RTL-SDR&Matlab软件定义无线电（一）

yichen

发布于 2023-08-10 15:44:07

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发布于 2023-08-10 15:44:07

文章被收录于专栏：陈冠男的游戏人生

看一下这本书：《Software Defined Radio using MATLAB Simulink and the RTL-SDR》，这篇文章主要说一下环境配置与测试

下载地址：https://ww2.mathworks.cn/campaigns/offers/download-rtl-sdr-ebook.html

很明显，用的 Matlab 和 RTL-SDR，Matlab 可以淘宝30多块钱买个账号

RTL-SDR 尽量买原装进口的，我试了两家不同的国内产的 RTL-SDR，在别的软件上都可以用，但是 Matlab 识别不了，最后狠心买了个贵的原装进口的一点阻碍都没有，很轻松的就识别了

Matlab 下好之后去附加功能中搜索 RTL SDR 安装就行，然后点击管理

如果没装过驱动应该会让你用 zadig 安装驱动。然后 Test Connection，能找到设备就行

或者直接在命令行敲命令：sdrinfo，检查能不能识别到

同时在 Simulink 中应该也有了 RTL SDR 的模块，选择 Simulink，然后随便创建一个

在 Library Browser 中就可以看到了，这是一个 RTL-SDR 的接收机，它是一个参数化的接口，可以实时的把 RTL-SDR 的采样值送入 Simulink

将附件中的 rtlsdr_book_library 添加到路径中

然后看一下 Simulink Library Browser，是不是有 RTL-SDR Book Library 这个库，没有的话刷新一下

打开附件的 intro\rtlsdr_rx_startup_simulink.slxc 之后，修改 Centre Frequency 的频率为 433.92MHz 就能收到 433.92MHz 的信号了

点击上面的 Run，运行起来，找个 443 的射频遥控器按一下就能看到频谱图出现了变化

然后来看一下 rtlsdr_rx_startup_matlab.m，这是 Matlab 的代码，里面先设置了一堆 RTL-SDR 的参数

rtlsdr_id           = '0';          % RTL-SDR ID
rtlsdr_tunerfreq    = 433.92e6;     % RTL-SDR tuner frequency in Hz
rtlsdr_gain         = 25;           % RTL-SDR tuner gain in dB
rtlsdr_fs           = 2.4e6;        % RTL-SDR sampling rate in Hz
rtlsdr_frmlen       = 4096;         % RTL-SDR output data frame size
rtlsdr_datatype     = 'single';     % RTL-SDR output data type
rtlsdr_ppm          = 0;            % RTL-SDR tuner parts per million correction
sim_time            = 60;           % simulation time in seconds

然后创建了一些对象

% rtl-sdr object            使用RTL-SDR对象，设置的参数是前面写好的
obj_rtlsdr = comm.SDRRTLReceiver(...
    rtlsdr_id,...
    'CenterFrequency', rtlsdr_tunerfreq,...
    'EnableTunerAGC', false,...
    'TunerGain', rtlsdr_gain,...
    'SampleRate', rtlsdr_fs, ...
    'SamplesPerFrame', rtlsdr_frmlen,...
    'OutputDataType', rtlsdr_datatype ,...
    'FrequencyCorrection', rtlsdr_ppm );

% spectrum analyzer objects  使用了两个频谱分析对象，一个设置为FFT格式，一个设置为瀑布流格式
obj_specfft = dsp.SpectrumAnalyzer(...
    'Name', 'Spectrum Analyzer FFT',...
    'Title', 'Spectrum Analyzer FFT',...
    'SpectrumType', 'Power density',...
    'FrequencySpan', 'Full',...
    'SampleRate', rtlsdr_fs);
obj_specwaterfall = dsp.SpectrumAnalyzer(...
    'Name', 'Spectrum Analyzer Waterfall',...
    'Title', 'Spectrum Analyzer Waterfall',...
    'SpectrumType', 'Spectrogram',...
    'FrequencySpan', 'Full',...
    'SampleRate', rtlsdr_fs);

通过一帧的数据量除以采样率，用来控制仿真运行的时间

rtlsdr_frmtime = rtlsdr_frmlen/rtlsdr_fs;

通过仿真，监听在对应的频率，实现的效果与 Simulink 是一致的

% check if RTL-SDR is active 先检查RTL-SDR设备是不是能用
if isempty(sdrinfo(obj_rtlsdr.RadioAddress))
    error(['RTL-SDR failure. Please check connection to ',...
        'MATLAB using the "sdrinfo" command.']);
end

% reset run_time to 0 (secs)  初始化时间
run_time = 0;

% run while run_time is less than sim_time   当前时间只要不超过设定的时间就会一直跑
while run_time < sim_time
    
    % fetch a frame from the rtlsdr     RTL-SDR获取到的数据帧存储在rtlsdr_data中
    rtlsdr_data = step(obj_rtlsdr);
    
    % update spectrum analyzer windows with new data
    % 将 rtlsdr_data 更新到 obj_specfft 和 obj_specwaterfall
    step(obj_specfft, rtlsdr_data);
    step(obj_specwaterfall, rtlsdr_data);
    
    % update run_time after processing another frame  运行时间
    run_time = run_time + rtlsdr_frmtime;
    
end

RTL-SDR 使用的 R820T 调谐器能够接收到 25MHz 到 1.75GHz，把工作目录切换到：spectrum，打开 exploring_the_spectrum.slx，通过这个例子可以观察各种信号的频谱图

中心频率是可以通过 GUI 界面进行调节的，当前这个设置 RTL-SDR 的中心频率是 99MHz，同时采样率被设置为了 2.8MHz，这样 RTL-SDR 采样的范围是：99-1.4 到 99+1.4，也就是在 97.6MHz 到 100.4MHz 都会被 RTL-SDR 捕捉到