Nasłuch łączności służb i krótkofalowców – skaner radiowy z taniego tunera DVB-T

[img=policja_bb]

Pierwotnie wpis ten miał być zatytułowany "Krótkofalarstwo – Jak tanio zacząć?". Planowałem opisać w nim między innymi nasłuch łączności głosowej różnych służb, firm i instytucji, co z krótkofalarstwem niewiele ma wspólnego. Fragment ten jednak tak bardzo się rozrósł, że wyszły mi z niego dwie odrębne części – pierwsza na temat odbiorników SDR i potrzebnego oprogramowania, a druga omawiająca częstotliwości i rodzaje transmisji z których korzystają różne służby. Druga część jest już przygotowana i opublikuję ją w przyszłym tygodniu.

SDR z tunera DVB-T

Najtańszym i dającym największe możliwości sposobem nasłuchu jest zakup tunera DVB-T bazującego na chipie Realtek RTL2832u i wykorzystanie go w roli szerokopasmowego skanera radiowego pracującego w zakresie od 22 do 2200 MHz. Tunery takie możemy kupić w cenie od 20 do 80 zł.

Dawne tunery i karty telewizyjne dostarczały do komputera gotowy – odebrany, zdemodulowany i przetworzony na postać cyfrową obraz przez port USB lub magistralę PCI oraz najczęściej analogowy sygnał audio, poprzez wejście liniowe karty dźwiękowej. Takie podejście zapewniało wydajność – zasoby procesora nie były angażowane w odbiór, interpretacje i przetwarzanie sygnału telewizji. W dzisiejszych czasach komputery dysponują znacznie większą mocą obliczeniową, a sygnał telewizji nadawany jest cyfrowo, w związku z czym, obecnie produkowane tunery telewizyjne zajmują się jedynie dostarczeniem do komputera odpowiednio spróbkowanego i skwantowanego zapisu fal radiowych z wybranego przez sterownik tunera zakresu częstotliwości (działają podobnie jak karta dźwiękowa). Takie rozwiązanie jest tańsze i bardzo uniwersalne. Dzięki alternatywnemu sterownikowi i specjalnemu oprogramowaniu Software Defined Radio (np. AirSpy SDR#) możemy dostroić nasz tuner telewizyjny do dowolnej częstotliwości, a następnie dowolnie interpretować i demodulować odbierany sygnał – odbierając telewizję, radio programowe, podsłuchując radiokomunikację służb, krótkofalarskie przemienniki, przechwytując lotnicze SMS-y, czy śledząc samoloty na niebie.

Gdzie kupić tuner i na co zwrócić uwagę?

Gdy kupowałem mój pierwszy tuner DVB-T z zamiarem wykorzystania go jako odbiornik SDR, wyczytałem na jakimś internetowym forum, że wybrany przeze mnie model posiada chip SDR Realtek RTL2832u oraz tuner (układ dostarczający do chipu SDR określony zakres częstotliwości) Rafael Micro R820T. Ku mojemu zdziwieniu, po podłączeniu urządzenia, okazało się że owszem chip SDR to RTL2832u, jednak zastosowany tuner był inny – miał niższą czułość i przesłuch występujący po środku odbieranego fragmentu spektrum (na środkowej częstotliwości, do której się dostrajamy). Producent nigdzie nie deklarował zastosowanych w produkcji układów scalonych i w każdej chwili mógł zmodyfikować płytkę wewnątrz urządzenia, tak aby mógł wykorzystać tańsze podzespoły, równie dobrze nadające się do odbioru telewizji cyfrowej.

Z tego względu, osobom planującym zakup tunera DVB-T, polecam zakupienie go w Państwie Środka, na przykład, za pośrednictwem serwisu zakupowego Aliexpress lub na eBayu, szukając pod hasłem RTL SDR, opcjonalnie podając nazwę wybranego przez nas tunera (o tym za chwilę). W ten sposób mamy gwarancję że zakupione przez nas urządzenie zawiera dokładnie takie podzespoły jakich byśmy chcieli. Zakupiony przez nas tuner będzie oczywiście również odpowiednio tańszy – średnio dwa lub trzy razy niż gdybyśmy kupili go w sklepie. Wadą tych urządzeń jest natomiast niska jakość wykonania (przynajmniej ja się z tym spotkałem) – postrzępiona, nie opiłowana obudowa, matowe luty na płytce PCB, a sama płytka brudna od resztek pasty lutowniczej i topnika.

Czym jednak różnią się poszczególne chipy tunerów i który powinniśmy wybrać? Tunery różnią się przede wszystkim zakresem odbieranych częstotliwości oraz czułością odbioru sygnału. W poniższej tabeli, zaczerpniętej ze strony rtl-sdr.com, znajdują się zakresy częstotliwości odbierane przez poszczególne chipy tunerów. Ze swoich obserwacji, polecał bym poszukać odbiornika z tunerem Rafael Micro R820T/2 (druga wersja popularnego chipu R820T), nie polecał bym natomiast chipu Elonics E4000 – w ten konkretny model wyposażony był mój pierwszy odbiornik DVB-T. Porównania czułości odbieranego sygnału przez różne tunery możemy znaleźć w serwisie YouTube.

Jeśli chcemy odbierać sygnały o niższych częstotliwościach (od 0 do 22 MHz), posiadające niemal globalny zasięg, powinniśmy zaopatrzyć się w specjalny upconverter. Jakość sygnału, zwłaszcza gdy planujemy odbierać sygnały z satelitów – np. mapy pogodowe, możemy podnieść stosując wzmacniacze i specjalne anteny dostosowane do częstotliwości które chcemy odbierać oraz konkretnych zastosowań.

Oprogramowanie AirSpy SDR#

Do odbioru sygnałów z tunera DVB-T można wykorzystać wiele różnych programów. W systemach Unixowych, najpopularniejszym rozwiązaniem jest oprogramowanie GNU Radio oraz graficzna nakładka GQRX. Pod Windowsem, najpopularniejsze i polecane przeze mnie oprogramowanie to AirSpy SDR#. Dawniej projekt ten obsługiwał jedynie tanie tunery DVB-T. Od niedawna, jego twórcy rozwijają również serię własnych urządzeń – odbiorników przeznaczonych typowo do zastosowań SDR. Choć bazują one na tych samych chipach, mają więcej funkcji i również więcej kosztują. Są to jednak nieporównywalne koszty z drogimi, profesjonalnymi analizatorami widma, dla których projekt ten może być alternatywą. Wsparcia dla tanich tunerów DVB-T nie porzucono. Program możemy pobrać pod tym linkiem (SDR Software Package).

Paczka oprogramowania od AirSpy zawiera w sobie wiele programów, których część współpracuje jedynie z tunerami z serii AirSpy, a część dostępnych jest również dla posiadaczy popularnych tunerów DVB-T. Program SDR# wspiera oba typy urządzeń i pozwala na odbiór analogowych sygnałów audio i telegrafii nadawanych z modulacjami AM (w tym SSB – LSB i USB), FM i CW na wszystkich wspieranych częstotliwościach, ma też wiele dodatkowych funkcji. Przy pomocy specjalnych rozszerzeń lub programów do których przekażemy odebrany sygnał audio, możemy też odbierać i dekodować sygnały cyfrowe. Znajdujący się również w pakiecie, program ADSB Spy pozwala odbierać, nadawane przez samoloty pozycje GPS, które później możemy zwizualizować na mapie lub przesłać do serwisu Flightradar24 otrzymując darmowe konto premium.

Po pobraniu i wypakowaniu z archiwum paczki programów od AirSpy, uruchamiamy skrypt "install-rtlsdr.bat". Skrypt ten pobierze oprogramowanie Zadig, pozwalające na podmianę sterowników. Następnie podłączamy do komputera tuner DVB-T, uruchamiamy program "zadig.exe", z paska menu wybieramy pozycję Options i zaznaczamy List all devices. Dalej, z listy rozwijanej po środku okna wybieramy po kolei wszystkie urządzenia i przy tych które w polu Driver mają wpisaną wartość "RTL2832UUSB", klikamy przycisk Replace Driver. Jeśli na liście nie ma naszego urządzenia, możemy albo zainstalować sterowniki producenta, tylko po to by je następnie podmienić albo od razu ręcznie zainstalować sterownik WinUSB.

Mamy już sterowniki, czas więc uruchomić SDR# (plik "SDRSharp.exe")! Po uruchomieniu programu, z listy rozwijanej w polu Source, znajdującym się w lewym górnym rogu okna, wybieramy pozycję RTL-SDR USB, a następnie klikamy na zębatkę powyżej. W nowo otwartym oknie zaznaczamy opcje RTL AGC i Tuner AGC pozwalające automatycznie ustawiać czułość odbioru. Teraz możemy już kliknąć przycisk Play i jeśli wszystko poszło dobrze, cieszyć się odbieranym szumem. :-)

Na tym etapie proponuję odszukać w spektrum jakąś stację radiową UKF FM (zakres częstotliwości od 87.5 do 108 MHz), aby sprawdzić czy wszystko działa prawidłowo. Sygnał będzie reprezentowany przez górkę w wyświetlanym widmie oraz jaśniejszy pasek na wodospadzie poniżej. Musimy ustawić go tak, aby znalazł się w szarym polu, lub przesunąć to pole nad sygnał stacji.

***

Źródło tyłowego zdjęcia: www.fototeo.pl