在自然災害和恐怖襲擊等情況下，無線電通信對于安全和應急通信系統變得極為重要。軍事和民事安全官員面臨互操作性問題，因為不同的援助機構擁有在不同頻段、波形和協議中工作的無線電。此外，使用的這些無線電需要低成本、小尺寸、便攜并且需要低功率運行。

軟件定義無線電 （SDR） 技術通過實施可通過軟件控制在多個頻段和多個協議上運行的無線電來幫助解決這些問題。單板計算機、Raspberry Pi （RPi） 和無線電收發器 CaribouLite 的組合使軟件定義無線電便攜、功能強大且價格合理。

CaribouLite 是一個開源的 SDR 平臺，可以實現為 Raspberry Pi HAT（硬件連接在頂部）。它能夠將 Raspberry Pi 單板計算機 （SBC） 變成一個獨立的雙通道無線電，具有高達 6 GHz 的寬可調頻譜。它是為創客、黑客、教育工作者和研究人員設計的，作為 Raspberry Pi SBC 的高質量、價格合理、獨立的 SDR 構建塊。它完美地補充了當前的 SDR 生態系統。CaribouLite 專為便攜而生。因此，它運行所需的只是一個 RPi 和一個電源。

什么是 CaribouLite RPi HAT？

CaribouLite 是一款完全開源的 SDR Raspberry Pi HAT，調諧范圍高達 6 GHz，并具有包括 TX/RX 通道的雙通道。它支持標準通信調制（即 PSK、FSK、OFDM 等）以及直接來自 RPI 的直接 I/Q 采樣（13 位 x2 - ADC 和 DAC）。

CaribouLite 有兩個版本：完整版和 ISM 版。兩個版本都包含一個內部 TCXO 時鐘源，而完整版本帶有一個低噪聲放大器（NF 《 4dB 和低于 3GHz）和高 Tx 功率（高達 14dBm）。它們還具有完全可控的 8 位讀/寫 PMOD 擴展端口，以支持 GPS 同步、測向等高級應用。

對于軟件，Raspberry Pi 具有完全支持的高級 API，例如 Soapy / GNU Radio 和 Jupyter 筆記本。通過它們，可以訪問 HAT 的完整功能集。

頻率范圍：

CaribouLite 的完整版可以在兩個并行通道中發送和接收：

通道 1：30 MHz 至 6 GHz

通道 2：低于 1GHz

圖片來源：馴鹿

即時帶寬（2.5MHz，4 MSPS ADC 和 DAC）足以滿足大多數物聯網通信。4 MSPS I/Q 樣本（Tx 和 Rx）通過 RPi 的輔助存儲器接口傳輸，其中 CaribouLite 就像一個高吞吐量的存儲器外設。ISM 版本的 CaribouLite 支持所使用的 Microchip 芯片組中可用的原生 2.4-GHz 和 sub-1-GHz 頻段。

CaribouLite RPi HAT 規格

讓我們看一下 CaribouLite RPi HAT 規格：

調制解調器：AT86RF215

FPGA：ICE40LP1K

合成器。集成混頻器：RFFC5072（A）

調諧范圍：CH1：30 MHz - 6 GHz，CH2：低于 1GHz

發射功率：高達 14 dBm（即 ISM 頻率）

總線/接口：SMI （Raspberry Pi）

多板同步：時鐘和數據

連接器：6 GHz SMA 連接器、Sub-1-GHz SMA 連接器、PMOD 連接器（8 位 I/O、GND 和 3.3V）、RPI 40 針連接器

操作系統：Linux（取決于樹莓派）

尺寸：1，950 平方毫米（65 x 30 毫米）

圖片來源：馴鹿

圖片來源：馴鹿

您可以使用 CaribouLite RPi HAT 做什么？

以下是 SDR 可以做到的以前無法做到的事情：

軟件定義的無線電可以在進行時重新配置，即通用通信設備將針對環境適當地重新配置自身。它可以是無繩電話、手機、無線互聯網設備和 GPS 接收器

軟件定義的無線電可以通過增強功能快速輕松地升級。事實上，升級可以在運行時交付

軟件定義的無線電可以同時與多個頻道通話和收聽

可以制造不存在的新型無線電。智能無線電或認知無線電 （CR） 可以使用其附近的射頻頻譜并自行配置以獲得最佳性能

作為一款完全開源的 SDR，CaribouLite 允許對其進行自定義以滿足自己的需求。它通過提供完整的源代碼和詳盡的文檔（包括工具鏈和編程指南）來提供幫助。它們提供自定義的分步應用指南（FPGA、C、C++、Python 等）和一個庫來支持以下應用：

模擬 FM/數字 DAB+ 無線電接收器和基本信號記錄

ADS-B 接收機

信號繼電器

信號/協議發生器

關于 CaribouLite RPi HAT 的最終想法

CaribouLite RPi HAT 系統具有成本低、體積小、功耗低、易于攜帶、易于配置和易于部署等眾多吸引人的特點。該系統的一個主要優勢是與市場上其他 SDR 解決方案相比，它的成本顯著降低。

使其與眾不同的事實之一是使用 Raspberry Pi，它為執行數字信號處理任務提供了足夠的處理能力。使用 Raspberry Pi 可以很容易地將前端集成到一個使用各種外圍設備（如 USB、以太網等）的緊湊型設備中。系統可以使用便攜式電池操作，便于攜帶。

這對用戶社區來說是一個巨大的進步，因為它非常經濟。相同的硬件可用于多種應用，從頻譜分析儀到藍牙信標、ZigBee 中繼器，再到通用射頻遙控器，只需更改軟件即可。

審核編輯：郭婷