- Rádio definido por software (SDR) é uma forma de rádio digital em que o computador faz a maior parte do processamento de sinais
- Usando SDR, é possível fazer experimentos muito variados, como ouvir rádio FM, receber informações de aeronaves/navios e meteorologia, e decodificar sinais de IoT (sensores)
- Com apenas um dongle USB barato e um kit de antena, já dá para experimentar facilmente o potencial de uso do SDR
- Combinando várias frequências, modos de modulação e software open source, o usuário pode explorar amplamente o mundo dos sinais analógicos e digitais
- Observando sinais de comunicação ligados ao cotidiano, é possível vivenciar diretamente os princípios das comunicações sem fio e o estado atual das tecnologias de comunicação
Introdução e fundamentos de SDR
- Rádio definido por software (SDR) é uma tecnologia de rádio digital que faz o processamento de sinais por software no computador em vez de hardware analógico
- Ele consegue detectar uma faixa de frequências muito mais ampla do que rádios analógicos tradicionais, oferecendo um ambiente de experimentação bastante diversificado
- Um dispositivo popular é o RTL-SDR Blog V4 USB dongle, que custa cerca de $30, e pode ser usado em vários experimentos quando comprado junto com um kit de antena
- Ao usar SDR, é possível explorar o espectro de frequências e decodificar sinais com diferentes softwares, como o SDR++
- Também existem mapas públicos de SDR acessíveis remotamente pela internet, permitindo fazer experimentos sem comprar hardware adicional
Montando o ambiente prático de SDR
Preparação do hardware
- Em geral, usa-se antena dipolo e telescópica para fazer testes com diferentes configurações de frequência
- O comprimento da antena adequado para cada faixa de frequência pode ser estimado e aplicado aproximadamente pela fórmula “72 ÷ (MHz)”
- Em situações específicas, como recepção de satélites e aeronaves, pode ser necessária uma configuração de antena separada
Como usar o software
- SDR++ : permite explorar o espectro de frequências de forma fluida e inclui uma interface moderna
- SDRangel, rtl_433, WSJT-X, fldigi e outros softwares open source permitem decodificar/analisar vários sinais sem fio e sinais digitais
Vários exemplos de experimentos com SDR (principais exemplos por dia)
Segunda-feira
- Rádio FM (87.5-108 MHz): experimentar ouvir várias estações locais com um sinal forte
- Freenet (149.01-149.11 MHz) : experiência de recepção de sinais de comunicação de curto alcance em um canal aberto alemão de uso livre
- ATIS de aeroporto (frequência varia, AM) : recebimento de boletins meteorológicos automáticos para verificar dados reais do tempo
- ADS-B (1090 MHz) : receber e analisar sinais de vigilância de aeronaves com uma antena feita manualmente para ver a posição dos aviões em tempo real
- Análise da estrutura estéreo do FM: explorar visualmente o formato do sinal estéreo do rádio FM (pilot tone, informações L+R/L−R)
- RDS e informações de trânsito: decodificar informações das estradas por meio de dados digitais (Radio Data System) na frequência 3 vezes maior que a do pilot tone
- Rádio amador (144-146 MHz, FM) : observar exemplos de comunicação remota com repetidoras e acompanhar várias conversas do hobby de rádio
- Rádio digital (DAB) : receber transmissão digital sem ruído e até imagens extras de capa
- PMR446 (446.0-446.2 MHz) : escutar sinais de transceptores privados de curto alcance em áreas urbanas e verificar a presença de sinais digitais
Terça-feira
- Detecção de sensores na faixa de 433 MHz: receber vários sinais na banda ISM de uso industrial e médico, como sensores de temperatura/umidade e beacons de transporte público
- Verificação de posição de embarcações com AIS: coletar identidade/estado de vários navios em porto e gerar um mapa naval em tempo real
- GSM (876-959 MHz) : visualizar mudanças no sinal durante chamadas de celular e a relação com o volume do som
Quarta-feira
- Sinais de satélite (137 MHz) : receber diretamente sinais de satélites como NOAA e observar o deslocamento de frequência causado pelo efeito Doppler
- TETRA (sistema digital de rádio) : observar a estrutura espectral de sinais de comunicação criptografados de polícia e órgãos públicos
- Rádio de táxi e sinais não identificados: detectar sinais de comunicação anônimos/privados e tentar deduzir a natureza de alguns deles
- Rastreamento de balões meteorológicos: coletar sinais reais de radiossondas e decodificar em tempo real dados de posição e temperatura
- Experiência de caça a balões: adquirir conhecimento e trocar experiências com a comunidade de SDR em um processo real de rastreamento e busca
- Packet radio amador (Automatic Packet Reporting System) : gerar automaticamente mapas de sinais em pacote e observar redes de comunicação em tempo real
Quinta-feira
- Construção de antena longwire e experimentos em baixa frequência: melhorar bastante a sensibilidade em baixa frequência com uma antena improvisada de 21.6 m
- Comunicação internacional em CW (código Morse) : decodificar diretamente indicativos de chamada de vários países europeus na faixa de 10.1-10.13 MHz
- Boletim meteorológico marítimo (RTTY) : decodificar com sucesso sinais RTTY em ondas curtas e receber previsões para áreas marítimas importantes
- FT8 (contato digital) : receber em tempo real mensagens curtas do moderno protocolo digital de rádio amador vindo do mundo inteiro
- Problema de interferência eletromagnética do carregador do notebook: identificar a causa do ruído na recepção em baixa frequência e uma solução simples (desconectar o plugue)
- Ionossonda e radar CODAR: experimentar sinais de sistemas de pesquisa científica, como estudo da ionosfera e detecção de sinais de radar costeiro
- Comunicação de voz SSB (banda lateral única) : receber diretamente sinais de contatos amadores de longa distância em baixa frequência e vivenciar esse modo de modulação
- Transmissão AM em ondas curtas à noite: receber emissões intercontinentais no período noturno, incluindo transmissões distantes da China e outros sinais variados
Sexta-feira
- Rádio CB (26.965-27.405 MHz) : experimentar comunicações internacionais na faixa do cidadão, como as de caminhoneiros, superando um ambiente com muito ruído
- Projeto internacional de beacons: diagnosticar o estado atual da propagação de rádio por meio de sinais beacon em ondas curtas
- Sinal de tempo (RWM, 9996 kHz) : explorar a possibilidade de ajuste simples de relógio recebendo sinais periódicos da Rússia
- Fax meteorológico (WEFAX) : decodificar em tempo real imagens meteorológicas transmitidas com o fldigi e obter mapas meteorológicos reais
- Imagem de satélite (137 MHz) : decodificar com sucesso imagens infravermelhas da Terra enviadas em tempo real por satélites NOAA
- Observação do efeito Doppler: experimentar as características do deslocamento de frequência em sinais de satélite e calcular a velocidade relativa real
- Numbers station (faixa de 5-30 MHz) : ouvir transmissões cifradas de espionagem russas e vivenciar canais famosos de comunicação sigilosa
Sábado
- SSTV amador (Slow Scan TV) : reconstruir em tempo real imagens transmitidas por rádio (como cartões-postais) e experimentar a comunicação por imagem entre emissoras e radioamadores
- The Buzzer (4625 kHz) : receber um sinal misterioso e detectar a ocupação da frequência com sinais em intervalos de poucos segundos
- LoRaWAN (868 MHz) : visualizar as características de propagação e a estrutura do sinal desse protocolo de comunicação IoT de baixo consumo e longo alcance
- Medidores utilitários (Wireless M-Bus) : decodificar sinais de medidores sem fio espalhados pela cidade e verificar em tempo real a temperatura de cômodos/radiadores
- Observação do espectro de canais de TV DVB-T/T2: verificar apenas a estrutura espectral de sinais de TV tradicionais (sem recuperação de vídeo)
- Sinais beacon IBIS de veículos e ônibus: detectar em tempo real vários sinais de transporte público e veículos, como pressão dos pneus, e verificar os dados
- Distorção de sinal por nível de bateria/variação de temperatura: deduzir a causa de fenômenos peculiares em sinais de vários dispositivos
- Beacon Morse de satélite (145.860/145.960 MHz) : receber beacons em código Morse de pequenos satélites e decodificar diretamente o nome do satélite e o indicativo
- Pagers (formato POCSAG) : receber sinais criptografados que não são públicos segundo as regras alemãs; o conteúdo é muito conciso
Domingo
- Detecção de sinal NFC (13.56 MHz) : detectar o liga/desliga do transceptor NFC do smartphone e observar o forte sinal característico no desbloqueio
- Comunicação sem fio com smartphone e livro: experimentar mini comunicação em Morse com NFC e um livro, visualizando o sinal em tempo real
- Beacon de navegação aeronáutica (108.00-117.95 MHz) : decodificar sinais de medição angular de estações terrestres de aeroporto e estimar posição por cálculo real de ângulo
- Tentativa prática com ferramentas de processamento de sinais como GNU Radio: experiência de aplicação real de toolkits open source para decompor/interpretar sinais (barreira de entrada baixa, mas exige alta capacidade)
Conclusão e dicas
- Experimentos com SDR são uma plataforma ideal para coletar inúmeros sinais sem fio e dados do mundo real, além de aprender ferramentas e algoritmos
- Com equipamentos baratos e software aberto, é possível explorar diretamente o ambiente de rádio, as tecnologias de comunicação e o fluxo de dados do mundo inteiro
- Por meio de experiências diversas, é possível adquirir uma noção prática de comunicação sem fio, processamento de sinais, modulação digital e vários padrões
- Há muita tentativa e erro, mas com experimentação repetida e troca com a comunidade, é possível continuar ampliando o conhecimento
- Você pode usar sua curiosidade e criatividade para descobrir diretamente novos sinais de rádio e possibilidades de aplicação
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