电脑直播音乐怎么样添加频谱(软件定义无线电（SDR）本质上是一种看待无线电频谱的不同方式)

软件定义无线电（SDR）从根本上讲是一种看待无线电频谱的不同方式

作者：OnnoVK6FLAB

我们想当然的认为电台是在某个特定频率上运行，我们选用在单个频带上谐振的天线并将选择能匹配到同一频段的电台，然后波动VFO旋钮，通过可变频率振荡器转换到该频段内的特定频率。

我们一直在陈述这些概念：关于调台，关于检波，选择一个特殊的共振频率并接收到电台信号。

我以前曾聊过这个概念，但是事实并不完全是按照上述情况发生的。

我们的电台始终在同时接收所有同一时间的发射的RF射频信号和频率。天线能够接收到某些频率，但这并不能妨碍它一次性接收到所有声音信号。电台正在天线连接器上获取所有RF信息。在此之后，电台工作的每一步都是过滤不需要的信息，首先它会删除你不需要收听的所有频段，然后VFO选择剩余的部分通过解码器，结果最终到达扬声器。

最终，我们接收到的电台信号就是最后玩剩下的东西，使用传统的电台也就是3kHz带宽。如果你想接收两个中继器台信号，就需要快速来回切换，或者需要两台接收器。

究竟什么是软件无线电（SDR）？

这不是爷爷的收音机

以下是维基百科定义SDR的方式：

“软件定义无线电（SDR）是一种无线电通信系统，其中传统上以硬件实现的组件（例如，混频器，滤波器，放大器，调制器/解调器，检测器等）通过个人计算机上的软件或嵌入式系统实现。”

虽然你爷爷这一辈的收音机都是以滤波器，混频器，放大器等形式硬件组成的，但SDR是硬件和软件的混合体。除了带有嵌入式软件、系统的桌面收发器和接收器，SDR通常是“黑盒子”外观：换句话说，SDR设备看起来像一个简单的部分硬件具有最少的天线端口，数据端口，并且很多时候还有某种LED指示灯可以让您知道设备何时运行。在某些型号的SDR上有一个单独的电源端口，额外的天线连接，电源开关，以及可能的一些其他功能；然而，“黑盒子”SDR通常看起来像一个不起眼的便携式计算机硬件，就像外部移动硬盘一样。

你为什么想要SDR？

到目前为止，我们中的许多人已经适应了没有SDR的生活......那么，为什么在世界上我们还要去使用这个叫做SDR的玩意儿呢？下面，我将列出一些最吸引人的原因：

货真价实

AirspyHF+（顶部）和FDM-S2（底部）。照片：GuyAtkins。

总的来说，与传统的全硬件无线电相比，SDR非常有价值。例如，我会毫不犹豫地将我的SDR（例如500美元的EladFDM-S2或900美元的WinRadioExcalibur）与价格高到两到三倍的传统接收器相提并论。事实上，我的200美元AirSpyHF+SDR能够接收许多传统的DX级别的业余无线电通讯设备，节省了一大笔开销。真的很棒。

频谱显示

SDR应用程序具有频谱显示功能，可以实时查看广播的无线电频谱。虽然您可以使用传统接收器一次调谐并收听一个频率，但SDR允许您查看整个31米频段的频谱。通过频谱显示，您可以看到信号何时开启或停止播出，而无需实际调谐到它们。您可以看出可能导致干扰的信号，因为您可以看到其载波的轮廓。频谱显示确实是一个窗口，可视化收音机上的内容。现在使用传统的接收器经常让我觉得我正在戴着眼罩巡航各波段。在习惯了频谱显示之后，我根本就没有办法在没有一台SDR的电台工作室呆着。

强大的工具

我喜欢这个用于控制SDR频率，模式，滤波器和陷波的SDR应用程序（SDRuno）窗口的用户界面的干净程度。

SDR通常可以组合令人眼花缭乱的可定制滤波器，增益控制，噪声消隐器，数字信号处理（DSP），音频控制等等。能够定制SDR的性能，聆听体验是无与伦比的。事实上，对于像我这样的SDR测试者来说，这几乎像是一个诅咒，比较两台SDR设备是极其困难的，因为每台SDR都可以改变得太多，以至于确定一个或另一个的最佳性能特征成为真正的挑战。换句话说，比较SDR几乎就像比较苹果和橙子：即使使用不同的应用程序也可以增强并因此改变SDR的性能特征。

多个虚拟接收器

SDR控制台使管理多个虚拟接收器变得轻而易举。

虽然大多数传统的桌面接收器允许您在两个VFO（VFOA和B）之间切换，但一些现代SDR应用允许多个独立的虚拟接收器，这实质上是多个子接收器。例如，在我的WinRadioExcalibur上，我可以在2MHz范围内运行三个功能齐全且独立的虚拟接收器。在接收器1上，我可能正在录制一个7490kHz的短波通联。在接收器2上，我可能正在6100kHz上录制一个不同的通联，并在下边带的7200kHz上跟踪40米段上的火腿电台。

录音工具

SDR应用程序通常具有用于录制所收到内容的录音功能。有些像WinRadioExcalibur和SDR控制台一样，实际上允许在所有虚拟接收器上同时进行多个录制。

SDR控制台录制对话框

大多数SDR应用程序还允许您进行频谱记录，即不仅一次记录来自一个广播电台的一个单独广播，而且一次记录整个广播频段。每个录音可以很容易地包含几十个同时播放的电台。之后，您打开录音并通过SDR应用程序播放。录音可以调整和收听，就好像它们是现场直播的一样。实际上，对于SDR应用，使用天线或使用记录的频谱文件没有区别；听众的调音经验也是一样的。

所以想象一下，传播在一个深夜，或者当你要离开家时就会有一个全球性的地下电台开始直播：此时，只需触发频谱记录并稍后进行一些电台时间调整。就这么简单。

不断升级

SDR应用程序和SDR固件都可以从大多数制造商升级。事实上，我发现最实惠的SDR往往有最频繁的升级和更新。更新可以对SDR的性能产生积极影响，可以添加新功能，例如扩展频率范围或更多过滤器或在频谱瀑布中嵌入时间戳的功能。它可能是几乎任何东西，这就是如此辉煌。作为用户，您可以提出要求;如果SDR的开发人员喜欢这个想法，他们可以实现它。

那么，SDR有什么缺点呢？

看看SDR相对于传统无线电的所有这些优势，听起来SDR应该真正适合每个人。但实际情况是，他们并没有十全十美。对于一些无线电爱好者来说，SDR确实有一些不幸的缺点：

首先，如果您主要是MacOS或Linux用户，并且更喜欢这些平台之一，那么您会发现在SDR和应用程序方面的选择要少得多。虽然每个应用程序都有一些很好的应用程序，但是有许多用于运行Windows的PC的SDR应用程序。在我进入SDR世界之前，事实上，我是一名非工作的MacOS用户。当时，在MacOS上只运行了一两个SDR应用程序，两者兼容的不是特别好。我考虑为我的MacBook购买Windows副本，但决定投资购买塔式PC。

其次，传统无线电的一大优点是，只需一台收音机，一台电源和一个天线，你就可以云游四海，旅行，现场操作和DXpeditions非常简单明了。另一方面，SDR需要某种计算机，如果在旅行时，通常要携带笔记本电脑。我在加拿大爱德华王子岛的一个远离电网的无电力小屋度过了几个夏天。我当时所在位置非常适合捕捉DX，并且没有射频干扰，所以我喜欢在那里制作以后可以收听的频谱录音。问题是，缺电是一门艺术，尤其是要同时为这么多设备供电。通常情况下，我的笔记本电脑电池可以有数小时的电量消耗，但当笔记本电脑也为SDR和便携式硬盘驱动器供电时，它会使电池的耗电速度提高两到三倍。

ELADFDM-DUOr(接收机)

请记住，有功能齐全的桌面电台（如EladFDM-DUO和FDM-DUOr）实际上他们就是SDR设备，这提供了一种绕过这个问题的简单方法。

回到我们的主题，我们暂且现在不考虑精确度的问题，想象一下带宽为3MHz的SDR电台，比传统电台的带宽大一千倍。当你还认为这就是个幻想之时，一个25美元的小工具可以做到这一点。这意味着您可以处理大部分2m业余频段信号，然后选择您想要解码的信号。您也可以同时解码所有本地FM中继器，飞越的卫星信号，国际空间站SSTV，信标，莫尔斯电码，数据包，RTTY和单工通联，WSPR，APRS，EME以及在2米频段内发生的任何事情。

让我再说一遍。所有的2米波段发生的信号，通过SDR都能在同一时间接收。

重点是所有这些信息始终存在。我们可以选择解码或忽略这些信息。在传统的电台中，您一次只能解码一个信号，但在SDR电台上，您可以提取出计算机可以处理的数量。一些SDR介绍中谈到的使用多个接收器，但其实更好的表述是多个解码器。

这意味着软件定义无线电(SDR)从根本上说是一种看待无线电频谱的不同方式。我们选择将哪个解码器应用于频谱的哪个部分，而不是滤除我们不想解码的所有内容。

使用SDR，您可以将2m波段表示为3MHz频谱中作为一系列测量的一小片段。如果重复使用这些数据不会产生任何损失，因此如果您多次处理相同的数据，不会丢失信号，不会导致信号变差，也不会产生额外的噪音。

我们所做的就是将相同的数据输入每个解码器，选择想要的编码并使用它。

有一种误解就是你需要很厉害的计算能力才能做到这一点。这不是严格准确的。售价5美元的RaspberryPi单板计算机功能强大得多。你可以说这是一种严肃的计算能力，与我们过去登陆月球的情况相比，与你的手机相比，事实并非如此。

我打算走进这背后的数学计算，但它并不可怕，尽管你可能会想到或已经被教过。我最近的一周是关于数学的，我很清楚这里围绕着很多数学模型，一个比一个难，足以把你吓跑。

当听到奈奎斯特，香农和傅立叶的话时，你觉得有必要跑到山上尖叫，然后把这些概念放到一边直到你准备好时再回来学习。

奈奎斯特频率(Nyquistfrequency)是以HarryNyquist命名的频率，其大小等于采样频率(samplingfrequency)的一半。从理论上说，即使奈奎斯特频率恰好大于信号带宽，也足以通过信号的采样重建原信号。但是，重建信号的过程需要以一个低通滤波器或者带通滤波器将在奈奎斯特频率之上的高频分量全部滤除，同时还要保证原信号中频率在奈奎斯特频率以下的分量不发生畸变，而这是不可能实现的。

香农定理给出了信道信息传送速率的上限（比特每秒）和信道信噪比及带宽的关系。香农定理可以解释现代各种无线制式由于带宽不同，所支持的单载波最大吞吐量的不同。在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，信道容量Rmax与信道带宽W，信噪比S/N关系为：Rmax=W*log2(1+S/N)。注意这里的log2是以2为底的对数。

傅立叶变换，表示能将满足一定条件的某个函数表示成三角函数（正弦和/或余弦函数）或者它们的积分的线性组合。在不同的研究领域，傅立叶变换具有多种不同的变体形式，如连续傅立叶变换和离散傅立叶变换。最初傅立叶分析是作为热过程的解析分析的工具被提出的。

顺便提一下，我在一周的大部分时间一直在研究如何解释这个问题，我甚至记不得演算了多少草稿纸，但这些概念就像我一样年纪那么大了：我的上帝，我已经两眼冒金星。

毫无疑问，你可能会相信我已迷失自我了，并且在业余无线电基础之外走得很远，但我必须承认，这就是今天的电台，很高兴能在这里学习更多关于这一切是如何工作的，希望你也同样感受到这份激动。

我是OnnoVK6FLAB

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