QuadRF делает технологию фазированных антенных решёток (ФАР) доступной, предлагая удобный комплект для обучения и разработки. В его основе лежит программно-определяемая радиосистема (SDR) 4×4 MIMO с открытой архитектурой антенн. Благодаря Raspberry Pi 5 устройство работает «из коробки» как радиочастотная камера реального времени.
Визуализация беспроводных сигналов
Используя четыре когерентные антенны, QuadRF измеряет разность времени прихода сигналов для наложения живого радиочастотного слоя прямо на экран вашего телефона или ноутбука со скоростью 30 кадров в секунду. Обычные объекты — Wi-Fi устройства, беспроводные камеры, дроны, маяки и лабораторные передатчики — становятся видимыми как источники радиоизлучения с цветовой кодировкой частоты.
Инструмент для реального мира
Закрепите смартфон на мобильной рукоятке, выровняйте камеру, и вы мгновенно получите окно дополненной реальности (AR) в мир радиоволн. Нажмите на источник сигнала, чтобы изолировать его и передать в программы SDR для декодирования или отправить обратно сигнал с управляемой диаграммой направленности. Вы можете направлять сигналы в декодеры видео, модемы двусторонней связи, графы GNU Radio или собственные приложения, запущенные прямо на Raspberry Pi 5.
Сферы применения QuadRF
- Визуализация излучения: точное определение физического местоположения передатчиков, скрытых беспроводных камер или несанкционированных точек доступа через стены.
- Наблюдение за средой: отслеживание радиочастотных отражений, экранирования или поглощения при перемещении людей и материалов.
- Робототехника: предоставление машинам нового способа восприятия с пространственной ориентацией по радиомаякам и инфраструктуре в реальном времени.
- Дальняя связь: использование диаграммообразования (beamforming) для увеличения усиления сигнала и подавления помех для надёжной двусторонней связи.
- Развёртывание ячеистых сетей (Mesh): создание высокоскоростных беспроводных ретрансляторов точка-точка и точка-многоточка.
- Тестирование антенн: мгновенное сравнение влияния поляризации или физического размещения на радиочастотное поле.
- Образование: практический инструмент для студентов вузов, изучающих MIMO, фазированные решётки и пространственные измерения.
От четырёх антенн — до масштабируемой решётки
Один QuadRF — это готовая фазированная решётка, но конструктивно он задуман как строительный блок для более крупных массивов. Достаточно извлечь РФ-плату из корпуса и установить её в открытые соединительные структуры. Так в руки разработчиков, преподавателей, hardware-хакеров и радиолюбителей попадает программируемая антенная технология: при наличии любительской радиолицензии можно собрать 240-антенную решётку для связи «Земля–Луна–Земля» (EME), построить радиотелескоп для картографирования Млечного Пути в C-диапазоне, развернуть пространственные mesh-сети или связаться с низкоорбитальными спутниками (LEO).
Комплектация QuadRF Kit
В комплект входит всё необходимое для начала работы:
- Модуль QuadRF Tile
- Кастомный магнитный корпус с прозрачной передней панелью
- Четыре сменные антенны с двойной поляризацией
- Raspberry Pi 5 со встроенным вентилятором охлаждения
- Настольный штатив / мобильный держатель со смартфоном
- Блок питания 27 Вт (USB-C) с адаптерами
- Все необходимые кабели и разъёмы
- Карта памяти microSD с предустановленным ПО (Web GUI, драйверы, инструменты SDR, 100% open-source GPLv2)
Технические характеристики
Радиочастотные параметры
- Полностью цифровые дуплексные цепочки сигналов: 4 RX / 4 TX
- Рабочий диапазон частот: 4.9 – 6.0 ГГц (C-диапазон)
- Мгновенная ширина полосы пропускания: до 40 МГц на антенну
- Выходная мощность передатчика: до 1 Вт на антенну
- Антенны: сменные с двойной поляризацией (RHCP и LHCP)
Вычисления и обработка сигналов
- Процессор: интегрированный Raspberry Pi 5
- ПЛИС (FPGA): Lattice ECP5 (LFE5U-45F-7BG256I) для распределённой цифровой обработки сигналов (DSP) и диаграммообразования
- Смесители: Analog Devices MAX2850 (Upconvert) и MAX2851 (Downconvert)
- Интерфейс данных: тракт MIPI 5.6 Гбит/с между РФ-ПЛИС и хостом Linux Pi 5
Сравнение характеристик с аналогами
| Параметр | QuadRF Kit | KrakenSDR | bladeRF 2.0 xA4 | USRP B210 |
|---|---|---|---|---|
| Каналы | 4 RX / 4 TX (Full Duplex) | 5 RX (только приём) | 2 RX / 2 TX | 2 RX / 2 TX |
| Пространственный РФ | 2D-картирование в реальном времени | 1D пеленгация (азимут) | Нет встроенных средств | Нет встроенных средств |
| Диапазон частот | 4.9 – 6.0 ГГц | 24 МГц – 1.7 ГГц | 47 МГц – 6 ГГц | 70 МГц – 6 ГГц |
| Ширина полосы | 40 МГц на антенну | ~2.56 МГц на антенну | 56 МГц | 56 МГц |
| Встроенный ПК | Да (Raspberry Pi 5) | Нет | Нет | Нет |
| Цена (ориентир) | $499 (полный комплект) | ~$750 (без антенн) | ~$540 (плата) | ~$2 578 (плата) |
Открытый исходный код и экосистема
Вся программная часть QuadRF является на 100% открытой под лицензиями GPLv2/GPLv3, включая драйверы Linux, поддержку SoapySDR, API управления и веб-интерфейсы. Файлы проектирования антенн распространяются под лицензией CC BY-SA 4.0. Встроенная ПЛИС Lattice ECP5 является разблокированной и доступной для пользовательского программирования прямо с Raspberry Pi 5.
