用户文档

2年 ago

g_turing

4 minutes

原文来源：【https://hackrf.readthedocs.io/en/latest/index.html】机器翻译加人工修改，不正之处，请指正！

HackRF One

HackRF One 是 HackRF 项目的最新硬件平台。它是一种软件无线电外围设备，能够传输或接收 1 MHz 至 6 GHz 的无线电信号。HackRF One 旨在支持现代和下一代无线电技术的测试和开发，是一个开源硬件平台，可用作 USB 外围设备或独立编程运行。

特征

半双工收发器

工作频率：1 MHz 至 6 GHz

支持的采样率：2 Msps 至 20 Msps（正交）

分辨率：8位

接口：高速USB（USB Micro-B接口）

电源：USB总线供电

软件控制的天线端口供电功率（3.0 至 3.3 V 时最大 50 mA）

SMA 母座天线连接器（50 欧姆）

SMA母座时钟输入和输出同步

DFU编程和复位按钮

用于扩展的排针

便携的

开源

Jawbreaker

HackRF Jawbreaker 是 HackRF 项目的 beta 测试硬件平台。

特征

半双工收发器

工作频率：30 MHz 至 6 GHz

支持的采样率：8 Msps 至 20 Msps（正交）

分辨率：8位

接口：高速USB（USB Micro-B接口）

电源：USB总线供电

便携的

开源

释放你的 Jawbreaker！

Jawbreaker 有一个 SMA 天线连接器，但也包括一个用于在 900 MHz 附近运行的内置 PCB 天线。这不是一个很好的天线。严重建议将曲别针插入 SMA 连接器可能会更好。您可以通过用刀切割 PCB 走线到 PCB 天线，让您的 Jawbreaker 使用更好的天线。这使得 SMA 连接器可以在不受 PCB 天线干扰的情况下使用。

YouTube 上有一个演示天线修改的视频：HackRF 天线修改

要切割的迹线位于装配图中标记为 R44 的框内的两个焊盘之间。板上印有指向它的箭头。

由于制造错误，R44 上有焊料。R44 可能显示为单个焊点。如果您有烙铁和焊锡芯/编织物，请使用烙铁和细焊锡芯从两个 R44 焊盘上尽可能多地去除焊锡。然后，用笔刀轻轻切掉两个 R44 焊盘之间的区域。进行多次、轻柔的切割，而不是一两次强力切割。切割时，您将突破黑色阻焊层，然后是焊盘之间的铜迹线，并在到达玻璃纤维时停止。完全移除铜迹线，因此只保留两个 R44 焊盘。使用万用表或连续性测试仪验证两个 R44 焊盘是否不再连接。

如果你没有烙铁，你可以同时切断铜迹线和焊点，但这需要更多的努力。

不这样做的唯一原因是如果您想尝试 Jawbreaker 但没有带 SMA 连接器（或适配器）的任何天线。

如果您出于某种原因想要恢复 PCB 天线，您可以在 R44 焊盘上安装一个 10 nF 电容器或一个 0 欧姆电阻器，或者您可以简单地创建一个焊桥。

SMA，不是 RP-SMA

一些看起来是SMA的连接器实际上是RP-SMA。如果将 RP-SMA 天线连接到 Jawbreaker，它看起来会紧密连接但根本不起作用，因为公端和母端都没有中心销。RP-SMA 连接器在 2.4 GHz 天线上最常见，在 Wi-Fi 设备上也很流行。

发射功率

最大 TX 功率因工作频率而异：

30 MHz 至 100 MHz：5 dBm 至 15 dBm，随频率降低而增加

100 MHz 至 2300 MHz：0 dBm 至 10 dBm，随频率降低而增加

2300 MHz 至 2700 MHz：10 dBm 至 15 dBm

2700 MHz 至 4000 MHz：-5 dBm 至 5 dBm，随频率降低而增加

4000 MHz 至 6000 MHz：-15 dBm 至 0 dBm，随频率降低而增加

总的来说，输出功率足以进行近距离无线实验或驱动外部放大器。如果您连接一个外部放大器，您还应该为您的工作频率使用一个外部带通滤波器。

在你传输之前，了解你当地的法律。Jawbreaker 未经测试是否符合管理无线电信号传输的规定。您有责任合法使用您的 Jawbreaker。

硬件文档

原理图、组装图和物料清单可以在https://github.com/mossmann/hackrf/tree/master/doc/hardware找到

扩展接口

LPC

启动配置

默认引导配置为 SPIFI。使用接头和跳线（以及可选的电阻器）可重新配置。

Pin	P43	P32	P42	P27
1	VCC	VCC	VCC	VCC
2	P2_9	P2_8	P1_2	P1_1
3	GND	GND	GND	GND

下表显示了引导方式的选择，每个接头的哪些引脚要短路。

选择	P43	P32	P42	P27
USART0	2-3	2-3	2-3	2-3
SPIFI	2-3	2-3	2-3	1-2
USB0	2-3	1-2	2-3	1-2
USSP0	2-3	1-2	1-2	1-2
USART3	1-2	2-3	2-3	2-3

P19 SPIFI 拦截头

可以切断走线以安装接头和跳线或使用板外 SPI 闪存。

Pin	功能
1	Flash DO
2	SPIFI_MISO
3	Flash DI
4	SPIFI_MOSI
5	Flash CLK
6	SPIFI_SCK
7	Flash CS
8	SPIFI_CS
9	Flash Hold
10	SPIFI_SIO3
11	Flash WP
12	SPIFI_SIO2

P20 GPIO

Pin	功能
1	GPIO3_8
2	GPIO3_9
3	GPIO3_10
4	GPIO3_11
5	GPIO3_12
6	GPIO3_13
7	GPIO3_14
8	GPIO3_15
9	GND
10	GND

P21 模拟

Pin	功能
1	GND
2	ADC0_6
3	GND
4	ADC0_2
5	GND
6	ADC0_5
7	GND
8	ADC0_0

P22 I2S

Pin	功能
1	VCC
2	I2S0_TX_SDA
3	I2S0_TX_WS
4	I2S0_TX_SCK
5	I2S0_TX_MCLK
6	GND

P25 LPC_ISP

Pin	功能
1	GND
2	ISP
3	NC
4	U0_RXD
5	U0_TXD
6	RESET

P26 LPC_JTAG

Pin	功能
1	VCC
2	TMD
3	GND
4	TCK
5	GND
6	TDO
7	NC
8	TDI
9	GND
10	RESET

P28 SD

Pin	功能
1	GND
2	VCC
3	SD_CD
4	SD_DAT3
5	SD_DAT2
6	SD_DAT1
7	SD_DAT0
8	SD_VOLT0
9	SD_CMD
10	SD_POW
11	SD_CLK
12	NC

CPLD

P29 CPLD_JTAG

Pin	功能
1	CPLD_TMS
2	CPLD_TDI
3	CPLD_TDO
4	CPLD_TCK
5	GND
6	NC

P30 BANK2_AUX

Pin	功能
1	B2AUX1
2	B2AUX2
3	B2AUX3
4	B2AUX4
5	B2AUX5
6	B2AUX6
7	B2AUX7
8	B2AUX8
9	B2AUX9
10	B2AUX10
11	B2AUX11
12	B2AUX12
13	B2AUX13
14	B2AUX14
15	B2AUX15
16	B2AUX16

P31 BANK1_AUX

Pin	功能
1	B1AUX9
2	B1AUX10
3	B1AUX11
4	B1AUX12
5	B1AUX13
6	B1AUX14
7	B1AUX15
8	B1AUX16
9	GND
10	GND

外部时钟

P2 时钟输出

根据需要焊接 C165 和 R92 以匹配输出。对于CMOS输出，在C165处加0欧姆电阻；不要安装 R92。

Pin	功能
1	CLKOUT
2	GND
3	GND
4	GND
5	GND

P16 时钟

根据需要焊接 C118、C164、R45、R84 和 R85 以匹配输入。

对于CMOS输入，在C118和C164处安装0欧姆电阻；不要安装 R45、R84 或 R85。

Pin	功能
1	CLKIN
2	GND
3	GND
4	GND
5	GND

P17 CLKIN_JMP

将 P17 短接（走线）以启用外部时钟输入。如果短路，当外部时钟未连接到 P16 时，应始终在 P17 上使用跳线。

Pin	功能
1	GND
2	CLKIN

Jawbreaker 和 HackRF One 之间的区别

Jawbreaker 是 HackRF One 之前的测试平台。HackRF One 包含以下更改和增强功能：

天线端口：无需修改即可使用 HackRF One 上的 SMA 天线端口。

PCB 天线：已移除。

尺寸：HackRF One 较小，为 120 mm x 75 mm（PCB 尺寸）。

外壳：来自 Great Scott Gadgets 的 HackRF One 的商业版本带有一个注塑成型的塑料外壳。HackRF One 还设计用于安装其他外壳选项。

按钮：HackRF One 有一个 RESET 按钮和一个 DFU 按钮，便于编程。

时钟输入和输出：无需修改即可安装和运行。

USB 连接器：HackRF One 具有新的 USB 连接器和改进的 USB 布局。

扩展接口：可扩展的管脚较多，HackRF One上安装了排针。

实时时钟：RTC 安装在 HackRF One 上。

LPC4320 微控制器：Jawbreaker 有一个 LPC4330。

RF 屏蔽覆盖区：可选的屏蔽可以安装在 HackRF One 的 RF 部分上。

天线端口电源：HackRF One 可在天线端口上提供高达 50 mA 的 3.0 至 3.3 V DC 电流，以兼容有源天线和其他低功率放大器。

增强的频率范围：HackRF One 的射频性能优于 Jawbreaker，尤其是在工作频率范围的高端和低端。HackRF One 可以在 1 MHz 甚至更低的频率下运行。

常问问题

HackRF 的发射功率是多少？

HackRF One 的绝对最大 TX 功率因工作频率而异：

1 MHz 至 10 MHz：5 dBm 至 15 dBm，通常随频率增加而增加（请参阅此博客文章）

10 MHz 至 2170 MHz：5 dBm 至 15 dBm，通常随频率增加而降低

2170 MHz 至 2740 MHz：13 dBm 至 15 dBm

2740 MHz 至 4000 MHz：0 dBm 至 5 dBm，随频率增加而降低

4000 MHz 至 6000 MHz：-10 dBm 至 0 dBm，通常随频率增加而降低

在高达 4 GHz 的大部分频率范围内，最大 TX 功率在 0 到 10 dBm 之间。最佳性能的频率范围是 2170 MHz 至 2740 MHz。

总的来说，输出功率足以进行近距离无线实验或驱动外部放大器。如果您连接一个外部放大器，您还应该为您的工作频率使用一个外部带通滤波器。

在你发射之前，了解你当地的法律。HackRF One 尚未经过测试是否符合管理无线电信号传输的规定。您有责任合法使用您的 HackRF One。

HackRF 的接收功率是多少？

HackRF One 的最大 RX 功率为 -5 dBm。超过 -5 dBm 会导致永久性损坏！

理论上，在禁用前端 RX 放大器的情况下，HackRF One 可以安全地接受高达 10 dBm 的功率。然而，一个简单的软件或用户错误可能会启用放大器，从而导致永久性损坏。最好使用外部衰减器而不是冒损坏的风险。

HackRF 可以检测到的最小信号功率电平是多少？

对于 HackRF 等通用 SDR 平台，这不是一个可以回答的问题。任何答案都将针对特定应用程序。例如，一个有答案的问题可能是：HackRF One 在配置 C 下使用软件 S 以不超过 E% 的误码率检测到的频率 F 下调制 M 的最小功率电平是多少（以 dBm 为单位）？改变这些变量中的任何一个（M、F、S、C 或 E）都会改变问题的答案。即使看似很小的软件更新也可能导致截然不同的答案。要了解特定应用的确切答案，您必须自己进行测量。

HackRF 的具体规格包括工作频率范围、最大采样率和以位为单位的动态范围。这些规范可用于粗略确定 HackRF 对给定应用程序的适用性。需要进行测试以精确测量应用程序的性能。通过为应用选择合适的天线、外部放大器和/或外部滤波器，通常可以显着提高性能。

HackRF 是全双工的吗？

HackRF One 是一种半双工收发器。这意味着它可以发送或接收，但不能同时发送或接收。

为什么 HackRF One 不是全双工的？

HackRF One 旨在在单个低成本便携式设备中支持尽可能广泛的 SDR 应用。许多应用不需要全双工操作。全双工支持会使 HackRF 变得更大、更昂贵，并且需要外部电源。由于只需使用第二个 HackRF One 即可满足全双工需求，因此对于不需要全双工操作的每个人来说，保持设备小巧、便携和低成本是有意义的。

如何更改 HackRF One 设计使其成为全双工？

HackRF One 硬件设计实际上是从 USB 连接到 ADC/DAC 的全双工（以较低的采样率）。RF 部分是设计中唯一不支持全双工操作的部分。使 HackRF One 全双工的最简单方法是创建一个附加板，复制 RF 部分，并提供外部电源输入（例如，来自壁式电源）以提供所需的额外电源。这也需要软件工作；固件、CPLD、libhackrf 和其他主机软件都需要工作才能支持全双工操作。

如果您要尝试重新设计 HackRF One 上的 RF 部分以支持全双工，则主要关注的是 MAX2837（中频收发器）。这部分是半双工的，因此您要么需要其中两个，要么必须重新设计 RF 部分以使用 MAX2837 以外的东西，这可能会导致完全不同的设计。如果您使用两个 MAX2837，则可以使用一个 RFFC5071 而不是两个 RFFC5072。

这些连接器是 SMA 还是 RP-SMA？

一些看起来是SMA的连接器实际上是RP-SMA。如果将 RP-SMA 天线连接到 HackRF One，它看起来会紧密连接但根本不起作用，因为公端和母端都没有中心销。RP-SMA 连接器在 2.4 GHz 天线上最常见，在 Wi-Fi 设备上也很流行。适配器可用。

我接收到的频谱中心的大尖峰是什么？

如果您在 FFT 显示的中心看到一个大尖峰，而不管您调谐到的频率如何，您就会看到 DC 偏移（或分量或偏置）。术语“DC”来自电子学中的“直流电”。它是信号不变的方面，而不是信号 (AC) 随时间变化的“交替”部分。以数字序列表示的信号为例：

-2, -1, 1, 6, 8, 9, 8, 6, 1, -1, -2, -1, 1, 6, 8, 9, 8, 6, 1, -1, -2, -1, 1, 6, 8, 9, 8, 6, 1, -1

这个周期信号包含一个从 -2 到 9 的强正弦分量。如果你要绘制这个信号的频谱，你会看到一个尖峰在这个正弦波的频率上，第二个尖峰在 0 Hz (DC) 上。如果信号的范围从值 -2 到 2（以零为中心），则不会有直流偏移。由于它以 3.5（-2 和 9 之间的中间数字）为中心，因此存在直流分量。

HackRF 采样是测量无线电波形，但测量方法容易受到 HackRF 引入的直流偏置影响。它是测量系统的产物，而不是接收到的无线电信号的指示。直流偏移不是 HackRF 独有的；它对所有正交采样系统都是有的。

HackRF 固件（通过 2013.06.1 版）中存在一个错误，导致直流偏移比应有的更糟。在最坏的情况下，某些 Jawbreaker 会经历直流偏移，在几秒钟的操作中漂移到一个极端。此错误已修复。该修复减少了 DC 偏移，但并未完全消除它。在使用像 HackRF 这样的任何正交采样系统时，这是您必须忍受的事情。

高 DC 偏移也是可能由软件版本不匹配引起的一些症状之一。一个常见的问题是人们使用新固件运行旧版本的 gr-osmosdr。

HackRF 提供了哪些增益控制？

HackRF（Jawbreaker 和 One）在 RX 上提供三种不同的模拟增益控制，在 TX 上提供两种。

三个 RX 增益控制处于以下阶段：

RF（“amp”，0 或 ~11 dB）
IF（“lna”，0 至 40 dB，步长为 8 dB）
基带（“vga”，0 至 62 dB，步长为 2 dB）

两个 TX 增益控制处于以下阶段：

RF（0 或 ~11 分贝）
IF（0 至 47 dB，步长为 1 dB）

注意：在某些文档中，RF 增益被错误地引用为 14 dB。混淆是基于这样一个事实，即 MGA-81563 放大器被宣传为“14 dBm”放大器，但它指定了它的输出功率，而不是它的放大率。有关详细信息，请参阅Martin Ling 对问题 #1059 的评论！

为什么 RF 增益设置限制为两个值？

HackRF在天线口附近有两个射频放大器，一个用于TX，一个用于RX。这些放大器有两种设置：开或关。在关闭状态下，放大器被完全旁路。它们在打开时名义上提供大约 11 dB 的增益，但实际增益量因频率而异。一般而言，期望在较高频率下增益较少。要精细控制增益，请使用 IF 和/或基带增益选项。

为什么 HackRF 上的 LED 颜色不同？

每个 LED 都是一种颜色。HackRF One 上没有多色 LED。相邻的 LED 具有不同的颜色，以便更容易将它们彼此区分开来。颜色没有任何意义。

我在哪里可以买到 HackRF？

HackRF 由 Great Scott Gadgets 设计和制造。我们不会向个人单独出售少量 HackRF；相反，我们与特定经销商有协议。请在 Great Scott Gadgets 网站上查看我们的经销商列表以了解可用性：http://greatscottgadgets.com/hackrf/。

HackRF 是开源硬件，因此您也可以构建自己的硬件。

故障排除

为什么我的 HackRF One 插入电脑后检测不到？

如果无法立即检测到您的 HackRF One，则很可能是您的 Micro USB 数据线不符合 HackRF One 的要求。HackRF One 需要相当大的电源电流和稳定的 USB 2.0 高速通信才能运行。HackRF One 经常会发现线缆有问题，比如通电不传输数据，传输数据不通电等等，请尝试多根线解决这个问题。有人不止一次在尝试了第五条电缆后让他们的 HackRF One 开始工作。

我如何处理频谱中间的大尖峰？

首先阅读我们关于 DC Spike 的常见问题解答。之后，有几个选项：

忽略它。对于许多应用程序来说，这不是问题。你会学会忽略它。

躲开它。对于大多数应用来说，处理直流偏移的最佳方法是使用偏移调谐；不要调谐到您感兴趣的确切频率，而是调谐到附近的频率，这样您感兴趣的整个信号就会从 0 Hz 移开，但仍在接收带宽内。如果您的算法最适合以 0 Hz 为中心的信号（很多人都这样做），您可以在数字域中移动频率，将感兴趣的信号移至 0 Hz，并将 DC 偏移从 0 Hz 移开。HackRF 的高最大采样率可以提供很大的帮助，因为它允许您甚至对相对宽带的信号使用偏移调谐。

纠正它。在软件中有多种方法可以消除直流偏移。但是，这些技术可能会降低信号中接近 0 Hz 的部分。它可能看起来更好，但这并不一定意味着从解调器算法的角度来看它更好。不过，校正直流偏移通常是一个不错的选择。

我应该如何设置 RX 的增益控制？

一个好的默认设置是 RF=0（关闭），IF=16，基带=16。大致相等地增加或减少 IF 和基带增益控制，以找到适合您情况的最佳设置。如果您需要帮助拾取微弱信号，请打开射频放大器。如果您的增益设置太低，您的信号可能会被噪声淹没。如果您的一个或多个增益设置太高，您可能会看到失真（寻找当您增加增益时突然出现的意外频率）或者本底噪声可能比您的信号放大得更多。

使用 HackRF 的最低系统要求是什么？

最重要的要求是您通过 USB 端口向 HackRF 提供 500 mA 5 V DC 电流。如果您的主机难以满足此要求，您可能需要使用有源 USB 集线器。

大多数用户都希望以高速将数据流式传输到 HackRF 或从中流式传输数据。这需要主机支持高速 USB。一些高速 USB 主机比其他的好，您的计算机上可能有多个主机控制器。如果您在高采样率（10 Msps 到 20 Msps）下操作 HackRF 有困难，请尝试在您的计算机上使用不同的 USB 端口。如果可能，请安排好让 HackRF 成为总线上的唯一设备。

主机没有特定的最低 CPU 要求，但 SDR 通常是 CPU 密集型应用程序。如果您的 CPU 速度较慢，您可能无法运行某些 SDR 软件，或者您可能只能以较低的采样率运行。

为什么 HackRF 不能与我的虚拟机 (VM) 一起工作？

HackRF 需要能够通过 USB 以非常高的速率传输数据。不幸的是，VM 软件通常在连续高速 USB 传输方面存在问题。

HackRF 固件的 USB 实现存在一些已知错误。修复这些错误可能会提高使用 VM 操作 HackRF 的能力，但很有可能在更高采样率下的操作仍将受到限制。

HackRF 上应该点亮哪些 LED？

当 HackRF One 插入 USB 主机时，四个 LED 应该亮起：3V3、1V8、RF 和 USB。3V3 LED 表示主内部电源工作正常。1V8 和 RF LED 指示固件正在运行并已打开额外的内部电源。USB LED 指示 HackRF One 正在通过 USB 与主机通信。

RX 和 TX LED 指示当前正在进行接收或发送操作。

获得帮助

在寻求有关 HackRF 的帮助之前，请检查您的问题是否列在常见问题解答中，或者是否已在GitHub 问题或邮件列表存档中得到解答。

如需 HackRF 使用或开发方面的帮助，请查看GitHub 项目上的问题。这是提问的首选位置，以便其他人将来可以找到您问题的答案。

许多用户花时间在Discord 上的#hackrf 频道。

技巧和窍门

USB 电缆（以及为什么要使用降噪电缆）

您选择的 USB 数据线会对您在使用 HackRF 时所看到的情况产生很大影响，尤其是在 120 到 480 MHz 之间使用它时，USB 正在执行所有工作。

使用屏蔽 USB 电缆。保证来自 USB 的 RF 干扰的最佳方法是使用非屏蔽电缆。您可以使用连续性测试仪来测试电缆是否已屏蔽，以验证一个连接器上的屏蔽层与电缆另一端连接器上的屏蔽层是否具有连续性。

使用短 USB 数据线。尝试任何大于 6 英尺的电缆可能会产生糟糕的结果。电缆越长，您可以预期的损耗就越大，在制作这篇文章时尝试了 15 英尺的电缆，结果是 HackRF 只能在中途通电。

为获得最佳效果，请选择带有铁氧体磁芯的电缆。这些电缆通常被宣传为可以降噪，并且可以从塑料块的一端识别出来。

更换降噪线前后截图（查看大图）： noisereducingcablescreenshot-1

右图中使用了带铁氧体磁芯的屏蔽电缆。

之前和之后的图像都是在前置放大器打开并且 LNA 和 VGA 都设置为 24db 的情况下拍摄的。

采样率和基带滤波器

不建议使用低于 8MHz 的采样率。部分原因是因为 MAX5864（ADC/DAC 芯片）未规定工作频率低于 8MHz，因此 Maxim 未对其性能做出任何承诺。但更重要的是，MAX2837 中的基带滤波器具有 1.75MHz 的最小带宽。它无法在 2MHz 采样率下提供足够的滤波来去除相邻频谱中的大量信号能量（超过调谐频率的 +/-1MHz）。MAX2837 数据表表明，在 +/-1MHz 时，滤波器仅提供 4dB 衰减，而在 +/-2MHz 时（信号会混叠到 2MHz 频谱的中心），它衰减约 33dB。这很重要。这是一张图片： max2837-1m75bw-at-2m-1

在 8MHz 采样率和使用最小 1.75MHz 带宽滤波器时，响应如下： max2837-1m75bw-at-8m-1

您可以看到在 +/-2.8MHz 时衰减超过 60dB，这足以在 ADC 数字化基带之前消除显着的相邻频谱干扰。如果使用此配置获得 2MHz 采样率，请在 8MHz 源之后使用 GNU Radio 块，该块使用相当锐利的低通滤波器（复杂滤波器，截止 <1MHz）执行 4:1 抽取。

HackRF 社区项目和提及

您是否使用 HackRF 做过一些很酷的事情或在您的某个演示文稿中提到了 HackRF？让我们知道，我们可能会在此处发布链接！

HackRF 与特斯拉 Model S（Sam Edwards）
Jawbreaker/VFD 频谱分析仪(Jared Boone)
乐高汽车（Michael Ossmann）
无线麦克风（贾里德·布恩）
特斯拉充电端口开启器(Radoslav Gerganov)

退役项目

汽车遥控无钥匙进入系统 (Mike Kershaw)
使用 HackRF (BinaryRF) 解码 Pocsag 寻呼机
使用 HackRF (BinaryRF) 嗅探 GSM