一种低成本软件定义无线电

在自然灾害和恐怖袭击等情况下，无线电通信对于安全和应急通信系统变得极为重要。军事和民事安全官员面临互操作性问题，因为不同的援助机构拥有在不同频段、波形和协议中工作的无线电。此外，使用的这些无线电需要低成本、小尺寸、便携并且需要低功率运行。

软件定义无线电 （SDR） 技术通过实施可通过软件控制在多个频段和多个协议上运行的无线电来帮助解决这些问题。单板计算机、Raspberry Pi （RPi） 和无线电收发器 CaribouLite 的组合使软件定义无线电便携、功能强大且价格合理。

CaribouLite 是一个开源的 SDR 平台，可以实现为 Raspberry Pi HAT（硬件连接在顶部）。它能够将 Raspberry Pi 单板计算机 （SBC） 变成一个独立的双通道无线电，具有高达 6 GHz 的宽可调频谱。它是为创客、黑客、教育工作者和研究人员设计的，作为 Raspberry Pi SBC 的高质量、价格合理、独立的 SDR 构建块。它完美地补充了当前的 SDR 生态系统。CaribouLite 专为便携而生。因此，它运行所需的只是一个 RPi 和一个电源。

什么是 CaribouLite RPi HAT？

CaribouLite 是一款完全开源的 SDR Raspberry Pi HAT，调谐范围高达 6 GHz，并具有包括 TX/RX 通道的双通道。它支持标准通信调制（即 PSK、FSK、OFDM 等）以及直接来自 RPI 的直接 I/Q 采样（13 位 x2 - ADC 和 DAC）。

CaribouLite 有两个版本：完整版和 ISM 版。两个版本都包含一个内部 TCXO 时钟源，而完整版本带有一个低噪声放大器（NF 《 4dB 和低于 3GHz）和高 Tx 功率（高达 14dBm）。它们还具有完全可控的 8 位读/写 PMOD 扩展端口，以支持 GPS 同步、测向等高级应用。

对于软件，Raspberry Pi 具有完全支持的高级 API，例如 Soapy / GNU Radio 和 Jupyter 笔记本。通过它们，可以访问 HAT 的完整功能集。

频率范围：

CaribouLite 的完整版可以在两个并行通道中发送和接收：

通道 1：30 MHz 至 6 GHz

通道 2：低于 1GHz

图片来源：驯鹿

即时带宽（2.5MHz，4 MSPS ADC 和 DAC）足以满足大多数物联网通信。4 MSPS I/Q 样本（Tx 和 Rx）通过 RPi 的辅助存储器接口传输，其中 CaribouLite 就像一个高吞吐量的存储器外设。ISM 版本的 CaribouLite 支持所使用的 Microchip 芯片组中可用的原生 2.4-GHz 和 sub-1-GHz 频段。

CaribouLite RPi HAT 规格

让我们看一下 CaribouLite RPi HAT 规格：

调制解调器：AT86RF215

FPGA：ICE40LP1K

合成器。集成混频器：RFFC5072（A）

调谐范围：CH1：30 MHz - 6 GHz，CH2：低于 1GHz

发射功率：高达 14 dBm（即 ISM 频率）

总线/接口：SMI （Raspberry Pi）

多板同步：时钟和数据

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

操作系统：Linux（取决于树莓派）

尺寸：1，950 平方毫米（65 x 30 毫米）

图片来源：驯鹿

图片来源：驯鹿

您可以使用 CaribouLite RPi HAT 做什么？

以下是 SDR 可以做到的以前无法做到的事情：

软件定义的无线电可以在进行时重新配置，即通用通信设备将针对环境适当地重新配置自身。它可以是无绳电话、手机、无线互联网设备和 GPS 接收器

软件定义的无线电可以通过增强功能快速轻松地升级。事实上，升级可以在运行时交付

软件定义的无线电可以同时与多个频道通话和收听

可以制造不存在的新型无线电。智能无线电或认知无线电 （CR） 可以使用其附近的射频频谱并自行配置以获得最佳性能

作为一款完全开源的 SDR，CaribouLite 允许对其进行自定义以满足自己的需求。它通过提供完整的源代码和详尽的文档（包括工具链和编程指南）来提供帮助。它们提供自定义的分步应用指南（FPGA、C、C++、Python 等）和一个库来支持以下应用：

模拟 FM/数字 DAB+ 无线电接收器和基本信号记录

ADS-B 接收机

信号继电器

信号/协议发生器

关于 CaribouLite RPi HAT 的最终想法

CaribouLite RPi HAT 系统具有成本低、体积小、功耗低、易于携带、易于配置和易于部署等众多吸引人的特点。该系统的一个主要优势是与市场上其他 SDR 解决方案相比，它的成本显着降低。

使其与众不同的事实之一是使用 Raspberry Pi，它为执行数字信号处理任务提供了足够的处理能力。使用 Raspberry Pi 可以很容易地将前端集成到一个使用各种外围设备（如 USB、以太网等）的紧凑型设备中。系统可以使用便携式电池操作，便于携带。

这对用户社区来说是一个巨大的进步，因为它非常经济。相同的硬件可用于多种应用，从频谱分析仪到蓝牙信标、ZigBee 中继器，再到通用射频遥控器，只需更改软件即可。

审核编辑：郭婷