任意のデバイスを制御することを想像してください...電波を使用してコマンドを送信するだけです。
これが未来です、ワトソン。」
シャーロックホームズ-2009
コンピューターやさまざまな電子機器のない今日の世界を想像することは困難です。 しかし、トランジスタの発明後、わずか56年が経過しました。 18世紀の終わり以来、人々は電気を所有していたという事実にもかかわらず、コンピューター、電話、インターネット、および文明のその他の利点が私たちの生活に急速に広まったのは驚くべきことでしたが、約30年前、人類が夢見ていたのはどれですか？ 何百万人もの人々が、自己実現と自己表現のための最も強力なツールを手に入れました-それは本当です-あなたは今まで考えたことがありますか？ コンピューターは賢く才能のある人々が自分自身を実現することを可能にし、インターネットはペタバイトの情報へのアクセスを与え、何百万もの人々が互いに通信し、志を同じくする人々を見つけ、勉強し、職業を学び、お金を稼ぐ-そして、これらすべては椅子から立ち上がることなく...一般的に-十分な歌詞、記事Software Defined Radio-それが何であり、どのように機能するかについて話します
ちょっとした理論（ええ-複雑なことなしでどうやって話せばいいのでしょうか）
マックスウェルが有名な方程式を書いてそれを分析したという事実から始めましょう-彼は電波の存在を予測しました。 これらの方程式は、交番磁場が電場を生成し、交番電場が磁場を生成し、電磁波を形成し、いったん放射されて送信機をオフにすると、波はまだ生きて宇宙に飛ぶことを教えてくれます。 電場は交番磁場だけでなく、マックスウェル方程式（ガウスの法則）に従う電荷も生成します。
電荷はフィールドを生成します。相互に一定の距離で2つの電荷を取得し、そのうちの1つが何らかの周波数でジャークを開始し、しばらくすると-2つ目の電荷が同じ周波数で痙攣し始めます-ここで、2つの電荷は水中の2つのフロートと同じように動作します-湖の片側から他の側に情報を転送したい場合-両側にフロートを配置し、それらの1つでタグを開始します-波がそこから広がり始め、しばらくすると反対側に到達し、反対側でその側に残ります フロートが振動し始めます。 水の場合、波そのものを見ることができます。 電界-一般的にはそれが何であるか明確ではありません-見ることができず、触れることができません、それはすべてが便利に説明される抽象化であり、抽象化を見て触れることができないので、電荷に対する場の効果によってのみその存在を判断できます-フロートとの類推により-フロートのみを見ることができます。 湖に風がない場合、波がないときにフロートは静止しますが、実際にはこれはほとんど起こりません-風が吹く-水に沿ってわずかな波紋があり、どこかで魚やカエルが水をかけ、他の誰かが私たちのフロートに加わり、それをジャークし始めます情報を送信したり、誰かが石を水に投げ込んだり、これから波が来たり、海岸や石から反射されて、合計し、互いに強め合い、弱くなります。フロートを見るだけで、このイベントのすべての構成を判断できます。 ラジオ放送へようこそ。
「世界」「レーニン」「ソ連」または-地球外文明にメッセージを送る方法
そのため、電波を送信するには、空間内の電荷を特定の周波数であるポイントから別のポイントに移動する必要があり、一度に大量の電荷を引くと、それぞれが波を生成し、それらがすべて加算されて1つの大きなメガ波が形成されます。 また、空間内の振幅が大きいほど電荷を移動させることは論理的です-波の振幅も大きくなります。 私たちのタスクは、空間のある地点から別の地点へと定期的に充電を実行することであり、これまでのところ-プリミティブモデルのフレームワーク内で（そして複雑なモデルをロードするつもりはありません）-直線でこれを行うことが望ましいです。
さて-金属ピンを取り、中央で切断し、オルタネーターを中央に挿入します-最初の半サイクル中に、1つのピンにプラスがあり、もう1つのピンにあります。金属にあり、蹴られるのを待っている電子はここにあります彼らはそれを補正し、このピン0でそれを作るまでプラスに走りますが、その後、2番目の半サイクルが来て、電子が1つのピンから別のピンに流れ始め、電圧発生器を通過します。 スティックの中央にある発電機は確かに優れていますが、あまり便利ではありません（発電機をはんだ付けし、しぶしぶ屋根に登りたいです）。 問題ありません-2本のワイヤをスティックに引っ掛けてアパートに持ち込みますが、ワイヤはアンテナでもあります。これは、それらに沿った空間で電荷が流れるためですが、ワイヤは非常に近く、電荷は異なる方向に流れ、各ワイヤによって生成される波が出会いますそれらは逆位相であり、お互いを殺すので、ピンのみが動作部分として残り、すべてがアンテナの一方の端からもう一方の端まで流れるように見えます。 だから-私たちは送信を考え出しました-受信のために、波が到着してアンテナに電子を引っ張り始めるまで座って待つ必要があります。一方の端からもう一方の端まで走っている人は検出器を通過し、検出器はいくらかの抵抗を持ち、電流はこの抵抗に変換されます電圧を測定し、すでに電圧を測定および増幅することができます（実際には実際のスキームではそれとは程遠いですが、耐波性やラインマッチングなどの負荷をかけることはありません。一般的にはすべて非常に複雑なので、今のところは 電流は検出器の抵抗を通って流れ、電圧に変換されます）-それで-電波の送受信方法を学びました-ミッションが完了しました。
レベル2-変調
痙攣するフロートを見るのは確かに楽しくて面白いですが、すぐに気になり、あなたの最愛の祖母と話したいと思いますが、私たちはまだ、不合理な波を宇宙に送る方法を知っています-波を使用して何らかの情報を送信するために-それは変調される必要があります-たとえば、小さな振幅でフロートを引くことができます-これは論理0に対応し、大きな振幅-論理1に対応します。または、より頻繁にまたはより少なく引くことができます-主なことは同意することです-コードの意味。 少し簡単な（そしてそうではない）数学-3種類の変調があります：
振幅
頻度
フェーズ
この記事で写真を見ることができます：
変調、そしておそらく私は数学からいくつかの点に焦点を当てますが、それなしでは-私の意見では、通常のレベルで何かを理解することは問題です。
だから-ある種の時変信号を送信したい
スペクトルを持っています
一般的に言えば、このスペクトルを移動できることが望ましいでしょう。なぜなら、すべて同じ周波数帯域を使用すると、異なるラジオ局のスペクトルが重なり、情報が歪むからです。 技術的背景（たとえば、主電源から50ヘルツ）、1 / fの形式のノイズなどがあります。低周波領域では、送信するのが非常に不便です。 さらに、周波数が異なると伝搬機能も異なります。これについては、上記の記事で説明しています。 ある程度の数学的文化があるため、初期関数に複素指数を掛けると、信号スペクトルは指数内の周波数だけシフトすることがわかります。
乗算後の信号のスペクトルは次のように取得されます。
しかし、残念なことに、複雑な指数は数学的抽象化であり、ニーズを満たす実際の信号はありませんが、 余弦があります;これに満足する必要があります-余弦で信号を乗算します
オイラー公式に従って置換を行います
代わりに、少し変換して、このようなものを取得します
そして最後に
元のスペクトルは2つに分割されたことがわかります。1つは右に、2つ目は周波数軸に沿って左にクロールし、負の周波数領域にあるスペクトルは0を基準に反映され、結果として次の図が得られます。
書かれた式の間にはわずかな矛盾があります-事実は、単にコサインに信号を乗算し、原則として1 + mx（t）を乗算したことです。ここで、 mは特定の係数です-その後、キャリア周波数はまだ2つの対称スペクトルに追加されます
AM信号を純粋な形で送信するには-冗長性のために非合理的です-元のスペクトルの2倍の周波数帯域を占有します-周波数帯域内の場所は高価であるため、キャリアの一部とともに側波帯の1つがフィルターによって抑制されます-
キャリア自体には情報が含まれていないため、情報を減らしても怖くないので、送信機の電力を少し節約できます。
さて、今、必要な周波数帯域で有用な信号を送信することができます。 相互の変調の主な違いはノイズ耐性です。振幅変調は元のスペクトルを別の周波数帯域でのみ送信します。元のスペクトルを移動する周波数帯域では、有用な信号と合計されてそれを損なう干渉があります。 さらに、信号振幅は送信機までの距離に応じて変化します。建物がある場合、反射が発生し、同じ信号を遅延して受信し、エコーを聞きます。 周波数変調はスペクトル内の大きな周波数帯域を占有し、これにより高いノイズ耐性があります-指で広い周波数帯域にわたって有用な情報を塗りつぶし、信号を台無しにする特定の周波数で干渉が発生した場合、その一部のみを損なうため、信号がスペクトル上で塗りつぶされていること。 実際、変調やその他のこと、特にデジタル信号の伝送については多くのことが言えますが、そこには多くの数学がありますので、私をあまり怖がらせないようにしています-この記事では、私はこの質問をこれ以上詳しく説明しません。
SDRテクノロジーの本質
一般的に言って、数学がこのようにスペクトルを前後に動かすことを可能にしたことは非常にクールです-この可能性がなければ、私は今この記事をほとんど書きませんでした、携帯電話はなく、マクドナルドの無料Wi-Fiやその他の人生の喜びはありませんでした 私たちの祖父-情報を抽出するために、彼らは必要な数学的変換を行うすべての種類のアナログ回路を実行しました。
しかし、コンピューターのようなものがあるので（考える必要はありません）、出力信号が必要な依存性に応じて入力に依存するように、いくつかのトランジスターをどのように接続しますか？必要な式を取り、プログラムします。 今では、デジタル形式の信号を受信する必要があるため、何か対処する必要がありました-SDRがこれを担当します。 アナログ無線信号をデジタル化します（またはその逆で、送信に関してはデジタル信号のアナログになります）。 思い出すように、信号を高周波領域で送信します。信号をデジタル化するには、ADCが必要です。 コテルニコフの定理によれば、最大信号周波数の少なくとも2倍のサンプリング周波数が必要です。 最新のADCではすでに無線周波数信号を直接デジタル化できますが、これは少し不合理です-必要に応じて周波数を移動する機能を備えている-超高価なスレッシャーを2 GHzに置くと、信号が直接デジタル化されます。 思い出してください-一般的に高周波スペクトルを受信したので、余弦を掛けると、スペクトルはこの余弦の周波数で上下しました。 そして、実際に私たちが再び同じことをするのを妨げるものは何ですか？ アンテナからの信号を余弦に乗算します-再びスペクトルを2で除算します-1つは低周波数領域に、もう1つは高領域にクリープし、フィルターで高周波数スペクトルをカットし、低周波数-サウンドカードのADCが任意の周波数をデジタル化できる場合でもデジタル化します-ADCの速度は、デジタル化された帯域の幅にのみ影響します。 それでは、デジタル化の後、プログラミングを使用して独自の受信機を作成することができます。コンピューターに信号を送るために、ラジオエンジニアリングの知識、数学のみ、ラジオエンジニアの世話さえ必要ありません。 実際、次の記事では、トピックに関心がある場合-SDRレシーバーの鉄の部分とソフトウェアの両方についてお話します。また、情報を送信およびエンコードする最新の方法についても説明します。 結論として、これが私のアマチュア無線SDR-Softrock RX / TX Ensemble IIの仕組みです。PCサウンドカードをADCとして使用してギフトとして受け取ったので、仕事のビデオを録画しなかったので、YouTubeに投稿します-私の受信機は同じように動作します、記事の最初の写真-それは