Před nějakou dobou jsem zde představoval pomocí Aleše OK1ALP zajímavé mobilní zařízení s názvem RF Explorer. Jedná se o jednoduchý a levný kapesní spektrální analyzátor, který využijí především ti, kteří pracují v terénu s radiovými sítěmi. Zajímavým pomocníkem je ale také pro nás posluchače, kteří analyzujeme radiový provoz v terénu. Pomocí tohoto analyzátoru lze totiž velmi jednoduše a skutečně rychle prohledávat velmi široké radiové spektrum a detekovat blízké signály. K vizualizaci spektra se používá buď jednoduchého monochromatického displeje a základní ovládání pomocí tlačítek a funkčního menu, nebo lze zařízení připojit k počítači a využít speciálního ovládacího programu. Máte pak k dispozici lepší zobrazení spektra a další softwarové funkcionality.
Samotný RF Explorer není žádnou novinkou, ale vzhledem k tomu, že se kolem něj točí skupina softwarových i hardwarových vývojářů, postupem času se začaly objevovat různé upravené verze určené pro specifické uživatele. Hardwarovým základem je stále jednodesková platforma spektrálního analyzátoru, jsou k ní ale dodávány různé doplňky jak hardwarové (například moduly pro rozšíření kmitočtových rozsahů, platforma pro připojení na desku Raspberry Pi nebo třeba i pásmové antény), tak i softwarové se specifickým firmwarem (analyzátory signálů Wifi sítí, analyzátory bezdrátových mikrofonů apod.). Různé varianty RF Exploreru se tak prodávají pod různým označením typu zařízení (ISM, WSUB, 4G, 6G, COMBO+ ale také třeba WifiMetrix, ProAudio apod.)
V roce 2023 byla představena nová speciální verze RF Exploreru označená jako „PRO“ a tato verze se mi úplnou náhodou dostala do ruky a tak se na tuto modifikaci nyní podíváme podrobněji.
RF Explorer PRO je zařízení, které je určeno pro profesionální použití a to především pro lidi pracující v ozvučovací technice, kde se používají bezdrátové mikroporty a mikrofony. Umožňuje totiž nejen v reálném čase zobrazovat spektrum, lze jej také rozšířit o zobrazení používaných kmitočtů bezdrátových mikroportů běžných výrobců a současně výpočet blokovaných kmitočtů křížovými modulacemi. Pokud se tedy na místě konání akce začne používat více mikroportů i od různých výrobců, Explorer navrhne (a zobrazí ve spektru) seznam použitelných volných kmitočtů, kde by nemělo docházet ke vzájemnému rušení, i když budou vysílače a přijímače umístěny blízko sebe. Zařízení má i funkci akustického alarmu, pokud by došlo k poklesu signálu na definované frekvencí pod definovanou úroveň (slabé baterie v mikroportu, nebo například vysílač mimo dosah). I pro nás, kteří monitorujeme radiové spektrum ve větší šířce, jsou zde k dispozici zajímavé základní funkcionality.
Hardware
Klasická malá přenosná verze RF Exploreru je postavená na speciální desce spektrálního analyzátoru a jednoduchém miniaturním jednodeskovém počítači na úrovni Raspberry Pi zero, ke kterému je připojeno pár tlačítek a monochromatický displej. Nová verze PRO je již velkým technickým skokem kupředu. Jedná se totiž o průmyslový tablet s Windows 10 a k němu je připojena pomocí sériového rozhraní Silicon Labs CP210x deska spektrálního analyzátoru. Celá sestava je schovaná ve speciálně pro tento účel vyrobeném plastovém těle, které je upraveno tak, aby byly dostupné všechny konektory a sloty tabletu a současně i všechny vstupy (výstupy) samotné desky RF Exploreru.
Co se týká tabletu, není to po výkonové stránce na dnešní dobu žádné dělo (uvnitř je dvoujádrový Atom Z8330 na 1.4GHz, 2GB RAM a 64GB disk), ale jelikož se jedná o jednoúčelové zařízení, úplně to dostačuje a to i s ohledem na integrovanou baterii, která musí pár hodin provozu vydržet. Bohužel je zde vidět klasická regulace výkonu počítače systémem Windows, kdy připojené zařízení na napájecí zdroj reaguje rychleji, než při provozu na baterii. Samotný tablet v sobě nemá aktivní ventilátor, ale v zadní části těla jsou vylisované otvory na odvod tepla zevnitř počítače. Jelikož se jedná o klasický počítač i když v tabletové podobě, máte k dispozici veškerou standardní konektivitu. Můžete tedy připojit USB flash paměť, nebo třeba převodník USB/Ethernet (viz dále), vložit micro SD kartu, nebo třeba připojit externí monitor pomocí micro-HDMI kabelu. Napájení a současně nabíjení tabletu je realizováno pomocí standardního USB-C konektoru. K dispozici je interní reproduktor nebo konektor Jack pro připojení sluchátek a ovládání hlasitosti, jejich funkci ale pravděpodobně nevyužijete, jelikož slouží pouze jako akustický alarm. Na samotné desce počítače je samozřejmě k dispozici i bezdrátový Wi-fi a Bluetooth modul. Ty jsou ale softwarově vypnuty v ovládacích panelech Windows, aby interní vysílače nerušily samotný analyzátor, uživatel je ale může v případě potřeby zapnout. Tím, že je z venku dostupný klasický USB 3.0 konektor, můžete samozřejmě připojit k Exploreru libovolné příslušenství typu klávesnice/myš apod.
V horní části RF Exploreru jsou přístupné všechny potřebné SMA konektory pro připojení antén nebo signálových kabelů. Tyto konektory jsou ovšem z části zakryté rámečkem, takže utahování nebo povolování některých typů SMA konektorů či redukcí není moc příjemné. Se samotným zařízením jsou ovšem dodávány antény které mají konektor se širší základnou a tím pádem se instalují velmi jednoduše. Pokud ale budete chtít připojovat častěji externí kabeláže nebo anténní redukce myslím, že padne pár ostrých slov.
RF Explorer PRO vydrží na jedno nabití interní baterie nějakých 4-5 hodin, pokud ale vlastníte třeba malou přenosnou power banku na mobilní telefon, tak tuto výdrž výrazně prodloužíte. Samozřejmě proti originálnímu RF Exploreru, kde baterie vydrží v řádu desítek, možná stovek hodin, je to málo, ale je potřeba si uvědomit, že se zde živí mnohem náročnější hardware a především barevný dotykový displej. Pokud chcete toto zařízení provozovat autě, není problém jej připojit na USB-C nabíječku, pokud jej potřebujete používat v terénu, je potřeba zvážit, jak dlouho potřebujete spektrum na místě sledovat a případně pořídit již zmiňovanou záložní power banku, která vám může v době nečinnosti dobít interní akumulátor nebo prodlouží aktivní dobu používání.
Software a ovládání
První, co vás jistě trochu překvapí, je upravená verze Windows 10. Po startu počítače se automaticky spouští program pro RF Explorer a pokud jej ukončíte, zařízení se automaticky vypne. Windows tedy nemohou běžet samostatně bez programu. Samotný program ovšem můžete zastavit a pak používat Windows dle potřeby. Je ale potřeba upozornit, že se jedná o RF Explorer, tedy spektrální analyzátor a nikoliv SDR přijímač. Pokud jste si tedy na chvíli mysleli, že by jste se si tam třeba pustili alternativní program, tak vás vyvedu z omylu. Ano, samozřejmě SDR přijímač můžete připojit přes USB a spustit třeba program SDR Sharp z micro SD karty. V tom případě ale nepotřebujete RF Explorer a stačí vám obyčejný notebook. Kouzlo RF Exploreru je jeho kompaktnost. Máte počítač a jeho funkcionality se spektrálním analyzátorem v jedné „škatuli“.
RF Explorer se nabízí v základní verzi s kmitočtovým rozsahem od 15MHz do 3,2 GHz. Jelikož je ale od výroby osazen hardwarovým expanzním modulem, můžete jej jednoduše rozšířit jen pomocí softwarového klíče až do 7,5 GHz. V základní verzi můžete sice sledovat i celé spektrum na obrazovce, to ale není výhodné, jelikož máte pro tento účel příliš malé rozlišení displeje. Je tedy výhodnější vytvořit si zájmové výseky ze spektra a ty zobrazit podrobněji. Tato funkce je ostatně základní programovým vybavením. Uživatel si tedy může vytvářet profily, tedy přednastavené rozsahy a formu zobrazení. Není tedy potřeba složitě nastavovat parametry zobrazení v terénu pro každé zájmové pásmo. Analyzátor si tak můžete přenastavit na několik kliků do obrazovky. Do profilů se ukládají nejen informace o zobrazovaném rozsahu kmitočtů, ale také podrobné nastavení zobrazení (typy zobrazovaných informací, aktivované funkce ale i barevné schéma).
Obrovskou výhodou oproti ručním verzím RF Exploreru je možnost vytváření markerů (popisů) známých signálů přímo do spektra. Můžete si tak elegantně opticky oddělit identifikace radiových sítí od volných částí spektra, ale hlavně můžete při vhodném nastavení pamětí ihned identifikovat blízké vysílače. Můžete i velmi rychle identifikovat například zdroj rušení. Když si takto uložíte například kompletní seznam DVB-T nebo DAB kanálů, máte velmi rychlý přehled o okolních vysílačích a na jakých kanálech vysílají. To se samé ale týká třeba mobilních operátorů. Když si podle kmitočtových přídělů uložíte jejich kanály, máte přehled jaké signály a od jakého operátora jsou v dosahu. Toto mimochodem funguje i opačně. Můžete sledovat okolní GSM/LTE mobilní telefony nebo skryté mikrofony a vidíte na jakých frekvencích a s jakým operátorem komunikují. RF Explorer se tedy dá použít jako velmi efektivní detektor blízkých vysílačů. Seznam aktivních popisů radiového spektra se navíc ukládá do profilů, takže si je můžete aktivovat současně se zobrazením spektra a to, co vás nezajímá můžete naopak vyřadit. Pokud tedy jste v terénu, jednoduchým přepnutím několika profilů ihned zjistíte, co kolem vás vysílá a při vhodném popisu i kdo a na jakých kanálech či kmitočtech. Samotný RF Explorer má sice funkci automatického markování silných signálů, ale bohužel jen na jeden nejsilnější signál, když tedy potřebujete vidět všechny silné vysílače v okolí současně, lze to udělat právě pomocí popisů (markerů) spektra.
Zajímavou integrovanou funkcí je vizualizátor Wi-Fi sítí. To je samostatná funkce, která vám zobrazí pouze Wi-Fi pásmo (v základu je k dispozici jen pásmo 2.4GHz, pokud ale máte aktivní rozšíření do 7.5GHz, tak i pásmo 5GHz) s popisem kanálů, kmitočtem a přesnou úrovní signálu. Jelikož se do přídavné desky dá připojit externí GPS anténa, můžete si logovat úroveň signálu současně s geografickými souřadnicemi. Lze tak vytvářet tzv. „heat“ mapy, tedy mapy pokrytí signálem. Samotný spektrální analyzátor samozřejmě mapové podklady vykreslovat neumí (i když si dokážu představit nějakou extra aplikaci, jelikož je zde v základu systém Windows 10), ale vytváří LOG ve formátu CSV, ve kterém máte uložené hodnoty signálu a souřadnice.
Další funkcí RF Exploreru PRO je jednoduchý signální generátor. To je funkce, která vám umožní vysílat definovatelným výkonem na libovolném kmitočtu v rozsahu od 15 MHz do 3.2 GHz (respektive 7.5 GHz). Můžete tak použít Explorer i pro testy filtrů, vedení, antén nebo testy odolnosti přijímačů. Signální generátor a analyzátor mají separátní anténní konektor a softwarově lze aktivovat i plnou funkci VNA, tedy vektorového analyzátoru VF soustavy. RF Explorer disponuje mimo jiné také laboratorními funkcemi jako třeba měření výkonu radiového kanálu tzv. „zero span“ metodou, nebo 3D zobrazení spektra (i když jsem speciálně tuto funkci příliš nepochopil, jelikož pro nějaké reálné použití tohoto zobrazení nemá ovládací počítač dostatečný grafický výkon).
K ovládání celého zařízení se používá dotykové obrazovky a většina funkcí je i pro to upravena. Bohužel některá nastavovací menu aktivuje originální Windows okna a ta se vám budou ovládat hůř kvůli většímu rozlišení obrazovky. Naštěstí se ale jedná většinou o nastavení, která se příliš často nemusí měnit a praktické „terénní“ funkce jsou všechny upraveny na jednoduché dotyky i tlusté prsty. Praktické ovládání je tedy relativně svižné, pokud tedy systém nečeká na odezvu interní desky RF Exploreru. Sem tam totiž musíte donutit desku RF Exploreru, aby měnila parametry vzorkování (například při změně rozsahu kmitočtů nebo SPANu) a to občas trvá. Když se program (nebo deska ?) přepne do režimu dynamické změny parametrů, pak už zase vše reaguje rychle. Když používáte vámi uložené předdefinované rozsahy, nemusíte tento problém vůbec řešit, jelikož se systém přenastaví během několika vteřin bez problémů.
Změnu kmitočtů či nastavení úrovní zobrazovaných signálů je možné jak pomocí plynulého vertikálního (v případě změny rozsahu úrovní signálů) či horizontálního (změna kmitočtového rozsahu nebo SPANu) posuvu grafu na obrazovce, tak v absolutních hodnotách pomocí funkčních tlačítek na okraji obrazovky.
Běh celého programu (zobrazování spektra, logování průběhů) lze nejen pozastavit (RF deska běží, ale obrazovka se neobnovuje), ale také úplně zastavit a pracovat ve Windows, aniž by jste zdržovali systém běžícím programem pro RF Explorer. Samotný program bohužel nemůžete úplně vypnout (tím by jste vypnuli počítač) ale můžete takto pracovat třeba s uloženými daty a externí pamětí či diskem apod. Výrobce ponechal totiž hardwarová ovládací tlačítka pro Windows aktivní a můžete tak kdykoliv vstoupit do hlavního menu a pracovat zde.
Klasická verze RF Exploreru má k dispozici možnost dálkového ovládání pomocí připojení po USB a speciálního programu. U verze PRO již tato možnost není, jelikož se jedná o klasický počítač, je zde ale v základu nainstalovaný VNC server. Když si tedy do USB připojíte převodník USB/LAN, můžete se k RF Exploreru připojit na dálku dle libosti. Tuto funkci jsem samozřejmě zkoušel, ale přiznám se, že jsem z ní nebyl příliš nadšen. Jednak rozlišení obrazovky bylo na pevno nastaveno na rozlišení displeje, takže není možné sledovat na obrazovce více detailů a hlavně některé funkce základního programu vyžadují interakci uživatele pomocí dotykové obrazovky a tyto funkce nebylo možné pomocí VNC replikovat. V praxi je tedy remote připojení spíš na úrovni připojeného externího monitoru, než plnohodnotné dálkové ovládání.
Praktický provoz
RF Explorer se chová jako klasický spektrální analyzátor. Jelikož zde nejsou žádné vstupní filtry, není to klasický přijímač, musíte si hlídat vstupní úrovně na anténním konektoru. Pokud analyzujete slabé signály v budovách či laboratořích, máte k dispozici interní předzesilovač 25 dB, která vám pomůže „vytáhnout“ slabé signály. Pokud se ale pohybujete v terénu a sledujete pásma za běžných radiových podmínek, tedy v okolí s GSM/LTE vysílači v dosahu, interní předzesilovač rozhodně nemůžete použít. Naopak máte k dispozici ještě možnost aktivovat interní 30dB attenuátor a tím srovnat úrovně či likvidovat možné zahlcení vstupní části, pokud se pohybujete v úplné blízkosti velmi silných vysílačů. To jsou ale efekty, které naleznete i u výrazně dražších zařízení a je potřeba s tím počítat.
Explorer jsem tedy vzal na pár výletů, abych vyzkoušel, co lze reálně sledovat a zachytit pomocí tohoto zařízení. Když vynechám situace, na které je RF Explorer přímo určen tj. monitoring pásma bezdrátových mikrofonů, zjistil jsem, že je naprosto excelentním pomocníkem na cesty autem. Když si nastavíte zájmová pásma, za jízdy (samozřejmě ne jako řidič) můžete v reálném čase sledovat vysílače, které právě míjíte a na jakých frekvencích či kanálech vysílají. Jedním z testů byla cesta po německých dálnicích, kde bylo možné sledovat například pokrytí signálem DAB+ tamních dálnic. Takto bylo ale možné sledovat i konkrétní vysílače umístěné v okolí dálnice určené pro dálniční služby a přesně tak určit jejich polohu. V tomto směru byl RF Explorer PRO neskutečným pomocníkem.
V interních (domácích) podmínkách můžete sledovat, které zařízení kde komunikuje, jak se mobilní telefony hlásí do sítí operátorů a popřípadě, jak se přepínají na různá pásma a komunikují. Co se týká sledování Wi-fi sítí, je možné pomocí RF Exploreru bez problému určit, které kanály jsou obsazené a v jakých úrovních signálů. Tím můžete vhodně nastavit například kanály na vlastní síti tak, aby byly co nejméně rušené od ostatních routerů.
Pokud by jste chtěli použít RF Explorer pro detekci blízkých signálů v klasických profesionálních pásmech, musíte si pro tento případ vytvořit vhodný profil a popřípadě jej kombinovat s markováním konkrétních kmitočtů, aby vám ukázal detailní informace. Jelikož je zoomování signálů blízko sebe vysílajících stanic jednak neefektivní (v mezičase vám utečou signály v jiných rozsazích), ale také nevhodné pro sledování samotným RF Explorerem. Pokud totiž snižujete SPAN pod určitou rozumnou úroveň, začne zařízení vzorkovat větší detaily signálů a tím se výrazně sníží rychlost prohledávání pásma. Máte tak sice krásný průběh signálu, ale budete čekat na jeho vykreslení, zatímco čekáte jen na informaci, že na té frekvenci (nebo v zájmové pásmu) něco vysílá.
Závěr
Přenosný spektrální analyzátor RF Explorer je velmi zajímavá a velmi praktická hračka pro ty, kteří se pohybují v terénu. Do laboratorních a domácích podmínek asi nedává smysl, protože tam pravděpodobně budete potřebovat stacionární zařízení, které bude mít mnohem více funkcí a detailnější zobrazení spektra. V interiéru je RF Explorer efektivní snad jen ve funkci detektoru blízkých vysílačů (tzv. štěnic). Venku vám RF Explorer s vhodným profilováním rozsahů a markováním konkrétních stanic či vysílačů okamžitě zobrazí situaci, co se děje okolo vás. To je velmi výhodné především, pokud hledáte rušení z místních vysílačů, nebo třeba pokud hledáte konkrétní umístění vysílacích zařízení. Jak již jsem psal, výbornou a unikátní funkcí proti klasickému RF Exploreru je markování (tedy pojmenování) jednotlivých kmitočtů nebo částí spektra tak, že vidíte konkrétní obsazené kanály. To je funkce, kterou budete zcela jistě používat jako jednu ze základních funkcí.
Pro koho je RF Explorer určen ? Kdo vlastní doma původní zařízení RF Explorer, ten asi nemá moc velký důvod přecházet na PRO verzi, jelikož je po funkční stránce jen minimum rozdílů nepočítám-li vizuální stránku. Do laboratorních podmínek bych jej asi taky nepořizoval. Pokud ale řešíte v terénu rušení od silných vysílačů, hledáte konkrétní vysílače (jejich umístění), nebo sledujete pokrytí signálem území, nebo případně hledáte v prostorech nevyžádané vysílače (odposlech, GPS sledování vozu apod. včetně profi verzí, které komunikují po GSM/LTE sítích) pro vás je to zařízení velmi vhodné. Pořizovací cena není úplně malá (zhruba jednou tolik, co stojí klasický RF Explorer), ale ve srovnání s cenou profesionálních analyzátorů věhlasných značek je za hubičku.