基于ADALM-PLUTO实现FM的相关功能
涉及GNURADIO，NBFM，WBFM

以下组件的解释为我自己的理解，因自己还是初学者，不到位之处还请谅解指出，权威参考请见GNU Radio 官方wiki

对于初学者来说，最容易报错的一个为数据类型匹配的问题，然后还一个就是采样率不匹配的问题。

0x00 FM的接收

1. Options组件：选择整个程序在什么GUI框架下运行，此处选择QT GUI，选择后，程序中涉及GUI界面显示的都只能选择QT的组件。
2. PlutoSDR Source：Pluto的接收输出，使用Pluto官方的win安装包自带该组件，如果是公版GNU Radio，可能需要自行安装。主要控制参数为LO Frequency，Sample rate，RF bandwidth。
3. QT GUI Chooser：QT GUI的选择组件，此处设置了两个选择，第一个为Frequency，提供默认频率选择。第二个为Stream，选择使用何种组件搭配来实现FM的接收。这两个组件还设置了GUI hint参数，可以对组件在界面上的显示位置进行控制，详细用法可以参照GNU Radio的官方wiki，或者科罗拉多大学的的这个通信教程 。
4. QT GUI Range：QT GUI的变量范围组件，此处设置了两个可以调节的变量，第一个为volume 控制音量大小，第二个为频率选择范围（但是在本程序中，这个选择暂时不可用，因为会和之前的频率Chooser 组件冲突，暂时未找到解决办法，可能需要在生成的python代码中进行修改控制）。
5. Variable：变量组件，改变该变量值可以同时设置各个组件含有该变量的值。
6. Selector：选择组件，可以选择如何输入输出。
7. WBFM Receive：FM解码的关键组件，Quadrature Rate 需要与上一级采样率相同，Adudio Decimation 为音频分频系数。官方WIKI。
8. Rational Resampler: 重采样组件，Interpolation 为插值系数，即输入采样率与插值系数相乘，Decimation 为抽取系数，即采样率与插值系数相乘后再除抽取系数。可以理解为采样率的 OUT = IN（Interpolation / Decimation）。官方WIKI.
9. Low Pass Filter：低通滤波组件，Decimation 为抽取系数，Cutoff Freq在这设置的为100k，如果设置为300k，会有杂音。为何如此取值还没有研究明白。
10. QT GUI Sink：QT的波形显示组件，可以显示频域，时域，瀑布图等。

0x01 FM接收流程图解释

首先 确定下Audio Sink的采样率，FM广播一般的采样率最高为24K，所以我们设置为24K。音频采样率

1. 第一条：接收到的信号直接通过WBFM Receive 进行解码，再通过Rational Resampler进行采样率匹配给Aduio Sink。这一条流没有试验成功。但是这个博主是这样实现的hackrf FM 收音机。所以这条流还需要调试完善。
2. 第二条：将接收到的信号通过Rational Resample组件，将2m采样率的输入数据，抽取为2m/8=250k采样率的数据，输入给WBFM Receiver模块，解码后，再通过Rational Resampler模块 输出250K × 24 /250 =24k 采样率的数据直接给Audio Sink。
3. 第三条：将接收到的信号通过Low Pass Filter，输出250K采样率数据，再通过WBFM 及 Rational Resampler 模块进行输出。此处还旁路了一个NBFM Receive 模块，这个模块也是FM解码模块，只是为窄带FM，带宽为15K，常用于对讲机，WBFM的带宽为75K。注意NBFM模块的Audio Rate 和Quadrature Rate的取值，此处设置为相同。

除了使用现成WBFM模块解码，可以尝试使用更原始的解码方式进行功能实现。

同时，这只是单声道的解码，可以尝试立体声道，电视伴音的解码。

0x02 FM的发射

发射模块基本与接收模块组件一致。

0x03 FM的发射流程图解释

注意，在我们接收的FM波段发射为违法发射。此试验请在室内小功率短时间试验。

首先注释的音频采集模块，使用Audio Source 模块对音频进行采样，采样后，保存至电脑的WAV文件中。

使用Selector 对音频流进行选择，Audio Source即为直接发射实时音频，Wav File Source 即为发射Wav文件。

通过重采样模块和WBFM 模块生成需要发射的数据，通过Pluto发射。

0x04 频谱分析仪的设计思路

因时间能力有限，初略查看了频谱分析仪的要求，认为首先需要实现扫频输出（可能需要进行Python编程），然后再对输入进行处理。

0x05 建议

硬件建议：

   先行测试硬件的完整性，包括替换的天线是否能够正常使用。

软件建议：

1.  注意GNURADIO的数据类型匹配，即输入输出组件的端口颜色需要匹配。
2.  注意采样率的匹配。

对活动建议：

1. 建议提供三道题目的解题思路。
2. 建议区分题目难度，并根据难度和工作量还有文档质量进行分档活动返还。

0x06 心得

作为一个初学者，刚好有时间玩一玩SDR，接触SDR有一段时间，包括RTL-SDR，HackRF。但是还是通过此次活动，强迫自己学习了Gnu Radio的相关知识，收获很大。