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Prüfstand I Software Defined RadioErnst AhlersSch nüffelstückSDR-Piatine HackRF arbeitet mit GNU RadioPCs sind längst schnell genug, umgesetzte Funksignaledirekt zu verarbeiten. Als universelle Hochfrequenzschnittstellehaben sich Platinen fü r Software Defined Radioetabliert. Mit HackRF kommt nun ein besondersflexibles und trotzdem bezahlbares SDR-Frontendfür Hochfrequenz-Hacker heraus.innen 35 Tagen sammelteB das Kickstarter-Projekt HackRF im Sommer 600 000 US-DollarStartkapital ein. Offensichtlichlag der Entwickler Michael Ossmannmit seiner Idee richtig, ausgut dokumentierten Bausteinenein Open-Source-Projekt für eineuniverselle Platine fü r SoftwareDefined Radio (SDR) zu schaffen.Ein SDR erledigt nur den hochfrequentenTeil (HF) der Signalverarbeitungin Hardware [1]. Diespannenden Funktionen findenauf Allzweck-Prozessoren wiedenen in PCs statt, was dem Konzeptenorme Flexibilität beschert:Durch Starten einer anderen Applikationwird binnen Sekundenaus dem Spektrumanalyzer einPrüfsender oder ein UKW-Radio.ln der HF-Hackerszene habensich für SDR-Experimente billigeHackRF-BiockdiagrammDVB-T-USB-Sticks mit RealtekBausteinen fü r Analog/DigitalWandlung und USB-Interfacesowie verschiedenen TunerChips etabliert (RTL-SDR). Sie tastenein breites Frequenzband ab(typisch 50 bis 1 000 MHz), liefern8-Bit-Samples mit 2,4 MHz Abtastrateund laufen auch unterwegsam Notebook. HackRFüberstreicht dagegen ein sechsmalso breites Frequenzband (30bis 6000 MHz), tastet mit bis zu20 MHz ab und kann alternativzum Empfang auch senden.Ossmann stellte nun im Rahmenseines Beta-ProgrammsTestern erste Boards zur Verfügung,damit vor der Serienproduktiondie gröbsten Bugs ausgebügeltsind. c't konnte einJawbreaker-Board aus der BetaSerie ergattern und untersuchen.Bei der Jawbreaker-Schaltunghat sich Ossmann eines cleverenKniffs bedient: Die Platine arbeitetals Überlagerungsempfä ngerbeziehungsweise -send er (Superhet),der das Ein- oder Ausgangssignalzunächst im Spektrum umsetzt,also auf eine konstanteZwischenfrequenz mischt (sieheBlockdiagramm). Dadurch konnteOssmann einen vergleichsweisepreiswerten Wimax-Chip als"ZF-Prozessor" nehmen.Die Schaltung arbeitet halbduplex,kann also nicht simultanempfangen und senden. Sie sendetzwar nur mit kleiner biskleinster Leistung von -15 dBmbis + 15 dBm, also 0,032 bis 32Milliwatt, je nach Frequenz. Dennochdürfen hierzulande nurFunkamateure oder Entwicklerin HF-abgeschirmten Kammernmit HackRF senden.Die maximale Abtastrate von20 MHz reicht zwar nicht fürWLAN, aber schmalere Signalewie Bluetooth und DECT oderdie von drahtlosen Mikrofonensollten sich damit aufzeichnenund auch generieren lassen.Einen kleinen Satz bereits fertigerAnwendungen listet dasHackRF-Wiki.Softe SeiteCleverer Trick: Je nach Betriebsfrequenz mischt der Baustein RFFC5072 das Antennensignalnach 2,4 GHz hoch oder herunter, sodass der Wimax-Chip MAX2837 als ZF-Mischer dieWandlung ins Basisband für den AD/DA-Wandler übernehmen kann.30 MHz-6GHzFilterbankClock GeneratorSi 5351CPLDXC2C64Derzeit funktioniert HackRF nurim Zusammenspiel mit dem Software-PaketGNU Radio [1] unterdiversen Linux-Varianten undMac OS X. Für Linux gibt es einüber das HackRF-Wiki (siehe Linkunten) zu findendes lnstaiiSkript. Es lädt die GNU-RadioQuellen nebst der HackRF-Ergänzungenherunter und baut darausBinaries. Das Skript funktioniertmit den meisten aktuellenDistributionen, auch dem brandneuenUbuntu 13.10. OpensuseMCLPC43301 MByteFlash W25Q080+---+USB 2.0max.40 MBytelswird derzeit aber nur mit Version12.1 unterstützt.Das Übersetzen dauert aufeinem aktuellen PC je nach Ausstattungzwischen einer halbenund einer Stunde. Anschließendstartet man per sudo die grafischeOberfläche GRC (GNU RadioCompanion). Die Signaleingänge(Sources) und Ausgänge (Sinks)für HackRF stecken dann in denosmocom-Komponenten.AusprobiertDank der GNU-Radio-Integrationist ein UKW-Rundfunkempfängerin wenigen Minuten zusammengeklicktund empirisch optimiert.Mit einer Behelfsantenne an derSMA-Buchse reichte die Empfindlichkeitder HackRF-Piatine zumEmpfang von Ortssendern.Jedoch sorgte die vergleichsweisegeringe Amplitudenauflösungvon 8 Bit (entsprechend 48dB Rauschabstand) für vernehmlichesKrissein auch bei gutemEmpfang (Video siehe Link). DieCPU-Last auf einem Duai-CoreNotebook war dabei mit unter1 0 Prozent erfreulich niedrig. DieRadio-App lief auch über mehrereStunden durch, grobe Bugsscheint das System also nichtmehr zu haben.Das Testboard zog maximal2,0 Watt aus dem USB-Port. HackRF sollte also an allen üblichenMainboards funktionieren; einender raren USB-3-Ports muss mandafür nicht opfern.Wer weitergehende SDR-Ambitionenhat, die sich mit den billigenUSB-Sticks nicht abdeckenlassen, der bekommt nach Erscheinender Serie mit dem 275US-Dollar teuren HackRF-Boardeinen reellen Gegenwert. (ea)Literatur[1] Ernst Ahlers, Oliver Bartels, PeterSchäfer-Hutter, Wandelbare Funker,Software Defined Radio machtFunk flexibler, c't 23/08, 5. 180www.d.de/1324076JawbreakerSDR·Prototyp für PCsHerstellerMaßeAnschlüsseFrequenzbereich IAbtastrate I AuflösungGreat Scott Gadgets,greatscottgadgets.com146 mm x73 mmSMA-Buchse (Antenne),Mikro-USB10 MHz bis 6 GHz Imax. 20 MHz I 8 Bitmaximale Leistung 2 Wattam USB-PortPreis 275 US-$ c'l:76c't 2013, Heft 24
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