強(qiáng)大且價(jià)格合理。

CaribouLite 是一個(gè)開源的 SDR 平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)為 Raspberry Pi HAT（硬件連接在頂部）。它能夠?qū)?Raspberry Pi 單板計(jì)算機(jī) （SBC） 變成一個(gè)獨(dú)立的雙通道無線電，具有高達(dá) 6 GHz 的寬可調(diào)頻譜。它是為創(chuàng)客、黑客、教育工作者和研究人員設(shè)計(jì)的，作為 Raspberry Pi SBC 的高質(zhì)量、價(jià)格合理、獨(dú)立的 SDR 構(gòu)建塊。它完美地補(bǔ)充了當(dāng)前的 SDR 生態(tài)系統(tǒng)。CaribouLite 專為便攜而生。因此，它運(yùn)行所需的只是一個(gè) RPi 和一個(gè)電源。

什么是 CaribouLite RPi HAT？

CaribouLite 是一款完全開源的 SDR Raspberry Pi HAT，調(diào)諧范圍高達(dá) 6 GHz，并具有包括 TX/RX 通道的雙通道。它支持標(biāo)準(zhǔn)通信調(diào)制（即 PSK、FSK、OFDM 等）以及直接來自 RPI 的直接 I/Q 采樣（13 位 x2 - ADC 和 DAC）。

CaribouLite 有兩個(gè)版本：完整版和 ISM 版。兩個(gè)版本都包含一個(gè)內(nèi)部 TCXO 時(shí)鐘源，而完整版本帶有一個(gè)低噪聲放大器（NF 《 4dB 和低于 3GHz）和高 Tx 功率（高達(dá) 14dBm）。它們還具有完全可控的 8 位讀/寫 PMOD 擴(kuò)展端口，以支持 GPS 同步、測(cè)向等高級(jí)應(yīng)用。

對(duì)于軟件，Raspberry Pi 具有完全支持的高級(jí) API，例如 Soapy / GNU Radio 和 Jupyter 筆記本。通過它們，可以訪問 HAT 的完整功能集。

頻率范圍：

CaribouLite 的完整版可以在兩個(gè)并行通道中發(fā)送和接收：

通道 1：30 MHz 至 6 GHz

通道 2：低于 1GHz

圖片來源：馴鹿

即時(shí)帶寬（2.5MHz，4 MSPS ADC 和 DAC）足以滿足大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)通信。4 MSPS I/Q 樣本（Tx 和 Rx）通過 RPi 的輔助存儲(chǔ)器接口傳輸，其中 CaribouLite 就像一個(gè)高吞吐量的存儲(chǔ)器外設(shè)。ISM 版本的 CaribouLite 支持所使用的 Microchip 芯片組中可用的原生 2.4-GHz 和 sub-1-GHz 頻段。

CaribouLite RPi HAT 規(guī)格

讓我們看一下 CaribouLite RPi HAT 規(guī)格：

調(diào)制解調(diào)器：AT86RF215

FPGA：ICE40LP1K

合成器。集成混頻器：RFFC5072（A）

調(diào)諧范圍：CH1：30 MHz - 6 GHz，CH2：低于 1GHz

發(fā)射功率：高達(dá) 14 dBm（即 ISM 頻率）

總線/接口：SMI （Raspberry Pi）

多板同步：時(shí)鐘和數(shù)據(jù)

連接器：6 GHz SMA 連接器、Sub-1-GHz SMA 連接器、PMOD 連接器（8 位 I/O、GND 和 3.3V）、RPI 40 針連接器

操作系統(tǒng)：Linux（取決于樹莓派）

尺寸：1，950 平方毫米（65 x 30 毫米）

圖片來源：馴鹿

圖片來源：馴鹿

您可以使用 CaribouLite RPi HAT 做什么？

以下是 SDR 可以做到的以前無法做到的事情：

軟件定義的無線電可以在進(jìn)行時(shí)重新配置，即通用通信設(shè)備將針對(duì)環(huán)境適當(dāng)?shù)刂匦屡渲米陨?。它可以是無繩電話、手機(jī)、無線互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和 GPS 接收器

軟件定義的無線電可以通過增強(qiáng)功能快速輕松地升級(jí)。事實(shí)上，升級(jí)可以在運(yùn)行時(shí)交付

軟件定義的無線電可以同時(shí)與多個(gè)頻道通話和收聽

可以制造不存在的新型無線電。智能無線電或認(rèn)知無線電 （CR） 可以使用其附近的射頻頻譜并自行配置以獲得最佳性能

作為一款完全開源的 SDR，CaribouLite 允許對(duì)其進(jìn)行自定義以滿足自己的需求。它通過提供完整的源代碼和詳盡的文檔（包括工具鏈和編程指南）來提供幫助。它們提供自定義的分步應(yīng)用指南（FPGA、C、C++、Python 等）和一個(gè)庫來支持以下應(yīng)用：

模擬 FM/數(shù)字 DAB+ 無線電接收器和基本信號(hào)記錄

ADS-B 接收機(jī)

信號(hào)繼電器

信號(hào)/協(xié)議發(fā)生器

關(guān)于 CaribouLite RPi HAT 的最終想法

CaribouLite RPi HAT 系統(tǒng)具有成本低、體積小、功耗低、易于攜帶、易于配置和易于部署等眾多吸引人的特點(diǎn)。該系統(tǒng)的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是與市場(chǎng)上其他 SDR 解決方案相比，它的成本顯著降低。

使其與眾不同的事實(shí)之一是使用 Raspberry Pi，它為執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理任務(wù)提供了足夠的處理能力。使用 Raspberry Pi 可以很容易地將前端集成到一個(gè)使用各種外圍設(shè)備（如 USB、以太網(wǎng)等）的緊湊型設(shè)備中。系統(tǒng)可以使用便攜式電池操作，便于攜帶。

這對(duì)用戶社區(qū)來說是一個(gè)巨大的進(jìn)步，因?yàn)樗浅＝?jīng)濟(jì)。相同的硬件可用于多種應(yīng)用，從頻譜分析儀到藍(lán)牙信標(biāo)、ZigBee 中繼器，再到通用射頻遙控器，只需更改軟件即可。

審核編輯：郭婷