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DVB DAB FM

RTLSDR Scanner

Wideband RF Spectrum Scanning

http://eartoearoak.com/software/rtlsdr-scanner

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RTLSDR Scanner

Contents

Copyright

4

License

4

Contributors

4

Further Information

4

Introduction

5

What is RTLSDR Scanner?

5

Required Hardware

5

Installation

5

Common Terms

6

Band Offset

6

Calibration

6

Dongle

6

Dwell

6

FFT Size

6

Gain

6

Geometric Mean

6

Local Oscillator (LO)

6

Mean

6

Resolution Bandwidth (RBW)

7

Scan

7

Server

7

Spectral Flatness

7

Sweep

7

Power Spectral Density

7

Window Function

7

Graphical User Interface

8

Main Window

8

Menu Bar

8

File

8

Edit

9

View

9

Scan

9

Tools

9

Help

10

Graph

10

Standard Controls

10

Plot

11

Additional Controls

11

Spectrogram

11

Additional Controls

11

3D Spectrogram

11

Additional Controls

11

Status

11

Time Line

12

Preview

12

13/04/2015

 

2

background image

RTLSDR Scanner

Measurement Table

12

Tool Bar

12

Properties Window

13

Preferences Window

14

General

14

Continuous Scans

15

Plot View

15

Advanced Preferences Window

15

Radio Devices Window

16

GPS Window

17

Window Function Window

18

Compare Window

19

Auto Calibration Window

19

Band Offset Window

20

Command Line Interface

21

Format

21

Switches

21

File

21

Start

21

End

21

Sweeps

21

Delay

21

Gain

21

Dwell

21

FFT

22

LO

22

Index

22

Remote

22

Config

22

Help

22

Examples

22

Configuration File

23

Format

23

Sections

23

GPS

23

Port

23

Baud

23

Bits

23

Parity

23

Stops

23

Soft

23

Illustration Index

24

Alphabetical Index

25

13/04/2015

 

3

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RTLSDR Scanner

Copyright

This document is Copyright © 2014 Al Brown

The RTLSDR Scanner software is Copyright © 2012 – 2014 Al Brown

License

Both this document and the RLTSDR Scanner is licensed under the GNU General Public License 
version 3 (http://www.gnu.org/licenses/gpl.html).

Contributors

Contributors to this document and the RTLSDR Scanner can be found at the GitHub page: 
https://github.com/EarToEarOak/RTLSDR-Scanner/graphs/contributors

Further Information

General information: http://eartoearoak.com/software/rtlsdr-scanner

Installation instructions: http://eartoearoak.com/software/rtlsdr-scanner/rtlsdr-scanner-installation

Code repository: https://github.com/EarToEarOak/RTLSDR-Scanner

13/04/2015

 

4

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RTLSDR Scanner

Introduction

What is RTLSDR Scanner?

RTLSDR Scanner is a wideband spectrum analyser for RTLSDR dongles which allows the 
visualisation of radio frequency signals.

The software is cross-platform and runs under Linux, Windows and OS X.

RTLSDR Scanner provides both GUI and command line interfaces.

Required Hardware

A PC, Mac or an embedded Linux platform such as the Raspberry Pi.

A compatible RTLSDR dongle, see the OsmoSDR page for more details at 
http://sdr.osmocom.org/trac/wiki/rtl-sdr

Installation

Installation of the RTLSDR driver and library dependencies are beyond the scope of this document, 
further details can be found at: http://eartoearoak.com/software/rtlsdr-scanner/rtlsdr-scanner-
installation

13/04/2015

 

5

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RTLSDR Scanner

Common Terms

Band Offset

The frequency offset where data is taken from to give a smooth scan and overcome the non-linear 
frequency response of the dongle.

Calibration

The frequency compensation to apply to scanning to overcome errors in the dongle, specified in 
parts per million (ppm).

Dongle

The RTLSDR USB device to use to sample the radio data.

Dwell

The time spent sampling at each frequency step, longer dwell times will slow the scanning speed 
but potentially reduce noise.  For short-lived signals a fast dwell time should be used otherwise it's 
amplitude may be significantly reduced.

FFT Size

The number of bins used for Fast Fourier Transform analysis,  larger values give an increased 
frequency resolution but require more computational power and higher memory usage.

Gain

The gain (amplification) specified in Decibels (dB) to set the dongle to during a scan.

Geometric Mean

A type of mean (average) which indicates the typical value rather than the average value.

Local Oscillator (LO)

The frequency offset to apply to scans if an external frequency converter (mixer) is used.  Up and 
down converters are used to extend the tuning range to the dongle.  For up-converters the offset is 
positive and negative for down-converters.

Mean

The average.

13/04/2015

 

6

background image

RTLSDR Scanner

Resolution Bandwidth (RBW)

The minimum frequency between two separate peaks.

Scan

One or more sweeps of the frequency range.

Server

A dongle connected to a network which provides data via the rtl_tcp utility.

Spectral Flatness

A measure of how flat the spectrum is.  Pure white noise has a flatness of 1, this will decrease 
towards zero as more distinct signals appear above the noise floor

Sweep

A single pass of the frequency range.

Power Spectral Density

The method for converting the radio data into a frequency spectrum.

Window Function

A mathematical function used to reduce the effects of spectral leakage and noise when analysing 
data.  Most users will probably want to leave this at it's default (Hamming window).

13/04/2015

 

7

background image

RTLSDR Scanner

Graphical User Interface

Main Window

The main window is split into 4 main areas; the Menu Bar, the Graph, the Measurement Table and 
Tool Bar.

Menu Bar

File

Open...

Open a scan.

Merge...

Merge a scan with the current one.

Backups...

Restore a backup (enabled in the preferences window)/

Recent Files...

A list of recently used files.

Save As...

Save a scan.

Export scan...

Export a scan

Export image...

Export an image

13/04/2015

 

8

Image 1: Main Window

background image

RTLSDR Scanner

Export image sequence...

Export sweeps as multiple images.

Export map...

Export a signal map

Export GPS track

Export a GPX track log.

Properties...

Properties of the current scan.

Exit

Exit the program.

Edit

Preferences...

Show the preferences page.

Advanced prefs...

Advanced software settings

Number formatting... Adjust the precisionof displayed numbers.

Radio Devices...

Radio settings.

GPS...

GPS settings.

View

Clear selection

Clear a selection made by dragging with the middle mouse button.

Show measurements Display the measurements table below the plot.

Full screen

Toggle full screen mode (F11).

Scan

Start

Start a scan.

Continue

Start and append sweeps to the current scan.

Stop

Immediately stop the scan.

Stop at end

Stop scanning at the end of the current sweep.

Delay...

Add a delay between sweeps.

Tools

Compare...

Compare two scans.

Smooth...

Smooth the spectrum.

Auto Calibration...

Attempt to calibrate the dongle with a known frequency.

Track in Google Earth

Show scan locations in Google Earth.

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9

background image

RTLSDR Scanner

Track in Google Maps

Display a heatmap of loactions in a browser.

GPS Satellites...

Show the GPS signal strength if it's available.

Help

Help...

Open up further information from the RTLSDR Scanner page.

Check for updates... Check if an update is availaible.

System information... Display details about the installation.

About...

Basic information about the program

Graph

A plot of the scanned spectrum, three modes are currently available; Plot, Spectrogram and 3D 
Spectrogram.

A toolbar is available under the graph which allows panning and zooming in addition to plot 
specific commands.

The mouse wheel can be used to zoom 2 dimensional plots by first clicking the graph.

Further options are available by right-clicking the graph.

Standard Controls

 Home

Zoom to the default limits of the plot.

 Back

Zoom to the previous view of the plot.

 Forward

Zoom to the next plot view.

 Pan

Pan the plot.

 Zoom

Zoom to an area of the plot.

 Subplots

Change the margins of the plot.

 Save

Save the current plot as an image.

 Live update

Update the plot as new data is processed (can be slow).

 Grid

Display a grid on the plot.

 Auto frequency

Auto range the frequency axis to display all data.

 Auto level

Auto range the level axis to display all data.

13/04/2015

 

10

background image

RTLSDR Scanner

 Label peak

Display a marker and label at the most recent peak.

 Smooth

Smooth data display (right-click to change).

 Differentiate

Display the differentiated spectrum.

Colour map

The mapping of levels to colour.

Plot

A plot of the level versus frequency.

Additional Controls

 Multiple peaks

Mark peaks above a threshold (right-click to change).

 Fade plots

Fade previous sweeps

 Average plots

Average all the sweeps.

 Minimum

Plot the minimum of all sweeps

 Maximum

Plot the maximum of all sweeps

 Variance

Plot the variance of all sweeps

Spectrogram

A plot of time versus frequency,  level is displayed as colour.  Often called a waterfall plot.

Additional Controls

 Auto time

Auto range the time axis to display all data.

 Multiple peaks

Mark peaks above a threshold (right-click to change).

3D Spectrogram

A three dimensional plot of frequency versus time versus level.

Additional Controls

 Auto time

Auto range the time axis to display all data.

 Multiple peaks

Mark peaks above a threshold (right-click to change).

 Wireframe

Plot the spectrum as a wireframe instead of colouring the faces.

Status

Displays the status of the current scan, often faster than the other plot types.

13/04/2015

 

11

background image

RTLSDR Scanner

Time Line

Displays when sweeps occurred in time.

Preview

A fast preview plot (needs visvis).

Measurement Table

To perform measurements of the spectrum use the middle mouse button to drag a selection box over 
the area of interest (in Plot or Spectrogram displays).  Measurements are taken from the last sweep.

Tool Bar

The tool bar is used to control the main functions of the scanner.

Start

Start a scan.

Stop

Immediately stop the scan.

Range

The frequency range.

Start

The start frequency in megahertz.

Stop

The end frequency in megahertz.

Gain

The dongle gain in Decibels.

Mode

Perform a single or multiple sweeps.

Single

Only run a single sweep

Continuous

Run multiple sweeps until the scan is stopped,

Dwell

The dwell time for each scanning step.

FFT Size

The number of FFT bins to calculate.

Display

The type of plot to display.

13/04/2015

 

12

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RTLSDR Scanner

Properties Window

Displays the known properties of the scan. Latitude and longitude information may be edited here.

13/04/2015

 

13

Image 2: Properties Window

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RTLSDR Scanner

Preferences Window

Allows generalised customisation of the software.

General

Save warning

Warn if a scan has not been saved before overwriting or exiting.

Level alert

Beep if the scan level is equal or greater than this level.

Background colour

The background colour of graph planes.

Colour map

The mapping to convert a level to colour in the view.

Limit points

The maximum number of points to plot.

13/04/2015

 

14

Image 3: Preferences Window

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RTLSDR Scanner

Continuous Scans

Options pertaining to the continuous scan mode.

Average scans

Average the current sweep with the previous one.

Retain previous scans Keep previous sweeps.

Max scans

Maximum number of sweeps to keep

Plot View

Settings related to the plot display

Fade previous scans Fade out older scans in the view.

Line width

Line width to use when plotting

Advanced Preferences Window

Advanced settings.

PSD overlap

Overlap percentage for power spectral density calculations.

Window

Change the window function used while scanning.

13/04/2015

 

15

Image 4: Advanced Preferences Window

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RTLSDR Scanner

Radio Devices Window

A list of currently detected dongles and server settings.

Select

Use this column to select a device to scan with.

Device

Displays the name of the dongle or the host and port of a server.

Tuner

The tuner type in the dongle.

Serial Number

The serial number of the dongle (not supported for servers)

Index

The USB index of the dongle.

Gain

The gain to set the dongle to in Decibels.

Calibration

The frequency calibration to apply to the dongle in parts per million.

LO

Local oscillator offset – used with frequency converters.

Band offset...

Click to open the band offset window.

Add

Add a server

Delete

Delete the currently select server

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16

Image 5: Devices Window

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RTLSDR Scanner

GPS Window

Enabling GPS allows maps of signals to be built up, either NMEA or GPSd is supported.

The type can be set to:

GPSd

A GPSd daemon.

GPSd (Legacy)

Older GPSd daemons.

NMEA (Serial)

NMEA serial connection.

NMEA (Server)

NMEA of TCP/IP.

The host is a standard host name and option port for NMEA (Server) and both GPSd options.
For NMEA (Serial), clicking the host allows the communication port settings to be changed.

Click the 'Test' entry to try the current settings.

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17

Image 6: GPS Window

background image

RTLSDR Scanner

Window Function Window

Allows the setting of the window function that the scanner applies to incoming samples.  This 
window is meant primarily for educational purposes as the default Hamming window gives the best 
results.

The first graph (green) displays how the window function tapers off data at the beginning and end 
of the sample to reduce leakage and noise when the sample is converted into frequency data.

The bottom graph (blue) displays the frequency response of the window function.  The software 
takes data from the flattest sections of the graph ignoring the large peak which corresponds to 0Hz.

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18

Image 7: Window Function

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RTLSDR Scanner

Compare Window

Allows you to load two different scans and display the difference between them if their frequency 
bins coincide.

The first plot is shown in blue, the second in green and the difference in red.

Auto Calibration Window

Basic calibration to a known signal.

Set the frequency and press calibrate, if you are happy with the result click OK.

Suitable signals are constant, unwavering signals such as that from a signal generator. 

Real world sources such as FM radio transmissions can be used although the precision is reduced.  
In these cases it is recommended to set the dwell time to 1000ms to reduce errors.

13/04/2015

 

19

background image

RTLSDR Scanner

Band Offset Window

This window allows you to select the flattest part of the spectrum returned by the dongle, to 
improve the quality of the scan.

Disconnect the antenna from the dongle and ideally replace it with a 50 ohm load.

Press refresh and wait for the spectrum to be displayed.

Adjust the offset so the green bars cover the flattest section.

13/04/2015

 

20

Image 8: Band Offset Window

background image

RTLSDR Scanner

Command Line Interface

Scanning can be initiated from the command line.

Format

rtlsdr_scan.py 

[-h]

[-s START] [-e END]

[-g GAIN] [-d DWELL] [-f FFT] [-l LO]

[-i INDEX | -r REMOTE]

[file]

Switches

File

The file name to save the scan to, either ending in '.rfs' for native file or '.csv' to export to a 
comma separated values file.

Start

-s, --start

Start of the frequency range in megahertz.

End

-e, --end

End of the frequency range in megahertz.

Sweeps

-w, --sweeps

Number of sweeps in a scan.

Delay

-d, --delay

Delay between sweeps in seconds.

Gain

-g, --gain

Scan gain in Decibels (optional, default – 0dB).

Dwell

-d, --dwell

Dwell time in seconds (optional, default – 131ms).

13/04/2015

 

21

background image

RTLSDR Scanner

FFT

-f, --fft

The number of FFT bins (optional, default – 1024).

LO

-l, --lo

The local oscillator offset in megahertz (optional, default – 0MHz).

Index

-i, --index

The zero-based index of the dongle (optional, cannot be used with -r).

Remote

-r, --remote

The server host and port (optional, cannot be used with -i).

Config

-c, --config

Path to a configuration file.

Help

-h, --help

Display help information (optional).

Examples

Scan from 88 to 108 MHz, saving to 'scan.rfs'

rtlsdr_scan.py -s 88 -e 108 scan.rfs

Scan from 430 to 436MHz, with a gain of 8.7dB and a dwell of 16ms, saving to 'test.rfs.:

rtlsdr_scan.py -s 430 -e 436 -g 8.7 -d 16 test.rfs

Scanning using a second dongle:

rtlsdr_scan.py -s 88 -e 108 -d 1 scan.rfs

Scan using a server by name:

rtlsdr_scan.py -s 88 -e 108 -r rtlserver:1234 scan.rfs

Scan using a server by address:

rtlsdr_scan.py -s 88 -e 108 -r 192.168.0.22:1234 scan.rfs

13/04/2015

 

22

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RTLSDR Scanner

Configuration File

When using the command line a configuration file can be loaded which specifies extra parameters.

An example 'gps.conf' is included with the source.

Format

The file consists of sections and options for that section.

Sections are enclosed in square brackets:

[section]

Options take the form:

option = value

Sections

GPS

Port

The serial port to use (required).

Baud

The baud rate, defaults to 115200 (optional).

Bits

The number of data bits, defaults to 8 (optional).

Parity

The parity. N, E, O, M and S correspond to None, Even, Odd, Mark, Space respectively.

Defaults to N (optional).

Stops

The number of stop bits, defaults to 1 (optional).

Soft

Enable software flow control, defaults to false (optional)

13/04/2015

 

23

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RTLSDR Scanner

Illustration Index

Image 1: Main Window........................................................................................................................8
Image 2: Properties Window..............................................................................................................13
Image 3: Preferences Window............................................................................................................14
Image 4: Advanced Preferences Window...........................................................................................15
Image 5: Devices Window..................................................................................................................16
Image 6: GPS Window.......................................................................................................................17
Image 7: Window Function................................................................................................................18
Image 8: Band Offset Window...........................................................................................................20

13/04/2015

 

24

background image

RTLSDR Scanner

Alphabetical Index

About

10

Add

16

Advanced Preferences

9, 15

Auto Calibration

9, 19

Auto range

Frequency

10

Level

10

Time

11

Average

11, 15

Back

10

Background colour

14

Backups

8

Band Offset

6, 16, 20

Calibration

6, 16

Check for updates

10

Clear selection

9

Colour map

11, 14

Compare

9, 19

Config

22

Continue

9

Continuous

12, 15

Delay

9, 21

Delete

16

Device

16

Devices

16

Differentiate

11

Display

12

Dongle

6

Dwell

6, 12, 21

End

21

Exit

9

Export

8p.

Fade plots

11

Fade previous scans

15

FFT

22

FFT Size

6, 12

File

21

Forward

10

Full screen

9

Gain

6, 12, 16, 21

General

14

GPS

9, 17

GPS Satellites

10

Grid

10

Help

10, 22

13/04/2015

 

25

background image

RTLSDR Scanner

Home

10

Index

16, 22

Label peak

11

Level alert

14

Limit points

14

Line width

15

Live update

10

Local Oscillator

6, 16, 22

Main Window

8

Max scans

15

Maximum

11

Mean

6

Geometric

6

Measurement Table

12

Menu Bar

8

Merge

8

Minimum

11

Mode

12

Mouse wheel

10

Multiple peaks

11

Number formatting

9

Open

8

Pan

10

Plot

11

Plot View

15

Power Spectral Density

7

Preferences

9, 14

Properties

9, 13

PSD overlap

15

Radio Devices

9, 16

Range

12

Recent Files

8

Remote

22

Resolution Bandwidth

7

Retain previous scans

15

Save

10

Save As

8

Save warning

14

Scan

7

Serial Number

16

Server

7

Show measurements

9

Single

12

Smooth

9, 11

Spectral Flatness

7

Start

9, 12, 21

Stop

9, 12

Stop at end

9

13/04/2015

 

26

background image

RTLSDR Scanner

Subplots

10

Sweep

7

Sweeps

21

System information

10

Track in Google Earth

9

Track in Google Maps

10

Tuner

16

Variance

11

Waterfall

11

Window Function

7, 15, 18

Wireframe

11

Zoom

10

13/04/2015

 

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