使用RTL-SDR和Matlab Simulink玩转软件无线电（十四）

本文主要是介绍使用RTL-SDR和Matlab Simulink玩转软件无线电（十四），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

3.6 频谱观察——RTL-SDR的调谐控制界面

exploring_the spectrum.slx里有一个GUI叫做Control_Panel，它可以用来调谐RTL-SDR，这样你就能观察到整个RF频谱。如图3.8，这个GUI会让你方便地改变中心频率和调谐器增益，并且控制模型的运行（通过开始和停止按钮）。

任何中心频率或者调谐器增益的变化都会立即在模型中对应改变。有多种操作方法，你可以直接输入到文本框里，也可以用滑块调节，你还可以直接点击单选框来指定频率范围。

如果使用文本框，你需要输入数字，比如25。注意中心频率应该是MHz的单位，比如102.5就是102.5MHz。增益滑块的范围是0～50，这和NooElec接收机的（0到50dB）对应。在练习中你必须更改增益到合适的值，比如当你的发射机离RTL-SDR的天线很近，你要降低增益，这样接收机才不会饱和。如果你的发射机很远，比如室外的FM广播信号，那么你可能要提高增益来放大信号，使其与背景噪声区分开。中心频率滑块会自动根据你输入的频率变化，它的范围是500MHz，每个步进是0.1MHz。

如果你不小心关了这个GUI，你可以停止仿真重新启动就会出来。

3.7 工程师的素养——用眼睛观察信号并调节

为了更好的使用RTL-SDR和Matlab Simulink，你需要有一些基本的射频工程技巧。首先，你需要能够根据频谱分析仪上的图像来更改中心频率和调谐器增益。本书的练习中我们会讲到各种不同的方式来调节这些参数，我们还会提供其它的提示来帮助你。

另一个关键点是要能够通过观察来调节，可以理解为一个循环的递归过程，你根据频谱图上的图像来选择合适的中心频率。把中心频率先行调整到信号的频率上对以后的同步和锁相都有很大的帮助。

练习3.2 调谐的介绍

这个简单的练习会让读者明白如何更改RTL-SDR的采样频率，以及如何用Control Panel的界面调谐到不同的频率上。

(a)打开Matlab。把工作目录选到练习文件夹上。/spectrum

然后打开如下模型：exploring_the_spectrum.slx

(b)窗口摆放。如果你关了模型，重新安排窗口，使其符合练习3.1中的样子。

(c)运行程序。保证你的天线连接到RTL-SDR上，并且RTL-SDR连接到你电脑上，并且Matlab可以与它通信，你可以用sdrinfo命令来确认。点击GUI中开始运行的按钮，或者Simulink工具栏的运行按钮。

第一件事是要注意，尽管两个显示器的信息不同，x轴的范围是一样的，对应于RTL-SDR接收到信号的频率分量。考虑一下RTL-SDR的参数窗口，有一个选项叫做采样率。改变采样率会导致频谱分析仪的带宽的增减，因为它的显示范围是-fs/2到fs/2。

默认情况下，采样率是2.8MHz，也就是说频谱分析仪的显示范围是一个2.8MHz的频段，中心频率是设定的调谐器频率。这个调谐器频率对应于频谱窗口的0Hz（因为中心频率被搬移到了基带），这是非常重要的一点。

你可以在下一页看到运行时的画面。

(d)改变采样率。单击GUI的停止按钮或者Simulink工具栏的停止按钮你就可以停止程序。双击打开RTL-SDR接收机模块参数窗口，采样率设置成2.8e6，也就是说设备每秒产生2.8x10^6的采样值（也就是采样率2.8MHz）。RTL-SDR可以设置成不同的采样率，可以到3.2e6。但是推荐你不要超过2.8MHz，因为这样采样才能准确和可靠，不会丢失数据。

更改这个值，你只要在文本框里把2.8e6的数字改成别的，然后单击应用按钮。如果设置的值不合适，程序就无法运行。采样率可以设置成如下表中的数字。

(e)使用上述方法尝试更改采样率到2.4MHz(2.4e6)。一旦更改生效，关掉属性窗口并开始仿真。

(f)观察频谱分析仪的变化。x轴应该变为新的值。你可以看到信号带宽变了，这样你能同时看到的范围变了。采样率高，带宽就大。你需要能够根据频谱仪的显示来调节这些参数，来事你收到的信号质量最好。

(h)观察调节。当你在GUI中更改中心频率，RTL-SDR会调谐到新的值。这就意味着把不同频段的RF信号下搬移到中频和基带。这个新的基带信号会进入Simulink并在频域分析，然后显示在频谱分析仪上。

(i)确认模型在运行，然后更改GUI中的频率滑块来更改中心频率。查找到一个强的信号，如图3.9(a)。目标信号大概有一个285kHz的偏移。如果那个信号是你需要接收和解调的，那么你需要调谐RTL-SDR把这个信号调节到中心的0Hz。目前在这个过程中，你只能观察信号的图像。本书的后面的练习中，在一些FM广播接收机的例子里，你还能通过听声音输出来确认。在这些模型中，你讲能够同时用眼睛和耳朵来调节。

调谐RTL-SDR到一个目标频率的过程，可以通过手动输入频率值或者调节滑块完成。

(j)调节中心频率，使其看上去像图3.9(b)。直到你的信号出现在中心，大概0Hz左右，这样就没有频率偏移了。

在其它练习中，可能没有GUI，这个操作还是可以用其它调谐接口完成。理解调谐方法后可以看看练习3.3。

练习3.3 更改RTL-SDR的调谐器增益。

这个练习会教你查看信号强度与RTL-SDR接收机模块中增益参数的关系。

(a)打开Matlab。设置工作文件夹。然后打开模型。

(b)调整窗口，运行程序。你现在应该可以调整窗口运行程序了。如果不行，请看一下前面的练习。保证你选择的天线接到RTL-SDR上，RTL-SDR连接到你的电脑，并且Matlab可以与其通信。点击开始运行按钮启动程序。

(c)在GUI中直接改变RTL-SDR的调谐器增益。这个操作对接收高质量信号很重要。如图3.10展示了低增益和高增益的区别。增益上升后你可以看到噪声门限和目标信号同时上升了，然而这样还是可行的，因为信号的质量会更高。

(d)改变调谐器增益。使用GUI里的中心频率控制来把信号调谐成图3.9。然后改变增益看看效果。增益可以在GUI里用滑块或者直接输入数字来设定。即使你现在看不到什么信号，你还是可以观察改变增益以后频谱仪里的图像。如图3.10展示了0Hz附近的广播信号，低增益(a)和高增益(b)。