不用复杂的机架与采集卡，仅 USB 一线供电，这台国产自研软件无线电 DY-RF210 就能化身多款仪器。它依靠软件定义无线电的灵活架构，硬件不变，修改软件即可切换功能，2 发 2 收射频通道、可编程 FPGA，支持最高 56MHz 瞬时带宽，可连续稳定运行 200 余天。设备全链路自研，拥有国产化备选方案，对标海外经典 SDR 平台，在滤波、长时间可靠性上做了升级，让科研工作者、学生与无线电爱好者，轻松拥有高性价比的国产无线电实验平台。
يعتمد الرادار السلبي على مصادر إضاءة مدنية متاحة أصلاً في البيئة — مثل البث الإذاعي FM والبث التلفزيوني الرقمي — دون أن يبعث بنفسه أي موجات كهرومغناطيسية. يحدّد مواقع الأهداف فقط عبر استقبال إشاراتها المنعكسة، وبالجمع بين تأثير دوبلر وفرق زمن الوصول، يستخدم تقاطع القطوع الناقص (الإهليلجيات) الناتجة عن عدة عُقد استقبال لتحديد موقع الهدف. ومع انتشار أجهزة SDR التجارية الرخيصة (الراديو المعرّف برمجياً)، انخفضت بشدة عتبة التجهيزات المطلوبة للرادار السلبي. وبفضل تمتّعه بقدرة إخفاء جيدة، وعدم حاجته إلى تراخيص لبث الطيف، وسهولة بناء شبكات موزّعة، يُعدّ حلاً واعداً جداً للكشف عن الطائرات المسيرة على الارتفاعات المنخفضة. غير أن هذه التقنية لها قيود متأصلة: أداء الكشف يعتمد بقوة على إشارات البث الخارجية، ودقة التمييز حسب المدى منخفضة نسبياً، كما تواجه تحديات هندسية مثل كبت الإشارة المباشرة القوية، وتداخل الفوضى (الكلاتر) الميدانية، والمزامنة الزمنية على مستوى النانوثانية عبر العُقد، والمعالجة الفورية لكميات هائلة من بيانات الترددات الراديوية. طرحت مجتمعات تقنية خارجية مفاهيم ميدانية لبناء رادار سلبي يعتمد على مصفوفات SDR رخيصة واسعة النطاق لمواجهة طائرات FPV المسيرة، لكن هذا النهج لا يزال في مرحلة تطوير النماذج الأولية ولم ينضج بعد للاعتماد العملياتي. ولا يمكن للرادار السلبي أن يحل محل الرادار النشط التقليدي، غير أنه يشكّل مكمّلاً مهماً للمراقبة على الارتفاعات المنخفضة والاستطلاع الخفي. كما أخرج انتشار SDR هذه التقنية من مختبرات الصناعات العسكرية، ليجتذب اهتماماً متزايداً من قطاعات مدنية ودفاعية على حد سواء.
走出硬件博览会的爱丽丝，心中生出疑问：硬件负责传递信号，那是谁指挥硬件完成信号处理？在她眼前矗立起一座积木城堡，这里便是 GNU Radio 的世界。城堡内壁排布红、橙、蓝、绿、紫五大类功能积木，通过标准化接口，依靠流动虚线自由拼接组合成信号流图。在积木大师的带领下，爱丽丝亲眼见证只用混频器、滤波器、抽取器几块积木，通过正向、反向不同排列，就能搭建 DDC 数字下变频与 DUC 数字上变频链路。她还了解到这套积木体系源于 2001 年，依靠统一接口标准，全球工程师持续贡献模块，我们也能编写 OOT 自定义空白积木拓展功能。当掌握积木拼接的方法，下一步，就可以将搭建好的流图连接真实 SDR 硬件，捕捉空气中真实的无线电信号。
في هذا الفصل، تزور أليس مصنع التحويل الرقمي للتردد الذي تديره وحدة FPGA، وتتعرف على عملية التحويل الرقمي التنازلي للتردد (DDC) والتحويل الرقمي التصاعدي للتردد (DUC). وتتولى عملية DDC خفض تردد وإبطاء الإشارات عالية التردد أثناء الاستقبال، بينما تتولى عملية DUC رفع تردد وتسريع الإشارات الأساسية أثناء الإرسال، وهما عمليتان معكوسة إحداهما للأخرى. وسنقوم بتفكيك وظائف المزج (Mixing) والترشيح (Filtering) والتخفيض (Decimation) والاستيفاء (Interpolation)، وفهم مكان التحويل الرقمي للتردد داخل سلسلة إشارات برنامج الراديو المعرّف بالبرمجيات (SDR)، وكذلك فهم المهام الموكلة لكل من وحدة FPGA ومعالج الإشارات الرقمية (DSP) ووحدة المعالجة المركزية (CPU).
بعد تتبُّع المسار الفيزيائي الكامل لتدفق الإشارات في أنظمة الراديو المُعرَّف بالبرمجيات (SDR)، تأخذ هذه الفصل القارئة أليس إلى مسرحٍ خاصٍ مُخصَّص لأنظمة الراديو المُعرَّف بالبرمجيات، مستخدمةً تشبيهًا خياليًّا ممتعًا بـ«الثلاثة إخوة الذين يؤدون معًا على المسرح» لتفكيك الهياكل الحاسوبية الرقمية الثلاث الأساسية لأنظمة الراديو المُعرَّف بالبرمجيات: وحدة التحكم القابلة للبرمجة (FPGA)، ومعالج الإشارات الرقمية (DSP)، والوحدة المركزية للمعالجة (CPU). وتوضِّح المقالة بوضوح تقسيم المهام والمنطق التعاوني بين هذه المكونات الثلاثة: فتتولى وحدة التحكم القابلة للبرمجة (FPGA) معالجة الإشارات عالية السرعة وبشكل متوازٍ — أي «المهمات الشاقة» — مثل التحويل الرقمي التنازلي للتردد (DDC)، والتحويل الرقمي التصاعدي للتردد (DUC)، ومعالجة تدفقات البيانات الضخمة؛ بينما يتولى معالج الإشارات الرقمية (DSP) العمليات الحسابية الدقيقة للإشارات — مثل التعديل/فك التعديل، والتكرار الخوارزمي — أي «المهمات الدقيقة» في نطاق التردد الأساسي؛ أما الوحدة المركزية للمعالجة (CPU) فتؤدي دور المدير العام، حيث تنسق ضبط إعدادات الجهاز، وتوزيع المهام، والتفاعل بين الإنسان والآلة. كما تُجيب المقالة عن سؤال جوهري يطرحه العديد من القراء: فبالفعل لا تتضمَّن أجهزة الراديو المُعرَّف بالبرمجيات الحديثة بالضرورة شريحة معالج إشارات رقمية (DSP) منفصلة، إذ إن التطور التكنولوجي يجعل من الممكن أن تحل نوى المعالجة الصلبة في وحدات التحكم القابلة للبرمجة (FPGA) أو البرمجيات التشغيلية في الوحدة المركزية للمعالجة (CPU) محل المهام الحاسوبية التقليدية التي كانت توكل سابقًا إلى معالج الإشارات الرقمية (DSP). ويُنهي هذا الفصل الصورة النمطية الجامدة عن الأجهزة، مُركِّزًا على المبدأ الهندسي الأساسي المتمثل في أن «الوسيلة التقنية قد تتغير، لكن التقسيم الوظيفي الجوهري يبقى ثابتًا». وهكذا تفسِّر المقالة جوهر الحوسبة غير المتجانسة في أنظمة الراديو المُعرَّف بالبرمجيات بشكل كامل، وتُهيئ الأساس المتين لدراسة متعمقة لاحقًا لمبادئ التحويل الرقمي للتردد باستخدام وحدات التحكم القابلة للبرمجة (FPGA).
استنادًا إلى المفاهيم الأساسية للراديو المُعرَّف بالبرمجيات (SDR) التي تم تقديمها في الفصل السابق، يرافق هذا الفصل أليس في ممرٍ مضيءٍ مزدانٍ بمخططات الإشارات، حيث يتم تفكيك البنية الفيزيائية وال_SIGNALية الكاملة للراديو المُعرَّف بالبرمجيات بشكل شامل. وتستخدم المقالة سردًا خياليًّا لتفكيك «الهيكل العظمي» للراديو المُعرَّف بالبرمجيات على مراحل: فتبدأ من سلسلة التدفق الإشاري ثنائية الاتجاه الكاملة، وتشرح بلغة بسيطة الوظائف الثلاث الأساسية للواجهة الراديوية (RF front-end): التضخيم، والترشيح، وتحويل التردد. كما تقدِّم مقارنة متعمِّقة بين العمارة الكلاسيكية الفائقة التمازج (superheterodyne) والعمارة الحديثة ذات التردد الوسيطي الصفري (zero-IF)، مع تسليط الضوء على مزايا كلٍّ منها وعيوبه وسياقات استخدامه. وتشمل أيضًا عرضًا لأبرز رقائق التكامل الراديوية المحلية والعالمية، مثل AD9361 وLMS7002M، وكشفًا عن التطور الثوري الذي مكَّن الراديو المُعرَّف بالبرمجيات الحديث من الانتقال من الدوائر المادية الضخمة إلى الحلول القابلة للبرمجة المبنية على شريحة واحدة. وبجانب ذلك، توضح المقالة بوضوح القيمة الجوهرية لمُحوِّل الإشارات التناظرية إلى رقمية (ADC)، وتؤكد على الدور الحاسم لمعدل أخذ العينات والدقة في تحديد أداء الجهاز، كما تُفصِّل المنطق المتماثل لتشغيل الإشارات في مسار الاستقبال ومسار الإرسال. وأخيرًا، تقدِّم هذه الفصل إجابة شاملة على السؤال المحوري: «لماذا يصعب تنفيذ الراديو المثالي المُعرَّف بالبرمجيات عمليًّا، وكيف تتم هندسة الراديو المُعرَّف بالبرمجيات في الواقع؟». وهكذا تُكمِل الانتقال من النظرية البرمجية إلى التنفيذ المادي، وتُهيئ الأساس الضروري للمناقشات القادمة حول معالجة الإشارات الرقمية والمعالجات الأساسية الثلاثة.
يتساءل العديد من الجامعات ومُهندسي الأبحاث: هل يمكن لأجهزة الإذاعة المعرفية بالبرمجيات المحلية (SDR) أن تحل محل جهاز USRP B210 الكلاسيكي؟ وتقدِّم هذه المقالة مقارنة شاملة بين جهاز RF210 من شركة Dayao Technology وجهاز USRP B210 عبر سبعة أبعاد رئيسية: المواصفات المادية، والبيئة البرمجية، وتوافقها مع مبادرات الابتكار التكنولوجي المحلي (Xinchuang)، وسلسلة التوريد، والدعم ما بعد البيع، وغيرها. يتميَّز جهاز RF210 بتوافقه مع بيئة UHD البرمجية، مما يسمح بنقل الكود القائم بسلاسة، ويمتد نطاق تردده الترددي الأدنى إلى ١ ميجاهرتز، وهو مزوَّد بوحدة FPGA محلية الصنع، ويدعم بشكل أصلي أنظمة التشغيل الصينية مثل نظام Kylin OS ونظام UnionTech UOS، كما يدعم تشغيلًا مستمرًا ومستقرًا على مدار ٢٤ ساعة لمدة ٧ أيام أسبوعيًّا، ويأتي مرفقًا منصة «تيان ون كلاود» التعليمية السحابية المجانية. وبذلك يُعد جهاز RF210 الحل الأمثل لاستبدال جهاز USRP B210 في سيناريوهات التحول نحو الحلول المحلية، والتجارب في نطاقات الترددات المنخفضة والمتوسطة (HF/LF)، والتطبيقات البحثية ذات المتطلبات العالية للأمان.
وباختراقها قلعة الإذاعة التقليدية المحصنة، تدخل أليس ممرًا ضوئيًّا بُنِيَ من الشيفرة، وتلتقي هناك بميتولا، والد الراديو المُعرَّف بالبرمجيات (SDR)، الذي يظهر كنبيٍّ برمجيٍّ. وتتناول هذه الفصل، المكتوب على شكل حكاية خرافية، نشأة الراديو المُعرَّف بالبرمجيات وجوهره الأساسي بشكل شامل: فيُبيِّن الثورات الثلاث المُضطربة التي شهدتها صناعة الاتصالات — من الاتصالات الثابتة إلى الاتصالات المتنقلة، ومن الإشارات التناظرية إلى الإشارات الرقمية، وصولًا إلى القفزة النهائية من الوظائف الثابتة في الأجهزة إلى الوظائف القابلة لإعادة التحديد عبر البرمجيات. كما يكشف عن «الدستور الأساسي» لصناعة SDR: «يجب وضع محول الإشارة التناظرية إلى الرقمية (A/D) بالقرب قدر الإمكان من الهوائي، أما باقي المهام فتُوكَل إلى البرمجيات». ويقدِّم الفصل مقارنات واضحة بين البنية المثالية المُجرَّدة لـ SDR والحلول العملية الواقعية المُطبَّقة هندسيًّا، مع معالجة النقاط المؤلمة الرئيسية في الصناعة مثل التكلفة المعقولة للأجهزة والقيود المفروضة على القدرة الحاسوبية. وفي ختام الفصل، يعود بنا إلى النقطة التاريخية الأولى التي ظهرت فيها فكرة SDR عام ١٩٩٢، ليُدرك القارئ أن الراديو المُعرَّف بالبرمجيات ليس مجرَّد ترقية تقنية، بل هو ثورة صناعية جذرية تعيد تشكيل منطق الاتصالات تمامًا وتكسر القيود التقليدية للأجهزة، مما يمهِّد الطريق لاستكشاف هيكل سلسلة الإشارات الكاملة الخاصة بـ SDR في الفصول اللاحقة.
دليل شامل للراديو المُعرَّف بالبرمجيات (SDR) | دليل المبتدئين لعام ٢٠٢٦ + دليل اختيار الحلول المحلية وتجنب الأخطاء الشائعة: شرح مبسَّط لمبادئ العمل والمزايا الخمسة الرئيسية وأربعة سيناريوهات تطبيق رئيسية، بالإضافة إلى أربعة معايير أساسية يجب مراعاتها عند الاختيار للمبتدئين؛ مع تجميع حلول محلية مناسبة للاستخدام في التدريس والبحث العلمي والاستخدام التجاري، ومناسبة للطلاب والمدرسين وموظفي المشتريات والمهندسين.
أصبح المجال الكهرومغناطيسي حلقة وصل حاسمة للعمليات المشتركة متعددة النطاقات. وفي ظل الحروب الذكية، تواجه أنماط العمليات الكهرومغناطيسية التقليدية اختناقات في مجالات الإدراك واتخاذ القرار وتوزيع الموارد. ويستند مسرح العمليات الرقمي الموازي إلى تقنيات مثل النموذج الرقمي التوأمي والذكاء الاصطناعي لبناء نسخة رقمية دقيقة عالية الوفاء للمجال الكهرومغناطيسي، وتشكيل نظام مغلق ثنائي الاتجاه بين العالمين الافتراضي والفيزيائي، مما يعيد تشكيل نموذج العمليات الكهرومغناطيسية. وبدمج هذه المنظومة مع سلسلة المنتجات المحلية لمجموعة داياو تكنولوجي (Dayao Technology) المتمثلة في «تيان ون – تيان غانغ – تيان يو»، يمكن تحقيق إعادة إنتاج عالية الدقة للبيئة الكهرومغناطيسية، وإجراء عمليات محاكاة متوازية على نطاق واسع، وتحسين تكراري افتراضي-فيزيائي. وهذا يدفع التنافس الكهرومغناطيسي من مجرد مقارنة أداء منصات فردية نحو صراع نظمي شامل، ويوفر دعماً تقنياً مستقلاً وقابلًا للتحكم في مجالات الدفاع منخفض الارتفاع، والاتصالات اللاسلكية، والبحث العلمي والتدريب العملي.