在硬件博览会上，爱丽丝对比了四款典型软件无线电设备。RTL‑SDR 仅作为信号采集的 “耳朵”，依靠电脑 CPU 完成全部信号处理；HackRF One 搭载简化版 CPLD 辅助数据流调度；USRP 依靠板载 FPGA 承担 DDC/DUC 数字变频的繁重工作；Zynq 则将 FPGA 与 ARM CPU 集成单芯片，脱离电脑独立运行。本章通过不同价位 SDR 平台的对比，解释 FPGA、DSP、CPU 在系统中的分工关系，读懂软件无线电 “职责不变，载体可变” 的核心思想。
В этой главе Алиса посещает фабрику цифрового преобразования частоты, управляемую ПЛИС, где знакомится с цифровым понижением частоты (DDC) и цифровым повышением частоты (DUC). DDC отвечает за понижение частоты и скорости высокочастотных сигналов при приеме, а DUC — за повышение частоты и скорости базовых сигналов при передаче; эти два процесса являются взаимно обратными операциями. Мы разберем функции перемножения (смешивания), фильтрации, децимации и интерполяции, определим место цифрового преобразования частоты в цепи обработки сигнала программно-определяемого радио (SDR) и поймем, какие задачи выполняют ПЛИС, ЦОС и ЦПУ.
После того как был полностью проанализирован физический путь прохождения сигнала в программно-определяемом радио (SDR), в этой главе Алиса выходит на специализированную сцену SDR — театр, где с помощью сказочного метафорического образа «трёх братьев, выступающих вместе» подробно раскрываются три ключевые архитектуры цифровой вычислительной мощности в SDR: ПЛИС (FPGA), цифровой сигнальный процессор (DSP) и центральный процессор (CPU). В статье чётко определены функциональные обязанности и логика взаимодействия этих трёх компонентов: FPGA отвечает за высокоскоростную параллельную обработку сигналов — «тяжёлую работу», включая цифровое понижение частоты (DDC), цифровое повышение частоты (DUC) и обработку массивных потоков данных; DSP специализируется на точных сигнальных вычислениях — таких как модуляция/демодуляция и итеративное выполнение алгоритмов — «тонкую работу» базовой полосы; CPU выступает в роли глобального координатора, управляя конфигурацией устройства, планированием задач и человеко-машинным взаимодействием. Также даётся ответ на важный вопрос, волнующий многих читателей: современные SDR-устройства не обязательно оснащаются отдельным DSP-чипом — с развитием технологий функции DSP могут выполняться либо аппаратными ядрами ПЛИС, либо программным обеспечением CPU. Эта глава разрушает устоявшиеся стереотипы о жёсткой привязке функций к конкретному аппаратному обеспечению и подчёркивает фундаментальный инженерный принцип: хотя технические носители могут меняться, основное функциональное разделение остаётся неизменным. В главе полностью раскрывается сущность гетерогенных вычислений в SDR и закладывается прочный фундамент для последующего углублённого изучения принципов цифрового преобразования частоты на основе ПЛИС.
Опираясь на основные концепции программно-определяемого радио (SDR), представленные в предыдущей главе, в этой главе мы сопровождаем Алису по светлому коридору, усеянному схемами сигналов, и всесторонне разбираем всю физическую и сигнальную архитектуру SDR. С помощью сказочного повествования статья последовательно раскрывает «скелетную структуру» SDR: начиная с полной двунаправленной цепочки сигнальных потоков, она простым языком объясняет три ключевые функции РЧ-передней части — усиление, фильтрацию и преобразование частоты. Приводится углублённое сравнение классической супергетеродинной архитектуры и современной архитектуры с нулевой промежуточной частотой (zero-IF) с анализом их преимуществ, недостатков и областей применения. Также рассматриваются ведущие отечественные и зарубежные интегральные РЧ-микросхемы, включая AD9361 и LMS7002M, и раскрывается эволюционный прорыв, позволивший современным SDR перейти от громоздких аппаратных схем к программируемым однокристальным решениям. Кроме того, чётко объясняется ключевая роль АЦП (аналогово-цифрового преобразователя), подчёркивается решающее влияние частоты дискретизации и разрешения на производительность устройства, а также описывается зеркальная логика обработки сигналов в приёмной и передающей цепях. В завершение глава полностью отвечает на центральный вопрос: «Почему идеальное SDR трудно реализовать на практике и как осуществляется инженерная реализация реального SDR?». Таким образом, обеспечивается переход от теоретических основ ПО к конкретным аппаратным решениям, закладывая необходимую основу для последующего изучения цифровой обработки сигналов и трёх ключевых процессоров.
Многие университеты и инженеры-исследователи задаются вопросом: могут ли отечественные SDR заменить классический USRP B210? В данной статье проводится всестороннее сравнение RF210 от компании Dayao Technology и USRP B210 по семи ключевым параметрам: аппаратные характеристики, программная экосистема, совместимость с китайскими ИТ-инновациями («Синьчан»), цепочка поставок, послепродажное обслуживание и др. RF210 совместим с экосистемой UHD, что обеспечивает плавную миграцию существующего кода; нижняя граница рабочей частоты снижена до 1 МГц; устройство оснащено отечественной ПЛИС и изначально поддерживает китайские операционные системы, такие как Kylin OS и UnionTech UOS. RF210 обеспечивает стабильную непрерывную работу в режиме 7×24 и поставляется в комплекте с бесплатной облачной учебной платформой «Tianwen Cloud». В сценариях импортозамещения, экспериментов в диапазонах КВ/НЧ и научных исследований с повышенными требованиями к безопасности RF210 является предпочтительной альтернативой USRP B210.
Прорвавшись сквозь крепость традиционного радио, Алиса вступает в светящийся коридор, построенный из кода, и встречает Митолу — «отца программно-определяемого радио (SDR)», предстающего в облике пророка программного обеспечения. В этой главе, выдержанной в стиле сказки, полностью раскрываются истоки и сущность SDR: прослеживаются три революционных переворота в индустрии связи — от фиксированной к мобильной связи, от аналоговых к цифровым сигналам и, наконец, от аппаратно зафиксированных функций к программно переопределяемым. Также раскрывается основополагающий «конституционный» принцип отрасли SDR: «Размещайте АЦП как можно ближе к антенне — всё остальное выполняется программным обеспечением». Приводятся чёткие сравнения между идеализированной, предельной архитектурой SDR и реальными инженерными решениями SDR, что позволяет решить ключевые отраслевые проблемы — ограниченные бюджеты на аппаратное обеспечение и ограничения вычислительной мощности. В заключение глава возвращается к историческому моменту возникновения концепции SDR в 1992 году, позволяя читателю осознать: программно-определяемое радио — это не просто технологическое усовершенствование, а фундаментальная отраслевая революция, переопределяющая логику связи и разрушающая традиционные аппаратные ограничения, тем самым закладывая основу для последующего всестороннего изучения полной архитектуры сигнальной цепочки SDR.
Исчерпывающее руководство по программно-определяемому радио (SDR) | Руководство для начинающих на 2026 г. + рекомендации по выбору отечественных решений и избеганию типичных ошибок: простое объяснение принципов работы, пяти ключевых преимуществ, четырёх основных сценариев применения, а также четырёх ключевых параметров при выборе SDR для новичков; включены подобранные отечественные решения SDR, адаптированные для учебных, научных и коммерческих задач — идеально подходит для студентов, преподавателей, сотрудников отделов закупок и инженеров.
В этой главе Алиса входит в Замок традиционного радио и наглядно раскрывает главную проблему эпохи традиционной связи: аппаратное обеспечение = функция, а функция = ограничение. Весь замок состоит из 115 независимых комнат, каждая из которых предназначена для конкретного радиостандарта — AM, FM, GSM, Wi-Fi, РЛС и др. Устройства в этих комнатах выполняют строго фиксированные задачи, а все аппаратные схемы навсегда припаяны, несовместимы и непереносимы. Сигналы от разных устройств не могут взаимодействовать напрямую и требуют ручного переключения. При каждом обновлении или модернизации стандарта связи необходимо заново проектировать схемы, изменять аппаратное обеспечение и строить новые комнаты — что приводит к многократному повторному строительству, частым остановкам работ, крайне низкой эффективности и значительным потерям ресурсов. Наблюдая жёсткость, сложность и медлительность работы традиционных аппаратных радиосистем, Алиса выдвигает революционную идею по свёртыванию старого мира: можно ли создать универсальную аппаратную платформу, способную переключать функции программным путём и реализовать принцип «одна плата — множество применений»? Именно этот вопрос лежит в основе концепции программно-определяемого радио (Software-Defined Radio, SDR) и открывает перед ранее закрытым и статичным миром традиционных телекоммуникаций совершенно новые возможности преобразования.
Когда люди слышат термин «Software-Defined Radio (SDR)», многие считают его непонятным, отдалённым и пугающе сложным. В этой статье повествование начинается с рассказа под названием «Приключения Алисы в стране SDR», где фантастическое путешествие Алисы используется для простого и наглядного объяснения ключевых идей программно-определяемого радио: в традиционных радиоустройствах функции жёстко закреплены в аппаратных цепях — для изменения возможностей связи требуется полная замена аппаратуры. В отличие от этого, SDR обеспечивает декомпозицию аппаратной платформы и её функциональности: одна и та же универсальная аппаратная платформа может быть перенастроена программным кодом и использоваться как радиоприёмник, анализатор спектра, радиолокатор или другое радиоустройство. Профессиональные понятия — такие как РЧ-тракт, аналого-цифровое преобразование, программирование графов потоков данных и среда GNU Radio — органично вплетены в сказочную историю, позволяя даже читателям без какого-либо предварительного опыта следовать за Алисой шаг за шагом в удивительный мир программно-определяемого радио.
Коммерческие программно-определяемые радиосистемы (SDR) обладают гибкими возможностями программной реконфигурации, однако плохо подходят для эксплуатации в суровых условиях — на открытом воздухе или в транспортных средствах. Компания Pixus представляет усиленную программно-определяемую радиосистему RN310, построенную на основе проверенной архитектуры USRP-N310. Благодаря системе теплорассеивания, работающей в широком температурном диапазоне, герметизации по стандарту IP67, авиационным разъёмам и конструкции, устойчивой к вибрациям, RN310 переносит возможности спектрального анализа из лаборатории в экстремальные полевые условия. В качестве периферийного RF-приёмника переднего плана RN310 подключается к платформам искусственного интеллекта на периферии через 10-Гбит/с интерфейс, обеспечивая предварительную обработку огромных объёмов радиочастотных данных непосредственно на источнике — что позволяет распознавать электромагнитные сигналы и осуществлять ситуационное осознание. Таким образом, RN310 предлагает зрелое и технически реализуемое решение для современных систем всеобъемлющего командования и управления.