Dans un système radio classique, l’émission/réception est assurée par des composants matériels qui sont dédiés à un système. Par exemple un récepteur radio FM, un décodeur télé TNT, un récepteur radio numérique DAB, sont généralement dédiés à un système. Il est nécessaire de changer de matériel lorsque l’on souhaite passer d’une technologie à une autre (passer de la FM vers le DAB par exemple).
Une radio logicielle (appelée Software Defined Radio ou SDR en anglais) est principalement gérée par du logiciel, s’affranchissant de la contrainte matérielle et permettant ainsi de passer facilement d’un système à une autre.
Une radio logicielle est généralement composé d’un matériel relativement simple permettant de numériser le signal radio et d’un logiciel qui va se charger de tous les traitements (démodulation, filtrage, analyse spectrale, suppression de bruit…).
Dans ce tuto, nous allons utiliser le logiciel SDR open source gqrx (basé sur GNU radio) avec un dongle USB basé sur le composant RTL2832U.
Installation de gqrx
Sur Linux, l’installation du logiciel gqrx est très simple :
sudo apt update
sudo apt install gqrx-sdrUne fois le dongle relié au port USB du PC, lançons le logiciel gqrx pour partir à la découverte de la radio logicielle.
Lors du premier lancement de gqrx, il faut configurer votre récepteur (I/O device). Sélectionnez votre équipement (par exemple le mien est un dongle Generic RTL2832U OEM :: 0000001) dans le paramètre Device.
Utilisation de gqrx
L’interface de gqrx est relativement simple, elle est composée de 4 zones principales :
- 1 : Sélection de la fréquence
- 2 : Affichage du spectre en temps réel
- 3 : Historique du spectre sous forme “waterfall“
- 4 : Réglages
Une fois que vous avez configuré la fréquence souhaitée (dans la zone 1) et le type de démodulation (Mode dans la zone 4) lancez le traitement du signal en cliquant sur le bouton Start DSP processing (icône de flèche en haut à gauche du menu principal).
Le spectre en temps réel s’affiche alors dans la partie haute (en noir). Il s’agit d’une représentation graphique des signaux reçus sur une bande de fréquences donnée. Cette section permet d’analyser l’intensité des signaux à différentes fréquences.
Dans la partie basse (en bleu avec bandes jaunes), s’affiche l’historique du spectre sous forme “waterfall“. L’axe horizontal (X) représente la fréquence, l’axe vertical (Y) représente le temps et la couleur représente l’intensité du signal. Le waterfall permet de visualiser des signaux qui pourraient être difficiles à entendre ou à détecter dans le spectre instantané et permet de voir comment les signaux changent au fil du temps, ce qui est utile pour observer des transmissions intermittentes ou des signaux modulés.
Écouter une radio de la bande FM
La premier exemple d’utilisation accessible à tous est l’écoute d’une radio de la bande FM (fréquence 87,5 – 108 MHz).
Nous allons par exemple écouter la fréquence de France Inter en région parisienne 87,8 MHz. Pour cela régler la fréquence sur 87.800.000 Hz, sélectionner le type de démodulation WFM (mono) puis cliquer sur le bouton Start DSP processing.
Vous devriez entendre France Inter dans les hauts parleurs de votre PC, magique non ? 😉
Fréquence d’observation vs fréquence matérielle
Un matériel SDR reçoit un large spectre de fréquences autour de la fréquence centrale matérielle définie par son oscillateur local. Il est donc possible d’observer plusieurs fréquences dans le spectre reçu par le matériel SDR. C’est le logiciel Gqrx qui va démoduler numériquement le signal autour de cette fréquence d’observation pour l’afficher ou le jouer.
Si vous réglez la Hardware Frequency à 87,8 MHz, le matériel SDR recevra un signal centré autour de 87,8 MHz, avec une largeur de bande déterminée par la capacité du matériel. Par exemple, mon dongle USB reçoit sur une largeur de bande ±800 kHz autour de 87,8 MHz (soit de 87,0 MHz à 88,6 MHz).
Dans l’exemple ci-dessous la fréquence d’observation (Frequency) est configurée sur 87800 kHz. Elle est identique à la fréquence matérielle (Hardware freq) et par conséquent le décalage (Channel filter offset) entre ces deux fréquences est 0.000 kHz.
Dans l’exemple ci-dessous la fréquence d’observation (Frequency) est configurée sur 87800 kHz. Mais la fréquence matérielle (Hardware freq) est réglée sur 87600 kHz. Par conséquent le décalage (Channel filter offset) entre ces deux fréquences est 200 kHz. Mais on observe bien que Gqrx démodule toujours le signal autour de 87800 kHz, qui est la fréquence d’observation.
Note : vous remarquerez la fâcheuse confusion dans l’utilisation des “.” et “,” sur les affichages du logiciel, liée à la traduction partielle de certains champs (le séparateur décimale est “,” en français et “.” en anglais)… 🙁
Observer les signaux de la bande 433 MHz
La bande de fréquences 433 MHz est très populaire pour de nombreuses applications à courte portée, principalement en raison de sa disponibilité dans de nombreux pays sans nécessiter de licence. Elle fait partie des bandes ISM (Industrial, Scientific, and Medical), souvent utilisée pour des communications domestiques (télécommandes, capteurs, babyphones, variateurs de lumière…) et industrielles.
Pour observer des signaux dans cette bande de fréquence, il est inutile de démoduler le signal, vous pouvez configurer le mode sur Demod Off.
Dans le tutoriel suivant Analyser le signal envoyé par le capteur de température d’une station météo, vous y découvrirez comment décoder les signaux émis par ce type de dispositif sur cette bande de fréquences.
Considérations importantes : La surveillance de certaines transmissions peut être restreinte selon les lois locales. Émettre sans autorisation sur des fréquences non libres peut entraîner des sanctions pénales sévères, car cela peut perturber d’autres services (aviation, sécurité publique, etc.).
J’espère que cet article vous aura intéressé. N’hésitez pas à donner votre avis en cliquant sur les étoiles ci-dessous.