Twój smartfon i PCet może mieć wypasione radio

Zwykłe radio zniknęło z większości smartfonów wraz z gniazdem słuchawkowym, bo przewód słuchawek stanowił antenę. Okazuje się, że tak jak można podłączyć do telefonu wzmacniacz słuchawkowy i przywrócić kompatybilność z przewodowymi słuchawkami, można również podłączyć do smartfonu radio. Przy okazji okazuje się, że możliwości radia podłączonego do smartfonu lub PC wykraczają daleko poza odbiór komercyjnych stacji radiowych z pasma FM i pozwalają obierać niemal wszystko co nadaje sygnał radiowy – od CB radia, aż po satelitę pogodowego.

SDR, czyli software defined radio

Jesteśmy przyzwyczajeni, że odbiorniki radiowe są dostosowane do odbierania określonej częstotliwości. Standardowe radio FM odbiera fale radiowe w zakresie od 87.5 MHz do 108 MHz. Bardziej rozbudowane radioodbiorniki mogą obsługiwać jeszcze fale średnie i fale długie, ale to wciąż niewielki zakres aktywnie wykorzystywanych fal radiowych.

Dla porównania radio typu SDR, czyli definiowane programowo, podłączone do smartfonu lub komputera obsługuje bardzo szeroki zakres częstotliwości bez żadnych dziur. Są modele na rynku, które odbierają zakres od 1 Kiloherca do 2 Gigaherców.

Aby przedstawić to obrazowo to cały zakres częstotliwości radia FM jest stukrotnie mniejszy od możliwości odbioru radia SDR.  Jeszcze węższe zakresy dotyczą konkretnych systemów radiokomunikacji. 40 kanałów CB radia w Polsce zaczyna się od 26,960 Mhz i kończy na 27,400 Mhz - to mniej niż pół MHz, 41 razy mniejszy zakres niż publiczne stacje radiowe i 4 tysiące razy mniejszy niż zakres pracy radia SDR.

Oprócz bardzo szerokiego zakresu odbierania częstotliwości radio SDR ma jeszcze dwie bardzo istotne cechy, które ułatwiają wyszukiwanie transmisji, gdy nie znamy konkretnej częstotliwości.

Po pierwsze zamiast odbierać jedną, konkretną częstotliwość radio SDR widzi na raz szeroki zakres pasma i przedstawia go w formie wykresu siły sygnału. Zamiast być dostrojonym do jednego kanału np. CB radia, możemy widzieć wszystkie 40 kanałów jednocześnie i zauważyć, że ktoś nadaje na jednym z nich. Rozpiętość częstotliwości jaką możemy monitorować zależy od odbiornika i ma zakres zwykle od około 2,5 MHz do 20 Mhz.

Po drugie zaraz pod wykresem znajduje się tzw. wodospad czy zapis historii siły sygnału, który w sposób ciągły się przewija i pokazuje wszystkie zdarzenia, które miały miejsce w ostatnich kilkudziesięciu sekundach. W efekcie, jeśli ktoś nadał krótki komunikat, zauważymy to nawet jeśli w momencie nadawania nie słuchaliśmy danej częstotliwości i nie patrzyliśmy na ekran. Wówczas możemy przełączyć się na nasłuch tej konkretnej częstotliwości. Trzeba pamiętać, że choć rejestrować możemy o wiele więcej, słuchać nadal możemy tylko pojedynczej częstotliwości na jednym odbiorniku.

Co można odbierać za pomocą radia SDR?

Pomijając kwestie indywidualnych warunków i lokalnych zakłóceń praktycznie wszystko, przynajmniej, jeśli chodzi o techniczne możliwości:

• Pasma amatorskie 10, 12, 15, 17, 20, 30, 40, 60, 80 i 160 metrów
• CB Radio
• Pasmo lotnicze
• Pasmo służb miejskich i ratunkowych
• Firmy taksówkowe
• Telewizję

Fale radiowe, które można odbierać nadają też różne urządzenia:

• Domowe stacje pogodowe z bezprzewodowymi czujnikami
• Piloty do bram i szlabanów
• Czujniki ciśnienia w oponach (TMPS)
• Niektórych bezprzewodowych, radiowych słuchawek
• Satelity, w tym satelity pogodowe, przesyłające zdjęcia satelitarne
• Radio SDR może służyć jako radioteleskop

Jakie są ograniczenia prawne i techniczne?

Z punktu widzenia prawa, jak często w takich przypadkach bywa, sytuacja nie jest jednoznaczna. Dominuje pogląd, że słuchać można legalnie każdej nieszyfrowanej transmisji, jaką możemy odbierać. To czego nam na pewno nie wolno to nadawanie, poza pasmami CB radia i amatorskimi krótkofalówkami np. Motoroli pracującymi na częstotliwościach 446 MHz. Aby nadawać w innych zakresach trzeba przystąpić do egzaminu i zdobyć licencję. Ponieważ mówimy o radioodbiorniku SDR nie mamy technicznej możliwości naruszyć przepisu zakazującego nadawania. Do tego potrzebny jest inny rodzaj sprzętu.

Ograniczeniami technicznymi będą przede wszystkim:

• Rodzaj posiadanego odbiornika i anteny
• Możliwość ulokowania anteny w dogodnej lokalizacji
• Lokalne zakłócenia w naszej okolicy
• Szyfrowanie niektórych rodzajów transmisji
• Programy konieczne do interpretacji niektórych nawet nieszyfrowanych danych np. ze stacji pogodowej
• Popularność danego rodzaju transmisji w naszej okolicy

Ostatni punkt jest szczególnie istotny. Należy pamiętać, że od czasu popularyzacji internetu i telefonów komórkowych popularność transmisji radiowych maleje. CB radio zastąpiła aplikacja Yanosik oraz Waze, służby przerzuciły się na szyfrowaną transmisję cyfrową i w eterze dzieje się zdecydowanie mniej niż kiedyś. Nie chciałbym, aby ktoś miał wizję, że po zakupie radia SDR będzie wiedział o wszystkim co się dzieje w jego okolicy.

Jeśli w pobliżu jest lotnisko, to z pewnością będzie czego posłuchać, bo samoloty do dziś korzystają z nieszyfrowanej transmisji, co może być ciekawym uzupełnieniem dla osób lubiących obserwować FlightRadar. Może być też tak, że w miejscu, w którym mieszkamy oprócz komercyjnych stacji radiowych będziemy mogli posłuchać amatorów krótkofalarstwa i to pod warunkiem posiadania dobrej anteny. Wówczas można posłuchać wymiany informacji pomiędzy amatorami krótkofalarstwa z Włoch i Belgii bez większego wysiłku – nawet z anteną umieszczoną w oknie.

Sprzęt – od czego zacząć?

RTL-SDR

Najtańszym, najłatwiej dostępnym i najszerzej wspieranym odbiornikiem jest RTL-SDR, który powstał na bazie przerobionego dongle z odbiornikiem DVB-T. Urządzenie ma kształt pendrive i jest kompatybilne zarówno z Androidem na urządzeniach mobilnych, jak i z PC. Odbiera zakres częstotliwości od 24 MHz do 1766 MHz i domyślnie wyświetla na ekranie 2,56 MHz pasma na raz.

Obecnie dostępna jest trzecia wersja  RTL-SDR, ale po sieci krąży wiele podróbek. Na liście oficjalnych, lokalnych dystrybutorów są dwa sklepy z Polski. W jednym z nich RTL-SDR v3 kosztuje 370 zł, w drugim 270 zł. Najtańszym i wciąż bezpiecznym sposobem, jest skorzystanie z oficjalnego sklepu RTL-SDR na Alliexpress, gdzie urządzenie można kupić za 170 zł lub za 227 zł w zestawie z anteną. Widziałem, że zdarzają się też promocje, gdy odbiornik można kupić kilkadziesiąt złotych taniej. Wszystkie oficjalne źródła sprzętu znajdują się na tej stronie.

Jak uruchomić RTL-SDR na Androidzie?

Aby RTL-SDR działał na Androidzie trzeba zainstalować sterownik dostępny w sklepie Google Play. Ten sam deweloper oferuje również aplikację obsługującą radio - SDR Touch. W wersji darmowej kluczowy w obsłudze wodospad jest dostępny tylko przez pierwsze kilkadziesiąt sekund po uruchomieniu aplikacji, a wykupienie pełnej funkcjonalności kosztuje 37,99 zł.

Alternatywą jest całkowicie darmowy RF Analyzer. Polecam wypróbować obie aplikacje i wybrać tą, która okaże się wygodniejsza.

Aby podłączyć RTL-SDR z klasycznym złączem USB A do smartfonu lub tabletu konieczna będzie przejściówka. Ze względów na długość dongle oraz podłączenie z drugiej strony kabla od anteny zdecydowanie polecam unikać przejściówek łączących wszystko na sztywno. Dużo lepiej sprawdzi się przejściówka na kablu, aby uniknąć dźwigni i wyłamania gniazda w telefonie czy wtyczki w radioodbiorniku. W moim wypadku rewelacyjnie sprawdza się adapter OTG USB-C 3.0 Ugreen US378 USB-A - USB-C 3.0.

Jak uruchomić RTL-SDR na PC?

Niestety, odbiornik nie jest typu pulg-n-play i wymaga postępowania zgodnie z instrukcją (w języku angielskim), której tutaj w całości nie będę przytaczał. Chociaż postępowanie krok po kroku nie jest technicznie skomplikowane, w razie pomyłki może spowodować problemy z działaniem komputera. Możliwości odbiornika na PC są większe, ale tę drogę polecamy tylko bardziej zaawansowanym użytkownikom PC. W innym przypadku lepiej wybrać inne, lepsze urządzenie, które instaluje się standardowo jak drukarka.

RTL-SDR plusy:

• Jedno z najtańszych urządzeń tego typu
• Niewielkie rozmiary
• Niska cena
• Bez problemu działa na Androidzie
• Można kupić w zestawie z anteną
• Ma bogate wsparcie na stronie producenta

RTL-SDR minusy:

• Można podłączyć tylko jedną antenę
• Działa od 24 MHz, a więc wyklucza wiele pasm amatorskich poniżej 10 metrów
• Komercyjne rozgłośnie na falach średnich i długich też wykraczają poza jego zakres pracy
• Instalacja na PC wymaga wykonania wielu kroków i w razie pomyłki może spowodować problemy z działaniem komputera
• Zamówienie z Alliexpress wiąże się z długim czasem oczekiwania, a polskie ceny są wysokie

Odbiorniki wyższej klasy

SDRplay

Jeśli nie chcemy bawić się w półśrodki to warto skierować swoją uwagę w kierunku produktów z Wielkiej Brytanii pod nazwą SDRplay. To już odbiorniki z początku wyższej półki, skierowane dla entuzjastów. Ich możliwości są zdecydowanie większe niż RTL-SDR. Obecnie oferowane są trzy modele, ale wszystkie trzy mają cechy wspólne i mogą:

• Odbierać zakres od 1 kHz do 2 GHz – odbieramy każdą interesującą częstotliwość
• Są dostarczane z wysokiej klasy oprogramowanie SDRuno o dużych możliwościach
• Na Windows instalują się całkowicie bezproblemowo i standardowo, jak skaner czy drukarka. Sprawdzałem na Windows 10 i 11
• Widzą do 10 MHz pasma na ekranie – 4 razy więcej niż RTL-SDR

Niestety nie działają z urządzeniami mobilnymi z Androidem. Trzeba mieć pod ręką laptopa.

SDRplay RSP1A – to najtańszy model za 700 zł z gniazdem na jedną antenę i plastikową obudową

SDRplay RSPdx – to model wyceniony na 1150 zł, który ma trzy wejścia antenowe i ma solidną metalową obudowę

SDRplay RSPduo – to najwyższy oferowany model za 1450 zł, który ma wbudowane dwa odbiorniki i może nasłuchiwać dwóch różnych częstotliwości jednocześnie w różnych częściach pasma. Dla bardziej zaawansowanych jest możliwość wykorzystania odbierania jednej częstotliwości z dwóch anten, co pozwala zniwelować część szumu.

Anteny

To antena decyduje jakie częstotliwości będą dla odbiornika widzialne i jaki będzie stosunek sygnału do szumu.

Anteny to temat rzeka, który ma mnóstwo niuansów i wykracza daleko nie tylko poza wprowadzenie w tym artykule, ale i moją wiedzę. Przekażę tylko kilka najważniejszych reguł i podam przykładowe modele.

• Nie ma jednej anteny najlepszej do wszystkiego, bez względu na cenę
• Im antena bardziej specjalizowana, ukierunkowana na konkretną częstotliwość, tym lepsze ma parametry
• Ponieważ szukamy anteny do odbiornika szerokopasmowego konieczne są kompromisy
• Trzeba wziąć pod uwagę czy antenę możemy zamontować tylko w oknie lub na balkonie, czy możemy ją ustawić na dachu lub maszcie
• Ateny aktywne (wymagające zasilania) mają mniejsze rozmiary i czasami mogą osiągać lepsze wyniki niż duże anteny pasywne, ale tak samo wzmacniają sygnał jak i zakłócenia w naszym otoczeniu
• Gdy mamy miejsce i czas, możemy niedużym kosztem samemu konstruować anteny – długi drut, jeśli mamy gdzie go powiesić, to często najtańsza i najlepsza opcja do niskich częstotliwości
• W uproszczeniu - najwięcej dzieje się w paśmie poniżej 30 MHz oraz między 108 a 500 MHz

Antena szerokopasmowa

Jeśli nie wiemy jeszcze na jakiej częstotliwości chcemy się skupić i chcemy zobaczyć co da się posłuchać w naszej okolicy potrzebna jest antena szerokopasmowa. Zgodnie ze wskazówkami powyżej, nie będzie ona dawała dużego zysku sygnału, ale od czegoś trzeba zacząć. To odpowiednik uniwersalnego i niezbyt jasnego zooma wśród obiektywów, w kontraście do jasnej i wyspecjalizowanej stałki.

Nie mam tutaj jednego modelu do polecenia. Parametry producentów w przypadku anten szerokopasmowych też trzeba brać z przymrużeniem oka, jeśli nie podają szczegółowych informacji w postaci wykresów. Oto kilka przykładowych modeli, które mogą się sprawdzić:

Na parapet, biurko, w podróży, anteny od razu z kablem i złączem BNC. Potrzebna będzie tylko przejściówka na złącze SMA, do podłączenia do odbiornika SDR, czyli BNC – SMA:

• Radiora Skyscan MK II 64cm
• Skyscan Desktop

Do zamocowania na zewnątrz, najlepiej na stałe – bez kabla. Trzeba będzie dokupić osobno kabel o potrzebnej nam długości, z jednej strony ze złączem jak w danej antenie, z drugiej ze złączem SMA:

• Scanking Discone
• Scanking Vertical
• Discone DS-3000

Antena do niskich częstotliwości

Jeśli chcemy posłuchać fal długich oraz amatorskich pasm na których odbywa się komunikacja w skali całej Europy i nie tylko to potrzebujemy anteny dla częstotliwości poniżej 30 MHz. Przypominam, że RTL-SDR odbiera sygnał powyżej 24 MHz, więc taka antena to raczej propozycja dla osób, które mają radioodbiorniki odbierające fale długie albo zdecydowali się na zakup SDRplay.

Osobiście uważam, że bezkonkurencyjny stosunek możliwości do ceny stanowi aktywna antena MLA-30+. Nawet wystawiona w oknie pozwala odbierać komercyjne radio z Chin, a także transmisje amatorskie z całej Europy. MLA-30+ jest zasilana przez micro USB, np. z powerbanku. Cała antena mieści się w kopercie i trzeba umocować ją do czegoś, co nie przewodzi prądu. Może to być deska albo rurka PCV. Antena ma 10 metrowy, podłączony na stałe kabel z akurat pasującym nam złączem SMA.

W Polsce jej ceny oscylują pomiędzy 300 a 450 zł, ale ten sam model na Amazon.pl można kupić za 249 zł, a na Alliexpress za 151 zł. Chińscy sprzedawcy oferują na Allegro MLA-30+ za mniej niż 130 zł, ale tego źródła nigdy nie testowałem osobiście.

Jak w przypadku każdego taniego produktu nie można w przypadku MLA-30+ mówić o najwyżej jakości wykonania. Mimo wszystko usłyszymy większość tego co w przypadku anten kilkukrotnie lub nawet kilkunastokrotnie droższych.

Chcesz spróbować posłuchać radia SDR za darmo?

Jeśli temat nas ciekawi, ale nie wiemy czy chcemy od razu wychodzić w zakup sprzętu, możemy poczuć namiastkę możliwości radia SDR przez internet, zupełnie za darmo.

Serwis LiveATC pozwala na żywo posłuchać rozmów pilotów i jest świetnym uzupełnieniem dla FlightRadar. Wystarczy w polu „Airport/ARTCC Code” podać kod lotniska, które nas interesuje. Dla lotniska Chopina w Warszawie będzie to kod EPWA. Dla ułatwienia podaję od razu link.

Jeszcze ciekawsza jest możliwość zdalnej obsługi radia SDR przez internet. Najlepiej oddaje możliwości jakie będziemy mieli po podłączeniu radia SDR do swojego smartfonu czy komputera. KiwiSDR to odbiornik, który nie wymaga komputera do działania i może z niego korzystać do 4 użytkowników jednocześnie, łącząc się zdalnie za pomocą zwykłej przeglądarki WWW. Czasami jest kolejka do obsługi zdalnego radia, ale warto próbować.

Lista publicznie dostępnych odbiorników KiwiSDR.

Listę dostępnych publicznie odbiorników można wyświetlić także na mapie. Łatwo sprawdzić, że w Polsce jest 12 odbiorników tego typu.

Podsumowanie

Nawet w dobie powszechnej łączności zapewnianej przez światłowody i telefonie komórkową klasyczna komunikacja radiowa ma wciąż wiele zastosowań i gromadzi wielu hobbystów. Pozwala szerzej spojrzeć na to, ile współczesnych urządzeń emituje sygnały radiowe. Chociaż nigdy nie byłem aktywnym słuchaczem komercyjnych rozgłośni radiowych i tak jak preferuję Netflix od telewizji, tak wolę podcasty od audycji radiowych, to radio SDR daje mi dużo radości. Przypomina, że łączność na odległość to nie tylko domena internetu i komórek. Tak zwani prepersi powiedzieliby również, że łączność radiowa to jest to, co nam pozostanie, gdy cała infrastruktura padnie. Ja uważam, że to bardziej ciekawe hobby.

Tematem zajął się także popularny polski youtuber prowadzący kanał popularnonaukowy SciFun: