Tuesday, August 4, 2015

DVB-T dongles Realtek RTL2832U và các phần mềm SDR.

1/ DVB-T dongles RTL2832U.
DVB-T dongles RTL2832U là thiết bị thu sóng radio, dùng IC giải mã RTL2832 của hãng Realtek , có ngõ ra USB để kết nối với máy tính, dùng để xem TV, nghe đài FM bằng cách thu sóng trực tiếp.
Đây là 1 thiết bị radio điều khiển được bằng phần mềm SDR (Software Define Radio), có nghĩa là các thông số của nó như tần số thu, phương thức giải mã....có thể thay đổi bằng phần mềm tương thích.
Xem thêm http://sdr.osmocom.org/trac/wiki/rtl-sdr

Hình trên là 1 DVB-T dongles RTL2832U của NooElec, dùng IC Tuner R820T, có dải tần thu sóng từ 24-1700MHz, giá hiện nay vào khoảng 20USD.
Năm 2011, Eric Fry và vài người khác đã phát triển phần mềm điều khiển để dùng nó như là 1 thiết bị SDR rẻ tiền cho giới radio nghiệp dư. http://rtlsdr.org/#history_and_discovery_of_rtlsdr   với rất nhiều ứng dụng lý thú khác nhau , có thể xem tại http://www.rtl-sdr.com/about-rtl-sdr/ 
Một trong những ứng dụng đó là dùng nó như 1 máy phân tích phổ trong thiên văn vô tuyến _ spectrum analyzer for radio astronomy.
Ta có thể so sánh với 1 bộ thiết bị bán chuyên nghiệp có chức năng giống như vậy của 1 kính TV vô tuyến amateur tại http://www.signalone.com/radioastronomy/telescope/

Bộ thu ICOM R-7000 (khoảng 700USD hàng đã qua xử dụng)
và bộ phân tích phổTektronix 2710 Digital spectrum analyzer (khoảng 2000USD)

Dĩ nhiên là DVB-T R2832 không thể có độ nhạy và ổn định như thiết bị chuyên nghiệp, nhưng để làm quen với thiên văn vô tuyến và nghiên cứu ở mức độ amateur thì vẫn chấp nhận được.
Đặc biệt là với phổ hydro trung tính, có tần số 1420.4MHz, nằm trong dải tần làm việc của DVB_T R2832, không cần phải có thêm 1 bộ đổi tần số ngoài cũng là 1 thuận lợi không nhỏ khi dùng DVB_T R2832.

2/ Các phần mềm SDR.
Source code  rtl-sdr có thể load tại đây https://github.com/steve-m/librtlsdr .

Nhiều software SDR cũng phát triển dựa trên mã nguồn này, ở đây, nhóm chỉ đề cập đến các software có thể được dùng để thu nhận phổ HI 1.42GHz :

1/ SDR#  http://sdrsharp.com/#sdrsharp  chạy trên Windows, giao diện đẹp, dễ xử dụng, nhưng integration time ngắn, chỉ thích hợp để kiểm tra nhanh cường độ tín hiệu quanh vùng 1.42GHz.
Nếu antenna thu đủ lớn, bộ tiền khuếch đại mạnh, nhiễu thấp, có thể thấy trực tiếp phổ HI  http://translate.google.com/translate?hl=en&sl=ru&tl=en&u=http%3A%2F%2Fwww.radio-sky.ru%2Fforums%2Findex.php%3Fshowtopic%3D129%26hl&sandbox=1

2/ RTLSDR Scanner http://eartoearoak.com/software/rtlsdr-scanner  : chạy được trên Win và Linux, integration time tối đa là 8sec, có thể ghi nhận phổ HI, lưu dữ liệu dưới dạng .cvs khá tiện để xử lý .
Nhóm đã dùng chương trính này để thu phổ HI
Phổ HI thu bằng RTLSDR Scanner
Nhưng integration time 8sec không đủ để ghi nhận tín hiệu yếu, tỉ số S/N thấp và dễ bị treo máy (không rõ lý do).
Hiện nay, nhóm chỉ dùng chức năng auto calibration của chương trình để xác định độ lệch tần của  DVB-T R2832 bằng cách so với tần số của đài FM 99.9MHz và hiệu chỉnh đáp tuyến tần số cho ID bandpass filter.

3/ simple_ra : chạy trên Linux, đã được giới thiệu tại http://vnradiotelescope.blogspot.com/2014/07/cai-at-simplera-tren-linux-ubuntu.html. là chương trình được viết chuyên để dùng cho radio astronomy của Marcus Leech, http://www.sbrac.org/files/budget_radio_telescope.pdf nhưng hiện nay tác giả đã không còn  hỗ trợ nữa.

4/ Xử dụng  trực tiếp các lệnh command line trong thư viện librtlsdr để điều khiển DVB-T R2832 : Có thể dùng trên Linux Mac hay Windows, xem thêm về cài đặt và xử dụng các command line trên các hệ điều hành khác nhau tại http://inst.eecs.berkeley.edu/~ee123/fa12/rtl_sdr.htm . Bản prebuild Windows version http://sdr.osmocom.org/trac/attachment/wiki/rtl-sdr/RelWithDebInfo.zip
Lệnh rtl_sdr.exe có thể khởi động DVB-T R2832 thu dữ liệu theo các thông số đặt trước ( tần số thu, tốc độ lấy mẫu, gain, số mẫu dữ liệu....) và xuất dữ liệu giải mã I&Q ra file data.bin.
Dữ liệu này được phân tích thành phổ qua thuật toán FFT (Fast Fourier Transform).
Bằng phương pháp này, integration time có thể đặt lớn tùy ý để có thể thu được tín hiệu rất yếu so với mức nhiễu nền.
Nhóm xử dụng chương trình  Rafft.exe  của Peter W East để phân tích FFT, kết quả được xuất ra dưới dạng file data.txt, có thể xem và xử lý bằng Excel hay Matlab.
Chi tiết về cách xử dụng và các link tải chương trình của Mr Peter W East có thể xem tại www.y1pwe.co.uk/RAProgs/LowCostHLSoftwareTools.doc

5/ Thu và xử lý dữ liệu tự động : Thay vì dùng command line, có thể viết 1 chương trình giao diện GUI, cho phép chạy lệnh, thu, ghi dữ liệu và vẽ phổ HI ngay lập tức sau khi đã xử lý xong. Như vậy, sẽ giảm bớt sai sót, nhầm lẫn khi nhập lệnh và thấy ngay kết quả ảnh phổ vừa ghi.
Giao diên này, kết hợp luôn trong chương trình điều khiển antenna để có thể quét và thu dữ liệu tự động theo chương trình đặt trước.
Chương trình điều khiển kính VNRT và thu dữ liệu tự động