Review: HackRF One + PortaPack H2: een echt draagbare SDR combinatie
De HackRF One software defined radio (SDR), oorspronkelijk ontworpen door Great Scott Gadgets, is sinds de introductie een paar jaar geleden een doorlopend succes. Deze pure open-source ontwikkeling heeft vele updates en verbeteringen gekregen dankzij een zeer actieve en ondersteunende gebruikersgemeenschap. Het is niet verrassend dat Elektor, zelf een early adopter van SDR, HackRF One ondersteunde en in aanzienlijke hoeveelheden verkocht aan ervaren radio-enthousiastelingen uit de hardwaregeneratie, en ook aan degenen met meer vertrouwen of interesse in “digitale speeltjes”, maar voor wie radio zo ongeveer staat aan zwarte magie.
De HackRF One software defined radio (SDR), oorspronkelijk ontworpen door Great Scott Gadgets, is sinds de introductie een paar jaar geleden een doorlopend succes. Deze pure open-source ontwikkeling heeft vele updates en verbeteringen gekregen dankzij een zeer actieve en ondersteunende gebruikersgemeenschap. Het is niet verrassend dat Elektor, zelf een early adopter van SDR, HackRF One ondersteunde en in aanzienlijke hoeveelheden verkocht aan ervaren radio-enthousiastelingen uit de hardwaregeneratie, en ook aan degenen met meer vertrouwen of interesse in “digitale speeltjes”, maar voor wie radio zo ongeveer staat aan zwarte magie.
De HackRF One bevindt zich letterlijk tussen radiosignalen in het bereik van 1 MHz tot 6 GHz “in de ether” en een laptop of lab-PC. Door gebruik te maken van gratis en open-source software op de pc, zoals GNU Radio, GQRX, SDR# of SDR Console, is de "One" volledig naar wens in te richten voor zover het de radio-hardware betreft. Als u nog niet overtuigd bent van het gemak van het werken met de HackRF One als een open canvas voor elk soort software-module die in een radio-ontvanger of zender gaat, bekijk dan Clemens Valens’ video over het in elkaar zetten van een kale, maar volledig functionele FM- radio door functionele blokken uit een bibliotheek te halen, deze onbevangen te testen en vervolgens de theoretisch gebouwde configuratie te "assembleren" en het geheel in de HackRF One te laden. Het resultaat: een echte, spelende FM-radio met de nodige toeters en bellen. Maar... euhm... met behulp van een PC die is aangesloten op de HackRF One.
Geen betere introductie in drag & drop radio-ontwerpen dan de video van Clemens Valens over de Elektor HackRF One.
We Willen Draagbaar!
Onlangs is er een uitbreiding uitgebracht, de PortaPack H2, waarmee de HackRF One echt portable kan worden, dat wil zeggen dat er geen pc op hoeft worden aangesloten. De PortaPack H2 module wordt gekoppeld aan de HackRF One als een “hat” of een “shield” in respectievelijk Raspberry Pi- of Arduino-termen. De combinatie van de HackRF One en een aangesloten "lokale console" is dan prima geschikt voor het jagen op, hacken van, en opnemen en decoderen van radiosignalen “in het veld”, en dat zonder gesjouw. Dit is vooral handig voor de ontvangst van zwakke RF-signalen die het beste dicht bij de bron kunnen worden opgepikt, op plaatsen of onder omstandigheden waar het onwenselijk of ondoenlijk is om een laptop mee te slepen.
Het nieuwe, draagbare SDR-systeem dat op deze manier is ontstaan, omvat een 3,2-inch LCD-aanraakscherm, tastbare knoppen voor navigatie, een scrollwieltje, headset-aansluiting, microSD-kaartsleuf en drie SMA aansluitingen voor antenne- en kloksignalen. Plus natuurlijk de USB-connector van de HackRF One en twee kleine drukknoppen voor Reset en DFU (Device Firmware Upgrade). Het geheel wordt gevoed door een 2400 mAh, 3,7 V-batterij die lang genoeg meegaat voor een hele dag zoeken naar radiosignalen en het ruwe gegevens verzamelen in het veld in de buurt van zenders waarvan u de uitgezonden data later verkennen of decoderen. Voor het geval u zich afvraagt waarom er “headset” staat waar u “oortelefoons” verwachtte te lezen, nou, elke SDR kan worden geconfigureerd als zender en er kan dan ook een microfoonsignaal gewenst zijn.
Zwarte Doos
De twee printen zitten samen in een stevige metalen behuizing die ik waardeer om zijn robuustheid en algehele afwerking. De HackRF One print is gemarkeerd met “cbrtronic 2024” en “cjh”, en de PortaPack met “v.3.6 mmdvm.dub”. Ik heb dezelfde producten gezien op AliExpress et al. geleverd in fraai versierde plastic dozen, wat chique maar niet functioneel is en zelfs nadelig kan zijn vanwege de hogere gevoeligheid voor hoogfrequente storingen. De twee printplaten worden gestapeld en op hun plaats gehouden door hun pinheader-connectoren en vier metalen afstandsbussen in de hoeken. Ik raad overigens af om het apparaat uit elkaar te halen, omdat het best een uitdaging is om het een en ander weer in elkaar te zetten. De hardware fans onder jullie zullen misschien willen vertrouwen op de foto's van de gedeeltelijk gedemonteerde eenheid, die ik toch moest nemen om de capaciteit en het type van de twee gebruikte batterijen te identificeren (1 LiPo accu en 1 knoopcel).
Hoewel er geen opdruk op de behuizing staat bij de connectoren, LED's en bedieningselementen, is alles intuïtief te vinden en te bedienen, behalve misschien de twee kleine drukknoppen, waarvan er één de — af en toe nuttige — resetknop is! De behuizing heeft een schaalstructuur. Merk op dat er een luidsprekerrooster in zit terwijl er helemaal geen luidspreker in het ontwerp zit.
Als geluid gewenst is, gebruik dan de headsetconnector of, in de HackRF-modus, een pc.De uiterste stap in de demontage die ik aanbeveel. Let op de kleine drukknoppen voor Reset en DFU.
DFU had wat mij betreft minder toegankelijk mogen zijn, omdat het per ongeluk indrukken ervan echte chaos * kan * veroorzaken ..
De Apps
De voorgeïnstalleerde Mayhem v.2.0.1 firmware is een doorontwikkeling van de eerdere “Havoc” versie — Prachtige namen voor software die in open-source geest is geproduceerd.
Misschien nog belangrijker om op te merken dan de specifieke functie van de "apps" gemaakt door de Mayhem-groep, is te weten dat je eenvoudig (ruwe) signaalopnames kunt maken in het veld, zowel voor directe weergave als voor offline demodulatie, analyse en (mag ik dat zeggen) aanpassing en heruitzending! Met een SD-kaart vol onbewerkte data die zijn opgenomen van een radiobron begint het hackplezier op de pc, in echte nerd-stijl met bier en pizza. U kunt de SDR ook continue onbeheerd een aantal frequenties laten scannen en de data opslaan voor latere analyse.
Een overzicht van de apps die vooraf zijn geïnstalleerd op de HackRF One + PortaPack H2-combinatie in één behuizing. De standaardfrequentie wordt waar nodig tussen vierkante haken aangegeven, hoewel de gewenste frequentie (of het frequentiebereik) door de gebruiker kan worden ingesteld via de menu’s. De meeste apps bieden mogelijkheden voor directe weergave of opslaan op de SD-kaart.
Ontvangen(RX):
ADS-B: Ontvang en analyseer ADS-B (luchtvaart) signalen met de mogelijkheid om de positie van vliegtuigen real-time weer te geven op een kaart. [978 / 1070 MHz]
AIS: AIS-signalen (marine / scheepvaart) ontvangen en analyseren. [162 MHz]
BLE Rx: Bluetooth (BLE) sniffer, speur MAC-adressen op. [2.4 GHz]
BHT Xy/EP: Aansturen van straat- of openbare verlichting
TouchTunes: Bedien jukeboxen met behulp van ASK/OOK
Soundbrd: Afspelen en uitzenden van .WAV- of microfoonaudio via FM
Ook andere TX-apps kunnen worden toegevoegd door ze te downloaden van de PortaPack Mayhem wiki en overzetten naar de SDR via de SD-kaart. Het uitgangsvermogen van SDR TX ligt in het bereik van milliwatts. Zenden is altijd onderhevig aan wettelijke beperkingen die van toepassing zijn in het land of de regio. HackRF One is een half-duplex transceiver. De Ontvangst (RX) apps die met de Mayhem-firmware zijn geïnstalleerd. Er is voldoende ruimte voor meer!De meegeleverde zend (TX) apps. Voorzichtig gebruiken: niet alles is toegestaan!
We willen de HackRF Modus!
Ondanks de veelheid aan voorgeïnstalleerde apps op de PortaPack H2 — waarvan sommigen wat esoterisch en soms erg op de VS gericht zijn — Ik was opgelucht om te zien dat directe toegang tot de HackRF One ook mogelijk is,simpelweg door de HackRF-optie op het hoofdscherm aan te tikken. Door de PortaPack H2 uit te schakelen neemt de PC het over en heeft u volledige ondersteuning voor alle gangbare SDR-tools en softwarepakketten — GNU Radio en anderen. Als voordelen zijn er nog steeds de solide metalen behuizing met alle benodigde connectoren en bedieningselementen. Gelet op de prijs van de HackRF One + PortaPack H2 + bijbehoren als enkele aankoop in de Elektor Store is dat eigenlijk een heel goede deal, met de support van de Mayhem-gemeenschap als bonus!
Antennes
Als ervaren gelicenseerde radioamateur ben ik me terdege bewust van het belang van het antenne (systeem) dat op elke ontvanger of zender is aangesloten. De antennes die in het reviewpakket zitten laten zien dat de makers ervan dat ook begrepen hebben. Als SDR nieuw voor je is, is het goed om te beseffen dat dit type ontvangers in wezen (1) ongevoelig en (2) “zo breed als een schuurdeur” zijn. Hetzelfde geldt voor de zendfuncties van de SDR, je krijgt (1) een milliwatt of zo vermogen en (2) weinig of geen onderdrukking van harmonischen. Dus, als je in tenminste de juiste antenne voor een specifiek frequentiebereik beschikbaar hebt is dat een eerste stap om de ontvangst te verbeteren. Later komen misschien nog banddoorlaatfilters, sperfilters, voorversterkers en passieve of actieve antennes in beeld. Voorlopig werd de geteste set geleverd met een indrukwekkende set antennes:
1x VHF BLC-TLC, 30 cm, met magnetische voet, coaxkabel en SMA connector.
1x UHF CLC, 19 cm, met magnetische voet, coaxkabel en SMA connector.
1x 2.4 GHz Wifi, 15 cm, draaibaar, SMA connector.
1x telescoopantenne, 48 cm, SMA connector.
1x ADS-B 1-2 GHz, 12 cm, schroefaansluiting, afneembaar, SMA connector.
1 x magnetische voet met schroefaansluiting, coaxkabel, SMA connector.
Waarbij (B/C)LC staat voor base / center loading coil (verlengspoel). Alle antennes zijn van goede kwaliteit, netjes verpakt en de investering meer dan waard, aangezien ze ook prima voor andere radioprojecten kunnen worden gebruikt. In mijn experimenten waagde ik me niet onder de 70 MHz, maar weet dat de banden tot ongeveer 50 MHz het beste worden bediend door een buitendraad of een loop antenne, zoals degene die ik aanbeveel in mijn recensie van de ATS25 max-Decoder Receiver. De antennes en de antennevoet die bij de SDR worden geleverd zouden vrijwel het volledige frequentiebereik moeten afdekken. In de praktijk worden echter de korte golf (1 - 30 MHz) en het gebied boven 2,5 GHz niet goed bediend. Desalniettemin zijn de antennes prima accessoires.
Plezier in het Veld
Met de HackRF One en PortaPack H2, samen met de steun van een student IT & Communicatie was ik in staat om data/control pakketten te ontvangen van een ouder 420-MHz TETRA (trunking radio) netwerk dat nog steeds actief is op de nabijgelegen campus. Terug in het lab werd er handig gemanipuleerd met de ontvangen data, we gingen weer naar buiten met de SDR en met de Replay-modus slaagden we er in om de elektrische poort naar de parkeerplaats voor academisch personeel te openen en te sluiten met behulp van de milliwatt-zender van de SDR. In mijn eigen lab vind ik het leuk om te zien wat er boven me vliegt met behulp van de ADS-B-vliegtuigscanner en een 1-GHz antenne die buiten is gemonteerd. Ik heb ook “draadloos” de bandenspanning gemeten van enkele van de nieuwste en dure auto's in mijn buurt door daar gewoon wat rond te lopen. De straatverlichting in mijn straat kon ik dan weer niet besturen met TPMS - het aan/uit-commando wordt vermoedelijk via kabels overgedragen.
Vliegtuigen en vluchtnummers boven mijn QTH (Nijmegen, Nederland) vastgelegd met de ADS-B antenne binnenshuis.
73 & Afmelden
Met de komst van de HackRF One / PortaPack H2 combo in een enkele, draagbare behuizing, betrad ik het overgangsgebied tussen ouderwetse “discrete componenten” radio en hedendaagse software defined radio, maar dan vooral voor de digitale radiomodi in tegenstelling tot gewone analoge radio-uitzendingen. Het meest aantrekkelijke van dit system is, eerlijk gezegd, de draagbaarheid van deze specifieke SDR, die me de mogelijkheid geeft dicht bij de bron van het radiosignaal te zijn dat ik wil onderzoeken. Anderen, zo heb ik begrepen, zijn er dan weer dol op om hun laptops te laten kraken en vervolgens alles na te bootsen wat via de radio is gecodeerd en overgedragen, of ze werken aan complexe modulatietechnieken.
Dit nieuwe product uit de Elektor Store is een voorbeeld van 1 plus 1 maakt 3: de HackRF One als solide basis met prima eigenschappen, de PortaPack als de perfecte plug-on uitbreiding voor draagbaar gebruik, en de inspanningen van de SDR online community wederom als kers op de taart. En alles volledig open-source! Als SDR ooit een boost nodig had om old-school radiofans te verbinden met software-geeks dan is dit de juiste combinatie, en dat ook nog tegen een schappelijke financiële investering.
De SDR heeft ongelooflijk veel opties, menu's en functies, sommige direct duidelijk door aan de grote, blauw verlichte knop te draaien, andere cryptisch en diep verborgen. Gelukkig zijn alle apps redelijk goed gedocumenteerd op de Portapack / Mayhem wiki. Kijk voor deskundige adviezen op het @Sn0ren Youtube channel voor een goede PortaPack H2 tutorial, en naar HackRF 101: Day One, Basics als je uit de laagfrequentwereld komt maar wel al de nodige softwarevaardigheden hebt. Geen van beide kanalen is versleuteld, in het Grieks of onderhevig aan decodering, maar No Monies Returned! (Monty Python).
Discussie (0 opmerking(en))