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QuadRF 開源相控陣 $499 美元 就能透視牆壁看到 WiFi、追蹤空拍機

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QuadRF 開源相控陣 $499 美元 就能透視牆壁看到 WiFi、追蹤空拍機

編按:本文綜合整理自 Jeff Geerling 的開箱實測、Hackaday 技術報導、RTL-SDR.com 集資報導,並加入 Siami 編輯部觀點與產業分析。


QuadRF 是什麼:手持式相控陣雷達的核心概念

QuadRF 是由美國新創公司 ScaleRF(前身為 open.space)推出的 4×4 MIMO 軟體定義無線電(SDR)模組。核心架構是 Raspberry Pi 5 + FPGA 訊號處理板,加上四根相位同調(phase-coherent)的天線,能在 4.9–6.0 GHz 的 C-band 頻段進行波束成形(beamforming)與即時 RF 視覺化。

知名嵌入式工程師 Jeff Geerling 在拿到原型機後做了一系列實測,結論令人震撼:

  • QuadRF 可以透視一般牆壁,看到隔壁房間的 5GHz WiFi 訊號強度分布
  • QuadRF 能在空中追蹤 DJI Mini Pro 4 這種小型無人機的 5GHz 控制訊號
  • 整套設備用電池供電後可以手持掃描,把不同基地台的訊號來源以彩色「光斑」形式直接疊加到 AR 實景畫面上

一句話總結:開源硬體第一次達到過去只有軍用或政府單位才有的「透視無線電」能力。


從「看到 WiFi」到「看到無人機」:三層技術突破

QuadRF 的能力並非單一功能,而是把三個過去分散在昂貴專業器材中的技術整合進一台 $499 美金的開發套件:

  1. 相控陣天線的尺寸革命 — 傳統軍用相位陣列雷達動輒幾十萬元、體積如冰箱。QuadRF 把 4 根天線、FPGA 板、Pi 5 全部塞進一個手掌大小的外殼,3D 列印成型(量產後會改射出成型)。

  2. MIPI 通道取代 USB 的 I/Q 串流 — Geerling 文章中最讓業界感興趣的一點:ScaleRF 逆向工程了 Raspberry Pi 5 的 MIPI 相機/顯示器 FFC 接腳,拿來傳 I/Q(同相/正交)訊號,速率超過 5 Gbps。相較 USB 3.0,MIPI 更穩定、延遲更低、幾乎是零硬體成本,業界長久以來一直想用 MIPI 跑高速串流卻沒人做到。

  3. AR 實景疊加的軟體介面 — QuadRF 開機後自己開一個 WiFi 熱點,使用者用手機連進去後透過 VNC 開啟內建的 AR 可視化工具,相機畫面會即時把 4.9–6 GHz 的訊號源以彩色 blob 標示出來。雖然 Geerling 認為這個視覺化在實務 SDR 應用上不太實用,但作為「教育性質的 RF 視覺化」是真正前所未見的。


售價、集資狀況與產品線

依據 RTL-SDR.com 7 月 2 日報導,QuadRF 在 Crowd Supply 集資已遠超 $100,000 目標:

  • QuadRF 基本套件:$499 — 含 Pi 5 + 三腳架 + 32GB microSD + 電源供應器
  • Mobile 行動擴充包:$149 — 加電池組、手機固定架,變手持掃描器
  • QuadRF 六入研究包:$594 — 純研究用,不含外殼、天線、Pi 5、相位陣結構

技術規格摘要(依官方 Crowd Supply 集資頁 與 Documentation):

  • 頻段:4.9–6.0 GHz(C-band,涵蓋大部分 5GHz WiFi)
  • 天線:4 根相位同調(每個模組可串接,最終 EIRP 可達 1.15 MW)
  • 開源:硬體設計、軟體(GNU Radio 整合)全開源,GitHub 倉庫為 open-space-sdr/main
  • 平台:FPGA 負責 picosecond 等級時序控制 + Pi 5 跑 GNU Radio / SDR 軟體

從 QuadRF 到 MoonRF:地球到月球的 EME 通訊野心

QuadRF 不是終點,而是更大計畫的起點。ScaleRF 的長期目標是用多個 QuadRF 模組串接成大型相控陣天線,進行 EME(Earth-Moon-Earth,月球彈跳)業餘無線電實驗與電波天文觀測。

Geerling 文中提到,ScaleRF 的工程師 Martin McCormick 曾在 SpaceX 參與 Starlink 第一代使用者終端「Dishy McFlatface」的開發。QuadRF 模組化的設計哲學正是師法 Dishy:把相位陣天線從單一昂貴衛星系統拆解成可堆疊、可串接、可授權業餘玩家拼裝的開源模組。

最終的 MoonRF 陣列若完成,意味著業餘無線電玩家用合理的成本就能向月球發送雷達訊號、接收月球反射回來的微弱回波 — 這在過去是國家級電波天文台的專屬領域。


🚨 為什麼這件事重要:隱私界線正在快速崩解

Geerling 在文章最後補了一段很尖銳的警語:

「我不是要嚇你 — 各國政府早就有這種能力的工具了。但重點是讓大家知道現在的技術邊界在哪裡、把糟糕的安全實踐攤在陽光下,而不是把好用的工具禁掉。所以如果你是 CIA,看完別動歪腦筋。」

這段話點出 QuadRF 真正的產業訊號:

  • 技術民主化的速度 — 2026 年一個 $499 美金的開源套件就能做到 5 年前政府監控設備才能做的事
  • 5GHz WiFi 的隱私保護 — 過去一般人以為「WiFi 訊號碰到牆壁就衰減到沒人接得到」,但 QuadRF 證明這只是「目前消費級接收器」的弱點,而不是物理定律。企業、家庭的 5GHz 網路如果有敏感流量,現在已經有民用設備能分析它的 MAC、流量模式、封包大小等 metadata
  • 無人機反制市場的爆發 — QuadRF 證明低成本相控陣可用於即時偵測消費級無人機,未來機場、監獄、軍事基地的反無人機系統會大量採用類似架構,這個數十億美元的市場現在開源化

對台灣讀者的具體意義:QuadRF 把過去只在 NSA 或 SIGINT 設備中出現的「無線電透視」能力,下放到任何 Pi 玩家都能拼出來的程度。這不只是工程創新,而是資安典範的根本轉移。


數據解讀與質疑:這台 $499 設備還沒準備好顛覆世界

雖然 QuadRF 技術規格亮眼,但 Geerling 的實測也點出多項現實限制,讀者不應過度神化這台原型機:

  • 頻段限制:4.9–6.0 GHz 不涵蓋 2.4GHz WiFi、4G LTE、5G、藍牙。對一般家庭最有感的 2.4GHz 干擾問題 QuadRF 無法處理
  • UI 還很粗糙:VNC 介面、增益控制(gain)切換不順,特別是手持掃描時操作不便;尚未內建 AGC(自動增益控制)
  • 單模組 EIRP 不夠強:單一台 QuadRF 無法打到月球,必須串接多個模組才能達到 1.15 MW EIRP — 這是業餘玩家的硬體門檻
  • 3D 列印原型 → 射出成型量產:Geerling 拿到的是 3D 列印版本,量產版本是否還能維持相同散熱與 RF 屏蔽效能,需要第一批集資者實際驗證
  • 沒有即時威脅偵測 AI:目前 QuadRF 只做訊號視覺化,不會自動辨識「這是誰的訊號」。要做到真正的被動無人機反制,還需要額外訓練 AI 模型

結論:QuadRF 是 SDR 開源社群一個重要的工程里程碑,但不應被過度渲染為「一般人就能拿來側錄隔壁 WiFi」的工具。它的真正意義是把相控陣技術從軍用黑盒中拆解出來,讓教育者、學生、業餘無線電玩家能親手摸到這個過去要簽保密協定才能碰的東西。


延伸閱讀與原始資料

以下是本研究引用的所有獨立來源,依可信度排序:


評測影片(Jeff Geerling 開箱 QuadRF)已內嵌於原文,本頁所引用之留言均整理自 HN 該篇的工程師討論串。

網友熱門留言 (6)

#1 QuadRF 創辦人 (HN) 0
QuadRF creator here. Happy to answer questions! We have a quick demo video as well, along with a deeper dive video. We didn't give Jeff great direction on camera alignment calibration or setting the radio gain but he seemed to mostly figure it out. If you have questions about the FPGA ADC design, the MIPI streaming, the beamforming math, or the AR visualizer — happy to dive in.
#2 RF 工程師 (HN) 0
The really intriguing part is the 'Custom ADC' here, seems like some kind of 1-bit ΣΔ oversampling ADC (704 MSPS?). Single differential transistor, and captured by FPGA's LVDS RX. Neat way to reduce cost and pin-count? But I think the typical FPGA clock tree has poor jitter performance. Not using the internal PLL(s) might help with spurs but the clock distribution across multiple boards is the real challenge.
#3 ScaleRF 工程師 (HN) 0
We've got the switching noise nailed down. Fortunately the LVDS jitter doesn't affect the sigma delta too badly because that impacts proportional to baseband frequency which is largely filtered out by the decimation filters beyond 40 MHz. With a total of eight ADCs per QuadRF, you can see we are getting huge savings by being custom! While the per-unit cost is higher, we save on the BOM count and assembly complexity.
#4 MIMO 設計師 (HN) 0
Yeah, jitter doesn't matter too much at low frequency IF. I/Q calibration is more likely to be the bottleneck. That and close-in spurs from the fractional PLLs. I have very little experience with MIMO / phased-arrays, this application likely doesn't need ultra high SFDR...
#5 Analog Devices 前工程師 (HN) 0
I actually designed the I/Q calibration for many of Analog Devices' transceivers (AD93x), and indeed it is a fun problem. If you're interested in what was done for QuadRF, you can read the TX QEC implementation. (Warning: Math!) The zero-IF approach gives you huge channel count at the cost of calibration complexity.
#6 業餘無線電玩家 (HN) 0
Super cool project I've been following for a while. Are you pivoting away from Earth-Moon-Earth radio astronomy? I first bookmarked this project when your site was hosted at open.space. The Moon-scale array sounds ambitious but if anyone can build modular phased arrays at consumer price points, it's your team.