以WiFi信号方向查找相阵列项目而闻名的ESPARGOS团队最近发现,几款ESP32微控制器芯片中包含一个未文档化的功能,允许固件绕过标准的WiFi和蓝牙功能。而是,这些芯片可以直接从射频前端捕获原始IQ(同相和正交)基带样本。此功能使ESP32能够在不需要外部射频硬件的情况下作为内部软件定义无线电运行,实际上将常见的2美元WiFi模块变成了基本的频谱分析仪。
根据他们的发现,不同的ESP32型号支持不同的频率范围:大多数覆盖2.2–2.7 GHz,而ESP32-C5扩展至4.8–6.0 GHz。这些芯片的采样率可达每秒8000万样本(MS/s),模拟带宽根据具体型号大约在13–54 MHz之间。然而,作为通用PC连接SDR使用时,输出带宽不足以进行连续数据传输,这限制了大多数基于ESP32的系统仅能导出数据快照。这意味着它们主要作为频谱分析仪工作,而在连接到计算机时无法实现对连续无线电信号的实时解调或解码;值得注意的是,较新的ESP32-S31型号例外,它配备了能够以最高16 MS/s连续流式传输IQ数据的千兆以太网接口,目前正在开发SoapySDR驱动以支持GNU Radio和gqrx的集成。

此图展示了ESP32-S31型号能够连续将IQ数据流式传输到PC,以供SDR++等SDR应用使用。
独立项目展示了互补的方法:Reddit用户h0m3us3r的设计将FPGA用作USB3前端,以连续方式将原始IQ数据流式传输到PC,从而实现完整的解调/解码,尽管早期版本因FPGA时钟问题而出现相噪,后来通过使用ESP32的晶体作为参考时钟解决了这一问题。另一个项目C5VRX将ESP32-C5改装为5.8 GHz实时FPV视频接收器,利用未文档化的IQ流进行板载信号采样并解调为模拟复合视频。尽管这些发现为超低成本SDR应用打开了令人兴奋的可能性,但仍存在重大技术障碍,包括该功能的未文档化性质(未来固件可能会更改或移除)、通常在专用SDR硬件中管理的相噪、直流偏移和镜像抑制问题,以及为实现稳定的宽带接收而需要进一步的软件开发。