Quiconque a passé un examen de radioamateur ces dernières années a forcément entendu parler de radio logicielle ou SDR (pour Software Defined Radio). Le kit RTL-SDR de matériel avec antenne dipôle pour créer une plateforme expérimentale de réception de la radio logicielle.
  
Il est peu probable que vous ne soyez jamais tombé sur l’acronyme SDR qui désigne la radio logicielle, un sujet très répandu aujourd'hui. Le principe consiste à confier certaines parties du traitement du signal, lequel était assuré auparavant par le matériel (c’est-à-dire des composants passifs et actifs) est effectué aujourd’hui par des moyens numériques et du logiciel. C’est une évolution logique, puisque les processeurs spécialisés dans le traitement de signal (les fameux DSP) sont de moins en moins chers et de plus en plus puissants.

Qu’y a-t-il dans le kit ?

Ce système de modules radio a été popularisé par le blog RTL-SDR. Ça a commencé, comme souvent, par une coïncidence, le jour où un développeur du noyau Linux aurait constaté que le circuit intégré RTL2832 fabriqué par RealTek est bien plus qu'un simple démodulateur DVB-T classique. Il est en fait capable de collecter des échantillons I/Q et les envoyer directement à l'hôte - une fonction prévue par le fabricant de la puce pour démoduler la radio FM. L’émission n'est pas possible, le kit SDR décrit ici est bien un récepteur.
 
Contenu du kit RTL-SDR d'Elektor.

Dans le kit

Selon la documentation et les informations contenues dans la fiche technique, le spectre traité "en temps réel" par la puce atteint 3,2 MHz. En pratique, il y a des pertes d’échantillons lorsque cette largeur de bande est utilisée au maximum. Il est plus raisonnable de restreindre la bande à 2,8 MHz ou un peu moins. Dans la documentation, Elektor conseille de se contenter de 2,4 MHz.
 
Le RTL2832 lui-même n'a pas de tuner intégré qui se charge de limiter la gamme de fréquences traitée. On trouve ça sur les clés USB basées sur le RTL2832. Le module USB fourni par Elektor est un tuner fabriqué par Rafael Micro sous la référence R820T. En voici un synoptique :
 
Synoptique du tuner R820T
Malheureusement, le fabricant taiwanais ne donne pas d'informations sur le fonctionnement de sa puce. L’illustration ci-dessus vient d'une fiche technique officieuse.

Plongée dans la radio logicielle

Les clés USB pour la SDR sont disponibles en plusieurs variantes. Je parle ici de la "version de luxe" proposée par Elektor. Elle comporte un petit trépied et un support à ventouse pour les antennes. Il n’y a qu’un dipôle en T (malheureusement), mais il est possible d’utiliser deux paires d'antennes télescopiques de longueurs différentes. Les plus courtes mesurent de 5 à 13 cm et couvrent les fréquences de l'UHF à environ 1,5 GHz. Les plus longues vont de 23 à 100 cm et de la VHF à l’UHF. Ce sont des antennes destinées à la seule réception. Pour émettre, il y aurait des modifications nécessaires sur ce point.
 
J'ai poursuivi sans la rallonge fournie. Pour mes expériences, j'ai vissé les deux antennes les plus longues (comme indiqué ci-dessous) sur l'adaptateur dipôle et j'ai connecté son câble de connexion directement à la clé USB.
 
Ma configuration sur le trépied : dipôle avec les deux antennes les plus longues directement connectées à la clé USB.
 A priori l'adaptateur dipôle pour les antennes ne paye pas de mine, mais il fonctionne sans problème. Si vous ne voulez pas endommager la tête des vis, utilisez pour les serrer un tournevis cruciforme Phillips parfaitement adapté.
 
Avant de connecter la clé USB à un PC, il faut installer les logiciels nécessaires. Pour la radio logicielle, le PC sous Windows 10 s'est imposé comme la norme, mais ça marche bien aussi sous Linux ! Je m’en réjouis, car habituellement je travaille sous Linux. Vous trouverez plus d'informations à ce sujet dans le Guide de démarrage rapide.
 
AirSpy offre des logiciels pour diverses clés USB SDR. On peut se fier au téléchargement du progiciel Windows SDR qu’il suffit de décompresser dans un répertoire de travail local. L'installation ne s'exécutera pas si vous exécutez le fichier .exe directement à partir de l'archive. Pour des raisons juridiques, AirSpy ne fournit pas les pilotes. ll faut les télécharger directement à partir du serveur du fournisseur via le fichier install-rtlsdr.bat. Notez que le fichier zadig.exe fait ~5 Mo. C'est négligeable de nos jours, pourtant le téléchargement à partir du serveur du fournisseur a été laborieux.
 
Après avoir installé logiciel et pilotes, connectez la clé USB au PC. Ici, la détection automatique de périphérique de Windows devrait faire son travail. Pour pouvoir poursuivre, il faut attendre que Windows déclare que "Le périphérique est prêt à l'emploi". Le pilote téléchargé n'est pas encore fonctionnel, le fichier zadig.exe doit être lancé à l'étape suivante en cliquant avec le bouton droit de la souris avec les droits d'administrateur.
 
Zadiq est un outil spécialisé dans le remplacement des pilotes de périphériques USB standard de Windows. La première tâche consiste à trouver le dongle USB. Il est généralement appelé "Bulk-In, Interface (Interface 0)". Cependant, cette tâche est compliquée par le fait que l'outil filtre les périphériques USB affichés. Pour trouver le bon, vous devez activer l'option > Lister tous les appareils et désactiver l'option Ignorer les concentrateurs ou les parents composites. Ensuite, cliquez sur le gros bouton pour remplacer le pilote. Ignorez les éventuels avertissements de sécurité.

Un, deux, AirSpy Over

Le logiciel AirSpy est écrit en C#. Double-cliquez sur le fichier SDRSharp.exe pour le lancer. Ignorez les messages d'erreur. Au cours de l'étape suivante, vous sélectionnerez la clé USB dans le champ Source. Le type correct est RTL-SDR USB.
 
Pour ne pas être abasourdi, réduisez le volume. Théoriquement, vous pourriez cliquer sur le symbole de lecture maintenant pour mettre à jour l'affichage en temps réel et injecter les composantes spectrales vers la sortie audio. En général, le gain est réglé à un niveau très faible, c'est pourquoi vous devez cliquer sur le symbole de roue dentée. Le logiciel réagit à cela en affichant la fenêtre contextuelle ci-dessous, dans laquelle vous pouvez augmenter le gain à l'aide d'un curseur.
 
 
Capture d'écran de la fenêtre de dialogue avec curseur pour le gain.
Vous pouvez maintenant commencer à rechercher une radiofréquence connue. La figure suivante montre ce que j'ai pu capturer à proximité de mon laboratoire.

Extension du domaine de la radio

Il y a quelques années, au cours de la démonstration d'un analyseur de spectre américain, je m’étais rendu compte qu'il s'agissait plus d'un ordinateur que d'un analyseur de spectre classique. Une part non négligeable de l'intelligence de l'appareil venait de modules de logiciels, qui interprétaient les données fournies par le système de mesure. Il en va de même avec la SDR : la boîte à outils sur la gauche contient plusieurs dizaines de modules greffés dont les paramètres peuvent être modifiés si on clique dessus. J'ai également expérimenté avec la FFT audio, comme le montre l'image suivante.
 
Bien réglé, l'analyseur effectue une FFT du signal audio délivré.
Les riches possibilités de traitement numérique de signal n'ont pas échappé à la communauté des amateurs. Il existe un logiciel supplémentaire étendu qui décode divers protocoles de radioamateurs, mais aussi les transpondeurs des avions.
 
Capture d'écran de ma réception réussie : Gigi D'Agostino per SDR 
Si vous voulez vous programmer vous-même avec Visual Studio, cette introduction vous aidera. Des connaissances de base du C# et de Visual Studio 2017 sont requises.

Le kit RTL-SDR comme alternative bon marché

Si vous cherchiez depuis longtemps une sorte d'analyseur de spectre en temps réel, vous allez trouver dans le "RTL-SDR (Software Defined Radio) with Dipole Antenna Kit" une alternative peu coûteuse. Cet outil convient aux radioamateurs en tant que récepteur automatisé doté de riches fonctions de visualisation. À chacun de voir ce qu’il en fait. Si vous trouvez une application innovante pour ce kit, partagez-la avec la rédaction d'Elektor qui à son tour la fera connaître !