[9.1] Лабораторный стенд на двух платах HackRF: состав и возможности #
Техник БПЛА · радиосвязь, РЭБ и РЭР
Две платы HackRF One позволяют воспроизвести подавление радиолинии в закрытом кабельном тракте, без какого-либо излучения в эфир.
Содержание
1. Возможности и ограничения платы
HackRF One представляет собой полудуплексный приёмопередатчик с диапазоном от 1 МГц до 6 ГГц. Для настоящего курса существенны как его возможности, так и ограничения: методика работ построена с учётом и того, и другого.
| Параметр | Значение | Значение для практикума |
|---|---|---|
| Диапазон рабочих частот | от 1 МГц до 6 ГГц | Охватывает все полосы беспилотной системы, включая 5,8 ГГц |
| Режим работы | Полудуплексный | Одна плата не может передавать и принимать одновременно |
| Разрядность преобразователя | 8 бит | Динамический диапазон около 48 дБ, слабые сигналы требуют усилителя |
| Частота выборки | от 2 до 20 Мвыборок в секунду | Полоса обзора до 20 МГц за один проход |
| Наибольшая мощность передачи до 2170 МГц | от 5 до 15 дБм | Достаточно для кабельного стенда, мало для работы в эфире |
| Наибольшая мощность передачи от 2170 до 2740 МГц | от 13 до 15 дБм | Наилучший участок диапазона |
| Наибольшая мощность передачи от 4 до 6 ГГц | от минус 10 до 0 дБм | Работа на 5,8 ГГц возможна только по кабелю |
| Предельный уровень на входе приёма | минус 5 дБм | Превышение выводит плату из строя необратимо |
| Регулировка усиления при приёме | Входной каскад 0 или 11 дБ, промежуточный от 0 до 40 дБ шагом 8 дБ, основной от 0 до 62 дБ шагом 2 дБ | Позволяет выставлять повторяемые условия измерения |
| Опорный генератор | Точность около 20 частей на миллион | Требуется поправка частоты перед измерениями |
| Интерфейс | USB 2.0 | Ограничивает длительную запись на наибольшей частоте выборки |
Главное правило обращения с платой. Предельный уровень на входе составляет минус 5 дБм. Прямое соединение выхода одной платы со входом другой без аттенюатора [вики] разрушает приёмный тракт. Аттенюатор устанавливается до подачи питания и не снимается в ходе работ ни при каких обстоятельствах.
2. Что дают именно две платы
Ряд работ курса принципиально невыполним на одной плате, поскольку она полудуплексная и не может одновременно излучать и принимать.
| Работа | Роль первой платы | Роль второй платы |
|---|---|---|
| Порог подавления модельной линии | Источник полезного сигнала | Источник помехи |
| Сравнение видов помехи | Источник полезного сигнала | Источник помехи заданного вида |
| Порог подавления приёмника ExpressLRS | Источник помехи | Контроль уровней в тракте |
| Наблюдение двух полос одновременно | Полоса 868 МГц | Полоса 1575 МГц |
| Пеленгование амплитудным методом | Приём в первой точке | Приём во второй точке |
| Запись спектральных портретов | Полоса командной линии | Полоса передачи изображения |
2.1 Об общем опорном генераторе
Плата имеет разъёмы CLKIN и CLKOUT для синхронизации. Выход CLKOUT одной платы соединяется напрямую со входом CLKIN другой, что задаёт обеим общую опорную частоту 10 МГц и устраняет взаимный уход частоты.
Важное ограничение. Общая опорная частота устраняет расхождение по частоте, но не обеспечивает согласованности начала выборки: переключение на внешнюю опору происходит только в момент начала операции приёма или передачи. Устойчивой разности фаз между платами не образуется, поэтому разностно-дальномерное пеленгование [вики] на таком стенде невыполнимо. В практикуме применяется амплитудный метод по двум точкам, который в подобной синхронизации не нуждается.
3. Материальное обеспечение стенда
Ниже приведён перечень дополнительного оборудования. Позиции разделены на обязательные, без которых работы невыполнимы или опасны для платы, и желательные, расширяющие перечень работ.
| Позиция | Параметры | Количество | Обоснование |
|---|---|---|---|
| Аттенюатор постоянный | 30 дБ, до 6 ГГц, мощность 2 Вт, разъёмы SMA | 2 | Защита входа приёмной платы, основное средство безопасности стенда |
| Аттенюатор постоянный | 20 дБ, до 6 ГГц | 2 | Установка рабочих уровней в тракте |
| Аттенюатор постоянный | 10 дБ, до 6 ГГц | 2 | Точная установка уровня, наращивание ослабления |
| Аттенюатор постоянный | 3 дБ и 6 дБ, до 6 ГГц | по 2 | Набор ступеней для снятия характеристики подавления |
| Аттенюатор переменный | от 0 до 60 дБ, шаг 1 дБ, до 6 ГГц | 1 | Плавное изменение отношения помеха-сигнал без пересборки тракта |
| Сумматор-делитель мощности | Двухканальный, резистивный или на элементе Уилкинсона, до 6 ГГц | 1 | Сложение полезного сигнала и помехи в одном тракте |
| Нагрузка согласованная | 50 Ом, до 6 ГГц | 3 | Закрытие неиспользуемых портов, защита выходного каскада |
| Кабель сборный | SMA, до 6 ГГц, длина от 0,3 до 1 м | 6 | Соединение элементов тракта |
| Переходники | SMA, включая переход на RP-SMA | комплект | Подключение штатных антенн и приёмников |
| Малошумящий усилитель | Полоса около 1575 МГц, усиление от 20 до 30 дБ | 1 | Желательно, для работ по навигационному приёму |
| Полосовой фильтр | На рабочие полосы стенда | по потребности | Желательно, подавление побочных излучений платы |
| Экранированная коробка | Ослабление не менее 40 дБ | 1 | Желательно, размещение штатного приёмника при стендовых работах |
О выборе аттенюаторов. Приобретаются аттенюаторы с заявленной полосой до 6 ГГц. Изделия, рассчитанные на 3 ГГц, на частоте 5,8 ГГц дают ослабление, отличающееся от номинального на несколько децибел [вики], что вносит неучтённую погрешность во все измерения.
4. Схемы соединения и правовые основания
В практикуме применяются четыре схемы. Во всех случаях тракт закрыт, антенны [вики] к передающим платам не подключаются.
| Схема | Состав тракта | Применение |
|---|---|---|
| Схема A, прямая | Плата передачи, аттенюатор 30 дБ, аттенюатор переменный, плата приёма | Калибровка тракта, проверка уровней |
| Схема B, с суммированием | Плата полезного сигнала и плата помехи через аттенюаторы на сумматор, далее аттенюатор 30 дБ и плата приёма | Измерение порога подавления |
| Схема C, со штатным приёмником | Передатчик ExpressLRS и плата помехи через аттенюаторы на сумматор, далее приёмник ExpressLRS в экранированной коробке | Измерение порога реальной линии |
| Схема D, полевая | Платы с антеннами, режим только приёма | Наблюдение обстановки, пеленгование |
4.1 Правовые основания
Работы по схемам A, B и C выполняются в закрытом кабельном тракте. Излучение в эфир отсутствует, поэтому такие работы не относятся к использованию радиочастотного спектра и не требуют оформления разрешения. Условием является исправность тракта и отсутствие подключённых антенн на передающей стороне.
Категорически запрещается. Подключение антенны к плате, работающей в режиме передачи помехи. Формирование помехи в полосе приёма спутниковой навигации с излучением в эфир. Передача сигналов, имитирующих навигационные. Излучение в полосах служебных радиослужб. Любое из перечисленных действий влечёт ответственность вплоть до уголовной независимо от учебных целей и мощности излучения.
Практическая работа 9.1
Цель. Собрать стенд и убедиться в его исправности до начала измерительных работ.
Порядок выполнения.
- Проверить комплектность по перечню раздела 3.
- Собрать схему A, установив суммарное ослабление не менее 40 дБ.
- Проверить надёжность всех резьбовых соединений.
- Подать питание на приёмную плату, затем на передающую.
- Убедиться, что уровень на приёмной плате не превышает минус 20 дБм.
- Определить поправку частоты обеих плат по известному источнику.
- Записать в журнал стенда серийные номера плат, номиналы аттенюаторов и измеренные поправки частоты.
Критерий выполнения. Стенд собран, уровень на входе приёмной платы имеет запас не менее 15 дБ до предельного значения, поправки частоты определены и записаны.
5. Проверьте себя
- Какой предельный уровень допустим на входе платы и что происходит при его превышении?
- Почему часть работ практикума невыполнима на одной плате?
- Что даёт соединение выхода CLKOUT одной платы со входом CLKIN другой и чего оно не даёт?
- Почему работы в кабельном тракте не требуют оформления разрешения?
- Почему для стенда приобретаются аттенюаторы с полосой до 6 ГГц?
Контрольный перечень
6. Источники
- Документация проекта HackRF, раздел о технических характеристиках HackRF One.
- Документация проекта HackRF, раздел о внешнем тактовом интерфейсе CLKIN и CLKOUT.
- Федеральный закон «О связи», статьи об использовании радиочастотного спектра.
Проверено: 20.09.2026
↑ К оглавлению- мод. : Четверг, 24 сентября 2026