使用RTL-SDR和Matlab Simulink玩转软件无线电(十一)

2023-12-12 10 0

3 频谱观察

射频频谱是电磁波谱的一部分,它的范围是3kHz300GHz,我们使用射频频谱提供通信服务,包括电视、广播、移动通信和WiFi,也包括导航、探测系统,比如雷达、GPS、无线电导航、应答器等等。实际情况中哪个应用使用哪个频率取决于物理、经济及法律上的考虑,包括:

电磁波的传输特性(不同频率的波有不同的特性,决定了它们的传播距离、穿透能力及衍射能力)

天线尺寸和可行性(比如微型设备需要微型天线)

与其他用户共享频段(附近是否还有人在这个频段上发射信号)

政府许可(是否允许在这个频段上发射)

3.1展现了电磁波谱(上方)及射频频谱(下方)以及射频频谱中提供的通信服务。你的RTL-SDR很大可能使用了Rafael MicroR820T调谐器,也就是说它能够接收25MHz1.75GHz。本章节会帮助你观察着一部分的频谱,找到你附近这个频段的信号。

3.1 不同信号,不同频率

利用射频的无线通信已经进入了人们的生活。无论是办公室的无线网络还是移动基站,短信、电话、视频通信、社交媒体,人们可能同时在不同的频段使用不同的标准,蓝牙、WiFiGSMLTE。对发射功率进行规划及发放许可是必须的,这样不同的发射者就不会互相干扰。在英国,这些频率规划的工作是政府部门做的,这个部门是通信管理办公室(Ofcom - ofcom.org.uk)。在美国是联邦通信管理局(FCC - fcc.gov)。其它国家各有自己的管理机构。

在所有国家RF频谱分成了确定的频段,分配给不同的用户和应用。一般来说,各国的规定都不同,而且区别很大。比如,在英国没有低于800MHz的移动通信服务,但是在东欧的一些国家,他们在400MHzUHF频段上提供移动通信服务。近几年,产生了一些机构,比如国际通信联盟(ITU - itu.int)致力于把各国的频段尽量统一(尤其是在边境地区)。比如WiFi就是一个很好的例子(IEEE 802.11标准),它工作在2.4GH频段。FM广播在各国也很统一,都在88MHz108MHz的频段,基本上所有广播电台都至少以200kHz的宽度隔开。这些频率统一规划,这样一个设备在不同国家里都能正常工作,这样就降低了成本。有些通信技术在各国还没有统一,包括移动通信,比如在美国和欧洲,GSMUMTSLTE服务的频段差别很大。现代的电话可以解决这个问题,它们同时支持多个频段,能够在不同的频率上接收和发射信号,因为它们可以使用不同的前段射频硬件,在不同国家可以进行自动选择。

基本上所有现代广播和通信系统都差不多。基带信号(比如音乐、语音、数据)在经过调制处理后到了射频发射机上,这样就把基带信息搬移到了对应频段。图3.2展示了调制和解调的操作。

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