RTL-SDR 博客對(duì) HydraSDR 的評(píng)測(cè)

HydraSDR 是一款即將發(fā)布的軟件定義無線電設(shè)備，其設(shè)計(jì)與廣受歡迎的 Airspy R2 SDR 相同。然而，與 Airspy 相比，HydraSDR 聲稱擁有“優(yōu)化后的 PCB 布局和射頻前端，具備更優(yōu)的電源/噪聲濾波性能、改進(jìn)的散熱設(shè)計(jì)以及峰值溫度管理”，以及其他多項(xiàng)改進(jìn)。HydraSDR 的另一大特色是其在美國制造，而 Airspy 則在中國制造。

最近，HydraSDR 的創(chuàng)作者 Benjamin Vernoux（曾參與 Airspy R2 專案的合作者）寄送了一臺(tái) HydraSDR 測(cè)試機(jī)給我們。本文將對(duì) HydraSDR 進(jìn)行評(píng)測(cè)。然而，由於 HydraSDR 基于 Airspy R2 設(shè)計(jì)且與其直接競(jìng)爭，兩者將進(jìn)行詳細(xì)比較。

HydraSDR在Digikey.com上的售價(jià)為$189，而Airspy R2則可通過iTead及其他經(jīng)銷商以$169的價(jià)格購買。

設(shè)計(jì)評(píng)測(cè)

HydraSDR 的設(shè)計(jì)與已知高性能 SDR 的 Airspy R2 非常相似。兩者均基于 LPC4370 微控制器及其內(nèi)置 ADC，并采用類似的固件。從頂部和底部視圖來看，電路布局也幾乎完全相同。Benjamin 指出，內(nèi)部布局已得到優(yōu)化，且部分組件（如 LDO）已升級(jí)為噪聲更低的優(yōu)質(zhì)版本。

一個(gè)較大的改動(dòng)是HydraSDR 采用了 Rafael R828D 調(diào)諧器，而非 Airspy 使用的 Rafael R860T 調(diào)諧器。兩者在工作原理和性能上非常相似，因?yàn)樗鼈兓谙嗤脑O(shè)計(jì)和技術(shù)。R828D 增加了兩個(gè)額外的射頻輸入引腳；然而，在 HydraSDR 中，這些引腳未被使用，但被連接到 PCB 底部的兩個(gè) uFL 接口，供高級(jí)用戶使用。

Airspy（頂部）和 HydraSDR（底部）PCB 頂部視圖

Airspy（上）和HydraSDR（下）PCB底部視圖

HydraSDR和Airspy均采用黑色陽極氧化鋁擠壓外殼。Airspy的外殼更為緊湊，而HydraSDR的外殼則刻意設(shè)計(jì)得更大，以容納多達(dá)三塊HydraSDR PCB。

然而，額外的兩個(gè) SMA 接口和兩個(gè) USB-C 接口的預(yù)鉆孔尚未完成，因此我們推測(cè) 3x 型號(hào)可能是未來推出的獨(dú)立產(chǎn)品。HydraSDR 還使用 SMA 接口作為可選的 CLK-IN 接口，而 Airspy 則使用 MCX 接口。

Airspy（左）和HydraSDR（右）側(cè)面輪廓

HydraSDR的一大優(yōu)勢(shì)在于其采用USB-C接口，而Airspy R2仍使用micro USB接口。（需注意該接口為USB-C，但并非USB3.0，仍為USB2.0標(biāo)準(zhǔn)。）

Airspy R2上的micro USB接口不夠堅(jiān)固，即使使用全新線纜，也可能因輕微碰撞而斷開連接。而HydraSDR的連接非常牢固，無論如何合理地碰撞線纜都不會(huì)斷開。

HydraSDR 的規(guī)格表中也提到了其適用于相位一致應(yīng)用，如雷達(dá)。然而，盡管可以從同一時(shí)鐘運(yùn)行這三者，但從我們所見，仍需專用固件、軟件以及外部信號(hào)和/或噪聲源硬件來實(shí)現(xiàn)采樣和相位對(duì)齊，因?yàn)樵撓到y(tǒng)無法自然實(shí)現(xiàn)相位一致。我們不確定該公司是否會(huì)直接支持相位一致性應(yīng)用場(chǎng)景，還是將相位一致性留給客戶自行實(shí)現(xiàn)。

軟件

Airspy 和 HydraSDR 使用相同的 USB VID/PID 標(biāo)識(shí)符，因此大多數(shù)軟件應(yīng)能將其識(shí)別為同一設(shè)備。

我們決定測(cè)試其在 Airspy 官方軟件 SDR# 中的運(yùn)行情況。在 SDR# 中將設(shè)備選為 Airspy R2 后，我們發(fā)現(xiàn)其運(yùn)行和操作與真正的 Airspy R2 完全相同。我們需要指出，Youssef 曾提到，在他看來，使用非 Airspy 產(chǎn)品（如 HydraSDR）與 Airspy 源代碼結(jié)合使用將違反 SDR# 條款，但我們?cè)诒敬卧u(píng)測(cè)中仍會(huì)使用它進(jìn)行對(duì)比。

HydraSDR在SDR#中作為Airspy R2設(shè)備運(yùn)行

這很有趣，因?yàn)樵贖ydraSDR推薦的SDR++軟件中，選擇Airspy R2作為設(shè)備會(huì)導(dǎo)致設(shè)備無法連接。目前，SDR++在其最新版本中不支持HydraSDR；然而，支持正在開發(fā)中。

目前，在 SDR++ 正式支持 HydraSDR 之前，Benjamin 已發(fā)布了一個(gè) SDR++ 的自定義分支版本，該版本將在 HydraSDR 官網(wǎng)提供下載。

HydraSDR 在 SDR++ 中運(yùn)行（HydraSDR 分支）

我們注意到 SDR++ 和 SDR# 之間存在一些差異。SDR# 將 Airspy 設(shè)備的可見帶寬限制為 8 MHz，因?yàn)檫@會(huì)隱藏邊緣部分，而邊緣部分包含混疊信號(hào)。SDR++ 不會(huì)隱藏邊緣部分。SDR# 還為 Airspy 設(shè)備提供了 ‘HDR’（高動(dòng)態(tài)范圍）模式，而 SDR++ 則沒有。關(guān)于 HDR 模式的更多討論請(qǐng)參見測(cè)試部分。

當(dāng)HDR模式關(guān)閉時(shí)，未發(fā)現(xiàn)SDR與SDR++在性能上存在差異。

我們還了解到，HydraSDR現(xiàn)已獲得gr-osmosdr（GNU Radio源代碼模塊）、SatDump（衛(wèi)星解碼軟件）和URH（通用無線電黑客工具）的支持。

我們還發(fā)現(xiàn) HydraSDR 可作為 Airspy 在 SDR-Console V3 中運(yùn)行。官方 Airspy 軟件（如 SpyServer 和 adsb_spy）也與 HydraSDR 兼容。我們推測(cè)，大多數(shù)支持 Airspy 的軟件均可兼容。

測(cè)試

無天線測(cè)試

在此測(cè)試中，我們將每個(gè) SDR 連接到假負(fù)載，并使用 SDR# 搜索信號(hào)。如果SDR屏蔽良好，不應(yīng)接收到任何信號(hào)。

我們注意到HydraSDR具有出色的屏蔽性能，能有效防止通過天線以外路徑進(jìn)入的信號(hào)。而Airspy在未連接天線的情況下仍能接收到強(qiáng)烈的電視頻道信號(hào)，表明其存在屏蔽問題。

HydraSDR（左）Airspy（右）未連接天線

在整個(gè)頻譜范圍內(nèi)，HydraSDR的頻譜也更加干凈，大多數(shù)內(nèi)部旁波的功率水平較低。

實(shí)際環(huán)境信噪比測(cè)試

在此測(cè)試中，我們使用每個(gè)SDR連接到屋頂安裝的Discone天線，該天線又連接到一個(gè)分頻器。我們調(diào)整增益設(shè)置以優(yōu)化每個(gè)SDR的信噪比，通常在即將過載并產(chǎn)生鏡像信號(hào)前進(jìn)行調(diào)整。

我們發(fā)現(xiàn)HydraSDR的增益分布與Airspy略有不同，因?yàn)镠ydraSDR在較低的增益設(shè)置下就會(huì)過載，而Airspy則不會(huì)。在優(yōu)化信噪比時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)Airspy需要將增益設(shè)置提高1-3檔。

優(yōu)化后，我們發(fā)現(xiàn)結(jié)果非常相似，HydraSDR在靈敏度上略勝0.5-1 dB；然而，這可能屬于芯片間差異，因此無法確定哪一款更敏感。

HydraSDR（左），Airspy（右）。在SDR#中BCFM的相同信噪比

HydraSDR（左），Airspy（右）。在SDR++中BCFM的相同信噪比

HydraSDR（左），Airspy（右）。在457 MHz時(shí)，HydraSDR的信噪比略優(yōu)。

實(shí)際環(huán)境對(duì)比：SDR++與SDR# 1921

HydraSDR 建議使用 SDR++，而 Airspy 建議使用其原生軟件 SDR#。雖然 HydraSDR 目前可在 SDR# 上運(yùn)行，但我們不確定這種情況是否會(huì)持續(xù)，因?yàn)?SDR# 可能阻止克隆和衍生版本的使用。因此，將 HydraSDR 與 SDR++ 以及 Airspy 與 SDR# 進(jìn)行比較似乎是公平的。

在正常操作下，對(duì)于中等強(qiáng)度信號(hào)，兩款程序在音頻質(zhì)量和信號(hào)信噪比（SNR）方面表現(xiàn)幾乎相同。

然而，Youssef 指出，SDR#（及 SDR-Console）為 Airspy 產(chǎn)品提供了一種名為 HDR（高動(dòng)態(tài)范圍）的特殊模式。HDR 模式通過在使用降采樣時(shí)專門優(yōu)化 DSP 鏈來工作。啟用 HDR 模式后，我們可以將增益設(shè)置調(diào)得比平時(shí)高得多，而不會(huì)出現(xiàn)過載，從而獲得更好的信噪比。

目前我們了解到，只有 SDR# 和 SDR-Console V3 實(shí)現(xiàn)了 Airspy HDR 模式的優(yōu)化，而 SDR++ 并未實(shí)現(xiàn)。

比較兩個(gè)不同程序的性能可能會(huì)有些棘手，因?yàn)槊總€(gè)程序使用的 FFT 算法略有不同，導(dǎo)致計(jì)算出的信噪比值也不同。SDR++對(duì)同一信號(hào)的SNR計(jì)算值始終略高。

為展示Airspy HDR模式的效果，我們將使用兩個(gè)SDR#實(shí)例，并關(guān)閉HydraSDR的HDR模式，以模擬在不支持HDR模式的SDR++中使用該模式的效果。

HydraSDR HDR模式關(guān)閉（左），Airspy HDR模式開啟（右）

此次測(cè)試顯示，開啟HDR模式后SNR值提升了約+7 dB。開啟HDR模式后，我們能夠在不產(chǎn)生過載的情況下進(jìn)一步提升增益。在截圖中，我們已將增益調(diào)至最大，以盡可能優(yōu)化每個(gè)接收器的SNR值。

為了直接比較 Airspy 在 SDR# 上的音頻與 HydraSDR 在 SDR++ 上的音頻，這里提供了一個(gè)音頻文件，展示 Airspy 在 SDR# 上啟用 HDR 模式、16 倍降采樣，接收夾在強(qiáng)信號(hào)之間的弱信號(hào)。

以下是SDR++以16倍降采樣接收同一信號(hào)的音頻文件。

兩個(gè)信號(hào)均經(jīng)過優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)最佳信噪比（SNR），該值恰好在 SDR 過載并顯示互調(diào)產(chǎn)物之前。音頻質(zhì)量存在明顯差異，其中 SDR # 表現(xiàn)更佳。需注意，這些 HDR 改進(jìn)僅在高動(dòng)態(tài)范圍環(huán)境（強(qiáng)信號(hào)與弱信號(hào)混合時(shí)）且使用降采樣時(shí)才能觀察到。

結(jié)論

隨著Airspy R2開始顯得有些過時(shí)，HydraSDR似乎是現(xiàn)有SDR選擇中的一大亮點(diǎn)。然而，我們認(rèn)為它本質(zhì)上是Airspy的衍生產(chǎn)品，僅對(duì)性能和易用性進(jìn)行了少量改進(jìn)。改進(jìn)的屏蔽和USB-C端口是特別值得稱贊的增強(qiáng)功能。與Airspy相比，HydraSDR顯然是更好的硬件選擇。

但若您已擁有Airspy R2，這里改進(jìn)不足以讓HydraSDR成為值得購買的下一代升級(jí)產(chǎn)品。不過，若您正在尋找一款美國制造的新型SDR，HydraSDR值得納入考慮范圍。

Airspy在軟件方面仍具備一些優(yōu)勢(shì)，例如官方軟件支持以及與SDR和SDR-Consoles的HDR模式兼容性，該模式在強(qiáng)信號(hào)環(huán)境下表現(xiàn)出色。然而，HydraSDR與Airspy直接兼容，目前在SDR#中可作為Airspy使用，因此也能享受HDR模式的優(yōu)勢(shì)。但這種兼容性依賴于 SDR# 沒有主動(dòng)阻止它。還需要注意的是，Youssef 提到，在他看來，在 SDR# 中使用 HydraSDR 將違反 SDR# 的許可協(xié)議，同樣，在 SDR-Console V3 中加載 HDR 增強(qiáng)功能與 HydraSDR 配合使用也會(huì)違反協(xié)議（注：我們尚未核實(shí)此聲明的合法性）。

我們還注意到，Benjamin 希望強(qiáng)調(diào) HydraSDR 并非為與 SDR# 配合使用而設(shè)計(jì)，僅應(yīng)與 SDR++ 及其他 HydraSDR 軟件配合使用。

免責(zé)聲明

我們與Airspy或HydraSDR均無任何財(cái)務(wù)利益關(guān)系（除轉(zhuǎn)售YouLoop外）。本文中使用的Airspy R2設(shè)備于2015年由廠商免費(fèi)提供作為評(píng)測(cè)樣機(jī)，而HydraSDR設(shè)備則近期由廠商免費(fèi)提供作為評(píng)測(cè)樣機(jī)。

source: rtl-sdr.com