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SDRLab H4M（HackRF PortaPack）— 完整指南

一句话总结：H4M 是现行世代的 HackRF One PortaPack——一个 3.2 吋触控萤幕外壳，把 1 MHz–6 GHz 的 SDR 收发器变成独立的手持无线电实验室，靠电池运作、不需要电脑。Mayhem 固件把它变成音讯接收器、频谱分析仪、讯号录音机与更多工具。

适用装置：SDRLab H4M（HackRF One 相容射频主机板与 PortaPack H4M 面板组合）。
适用对象：大专院校理工科研究生、实验室专案研究人员（初次接触软体定义无线电 SDR）。
参考固件：PortaPack-Mayhem v2.4.0 官方发行版（硬体目标 hackrf）。
手册版本：03 ｜ 更新日期：2026-10-03 ｜ 发布平台：doc.yupitek.com（简体中文正式版）

型号区隔重要提醒

SDRLab H4M 与 H4M Pro 在射频架构、主机板修订、电源管理（内建锂聚合物软包 vs 18650 电池）及时钟电路上均有显著不同。请勿交叉套用 H4M Pro 的专属固件（firmware_hpro.bin）、SD 资源包或刷写指令，以免造成装置故障。本手册只适用 H4M；如果你的装置是 H4M Pro，请阅读 H4M Pro 手册。

目录​

00 先读我：安全 5 原则与学习路线图​

软体定义无线电（SDR, Software-Defined Radio）是极为强大的研究与教学工具。在开始任何操作之前，请全体读者务必恪守以下 5 项核心原则：

射频安全防护关卡

开始之前，请记住安全 5 原则
  1. 先练习「纯接收」：本手册前半部只专注于讯号的接收、频谱观察与资料解调，不涉及任何发射操作。
  2. 发射（TX）与重放（Replay）必须取得实验室书面授权：严禁以天线进行空中辐射发射练习。所有发射实验必须在完全受控的有线同轴链路中进行，并经指导教授或实验室管理者书面审核。
  3. 天线只用于接收：装上天线时，切勿启动任何发射或重放功能。
  4. Bias-Tee 与 RF Amp 预设保持 OFF：初学接收与一般实验不需要开启同轴供电（Bias-Tee）或内部射频前置放大器（RF Amp），避免烧毁输入端。
  5. 有疑问立即停机咨询：所在地法规（如台湾 《无线电管理条例》）及学校实验室规范具有最高法律效力；遇到异常发热、讯号过载或不明操作时，请立即断电并向指导教授或实验室管理者请益。

核心限制与法律规范​

  1. 接收边界：接收并解调合法公开的广播讯号（如商用 FM 广播）属于合法学习范畴。然而，未经授权拦截、记录、公开或解密非公开通讯（如警消、军用、航空、他人私人通讯）受刑法及电信法规严格规范与处罚。
  2. 发射许可：业余无线电频段发射需要执照与合规电台；ISM 频段亦有严格的功率与场强限制。有线实验即使不产生空中辐射，亦必须遵守设备电气安全界限。Great Scott Gadgets（GSG）公开文件将 HackRF One 的最大接收输入标示为 −5 dBm；这是应避免接近的损坏界限，不是正常工作目标。H4M 是相容衍生硬体，实际额定请以供应商资料确认；规格不明时，请停止操作并询问指导教授或实验室管理者。

学习路线图​

核心物理量快速导读：dB 与 dBm​

在射频领域中，我们会频繁遇到 dB 与 dBm：

  • dB（分贝，Decibel）：代表两个功率的相对比值，计算公式为 dB = 10 * log10(P1 / P2)。
    • +3 dB 代表功率增为 2 倍；-3 dB 代表功率减半。
    • +10 dB 代表功率为 10 倍；+30 dB 代表功率为 1,000 倍。
    • 衰减器标示 30 dB，表示通过的讯号功率会被衰减为原来的 $1/1000$。
  • dBm（毫瓦分贝）：代表相对于 1 mW（毫瓦） 的绝对功率值，计算公式为 P(dBm) = 10 * log10(P(mW) / 1 mW)。
    • 0 dBm = 1 mW。
    • +10 dBm = 10 mW；+20 dBm = 100 mW。
    • -5 dBm ≈ 0.316 mW（GSG 文件中 HackRF One 的最大接收输入界限；H4M 以供应商资料为准）。
  • 运算规则：发射功率（dBm）减去衰减量与线损（dB）等于接收端输入功率（dBm）：

P_RX = P_TX - 衰减量 - 线损


---

## 01 15 分钟快速上手（第一次成功：收听 FM 广播）

![15 分钟快速上手流程](/img/sdrlab/h4m/h4m-00-1.png)


本节旨在让你在 15 分钟内体验到软体定义无线电的魅力，建立信心后再深入各项原理。

| 步骤 | 核心动作 | 预期成果 |
|:---:|---|---|
| **Step 1** | 将你的接收天线锁到 `ANT` 端子（盒内是否附天线依订单而定，见第 02 章） | 天线固定良好，手指转紧即可 |
| **Step 2** | 确认 microSD 卡已插入机身卡槽（若尚未准备可先跳过，仍可开机测试） | 卡片卡扣就位 |
| **Step 3** | 将 `POWER` 开关拨至 ON（位置以机身丝印为准） | 萤幕亮起，显示 Mayhem 主选单 |
| **Step 4** | 透过旋钮与方向键进入 **Receive** → **Audio** | 进入音讯接收介面 |
| **Step 5** | 将 `mode` 切换为 **WFM**，输入你所在地电台的 FM 频率（查询方式见附录 A），慢慢调大 `volume` | 扬声器传出清晰广播声，画面上出现显著讯号峰 |

### 快速上手操作步骤

```text
主选单 (Main Menu)
  └─ Receive
       └─ Audio
            ├─ mode: WFM
            ├─ frequency: 你所在地电台的频率（请见附录 A）
            ├─ Amp: OFF
            ├─ gain: 先保持低档位，听不到再逐步调高
            └─ volume: 依听感调整
  1. 接妥天线：将天线接头对准机身 ANT SMA 母头，顺时针用手指旋紧。若使用伸缩天线，可拉长到约 75 cm（约为 100 MHz 的 1/4 波长）。
  2. 开机进入介面：拨动电源开关开机。在主画面中，按方向键选择 Receive，按中央确认键进入；接著选 Audio 并按中央键确认。
  3. 设定调变模式：使用方向键将游标移至 mode 栏位，转动旋钮切换为 WFM（宽频调频广播）。
  4. 设定频率：移至 frequency 栏位，输入你所在地电台的频率。请先到该电台的官方网站查询；每个地区的频率不同，不要直接抄别人的数字。
  5. 安全调整音量：确认画面上的 Amp 保持为 OFF。慢慢旋转调整 volume，即刻可听见熟悉的电台广播声音！
  6. 安全退出：按实体 Back 键（或选取画面上的返回项目）退出至主选单。

恭喜！你已经成功完成了第一次 SDR 射频接收！接下来请跟随手册完整建立系统环境。

02 认识 H4M 硬体与控制介面​

SDR 讯号链运作原理

概念：H4M 如何运作​

HackRF 将频谱数位化；PortaPack 提供人机介面；Mayhem 固件提供应用程序。不需要电脑——H4M 就是完整的实验室。

盒内配件清点​

项目典型内容说明
PortaPack H4M扩充外壳，含 3.2 吋雾面触控萤幕、旋转滚轮、喇叭、麦克风包含上层压克力保护板与控制总成
HackRF One（或 R10C）H4M 所安装的 SDR 主机板1 MHz – 6 GHz 半双工收发核心
天线组宽频伸缩天线（40–6000 MHz）+ 频段专用天线依采购组合提供不同增益天线
传输缆线USB-C 资料传输线、SMA 公对公连接线支援数据传输与有线回放测试
额外配件（依套件而定）20 dB 功率放大器、可充锂电池、专用便携盒实验室进阶选配

规格一览​

HackRF One（无线电核心）​

项目规格
频率范围1 MHz – 6 GHz
操作模式半双工收发器（Half-Duplex Transceiver）
采样率2 – 20 Msps（正交 Quadrature）
解析度8 位元 I / 8 位元 Q
传输介面高速 USB（H4M 套件采用 USB-C）
天线连接埠SMA 母座，50 Ω
天线埠直流供电软体控制 Bias-Tee，最大 50 mA @ 3.0–3.3 V（预设保持 OFF）
最大 RX 输入-5 dBm（超过将造成射频前端永久损坏！）
最大 TX 输出+10 dBm（10 mW）；典型值 0 至 +5 dBm
时脉同步CLK IN / CLK OUT（支援高精度 TCXO 同步）

PortaPack H4M（外壳与人机介面）​

项目规格
显示器3.2 吋 240×320 雾面 LCD 触控萤幕
控制元件方向键、360° 旋转滚轮（平面设计）、选择按钮、实体电源开关
音讯系统内建喇叭、内建麦克风（拨动开关）、3.5 mm 耳机／麦克风复合插孔
储存介面microSD 卡槽（FAT32 格式，应用程序、日志与录音必备）
电池模组2500 mAh 可充电锂聚合物电池，含独立管理 IC 与电量监控
充电接口USB-C，附真正的实体开／关拨动开关
扩充介面GPIO 端口（支援 I2C 通讯），供外接 GPS 接收器等模组
外壳材质黑色涂鸦透明压克力注塑保护壳

H4M 相较于旧款 H2 的主要改进​

  • USB-C 取代 Micro-USB：供电更稳固，相容现代充电线。
  • 实体电源开关：具备真正的 ON/OFF 切换开关，彻底杜绝待机漏电。
  • 内建音讯总成：内建扬声器与麦克风并具备自动侦测切换。
  • I2C 扩充 GPIO：可外接硬体 GPS 模组。
  • 平坦化外观设计：更加轻薄便携。

两层架构解析​

H4M 两层模组化架构

SDRLab H4M 采用模组化叠层架构：

  1. 底层：射频主机板（HackRF One 相容核心）：
    • 负责射频调谐、混频、I/Q 取样与数位讯号转换。
    • 射频范围标称为 1 MHz – 6 GHz（各频段灵敏度依滤波与天线而异）。
    • 核心收发晶片为半双工架构（同时间只能接收或发射）。
  2. 顶层：PortaPack H4M 面板：
    • 搭载微控制器、触控彩屏、导航控制轮、按键、扬声器、microSD 卡槽与内建锂电池。
    • 运行开源 Mayhem 固件，使 H4M 成为无需外接电脑即可独立运作的掌上型频谱与无线电终端。

盒内配件清点​

请依你的订单与出货清单逐项清点。下列是常见项目，不一定每份订单都有，不要因为商品照片有就认为是标准配件：

  • SDRLab H4M 主机
  • USB 资料连接线（接头型式依批次而定）
  • 接收天线（SMA 公头；是否随附依订单而定）
  • 其他选购天线（例如特定频段的胶棒天线）

如果有缺件、外观损伤或连接埠变形，请先拍照留存，再联络供应商。Yupitek 不附 microSD 卡，也不预载资源，请自备（见第 03 章）。

实体接口与端子定义​

接口辨识准则

接线时请一律以机身金属壳或外壳丝印文字为准，切勿单凭手册或网路照片的方向猜测！

丝印名称物理介面核心用途初学阶段连接建议
ANTSMA 母头（外螺内孔）射频输入／输出端子可以连接（仅限纯接收天线）
CLK INSMA 母头外部参考时钟输入（规格请查原厂资料）先不要连接（规格未确认前保持空置）
CLK OUTSMA 母头参考时钟输出（规格请查原厂资料）先不要连接（规格未确认前保持空置）
POWER拨动开关电源总开关（ON / OFF）依操作需求开启或关闭
USB 埠Type-C 端子充电与电脑通讯（HackRF 模式）依用途连接可信电脑或电源；若机身有多个 USB 埠，以丝印标示的用途为准，不要同时接两个
microSDTF 弹压式卡槽储存固件扩充应用（APPS）、设定与录音关机状态下插拔专用存储卡
GPIO排针端子外部除错与硬体扩充介面（接脚定义请以原厂资料为准）严禁连接（保持悬空，防止短路）

控制元件统一命名与操作指引​

为确保操作步骤清晰无误，本手册全文统一使用以下控制元件名称：

控制元件名称对应硬体核心操作功能
旋钮（Dial）可旋转之滚轮／编码器改变当前选取栏位的数值（如调整频率数字、音量大小、增益等级）
方向键（D-pad）上下左右导航键或方向摇杆在萤幕各栏位与功能表之间移动选取游标（焦点）
中央确认键（Select）旋钮中心按下或中央实体键确认选取、进入子选单或触发动作
返回键（Back）机身上标示 Back 的实体按键，或画面上的返回项目退出当前 App、返回上一层选单
触控萤幕（Touchscreen）触控面板轻触直接选取目标（若触控没有反应，请改用旋钮与方向键，并避免大力按压萤幕）

接收天线安装指南​

接收天线类型与频段选择

  1. 检查接口形式：H4M 机身的 ANT 接头为标准 SMA 母头（外螺纹，中心为金属插孔）。随附天线接头应为标准 SMA 公头（内螺纹，中心有金属针）。请目视确认中心针笔直无偏折。
  2. 安装动作：将天线垂直对准 ANT 端子，轻推就位后，用手指旋转外金属螺套直到锁紧。
  3. 安全警语：切勿使用板手或钳子暴力锁死，也不要在天线未固定时旋转整台主机，以免造成 SMA 端子内部排针扭断或焊点破裂。

03 采购与必备器材清单​

1. 纯接收自备清单（每位读者必备）​

开始前准备清单

  • microSD 卡：建议容量 16 GB 至 32 GB

microSD 选购重点与相容性

存储卡等级与丢样本风险比较：

  • 规格：建议 16 GB 至 32 GB，Class 10 / A1 等级，向可靠通路购买真品。这些标章只是入门的保守选择，不保证高采样率录制时完全不丢样。
  • 原因：大容量卡预设常为 exFAT，不代表旧版固件一定能读；容量越大也越容易买到扩容伪卡。
  • 购买后请保留发票与卡片型号，格式化前先测试完整容量与可写性（测试可能清除全部资料，请使用可信来源的测试软体，并确认选对磁碟）。
  • microSD 读卡机：
    • 用于将 Mayhem SD 资源包解压缩写入存储卡根目录。
  • 可信电脑与操作系统：
    • Windows 10/11、macOS (Intel/Apple Silicon) 或 Linux (Ubuntu/Debian)。
  • 被动接收天线：
    • 随附伸缩天线（适合 70 MHz – 1 GHz）或特定频段胶棒天线（如 433 MHz / 915 MHz）。

2. 实验室有线安全套件清单（进行第 10 章实验时由实验室统一提供）​

接收组与有线实验组配件清单

有线实验防护原则

进行任何射频发射（TX）或重放（Replay）实验时，严禁将两台 SDR 的 ANT 端口以同轴线直接互连！若无足够衰减，发射功率将直接烧毁接收端低杂讯放大器（LNA）。

  • 50 Ω 射频同轴电缆：优质双层遮蔽 RG-316 或 RG-142，SMA 公对公接头。
  • 固定射频衰减器组（Attenuators）：
    • 阻抗：50 Ω。
    • 耐受功率与衰减量：必须依第 10.3 节的功率预算计算后选用，首级衰减器要能承受发射端的最大功率。
    • 附录 B 的规格只是常见配置举例，不能直接当作安全依据；30 dB 也不是通用的安全值。
  • 隔直器（DC Block）：
    • 串联于射频链路中，物理阻绝任何直流偏置电压，保护敏感前端晶片。
  • 50 Ω 射频假负载（Dummy Load）：
    • 用于终端阻抗匹配吸收功率，非直接保护接收端。
  • 第二台独立接收量测设备：
    • 频谱分析仪、功率计，或另一台受完整衰减保护的 SDRLab H4M / HackRF One。

3. 官方软体与资源下载管道​

固件版本与 SD 资源包匹配原则

请务必从官方开源储存库下载，切勿使用来路不明的网盘或二次打包映像档：

  • Mayhem 官方发行页：GitHub portapack-mayhem Releases
  • 本手册使用的范例版本：Mayhem v2.4.0（出厂版本不一定相同，请先在 About 页确认你的版本；若是旧 nightly 或与 v2.4.0 不同，先向供应商确认升级路径，不要直接覆盖）
    • SD 资源包：COPY_TO_SDCARD_hackrf_mayhem_v2.4.0.zip（若存储卡空间有限可选 ...-no-world-map.zip）
    • 固件包（只在已决定更新固件时才下载）：FIRMWARE_mayhem_v2.4.0.zip。压缩档内含多个硬体目标，H4M 使用 firmware_hackrf.bin，不要使用 firmware_hpro.bin

下载档案 SHA-256 检查码计算指南​

下载完成后，请在终端机中计算杂凑值，并与官方发行页（GitHub Releases）上的 SHA-256 比对，确保档案完整、来源正确。如果还不熟悉终端机，请先看第 08 章的「第一次使用终端机」：

  • Windows（PowerShell 或 CMD）： 
    certutil -hashfile COPY_TO_SDCARD_hackrf_mayhem_v2.4.0.zip SHA256
  • macOS（Terminal）： 
    shasum -a 256 COPY_TO_SDCARD_hackrf_mayhem_v2.4.0.zip
  • Linux（Bash）： 
    sha256sum COPY_TO_SDCARD_hackrf_mayhem_v2.4.0.zip

04 开箱、充电与第一次开机​

4.1 充电安全与电源管理​

锂电池充电验证与状态灯号流程

H4M 使用内建锂聚合物软包电池，不是可以自行更换的 18650 电池。请不要开启机身，也不要自行更换电池。

  1. 使用规定的电源：请使用符合供应商规定的 USB 电源与可传输电力的线材；不要使用来源不明的充电器。
  2. 确认充电埠：若机身有多个 USB 埠，先确认哪一个是充电用途，不要同时接上用途不明的两个埠。
  3. 开机后查看电池状态：在主画面或选单中查看电池图示或 Battery 状态。
    • charging：表示正在充电。
    • holding：表示目前没有在充电。可能的原因包括电池已充饱，或电源、线材、埠的状态不符。不要直接判定电池故障。
  4. H4M 与 H4M Pro 的充电行为不同：不要套用 H4M Pro 的规则。如果你看到的状态与预期不符，请停止并向供应商确认你的批次行为。
  5. 异常处置：若充电过程中发现机身异常发热、外壳鼓胀、漏液或有异味，请立即拔除 USB 线，不要再充电，也不要拆开电池，并通知实验室管理者。

4.2 首次开机自检（Self-Check）​

  1. 环境准备：将 H4M 放置于绝缘、稳固的工作桌面上。
  2. 开机动作：将机身 POWER 开关推向 ON 位置。
  3. 开机画面查验：
    • 萤幕亮起并载入 Mayhem 启动画面。
    • 主画面上方会显示时间、microSD 卡状态图示、电池电压与状态。
    • 主画面中央为功能选单（例如 Receive、Transmit、Capture、Replay 等，实际项目依版本而异）。
  4. 检查固件版本字串：

先确认实机版本

  • 在主画面或 Settings 中找到 About（版本资讯）。不同版本的位置可能略有不同。
  • 记录画面上的完整版本字串（例如 Mayhem v2.4.0，或带有日期与提交码的字串），并拍照留存。
  • 这个版本字串决定你在第 05 章该下载哪一组资源包。
  1. 关机动作：操作完毕后，建议先透过返回键退回主选单，再将 POWER 开关推向 OFF。

4.3 电池容量设定（选用）​

只有在你能从电池标签或供应商文件确认这一批的实际容量时，才需要这一步。

  1. 进入 Settings → Battery（若有 Capacity 栏位）。
  2. 先记下原本的数值，再输入实际的 mAh，储存并重新确认。
  3. 如果你的版本没有这个栏位，可以略过。

容量设定只影响剩余电量的估算，不会增加电池的实际容量。

05 准备 microSD 卡与部署资源包​

microSD 卡 FAT32 格式化流程

microSD 卡是 H4M 运行外部 App（如 Audio 接收、Capture 录音、频谱分析）的必要储存媒介。若未插卡或档案结构不正确，主选单的许多图示将显示为灰色无法点击，或出现 ExtAppErr 错误。

5.1 各操作系统格式化 FAT32 指南​

请务必将 microSD 卡格式化为 FAT32 档案系统（Master Boot Record 分割区表）：

点击展开：Windows 格式化步骤
  1. 将卡插入读卡机并连接电脑。
  2. 开启「档案总管」，在该磁碟机代号上按滑鼠右键，点选「格式化」。
  3. 档案系统选择 FAT32，配置单元大小选择「预设配置大小」。
  4. 勾选「快速格式化」，点击「开始」。 (若卡片大于 32 GB 且系统选单没有 FAT32，请先查阅 Mayhem 官方格式化说明，再使用可信来源的工具。)
点击展开：macOS 格式化步骤
  1. 开启「磁碟工具程序（Disk Utility）」。
  2. 于左侧选取外接存储卡装置，点击上方「清除（Erase）」。
  3. 名称输入 H4M，格式选择 MS-DOS (FAT)，架构选择 主开机纪录 (MBR)。
  4. 点击「清除」完成格式化。 (或在 Terminal 执行：diskutil eraseDisk FAT32 H4M MBRFormat /dev/diskN，请确认 diskN 编号)。
点击展开：Linux 格式化步骤
先确认磁碟代号

格式化会清除整张卡的资料。请用容量与装置名双重确认是 microSD 卡，选错会清除其他磁碟。

  1. 透过 lsblk 确认存储卡分割区代号（例如 /dev/sdb1）。
  2. 确认无误后执行指令： 
    sudo mkfs.vfat -F 32 /dev/sdb1

5.2 解压缩与目录结构确认​

  1. 下载 COPY_TO_SDCARD_hackrf_mayhem_v2.4.0.zip。
  2. 解压缩 ZIP 档案，将压缩档内的所有资料夹与档案直接复制到存储卡的最顶层（根目录）。
  3. 检查存储卡根目录，确保结构如下，千万不要包覆一层包含 ZIP 档名的多余母资料夹：
microSD 卡根目录 (/)
├── APPS/             <-- 外部扩充程序 (.ppd 应用，若遗失主选单会反灰)
├── SETTINGS/         <-- 系统偏好设定储存目录
├── FREQMAN/          <-- 频率管理器清单档案目录 (.TXT)
├── CAPTURES/         <-- 射频录音与 IQ 资料记录目录 (.C16 / .TXT)
└── LOOKINGGLASS/     <-- 宽频扫描预设频段目录

实际资料夹依资源包版本而异，以你下载的资源包内容为准。更新时不要把旧的 APPS 整个覆盖新资源包；电脑与 H4M 也不要同时写入同一张卡。

  1. 安全退出并插卡：
    • 在电脑操作系统中执行「安全移除硬体 / 推出磁碟」。
    • 务必在 H4M 完全关机状态下，将金属接点朝向正确方向（依机身插槽图示），轻推插入卡槽直到听到清脆卡扣声。
    • 开机后，如果萤幕上方出现存储卡图示，且主选单图示正常显示，通常表示资源包已部署成功。最后仍要以第 06 章的实际接收来确认。

06 第一次接收：公开 FM 广播（详细教学）​

目标：透过 H4M 接收并解调所在地公开商用宽频 FM 广播电台。
预估耗时：约 10 分钟
所需器材：已就绪的 H4M、伸缩天线（已接于 ANT）、耳机（可选）。

操作步骤（一步一动）​

  1. 进入音讯接收模组：
    • 开机进入主选单，使用方向键移至 Receive，按中央确认键进入。
    • 移至 Audio，按中央确认键进入音讯接收画面。
  2. 选择解调模式（Mode）：
    • 将游标移至 mode 栏位。
    • 转动旋钮切换至 WFM（Wideband FM，宽频调频）。
    • (说明：一般 FM 音乐电台使用 WFM；NFM 为对讲机使用的窄频调频，在此会严重失真)。
  3. 输入中心频率（Frequency）：
    • 将游标移至 frequency 栏位。
    • 按下中央确认键选取特定位数，转动旋钮输入你所在地的电台频率（格式例如 100.700 MHz，这只是格式范例，不是通用频率，请参照附录 A 查询）。
  4. 确认高频放大器关闭（Amp OFF）：
    • 目视确认画面上的 Amp 显示为 OFF。
  5. 初始化增益（Gain）：
    • 将接收增益（LNA / VGA）先调至较低的数值，听不到或讯号太弱时再逐步调高，每次只调一项。
  6. 调大音量（Volume）：
    • 移至 volume 栏位，顺时针旋转旋钮慢慢调大，直到扬声器传出声音。
  7. 微调静噪门槛（Squelch）：
    • 若无声音，确认 squelch 数值是否过高；尝试将 squelch 调至最低（0 或 OFF），使背景白杂讯出现，确认喇叭运作正常。
  8. 微调天线与频率：
    • 适度微调天线长度与摆放角度，观察萤幕上频谱峰值变高、杂音消失、人声与音乐清晰。
  9. 正常退出：
    • 收听完成后，按下实体 Back 键安全退出至选单。
你应该看到与听到的结果

萤幕正中央会出现一个显著且稳定的讯号峰，瀑布图有明显亮带持续下移，耳机或扬声器传出清晰的广播内容。

故障排除与中断条件​

  • 有讯号峰但只有沙沙杂音：检查 mode 是否设为 WFM；若设为 NFM 则无法正确解调立体声广播。
  • 完全无声音且无讯号峰：检查天线是否确实锁在 ANT 端子、频率数值是否输入错误（注意 MHz 与 kHz 单位）。
  • ⛔ 请立刻停止：若机器突然急剧发热、萤幕异常反复重启，请立即关闭电源开关。

07 看懂频谱、瀑布图、增益控制与扫描​

7.1 频谱图（Spectrum）与瀑布图（Waterfall）原理​

频谱图与瀑布图时频原理

进入频谱或音讯页面时，画面通常分为上下两半部：

+-------------------------------------------------------+
|  频谱图 (Spectrum)                                    |
|         ^ 幅度 (Amplitude / dBFS)                     |
|         |           /\ (强讯号峰)                     |
|         |          /  \                               |
|         |  /\_    /    \    _/\ (噪底 Noise Floor)    |
|         +---\----/------\--/--------------------> 频率|
+-------------------------------------------------------+
|  瀑布图 (Waterfall)                                   |
|  时间 (t) 向下滚动                                    |
|  t0  [      ..  ======  ..    ] (颜色深浅代表相对强度)|
|  t1  [      ..  ======  ..    ]                       |
|  t2  [      ..  ======  ..    ]                       |
+-------------------------------------------------------+
  • 上半部：频谱图（横轴频率，纵轴讯号强度）：即时呈现当前通过接收机滤波器的所有频率分量强度。
  • 下半部：瀑布图（横轴频率，垂直方向为时间轴）：新资料从最上方加入并向下滚动。颜色的亮暗代表讯号强弱（例如蓝色代表弱杂讯，黄红白色代表强发射讯号），非常适合用来捕捉间歇性发射或突发封包。

7.2 增益控制链（Gain Staging）与过载排查​

HackRF 射频与中频增益链

SDRLab H4M 具备多级增益放大。以下数值是 HackRF One 的标称规格，实际可调范围与步进以你的画面显示为准：

  1. RF Amp（射频前置放大器）：提供约 14 dB 的固定高频增益。初学阶段强烈建议一律 OFF。当天线接收到强讯号时，开启 Amp 会瞬间导致接收机混频晶片饱和。
  2. LNA Gain（低杂讯放大器增益）：可调范围 0 – 40 dB（步进约 8 dB）。主要用来提高前端微弱讯号的讯噪比（SNR）。
  3. VGA Gain（基频可变增益放大器）：可调范围 0 – 62 dB（步进约 2 dB）。放大降频后的类比基频讯号，供 ADC 取样。

讯号状态判定与调整指引​

弱讯号、正常波形与 ADC 过载比对

萤幕观察现象潜在成因分析正确处置步骤
讯号峰明显，噪底平坦低沉增益设定适当，天线匹配良好维持当前参数，进行稳定观测。
整个频谱噪底全部上浮，冒出无数假峰（Spurs）前端过载（Overload / Saturation）立刻降低 LNA 与 VGA 增益，确保 Amp 为 OFF。
频谱平坦，看不到目标讯号峰频率偏离、天线长度不配或讯号过弱重新确认目标频率，适当拉长天线，以 +8 dB 小步调升 LNA。
有显著峰值，但解调声音破碎失真讯号过强导致基频截波，或解调频宽设太窄调降 VGA 增益 6~10 dB，检查解调频宽设定。

7.3 频率扫描工具：Recon 与 Scanner​

  1. Recon（范围频段侦察）：
    • 适用情境：搜寻某个频率区间（例如 $144.000 MHz ~ 146.000 MHz$ 业余段）内有哪些使用中的频道。
    • 核心参数（栏位名称依版本而异）：
      • 范围的下限与上限：搜寻的起始与终止频率。
      • 步进（Step）：步进间隔（例如语音频道设为 $12.5 kHz$ 或 25 kHz）。
      • 静噪（Squelch）：静噪门槛，当讯号强度超越门槛时才会停止并播放该频道。
  2. Scanner（指定频率清单巡查）：
    • 适用情境：读取 microSD 卡内的自订频率库进行轮流巡更监听。
    • 频率档案路径：放在存储卡 FREQMAN/ 目录下之 .TXT 档。

最小自订 FREQMAN 频率清单范例​

若欲建立自己的频率监听库，建议先复制 FREQMAN/ 里资源包内附的既有档案，照它的格式修改。以下是格式示意，档名与数值都请换成你所在地合法可接收的频率：

f=<频率，单位 Hz>,d=<名称>,m=WFM
f=<频率，单位 Hz>,d=<名称>,m=NFM
  • 每行以逗号分隔：f= 代表频率（以 Hz 为单位）、d= 代表名称标签、m= 代表预设解调模式。支援的栏位依版本而异，请以内附档案为准。
  • 先测试一个已知的电台频率，确认清单可用，再逐步扩充。

08 连接电脑操作（SDR 外接模式）​

当你需要更强大的运算能力、录制高频宽讯号，或搭配 GNU Radio 进行演算法开发时，可以将 H4M 连接电脑，切换至 HackRF 模式。

四种运作模式解析​

H4M 系统四大运作模式切换路径

模式名称主机角色萤幕状态适用场景
Standalone Mayhem掌上独立运作显示 Mayhem 彩色选单与 App现场移动监测、快速检视、随身收听
HackRF USB Peripheral电脑的外接 SDR 射频介面卡面板停止 App 运作，转由电脑控制搭配 SDR++、GQRX、GNU Radio 开发
DFU Recovery晶片底层引导救援萤幕可能全暗；不能只凭萤幕或灯号判断固件损毁修复（见第 11 章，限管理者）
SD over USB读卡机模式（若你的版本支援）依版本而异免拆卡透过 USB 存取 microSD 档案

进入 HackRF 模式步骤​

  1. 退出 H4M 当前正在运行的所有 App，回到主选单。
  2. 在选单中找到并点击 HackRF（部分版本显示为 HackRF Mode）。
  3. 使用优质 USB 数据线将 H4M 的 Type-C 埠连接至电脑。

各操作系统安装与驱动验证​

点击展开：Windows
  1. 下载并安装开源 SDR 环境 radioconda，或依 GSG 官方安装文件安装 HackRF 工具。
  2. 将 H4M 连接至电脑并进入 HackRF 模式。
  3. 开启「装置管理员」，应可看到与 HackRF 相关的装置（名称依机型与驱动而异）。
  4. 开启命令提示字元（CMD），输入： 
    hackrf_info
  5. 如果装置没有被辨识，请先确认 USB 线可传输资料，以及 H4M 已进入 HackRF 模式。不要对 DFU 或序列埠（serial）介面强装驱动；DFU、serial 与射频（radio）介面的驱动各不相同，不能互相替换。必要时再依官方文件使用 Zadig，并确认你选到的是 HackRF 的射频介面。
点击展开：macOS
  1. 开启 Terminal，透过 Homebrew 安装： 
    brew install hackrf
  2. 将 H4M 连接电脑并切入 HackRF 模式，于 Terminal 执行： 
    system_profiler SPUSBDataType | grep -A 5 -i "HackRF"
    hackrf_info
点击展开：Linux（Ubuntu／Debian）
  1. 开启终端机，安装官方套件： 
    sudo apt update
    sudo apt install hackrf
  2. 执行检测： 
    hackrf_info
  3. 如果出现 Permission denied，表示一般使用者没有存取 USB 装置的权限。请确认套件已安装 udev 规则，重新载入规则并重新插拔装置，必要时重新登入： 
    sudo udevadm control --reload-rules && sudo udevadm trigger

第一次使用终端机​

  • Windows：按 Win 键，输入 cmd，开启「命令提示字元」。
  • macOS：按 Command + 空白键，输入 Terminal，按 Enter。
  • Linux：按 Ctrl + Alt + T，或从应用程序选单开启「终端机」。
  • 贴上指令后按 Enter 执行。指令中的档名、磁碟代号请换成你自己的。

hackrf_info 输出范例​

连接成功时，命令列会回传类似以下的资讯。这只是格式范例，序号与版本会因机器而异，请以你的实际输出为准：

Found HackRF
Index: 0
Serial number: 0000000000000000xxxxxxxxxxxxxxxx
Board ID Number: 2 (HackRF One)
Firmware Version: 2024.02.1 (API:1.07)
Part ID Number: 0xa000cb3c 0x00594f54

若输出 No HackRF boards found，请重新检查 USB 线是否具备资料传输功能（非纯充电线），并确认装置已确实进入 HackRF 模式。若工具版本过旧或板型显示不明，请先依官方文件更新工具，不要急著刷写固件。

电脑端接收软体实作（以开源 SDR++ 为例）​

  1. 下载与安装：前往 SDR++ 官方网站 下载对应操作系统版本。
  2. 来源选取（Source）：在 Source 下拉选单中选取 HackRF，点击 Refresh 后按下 Play 启动串流。（SDR++ 只是范例，GQRX、SDR# 等相容软体也可使用。）
  3. 电台收听：
    • 于频率栏位输入与第 06 章相同的 FM 广播频率。
    • Radio 解调面板中切换至 WFM。
    • 调整电脑喇叭音量，即可在电脑端享受超高解析度瀑布图与纯净的广播音讯。

09 【选修】进阶接收：APRS、POCSAG 与 BLE 观察​

在深入通讯协定分析时，SDR 可以作为优秀的基频封包观察器。

协定观察之隐私与授权界限

本节仅限用于接收公开广播资讯（如 APRS 气象封包）或实验室自有发射装置的封包除错。严禁针对私人传呼（POCSAG）或他人蓝牙装置进行恶意拦截或隐私资讯搜集。

1. APRS 业余无线电封包接收​

  • 协定说明：APRS（Automatic Packet Reporting System）广泛应用于业余无线电，以 AFSK 1200 bps 调变传送电台位置、气象与遥测数据。
  • 操作流程：
    1. 于主选单进入 Receive → APRS。
    2. 设定当地业余无线电 APRS 频率（例如台湾常见为 144.640 MHz，美国为 144.390 MHz；实际频率请以当地主管机关与业余无线电社团的最新公告为准）。
    3. 当周遭有业余电台发射时，萤幕将解析出发射台呼号（Callsign）、经纬度座标与即时讯息文字。

2. POCSAG 实验寻呼讯号观察​

  • 协定说明：POCSAG 是传统寻呼机（Pager）采用的 FSK 协定。
  • 操作限制：仅限使用实验室自备之低功率寻呼机测试讯号源进行验证。
  • 操作流程：进入 Receive → POCSAG，设定测试频率与鲍率（如 512 / 1200 bps），比对自行发送的无敏感内容测试字串。

3. BLE 广播封包观察​

  • 协定说明：BLE（Bluetooth Low Energy）在 2.4 GHz 频段的三个主要广播频道（37、38、39 频道，分别对应 2402、2426、2480 MHz）发送 Advertisement 封包。
  • 操作流程：进入 Receive → BLE RX，可观察周遭自有 iBeacon 或物联网感测器发射之 MAC 位址与广播数据强度。

10 【实验室授权】有线 Capture、单次 Replay 与 TX 实验​

合法实验边界与空中辐射禁令

绝对安全禁令：本章所有实验必须符合以下前提
  1. 书面审核：必须取得指导教授或实验室管理者签核之实验计划书（载明频率、功率预算、时长与目的）。
  2. 全封闭有线链路：严禁连接天线！必须使用 50 Ω 遮蔽同轴电缆、串联足额固定衰减器与隔直器（DC Block）。
  3. 单次发射原则：Loop 循环发射必须目视确认为 OFF。发射时间以秒为单位，完成后立即停机。
  4. 双机角色分立：半双工装置不能见证自己的发射。观察发射必须使用第二台独立且具备衰减保护的接收机。

10.1 IQ 讯号本质、复数采样率与 C16 格式规格​

正交 I/Q 取样原理与星座概念

SDR 录制的并非音讯档，而是直接记录高频降频后的同相（I, In-phase）与正交（Q, Quadrature）基频向量样本：

  • C16 档案格式：

    • 样本容器结构：以 16-bit 带符号整数（Signed 16-bit Little-Endian, int16_t）交错储存：[I0, Q0, I1, Q1, I2, Q2, ...]。
    • 每个复数样本占用大小：2 bytes (I) + 2 bytes (Q) = 4 bytes。 C16 原始数据与 TXT 诠释资料成对结构

  • 伴随元数据（Metadata TXT）：

    • 每个 .C16 档案在录制时会自动生成同名的 .TXT 档（例如 capture_01.C16 伴随 capture_01.TXT），记录中心频率与精确采样率。

采样率与资料储存速率对照表​

每秒资料量 (Bytes/s) = 采样率 (Samples/s) × 4 Bytes
采样率（Sample Rate）观测频宽上限每秒资料写入量5 秒录制资料量存储卡负载评估
250 kHz~200 kHz1,000,000 Bytes (~1 MB/s)5,000,000 Bytes (~5 MB)🟢 极低，任何合格卡均可
500 kHz~400 kHz2,000,000 Bytes (~2 MB/s)10,000,000 Bytes (~10 MB)🟢 推荐入门实验采样率
1.0 MHz~800 kHz4,000,000 Bytes (~4 MB/s)20,000,000 Bytes (~20 MB)🟡 需确保 microSD 为 A1 级
2.0 MHz~1.6 MHz8,000,000 Bytes (~8 MB/s)40,000,000 Bytes (~40 MB)🟠 写入延迟高时可能丢样

(提醒：硬体规格宣称的 20 Msps 是电脑端 USB 传输的数值，不要直接套用到 microSD 卡录制，否则可能严重丢样。表中的观测频宽只是约略值，实际可用频宽依滤波与设定而异。)

10.2 研究生专用：Python C16 IQ 档案读取与分析脚本​

完成 Capture 录制后，你可以将档案取出并在电脑中透过 Python 进行 FFT 讯号分析：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def read_c16_iq(filename, num_samples=100000):
    """读取 Mayhem C16 格式复数 IQ 样本"""
    # 读取交错之 int16 阵列
    raw_data = np.fromfile(filename, dtype=np.int16, count=num_samples * 2)
    # 将 I 与 Q 重新组合为复数阵列：I 为实部，Q 为虚部
    i_samples = raw_data[0::2].astype(np.float32)
    q_samples = raw_data[1::2].astype(np.float32)
    complex_iq = i_samples + 1j * q_samples
    return complex_iq

# 范例执行
if __name__ == "__main__":
    c16_file = "CAPTURES/test_signal.C16"
    sample_rate = 500e3  # 500 kHz
    iq = read_c16_iq(c16_file, num_samples=50000)
    
    # 绘制前 500 点时域 I/Q 波形
    plt.figure(figsize=(10, 4))
    plt.plot(np.real(iq[:500]), label="I (In-phase)", color="blue")
    plt.plot(np.imag(iq[:500]), label="Q (Quadrature)", color="orange")
    plt.title("Mayhem C16 IQ Time-Domain Waveform")
    plt.xlabel("Sample Index")
    plt.ylabel("Sample Amplitude")
    plt.legend()
    plt.grid(True)
    plt.show()

10.3 射频功率预算与衰减链计算​

四种硬体保护手段

在发射端（TX）与接收端（RX）连接前，必须进行严谨的链路功率计算：

P_RX,worst = P_TX,max - A_min - L_min
  • P_TX,max：发射端之最大可能输出功率（单位：dBm）。
  • A_min：衰减器之最小标称衰减量（单位：dB）。
  • L_min：同轴电缆与接头之最小线损（保守估算可设为 0 dB 或 1 dB）。
  • P_RX,allowed：接收端设备允许之最大输入功率。GSG 文件对 HackRF One 的标示为 −5 dBm，这是损坏界限；H4M 是相容衍生硬体，请以供应商资料确认额定。
  • M：预留之安全余量（Safety Margin，必须 ≥ 10 dB）。

算例示范（示意算例，数字依实测器材为准）​

[发射端 H4M TX] ---> [30 dB 衰减器] ---> [20 dB 衰减器] ---> [DC Block] ---> [接收端 H4M RX]
  P_TX = +10 dBm        (耐受 5W)          (耐受 2W)       (隔离直流)      P_RX_allowed = -5 dBm（教学示意）
  • 假设已知发射端在特定频段之最大输出 P_TX,max = +10 dBm（约 10 mW）。
  • 链路串联两颗衰减器：30 dB + 20 dB = 50 dB 总衰减（A_min = 50 dB）。
  • 保守估算线损 L_min = 0 dB。
  • 计算接收端最坏情况输入功率：

P_RX,worst = +10 dBm - 50 dB - 0 dB = -40 dBm

- 计算安全余量：
  ```text
M = P_RX,allowed - P_RX,worst = -5 dBm - (-40 dBm) = 35 dB
  • 结论（仅限本算例）：安全余量高达 35 dB（远大于 10 dB 要求）。算例中的 −5 dBm、+10 dBm 与衰减量都只是教学示意，实验时请改填你确认过的额定与实际器材数值，并取得书面核准后才能通电。

10.4 有线 Capture 录制操作流程​

实验室授权有线 Capture 流程

  1. 接线检查：讯号源保持关闭，将讯号源透过衰减链连接至 H4M ANT 端子，串入 DC Block。
  2. 进入 Capture：进入主选单 Capture。
  3. 设定采样率与频率：
    • 频率设定为实验核准频率。
    • Sample Rate 设定为 500 kHz。
    • 确认格式为 C16。
  4. 确认剩余空间与 Amp：确认 microSD 卡空间充裕，Amp 保持 OFF。
  5. 开始录制：按下萤幕上的 Record 钮，秒数开始累加。
  6. 提供测试讯号：开启受测讯号源，发射 3~5 秒之已知测试封包。
  7. 停止录制：关闭讯号源，并立即按下 H4M 的 Stop 按钮。
  8. 检查完整性：查看萤幕上的 Dropped / Loss 数值。必须为 0；若有丢样则该档案不可用于后续重放。

10.5 严格单次 Replay 重放操作流程​

单次 Replay 安全审核关卡

  1. 角色确认：H4M-A 作为发射端，H4M-B（或频谱仪）作为接收端。两机均关机，完成 50 dB 衰减保护链连接。
  2. 进入 Replay：开机后进入 Replay 应用。
  3. 选取档案：从列表选取刚刚录制的单一 .C16 档案。
  4. ⚠️ 关键安全检查：Loop 必须确认为 OFF：
    • 目视确认萤幕上的 Loop 开关为 OFF。
    • (说明：若 Loop 为 ON，发射将无限循环持续，造成射频过热与干扰风险！)
  5. 增益设定：确认 Amp 为 OFF，TX Gain 设定在指导教授核准之低档位。
  6. 接收端就绪：接收端开启频谱分析仪或 Audio 接收 App，准备捕捉讯号。
  7. 单次发射：按一下 Play。观察进度条跑完 1 次后立即自动停止发射。
  8. 停机复原：按下实体返回键退出 Replay，关闭主机电源，拆卸同轴电缆并妥善归还实验器材。

异常发射紧急终止机制

11 【进阶】固件更新与 DFU 救援指南​

Mayhem 固件分支与发行版本

维运建议

若机器目前运作正常，且能正常接收广播，请勿随意更新固件！ 遇到问题时，请先检查 microSD 卡（品质、格式、根目录与版本是否相配），不要先跳到刷写固件。

本章属于进阶维运内容，请在指导教授、实验室管理者或助教的协助下操作。

11.1 使用内建 Flash Utility 更新固件​

三种固件更新管道选择决策

若官方发布了重大的稳定性修补程序，且当前固件支援本机更新： 0. 更新前先备份你的 SETTINGS、频率清单与录制档，并确认电源稳定。

  1. 从官方 Releases 下载对应版本之 .ppfw.tar 封装档（硬体目标必须为 hackrf，例如 OCI_hackrf_mayhem_v2.4.0.ppfw.tar）。
  2. 将该档案复制至 microSD 卡根目录。
  3. 将卡插回 H4M，开机进入主选单 Utilities → Flash Utility。
  4. 于选单中选取该 .ppfw.tar 档案，先核对画面上显示的硬体目标是 hackrf，再依照画面提示按下确认开始刷写。如果找不到档案或系统判定不相容，请停止，改用其他已确认适用的方式。
  5. 刷写过程中切勿触碰电源开关或拔除存储卡。更新完成后主机会自动重新启动。重新开机后，请核对版本、APPS 与 FM 接收是否正常。

11.2 WebUSB 浏览器一键更新（hackrf.app）​

在支援 WebUSB 的 Chromium 核心浏览器（如 Chrome、Edge、Brave）中：

  1. 将 H4M 连接电脑，进入 HackRF 模式。
  2. 开启官方网页工具：https://hackrf.app。
  3. 点击 Connect Device，于弹出视窗中选取你的装置并授权连线。先确认页面显示的是正确的装置。
  4. 进入 Manage Firmware，核对硬体目标（target）与版本。如果无法确认 H4M 的 target，请停止，不要按下更新确认。
  5. 网站不一定会替换存储卡上的全部资源，因此仍须完成第 05 章。

11.3 DFU 模式底层修复（黑屏救砖）​

若因中途断电导致开机黑屏、萤幕无反应：

  1. DFU 按键组合：
    • 在 H4M 面板或侧边找到 DFU 按键与 RESET 按键。
    • 同时按住 DFU 与 RESET 键。
    • 先放开 RESET，再放开 DFU。
  2. 电脑识别确认：
    • 连接电脑后，在 Linux 执行 lsusb，或在 Windows 装置管理员中查看，应出现 DFU 模式的装置（常见为 NXP／LPC43xx 相关名称）。不能只看萤幕或灯号，是否成功进入 DFU 必须以电脑的实际辨识结果为准。
  3. 执行官方恢复工具：
    • 于官方固件解压缩目录下，执行命令列刷写脚本：
    • Windows：先解压缩完整固件 ZIP，执行 mayhem_flasher.bat，依提示选取对应 HackRF／PortaPack 的 device 与 Flash Mayhem，并确认画面显示的是 firmware_hackrf.bin。DFU then Mayhem 是救援用，不是一般更新；Restore stock firmware 会让 PortaPack 功能无法继续使用，请不要选。
    • Linux / macOS：先用 hackrf_info 确认工具版本与板型，核对 firmware_hackrf.bin 的来源与杂凑值，再由有经验的人员依官方文件使用 hackrf_spiflash -w firmware_hackrf.bin。若工具版本、硬体目标或供电条件不明，请停在只读辨识阶段，不要刷写。
  4. 失败时：保存完整记录档与版本资讯，不要连续尝试来源不明的档案，并联络供应商。

12 排错与常见问题（FAQ）​

故障排除决策矩阵​

系统故障排查决策树

遇到症状第一步：你可以先自己检查第二步：深入排查处置什么时候找指导教授／助教
完全无法开机1. 检查 POWER 开关是否确实推到底。
2. 连接标准 5V USB 充电线，观察有无充电反应。		充电一段时间后再次尝试开机。若仍无反应，检视机身有无异常热度。电池异常膨胀、发烫，或长时间充电依然无任何灯号反应。
开机后功能图示全部反灰，或点击出现 ExtAppErr1. 确认 microSD 卡是否确实推入到底卡扣锁定。
2. 关机拔卡，透过电脑读卡机检查卡片内容。		检查 APPS 资料夹是否直接位于存储卡根目录，避免双层目录嵌套。重新解压缩官方资源包。重新更换多张已格式化 FAT32 存储卡后依然提示无法读卡。
收音机听不到任何广播声音1. 检查天线是否锁紧于 ANT（非 CLK 埠）。
2. 确认 mode 设为 WFM。
3. 调大音量，将 squelch 降为 0。		查看频谱上有无凸起的讯号峰。若有峰无声，调降 VGA 增益，避免前端饱和。尝试多个合法广播频率与不同天线，频谱依然呈现完全水平死线。
瀑布图整片通红，全萤幕布满假峰1. 目视检查 Amp 是否为 OFF。
2. 将 LNA Gain 与 VGA Gain 调至最低档位。		逐步调升增益，直到讯号峰浮现且噪底保持深蓝色。位于强大发射站旁导致接收机严重混叠，需申请外接带通滤波器。
Capture 录制时 Dropped / Loss 频繁增加1. 检查采样率是否设得过高（降低至 500 kHz 或 250 kHz 测试）。
2. 检查存储卡剩余容量是否已满。		备份存储卡档案后，重新进行 FAT32 完整格式化，排除档案系统碎片化。使用已验证之高速 A1 存储卡且在低速率下依然持续丢样。
电脑 hackrf_info 找不到装置1. 确认 H4M 萤幕已退出 App 并点进 HackRF 模式。
2. 更换确认具备数据传输功能的 USB 传输线。		Windows 下查看装置管理员是否出现 HackRF 相关装置（不要对 DFU 或 serial 介面强装驱动）；Linux 下确认已安装 udev 规则并重新插拔。电脑各连接埠均完全无法列举任何 USB 装置。

常见问答集（FAQ）​

Q1：为什么我的 H4M 没办法同时发射又同时接收讯号？

半双工（Half-Duplex）收发机制解析

A：HackRF 核心架构为半双工（Half-Duplex）设计，内部仅有一套射频收发通道在天线开关间切换。因此在物理上同一时间只能处于接收态或发射态。要验证发射讯号，必须使用第二台独立设备接收。

Q2：萤幕上的讯号峰越高，代表实际发射功率越强吗？
A：不一定。未经实验室标准讯号产生器校准的 SDR 频谱，其垂直刻度仅代表 ADC 的数位相对强度（dBFS），而非绝对功率值（dBm）。此外，天线阻抗匹配与不同频段的电路增益平坦度均会影响视觉峰值。

Q3：录下来的 .C16 档案可以直接用电脑音乐播放器听吗？
A：不能。.C16 储存的是射频复数基频向量（I 与 Q 取样点），而非解调后的声学类比波形。必须透过 Mayhem 的 Replay 播放，或在电脑中以 Python、GNU Radio 执行相应的数学解调运算后才能转为声音。

13 核心术语对照与概念速查​

三语专业术语对照表​

繁体中文（台湾标准）简体中文English核心概念说明
软体定义无线电软件定义无线电Software-Defined Radio (SDR)原本由固定硬体电路执行的滤波、混频与解调工作，改由软体演算法处理。
采样率采样率Sample Rate类比数位转换器（ADC）每秒钟对射频讯号进行取样的样本次数。
丢样丢样Dropped Samples / Loss因存储卡写入延迟或系统汇流排负载过大，导致取样点于记录中断裂遗失。
同相／正交同相／正交In-phase / Quadrature (I/Q)以垂直正交的两个分量表示复数基频讯号的振幅与相位资讯。
宽频调频宽带调频Wideband FM (WFM)商用广播使用的高音质大频宽调频调变方式（频宽约 150~200 kHz）。
窄频调频窄带调频Narrowband FM (NFM)传统无线对讲机使用的小频宽通讯调变方式（频宽约 10~25 kHz）。
静噪静噪Squelch设定讯号门槛，当空间杂讯低于门槛时自动将音讯切断静音。
步进步进Frequency Step调整频率时每一次跳动的最小间隔单位（如 1 kHz, 12.5 kHz）。
半双工半双工Half-Duplex单一装置同时间内只能单向接收或发射，无法同时双向通讯。
同轴供电同轴供电Bias-Tee透过高频射频同轴线缆同时馈送直流电源给天线端的主动低杂讯放大器。
隔直器隔直器DC Block串联于射频接头间，利用电容物理特性阻绝直流电流，仅允许高频交流讯号通过。
固定衰减器固定衰减器Attenuator精密耗散射频功率的被动电阻网路，用以保护后端接收前端不致过载损毁。
假负载假负载Dummy Load吸收全部发射功率并转为热能的 50 欧姆端接负载，避免射频能量空载反射。
瀑布图瀑布图Waterfall将频谱强度以时间序列连续向下滚动展现的时间-频率能量图。
解调解调Demodulation从接收到的高频调变载波中还原出原始基频讯号（声音或数位封包）。
更新固件刷写固件Firmware Flash将底层微控制器操作系统程序码烧录写入晶片之非挥发性快闪记忆体中。
救援模式恢复模式DFU (Device Firmware Upgrade)晶片硬体唯读记忆体中固化的极限通讯模式，供死机时恢复底层程序码。

14 学习验收与实验记录表​

学习自我验收自检问题​

实验操作完成前自我检查核对

在申请进入实验室有线发射（第 10 章）之前，研究生应能够向指导教授清楚说明以下观念：

  1. microSD 卡上的 APPS 与主机板刷写固件有何本质区别？
    (提示：固件是驱动晶片的核心操作系统；APPS 是存放于存储卡上动态载入的应用扩充模组)。
  2. 为什么 HackRF 的 ADC 是 8-bit，但录制出来的样本档却称为 C16？
    (提示：8-bit ADC 数位化后，Mayhem 为了相容标准处理管道，以带符号 16-bit 容器封装 I 与 Q 样本)。
  3. 进行有线 Replay 前，为什么必须在视觉上反复确认 Loop 为 OFF？
    (提示：避免未受控的无线电封包无限循环发射，造成设备过热损坏与非预期射频干扰)。
  4. 为什么 30 dB 衰减器不能当作所有发射的通用保险？
    (提示：安全与否取决于发射端最大功率是否超过衰减器耗散上限，以及衰减后是否低于接收端经确认的输入上限)。
  5. 为什么不能要求单台 H4M 见证自己在发射时的波形？
    (提示：射频主机板为半双工硬体架构，发射时接收通道关闭)。

标准实验记录表模板​

本表格供读者每次进行射频量测与授权实验时影印或转为 Markdown 填写存档：

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SDRLab H4M 射频实验安全稽核与操作记录表
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【实验基本资讯】
实验日期：____年__月__日    实验地点：__________________ 实验室
操作人员：________________  指导教授／核准负责人：________________
装置序号：________________  固件版本（Firmware Tag）：____________
microSD 规格：____ GB (FAT32)    SHA-256 验证：[ ] 通过 / [ ] 未核对

【射频操作参数】
实验目标频率（Center Frequency）：_____________ MHz
预计取样频宽（Sample Rate）：________ kHz (C16)
调变模式（Mode）：[ ] WFM  [ ] NFM  [ ] RAW/IQ  [ ] 其他:______
硬体设定状态：Bias-Tee: [X] OFF    RF Amp: [X] OFF    LNA: ___ dB    VGA: ___ dB

【有线链路安全预算（发射/重放实验必填）】
发射端最大可能功率 (P_TX,max)：________ dBm
预计串联衰减器量 (A_min)：      ________ dB (衰减器型号/耐瓦数: _________)
预计同轴电缆线损 (L_min)：      ________ dB
最坏接收端输入 (P_RX,worst = P_TX - A - L)：________ dBm
接收端输入上限 P_RX,allowed（依据：________）：______ dBm
安全条件比对：P_RX,worst ≤ P_RX,allowed - M？ [ ] 符合 (余量 Margin: _____ dB)
隔直器（DC Block）已串接：[ ] 是，已确认
发射循环开关（Loop）：    [X] 目视确认已关闭 (OFF)

【观测与验证成果】
录制档名：________________.C16 (伴随 .TXT 中继档：[ ] 有)
档案大小：________________ Bytes (换算时长：约 _____ 秒)
丢样状态（Loss/Dropped）：[ ] 0 (零丢样) / [ ] 有丢样 (数值: _____)
独立观测端（仪器或 RX-B）记录现象：
________________________________________________________________________________
操作异常纪录与中断处置：
________________________________________________________________________________
指导教授／实验室管理者签核：____________________  日期：____年__月__日
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附录 A：接收频段与电台查询指引​

全球无线电频段配置与电台查询概览

频率与法规因地区而异

下表是一般性的频率范围，各国与地区的可用性、功率与执照规定不同。ISM 栏的频段不代表在你所在地一定可免执照使用，请以所在地主管机关（台湾为 无线电管理部门）的最新公告为准。

业务类别常用频率区间调变与特性查询方式与法令依据
商业调频广播（FM）$88.0 MHz ~ 108.0 MHz$WFM（宽频立体声调频，频道间隔 100/200 kHz）查询当地广播电台官方网站公告，或参阅主管机关频率指配表。
业余无线电（VHF）$144.0 MHz ~ 146.0 MHz$NFM / AFSK（对讲语音、APRS 封包 144.640 MHz）中华民国业余无线电促进会（CTARL）频道表。
业余无线电（UHF）$430.0 MHz ~ 432.0 MHz$NFM / 数位语音遵守业余人员等级与电台操作执照规范。
ISM 免执照低功率频段$433.05 ~ 434.79 MHz$
920 ~ 928 MHz
$2400 ~ 2483.5 MHz$		FSK, LoRa, BLE, Wi-Fi 等微功率遥测仅限合法低功率物联网设备接收观察；严禁外加天线进行未授权发射。
航空通讯（AM 语音）$118.0 MHz ~ 136.975 MHz$AM（调幅航空语音）绝对禁止任何发射；纯接收亦受电信法规严格通讯保密规范约束。

附录 B：完整硬体配件规格与采购建议​

以下是常见配置举例

衰减器的衰减量与耐受功率，必须依第 10.3 节与附录 C 的功率预算计算后选用，不能直接套用下列数字。

  1. 射频连接线材（Coaxial Cables）：
    • 建议选择 RG-316/U 铁氟龙高温双层遮蔽同轴线，或 RG-142 高隔离同轴线，长度建议 50 cm 至 100 cm。
    • 接头两端必须为标准 SMA 公头（内螺纹带针），阻抗严格要求为 50 Ω。
  2. 固定射频衰减器（Fixed Attenuators）：
    • 推荐配置：20 dB (2W) 两颗、30 dB (5W) 一颗。
    • 频宽要求：DC 至 3 GHz 或 DC 至 6 GHz。
    • 材质：全黄铜镀金或不锈钢外壳，散热片构造。
  3. 隔直器（DC Block）：
    • 内隔直（Inner DC Block）：工作频率 10 MHz ~ 6 GHz，耐压 ≥ 50 V。
  4. 50 Ω 射频负载（Termination Load）：
    • SMA 公头标准假负载，耐受功率 1 W ~ 2 W，VSWR ≤ 1.15。

附录 C：射频功率预算与衰减链计算工作表​

在进行进阶实验时，请套用此试算表完成计算：

[步骤 1] 确认发射端可能出现之最大功率：
         P_TX,max = ______ dBm

[步骤 2] 计算有线保护链路之最小衰减值：
         第 1 级衰减器 A1 = ______ dB (额定耐温与功率: ___ W)
         第 2 级衰减器 A2 = ______ dB (额定耐温与功率: ___ W)
         同轴电缆与接头线损 L = ______ dB
         总衰减量 A_total = A1 + A2 + L = ______ dB

[步骤 3] 计算接收前端最坏情况之输入功率：
         P_RX,worst = P_TX,max - A_total = ______ dBm

[步骤 4] 验证硬体安全保护余量（Margin）：
         P_RX,allowed（依原厂资料确认；GSG 对 HackRF One 的标示为 -5 dBm，H4M 请以供应商资料为准）= ______ dBm
         Margin M = P_RX,allowed - P_RX,worst = (______) - (______) = ______ dB
         审核结果：Margin 是否 ≥ 10 dB？ [ ] 是 (核准操作) / [ ] 否 (增加衰减器)

附录 D：官方资源与延伸阅读清单​