Plate-forme radio logiciel Ettus USRP B200

Couvrir de 70 MHz à 6 GHz avec un seul appareil relié en USB, puis traiter le signal sur son PC : c'est la promesse de la radio logicielle, et l'USRP B200 la tient dans un format compact. Cette plate-forme SDR mono-carte associe un émetteur-récepteur à conversion directe, un FPGA AMD Spartan-6 XC6SLX75 reprogrammable et une liaison USB 3.0 SuperSpeed alimentée par le bus. Elle se pilote avec le pilote UHD et l'environnement GNU Radio.

Spécifications visuelles de la plate-forme Ettus USRP B200

 
Conçue par Ettus Research pour l'expérimentation SDR à faible coût, l'USRP B200 s'adresse aux chercheurs, aux enseignants et ingénieurs radio qui veulent prototyper une chaîne de réception ou d'émission sans concevoir d'étage RF sur mesure. Le traitement lourd se fait côté PC ; la carte fournit la conversion et le lien haut débit.

Spécifications techniques

Le cœur RF est un émetteur-récepteur Analog Devices AD9364, une puce unique à conversion directe intégrant le traitement de bande de base. La carte exploite une chaîne de signal de l'AD9364, ce qui autorise l'alimentation par le bus USB et simplifie la conception. La couverture s'étend de 70 MHz à 6 GHz sur une voie d'émission et une voie de réception (1×1), en semi-duplex ou duplex intégral, avec une bande passante instantanée jusqu'à 56 MHz. Côté performances RF, la puissance de sortie dépasse 10 dBm, l'IIP3 typique atteint 20 dBm et le facteur de bruit en réception reste inférieur à 8 dB.
 

Le traitement du signal embarqué et la commande de l'AD9364 sont assurés par un FPGA Spartan-6 XC6SLX75, relié au PC hôte en USB 3.0 SuperSpeed. Le débit temps réel atteint 61,44 Méch/s en quadrature, soit les 56 MHz de bande RF instantanée transmis à l'hôte pour traitement. La conversion s'appuie sur des CAN et CNA 12 bits échantillonnant jusqu'à 61,44 Méch/s, avec un SFDR large bande du convertisseur analogique-numérique de 78 dBc.

La précision de fréquence est de ±2,0 ppm ; elle descend à ±75 ppb avec référence TCXO GPS non verrouillée, et sous 1 ppb une fois la référence GPS verrouillée. Deux entrées de synchronisation sont prévues : une référence d'horloge 10 MHz et une référence de temps PPS. L'appareil est entièrement alimenté par le bus USB, sans bloc secteur. Le circuit mesure 97 × 155 × 15 mm pour 350 g, avec des trous de fixation reliés à la masse ; un kit de boîtier acier optionnel est proposé. La plage de température de fonctionnement va de 0 à 45 °C.

USRP B200 : ce qui le distingue

Le rapport couverture/prix vient en tête. Peu de plates-formes offrent une fenêtre continue de 70 MHz à 6 GHz dans un boîtier alimenté uniquement par l'USB, sans alimentation externe ni carte d'acquisition dédiée. Cela en fait un point d'entrée réaliste vers la radio logicielle professionnelle.

Vient le FPGA Spartan-6 ouvert et reprogrammable. Là où beaucoup de clés SDR grand public figent le traitement, l'USRP B200 laisse l'utilisateur modifier la logique embarquée, déporter des calculs dans le FPGA et alléger la charge du PC. C'est un vrai instrument de recherche, pas un simple récepteur.

Le logiciel complète le tableau. La prise en charge par le pilote UHD assure la réutilisation du code entre modèles USRP et une montée en gamme sans réécriture : un prototype validé sur B200 se transpose vers des plates-formes réseau plus puissantes. La compatibilité avec des projets ouverts comme GNU Radio, HDSDR ou OpenBTS élargit encore le champ.

Restent des limites à connaître. La configuration 1×1 ne permet ni MIMO ni goniométrie : un projet à deux voies cohérentes s'oriente vers l'USRP B210 (2×2). La bande passante instantanée plafonne à 56 MHz, et l'ensemble dépend d'un PC hôte capable d'absorber le flux USB 3.0. Enfin, ce matériel relève de la réglementation américaine d'exportation, point à vérifier selon la destination.

Applications et cas d'usage

L'USRP B200 couvre un large spectre d'usages en radio logicielle, de l'enseignement à la recherche appliquée. Les domaines ci-dessous sont ceux où Digilent et Ettus la positionnent.

Radiodiffusion FM et TV

La large couverture fréquentielle permet de recevoir et d'analyser des signaux de radiodiffusion, un terrain d'apprentissage classique pour la démodulation et le traitement de spectre.

Communications cellulaires et stations de base

Avec des projets ouverts comme OpenBTS, la carte sert à prototyper une station de base GSM expérimentale, pour l'enseignement des télécommunications ou la recherche sur les réseaux.

Navigation par satellite et GPS

La réception des signaux GNSS permet d'expérimenter le décodage GPS, l'étude des retards de propagation ou la synchronisation temporelle, appuyée par les entrées de référence 10 MHz et PPS.

WiFi, ISM et objets connectés

Les bandes ISM et les protocoles sans fil courants se prêtent à l'analyse de trames, au test de robustesse et au prototypage de liaisons pour l'Internet des objets.

Exploration d'algorithmes et recherche

Le FPGA reprogrammable et le débit temps réel font de la carte un banc d'essai pour de nouveaux algorithmes de traitement du signal, du filtrage numérique à la modulation adaptative.

Interrogation de capteurs passifs

La plate-forme sert aussi à interroger des capteurs passifs sans fil à ondes acoustiques de surface (SAW), une application de mesure documentée par Ettus.

Écosystème et prise en main

La mise en œuvre de l'USRP B200 repose sur le pilote matériel UHD (USRP Hardware Driver), la couche logicielle commune à tous les produits USRP. Une fois UHD installé sur le PC hôte, la carte est reconnue et pilotable sans développement bas niveau.

UHD expose deux API, en C/C++ et en Python, et prend en charge plusieurs environnements standard de l'industrie : RFNoC, LabVIEW et MATLAB/Simulink. Il est disponible sous Linux, Windows et macOS, sans restriction d'usage. Pour une approche graphique, GNU Radio permet de construire une chaîne de traitement par blocs, sans écrire de code, ce qui abaisse nettement la marche d'entrée pour les débutants.

La montée en charge est un principe de conception de la gamme : le code écrit pour le B200 se transpose vers des plates-formes USRP plus performantes à mesure que les besoins augmentent, sans repartir de zéro. Cette plate-forme radio logicielle s'inscrit dans l'offre de matériel de test et mesure consultable sur la gamme équipements de test et mesure.

Chaîne d'outils logicielle de l'Ettus USRP B200

Du branchement USB à la première capture de spectre, la chaîne est courte dès lors qu'UHD et GNU Radio sont installés sur l'hôte.

Ressources & documentation Ettus

La documentation officielle de l'USRP B200 est publiée par Ettus Research. Les ressources ci-dessous couvrent la prise en main et l'approfondissement.

Base de connaissance Ettus

Le portail de référence qui regroupe guides, notes d'application et articles techniques sur l'ensemble des plates-formes USRP.

Consulter la base de connaissance Ettus

Fiche technique (datasheet)

Le document de spécifications commun aux USRP B200 et B210, avec l'ensemble des caractéristiques RF, de conversion et mécaniques.

Télécharger la fiche technique B200/B210

Guides de démarrage

Les guides de prise en main pour installer le matériel et le logiciel, communs aux modèles B200, B210, B200mini et B205mini.

Suivre les guides de démarrage

API Python UHD

La documentation de l'interface de programmation Python d'UHD, pour piloter la carte et développer des applications en Python.

Consulter l'API Python UHD

Interroger les capteurs passifs sans fil SAW avec l'USRP

Une note d'application détaillant l'usage de l'USRP pour interroger des capteurs passifs sans fil à ondes acoustiques de surface (SAW).

Lire la note d'application capteurs SAW

Résumé des caractéristiques techniques

• Type : plate-forme SDR / radio cognitive 1×1 (1 émission, 1 réception)
• Étage RF : transceiver Analog Devices AD9364, couverture 70 MHz à 6 GHz
• Bande passante : jusqu'à 56 MHz instantanés ; débit temps réel 61,44 Méch/s en quadrature
• FPGA : AMD Spartan-6 XC6SLX75, ouvert et reprogrammable
• Conversion : CAN et CNA 12 bits, jusqu'à 61,44 Méch/s, SFDR CAN 78 dBc
• Précision fréquence : ±2,0 ppm (±75 ppb avec TCXO GPS non verrouillé, <1 ppb verrouillé)
• Interface : USB 3.0 SuperSpeed, alimentation par le bus
• Synchronisation : référence horloge 10 MHz, référence de temps PPS
• Logiciel : pilote UHD (API C/C++ et Python), GNU Radio, RFNoC, LabVIEW, MATLAB/Simulink
• Format : 97 × 155 × 15 mm, 350 g ; kit de boîtier acier optionnel
• Utilisation : Ce produit module est soumis au contrôle de la réglementation américaine relative à l’exportation (15 CFR Part 730 et. seq.).

Questions fréquentes

Qu'est-ce qu'une radio logicielle (SDR) ?

Une radio logicielle est un appareil où les fonctions traditionnellement câblées (filtrage, modulation, démodulation) sont réalisées par logiciel. L'USRP B200 fournit la conversion entre le monde radio et le monde numérique, puis transmet les échantillons à un PC qui exécute le traitement dans GNU Radio ou une application UHD.

Quelle gamme de fréquences couvre l'USRP B200 ?

La carte couvre de façon continue de 70 MHz à 6 GHz, sur une voie d'émission et une voie de réception. Cette plage englobe la FM, la TV, les bandes cellulaires, le GPS, le WiFi et les bandes ISM.

Quelle est la différence entre l'USRP B200 et le B210 ?

L'USRP B200 est une configuration 1×1 (une voie TX, une voie RX). Le B210 est une configuration 2×2, avec deux voies cohérentes en émission et en réception, adaptée aux applications MIMO ou de radiogoniométrie. Pour une seule chaîne de signal, le B200 suffit et reste alimenté par le bus.

Quel logiciel faut-il pour utiliser l'USRP B200 ?

Le pilote matériel UHD est la base : il expose des API C/C++ et Python et fonctionne sous Linux, Windows et macOS. Pour une approche graphique, GNU Radio permet de construire une chaîne de traitement par blocs. RFNoC, LabVIEW et MATLAB/Simulink sont également pris en charge.

L'USRP B200 nécessite-t-elle une alimentation externe ?

Non. La carte est entièrement alimentée par le bus USB 3.0, ce qui simplifie le déploiement sur le terrain ou en laboratoire. Un port USB 3.0 SuperSpeed est nécessaire pour atteindre le débit temps réel de 61,44 Méch/s.

Peut-on reprogrammer le FPGA de l'USRP B200 ?

Oui. Le FPGA Spartan-6 XC6SLX75 est ouvert et reprogrammable, ce qui permet de déporter des traitements dans la logique embarquée et d'alléger la charge du PC hôte. C'est l'un des atouts qui distinguent cette plate-forme des clés SDR figées.

À quoi servent les entrées 10 MHz et PPS ?

Elles permettent de synchroniser la carte sur une référence externe : une horloge de 10 MHz pour la précision fréquentielle, et un signal PPS (une impulsion par seconde) pour l'alignement temporel. C'est indispensable pour coordonner plusieurs appareils ou horodater précisément les mesures.

La carte est-elle livrée avec un boîtier ?

Elle est proposée en deux options : la platine seule avec son cordon USB 3.0, ou la platine accompagnée d'un kit de boîtier acier (assemblage requis) et du cordon. Le choix se fait au moment de la commande.

À qui s'adresse ce produit ?

L'USRP B200 vise en priorité les chercheurs et les laboratoires en traitement du signal et télécommunications, qui ont besoin d'une plate-forme SDR ouverte pour expérimenter sans concevoir d'étage RF. Les enseignants du supérieur y trouvent un support concret pour la radio logicielle, la modulation et l'analyse de spectre. Les ingénieurs radio l'emploient pour prototyper une chaîne d'émission ou de réception avant industrialisation, avec un chemin de migration vers des plates-formes USRP plus puissantes. Les amateurs avancés et la communauté SDR open source l'apprécient pour sa compatibilité avec GNU Radio et sa large couverture fréquentielle. En revanche, un projet exigeant deux voies cohérentes (MIMO, goniométrie) se tournera vers l'USRP B210.

Ce qu'il faut retenir

Cette plate-forme se juge à l'équilibre entre couverture, ouverture et simplicité de déploiement. Une fenêtre continue de 70 MHz à 6 GHz, un FPGA que l'on peut reprogrammer et une alimentation par le seul câble USB : de quoi transformer un ordinateur en banc radio complet, sans infrastructure lourde. Sa valeur vient de la combinaison d'un matériel honnête et d'une pile logicielle, UHD et GNU Radio, qui fait le lien avec l'ensemble des USRP, plus que d'une performance de pointe isolée. C'est un choix cohérent pour apprendre, chercher et prototyper, à condition d'accepter le cadre d'une seule chaîne de signal.

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