HackRF Pro заставляет USB 2.0 выбирать между полосой и битами
У USB 2.0 есть очень материальный потолок: сырой поток I/Q быстро съедает всю шину. HackRF Pro предлагает не мириться с одним компромиссом на все задачи. Инженер может загрузить другое gateware и решить, что в этот момент ценнее для эксперимента: увидеть более широкую полосу с грубой оцифровкой или отдать часть полосы за более длинное цифровое слово.
Штатный режим выдаёт в компьютер до 20 MS/s как 8-битные I и Q через USB-C в режиме High-Speed. Half-precision gateware упаковывает каждый компонент в 4 бита и поднимает скорость потока до 40 MS/s. Такой режим рассчитан на обзор спектра, широкополосные сигналы и задачи, где несколько потерянных бит допустимы. Extended-precision gateware, напротив, передаёт 16-битные I/Q. Перед этим FPGA должна проредить или интерполировать данные минимум в 16 раз, поэтому режим обслуживает существенно более узкую мгновенную полосу.
Именно FPGA стала содержательным изменением относительно HackRF One, где стоял CPLD. В HackRF Pro установлена Lattice iCE40UP5K: 5280 LUT4 и восемь DSP-блоков MAC. Она выполняет в реальном времени DC blocker, сдвиг спектра на fs/4, децимацию на приёме и интерполяцию на передаче с коэффициентами от 1 до 32. Постоянная составляющая и паразитный пик в центре спектра перестают быть неизбежной платой за прямое преобразование: блокировку DC можно включить в цифровой цепочке. Производитель заявляет устранение выраженного DC spike, однако независимой серии лабораторных проверок этого эффекта пока не опубликовано.
Слово «16 бит» здесь легко прочитать слишком оптимистично. Это формат выходного I/Q-потока и внутренняя точность обработки, а не 16 эффективных бит АЦП. Документация приводит типичный ENOB 9–11 бит. Но длинное слово после цифровой фильтрации всё равно полезно: узкополосный приёмник получает запас для последующей DSP-обработки, хотя физический динамический диапазон входного тракта этим не удваивается.
RF-архитектура сохраняет знакомую идею HackRF One: это half-duplex трансивер с рабочим диапазоном 100 кГц–6 ГГц; синтезатор перестраивается от 0 до 7.1 ГГц. В Pro добавлены TCXO, экранирование RF-узла, SMA для опоры и триггера, аппаратная блокировка передачи. Great Scott Gadgets также сообщает о более ровной АЧХ и меньшей шумовой фигуре. В собственном опыте компании с двумя диполями на 1090 МГц прототип Pro принял примерно вдвое больше валидных ADS-B сообщений и увидел борта на 15–50 км дальше. Это измерение одной точки и пары экземпляров, а не паспортная гарантия для любого эфира.
Плата остаётся редким случаем прибора, где цифровой и аналоговый компромиссы можно разбирать буквально по слоям. Схемы и PCB опубликованы в KiCad под CERN-OHL-P-2.0, документация раскрывает структуру gateware, а проект сертифицирован OSHWA. Для пользователя это означает возможность проверить, где именно заканчивается радиотракт и начинается алгоритм, который решает судьбу каждого отсчёта до USB.