使用RTL-SDR和Matlab Simulink玩转软件无线电（十一）

3 频谱观察

射频频谱是电磁波谱的一部分，它的范围是3kHz到300GHz，我们使用射频频谱提供通信服务，包括电视、广播、移动通信和WiFi，也包括导航、探测系统，比如雷达、GPS、无线电导航、应答器等等。实际情况中哪个应用使用哪个频率取决于物理、经济及法律上的考虑，包括：

电磁波的传输特性（不同频率的波有不同的特性，决定了它们的传播距离、穿透能力及衍射能力）

天线尺寸和可行性（比如微型设备需要微型天线）

与其他用户共享频段（附近是否还有人在这个频段上发射信号）

政府许可（是否允许在这个频段上发射）

图3.1展现了电磁波谱（上方）及射频频谱（下方）以及射频频谱中提供的通信服务。你的RTL-SDR很大可能使用了Rafael Micro的R820T调谐器，也就是说它能够接收25MHz到1.75GHz。本章节会帮助你观察着一部分的频谱，找到你附近这个频段的信号。

3.1 不同信号，不同频率

利用射频的无线通信已经进入了人们的生活。无论是办公室的无线网络还是移动基站，短信、电话、视频通信、社交媒体，人们可能同时在不同的频段使用不同的标准，蓝牙、WiFi、GSM和LTE。对发射功率进行规划及发放许可是必须的，这样不同的发射者就不会互相干扰。在英国，这些频率规划的工作是政府部门做的，这个部门是通信管理办公室（Ofcom - ofcom.org.uk）。在美国是联邦通信管理局（FCC - fcc.gov）。其它国家各有自己的管理机构。

在所有国家RF频谱分成了确定的频段，分配给不同的用户和应用。一般来说，各国的规定都不同，而且区别很大。比如，在英国没有低于800MHz的移动通信服务，但是在东欧的一些国家，他们在400MHz的UHF频段上提供移动通信服务。近几年，产生了一些机构，比如国际通信联盟(ITU - itu.int)致力于把各国的频段尽量统一（尤其是在边境地区）。比如WiFi就是一个很好的例子（IEEE 802.11标准），它工作在2.4GH频段。FM广播在各国也很统一，都在88MHz到108MHz的频段，基本上所有广播电台都至少以200kHz的宽度隔开。这些频率统一规划，这样一个设备在不同国家里都能正常工作，这样就降低了成本。有些通信技术在各国还没有统一，包括移动通信，比如在美国和欧洲，GSM、UMTS和LTE服务的频段差别很大。现代的电话可以解决这个问题，它们同时支持多个频段，能够在不同的频率上接收和发射信号，因为它们可以使用不同的前段射频硬件，在不同国家可以进行自动选择。

基本上所有现代广播和通信系统都差不多。基带信号（比如音乐、语音、数据）在经过调制处理后到了射频发射机上，这样就把基带信息搬移到了对应频段。图3.2展示了调制和解调的操作。