Máte doma maličký USB přijímač pro příjem DVB-T, který připojíte k počítači a můžete zvesela koukat na poslední epizodu růžovky? Mnoho podobných drobných krabiček, které umožňují příjem i analogového rádia, mají pod kapotou často jen relativně jednoduchou elektroniku a A/D převodník, který zpracuje analogový signál na digitální proud nul a jedniček. O vše ostatní se postará software a z reproduktoru se záhy ozve některá z rozhlasových stanic.
Softwarově definované rádio
Jedná se o tzv. SDR – softwarově definované rádio, kdy se hardwarová část použije jen k příjmu surového signálu a jeho převodu na digitální čísla, o samotné zpracování se ale postará procesor počítače.
Díky tomu může být SDR přijímač velmi tvárný, protože jeho elektronické obvody, signálové filtry aj. supluje program v paměti počítače. A program můžeme na rozdíl od destičky plné kondenzátorů, rezistorů a čipů libovolně upravit.
Drobný DAB/DVB-T/FM dongle s čipem RTL2832U pro příjem digitální televize a rádia lze díky koncepci SDR snadno proměnit v univerzální rádiový přijímač
K čemu je to dobré? Co umí běžný DAB/DVB-T/FM dongle? V některém z prográmků prostě přehraje digitální televizi, digitální rozhlas a ještě ten analogový. Nuda! Pokud namísto standardního ovládacího programu a ovladače použijete ovladač alternativní a jeden z analytických programů pro SDR – na Windows třeba povedený SDR#, proměníte hloupý dongle v přijímací radiostanici, která vedle běžných FM stanic dokáže zachytit i některé mnohem exotičtější signály třeba z blízkého letiště, všemožnou nekódovanou rádiovou komunikaci ve městě a okolí a tak dále.
Trošku jiný FM přijímač
Mnohé z toho s pořádnou anténou zvládnou třeba drobné a laciné přijímače s čipem RTL2832U, které na eBay aspol. seženete zhruba za dvě stovky. Pak už jen stačí stáhnout zmíněný program SDR# a upravit ovladač přijímače podle návodu na webu RTL-SDR.com.
Pokud se vše povede, namísto klasického přehrávače uvidíte toto:
SDR# a naladěná rádiová stanice Kiss Hády
To už vypadá trošku jinak než FM přijímač ve vašem mobilu, nebo displej autorádia ve škodovce, že? Přitom je to ve své podstatě stále to samé. Tedy až na pár detailů. Namísto jedné stanice, kterou zpravidla naladíte, toho uvidíte v SDR# mnohem více.
Všimněte si horních dvou grafů. Zobrazují to samé – určitou výseč rádiového spektra v reálném čase. Osa X v tuto chvíli začíná na frekvenci 87,2 MHz a končí na 89,2 MHz. Vidím tedy pohled na 2 MHz široký blok a veškerý šum i signály uvnitř.
Když mě nějaká z amplitud v grafu bude zajímat, stačí na ni klepnout a SDR# začne přehrávat zvuk z dané frekvence. V grafu jsou patrné dva velké vrcholy, které vystupují z moře šumu. Já jeden z nich označil a v horní části se krátce poté zobrazil i textový popis RDS stanice Kiss Hády. Druhý vrchol vlevo pak patří stanici Impuls. V grafu lze tedy krásně vidět, jak jsou kmitočty jednotlivých stanic položené vedle sebe.
K čemu slouží šířka pásma a další parametry?
Pokud mě bude zajímat jiný rozsah frekvencí, mohu nastavit jiný kmitočet zcela nahoře a s přesností na jednotlivé Hz. Stejně tak si mohu pohrát i s dalšími parametry.
Třeba s šířkou pásma (bandwidth). Ta je krásně znázorněná přímo v grafu u právě zvolené frekvence. Jak už jsem napsal výše, vybral jsem stanici Kiss Hády, jejíž frekvence je 88,3 MHz a v grafu je označená červenou linkou.
Jak číst graf rádiového signálu v RDS#
Zvuk stanice se ale samozřejmě nešíří na jedné jediné frekvenci, to bych slyšel leda praskot, ale zabere určitý rozsah – šířku. Ta je nyní nastavená na 250 kHz a v grafu je zobrazená bílým průhledným blokem, do kterého se krásně vešel celý signál. Tuto šířku ale mohu myší rozšířit, anebo zúžit.
Kdybych bandwidth rozšířil o pár desítek kHz, z reproduktorů se ozve vedle signálu i okolní šum a kvalita se sníží. No, a kdybych jej naopak příliš zúžil, vlastně signál ořežu a z reproduktoru se ozve opět horší zvuk, protože jsem z něj odstranil krajní části.
Úprava šířky signálu je naprosto klíčová, pokud chci v reproduktoru uslyšet i něco jiného, než jen běžnou FM stanici. Ve velkém městě jako Brno se toho totiž šíří z okolí docela hodně, a tak stačí procházet spektrum a hledat náznaky něčeho zvláštního.
Hledáme zvláštní signál
K tomu pomůže druhý graf, který náznaky signálu zobrazuje různou barvou podle síly signálu. Modré plochy jsou nezajímavé – resp. nemám dostatečně dobrou anténu, abych zachytil signál, který tam třeba i je. Jakmile ale uvidím žluté, oranžové a ideálně rudé barvy (vysoká hodnota SNR = odstup signálu od šumu), je to jasný signál a nikoliv jen šum nejbližšího okolí a ostatně i samotného vesmíru.
Druhý graf lépe vyjádři odstup signálu od šumu pomocí barvy. Žluté až červené odstíny jsou zajímavé. Modré jsou šum – resp. signál, který je ztracený v šumu a pro jeho odfiltrování potřebuji buď lepší anténu a přijímač, nebo se pokusit šum odfiltrovat softwarově a signál přeci jen najít.
Dejme tomu, že bych v grafu opravdu zachytil nějaký zajímavý signál, který by ale byl velmi úzký. Na rozdíl od FM by měl šířku jen pár desítek kHz. Kdybych jej tedy poslouchal s nastavenou šířkou na 250 kHz, nic bych nezaslechl, uzoulinký signál by se totiž ztrácel v okolním šumu. Stačí ale bandwidth patřičně zúžit a tradá, ve sluchátkách rázem slyším nejspíše rádiomaják z brněnského letiště, anebo jiný kódovaný signál, jehož obsah sice neznám, ale slyším jeho zvukovou analogovou reprodukci – periodické pípání, chrčení aj.
Co to vlastně poslouchám?
A to se dostáváme k dalšímu otazníku. Jak vlastně poznat, co je co? U FM stanic to není nic složitého. Je jich jen pár a zpravidla nabízejí RDS, takže se jejich název při dobrém příjmu zobrazí v záhlaví. Ale co u toho zmíněného rádiomajáku?
Zde pomůže ČTÚ a jeho skvělý vyhledávač spectrum.ctu.cz. Stačí zadat hledanou frekvenci (nebo ještě lépe hrubší rozsah) a web telekomunikačního úřadu zobrazí všechny registrované služby a aplikace, které na daném kmitočtu operují – třeba právě leteckou službu.
Vyhledávání frekvencí na webu ČTÚ
SDR# nabízí hromadu dalších pokročilých funkcí, které pomohou s filtrováním a vyhledáváním slaboučkých signálů v záplavě okolního šumu a nechybí ani nahrávání signálu do WAV, abyste si jej mohli později přehrát. A co víc, takto nahraný signál dokonce můžete zpětně otevřít v SDR# a opět analyzovat, jako byste přijímali signál z USB tuneru.
Dříve či později vás v každém případě zastaví jedna věc – příliš slabá anténa drobných donglů, která rozhodně není určená k nějakému plošnému rádiovému šmírování. V takovém případě nezbývá, než si pořídit lepší SDR přijímač a na zahradě postavit pořádnou anténu, anebo využít české radioamatérské scény.
Co si povídají v Praze na letišti?
Prakticky vše, o čem jsem dnes v kostce napsal, si totiž můžete vyzkoušet přímo v prohlížeči bez potřeby jakéhokoliv hardwaru. Krásným příkladem je povedený webový přijímač WebSDR Hradec Králové, kde stačí naladit frekvenci a poslouchat. V grafu jsou dokonce vyznačené zajímavé kmitočty některých leteckých vysílačů, takže když budete chvíli poslouchat praskot, čas od času zaslechnete zřetelnou komunikaci třeba mezi piloty a pozemním personálem.
Chcete poslouchat piloty ve webovém prohlížeči? Díky nadšencům to jde.
Ostatně SDR lze použít i k příjmu informačního signálu ADS-B (ukázka příjmu) o poloze letadel a základních údajích o letu, čehož využívá třeba služba FlightRadar24 a další, které zobrazují tisíce letadélek nad mapou světa.
U nás to samé dělají třeba rádioví nadšenci na webu Czadsb.cz. Nabízejí jak veřejnou mapu leteckého provozu (nejen) nad ČR, tak exkluzivnější verzi pro členy, kteří sami skenují oblohu a sdílejí naměřená data.
Co dělají čeští armádní letci v neděli po obědě? Sednou do gripenu a letí se podívat do Orlických hor. Mezitím se v Brně nejspíše kdosi učí pilotovat cessnu.
Vysílají nejen letadla, ale i servisní pozemní vozy – zde pravděpodobně plašiči ptáků. Na druhém obrázku pak nákladní letoun.
