Прывітанне Хабр.
У першай частцы артыкула пра тое было расказана пра службовыя станцыі на доўгіх і кароткіх хвалі. Асобна варта расказаць пра радыёаматарскія станцыі. Па-першае, гэта таксама цікава, па-другое, далучыцца да гэтага працэсу, як на прыём, так і на перадачу, можа любы ахвочы.
Як і ў першых частках, упор будзе рабіцца на "лічбу" і на тое, як уладкованая апрацоўка сігналаў. Для прыёму і дэкадаванні сігналаў мы таксама будзем карыстацца галандскім анлайн-прымачом і праграмай MultiPSK.
Для тых, каму цікава як гэта працуе, працяг пад катом.
Пасля таго, як больш за 100 гадоў таму стала вядома, што на кароткіх хвалях можна звязацца з усім светам, выкарыстоўваючы перадатчык літаральна з дзвюх лямпаў, працэсам зацікавіліся не толькі карпарацыі, але і энтузіясты. У тыя гады выглядала гэта , Ды і да гэтага ham radio застаецца цалкам цікавым тэхнічным хобі. Якія віды сувязей даступны сучасным радыёаматарам, паспрабуем разабрацца.
частотныя дыяпазоны
Радыёэфір вельмі актыўна выкарыстоўваецца службовымі і вяшчальнымі станцыямі, таму радыёаматарам выдзелены пэўныя частотныя дыяпазоны, каб яны не перашкаджалі іншым. Гэтых дыяпазонаў даволі шмат, ад звышдоўгіх хваль на 137КГц да ЗВЧ на 1.3, 2.4, 5.6 або 10Ггц (падрабязней можна паглядзець ). Увогуле, кожны можа абраць, у залежнасці ад інтарэсаў і тэхнічнай абсталяванасці.
З пункту гледжання прастаты прыёму, найболей даступнымі з'яўляюцца частоты з даўжынямі хваль 80-20м:
- Дыяпазон 3,5 Мгц (80 м): 3500-3800 кгц.
- Дыяпазон 7 Мгц (40 м): 7000-7200 кгц.
- Дыяпазон 10 Мгц (30 м): 10100-10140 кгц.
- Дыяпазон 14 Мгц (20 м): 14000-14350 кгц.
На іх можна настроіцца як з дапамогай вышэйзгаданага , так і са свайго асабістага, калі ён можа прымаць у рэжыме бакавой паласы (LSB, USB, SSB).
Цяпер, калі ўсё гатова, паглядзім, што тамака можна прыняць.
Галасавая сувязь і азбука Морзэ
Калі паглядзець праз websdr на ўвесь аматарскі радыёдыяпазон цалкам, лёгка ўбачыць сігналы азбукі Морзэ. У службовай радыёсувязі яна ўжо практычна не засталася, але некаторыя радыёаматары-энтузіясты ёю актыўна карыстаюцца.
Раней для атрымання пазыўнога трэба было нават здаць іспыт па прыёме сігналаў Морзэ, цяпер гэта быццам засталося толькі для першай, вышэйшай, катэгорыі (адрозніваюцца яны ў асноўным, толькі максімальнай дапушчальнай магутнасцю). Мы ж будзем дэкадаваць сігналы CW з дапамогай CW Skimmer і Virtual Audio Card.
Радыёаматары, каб скараціць даўжыню паведамлення, выкарыстоўваюць скарочаны код (), у прыватнасці, радок CQ DE DF7FF азначае агульны выклік усім станцыям ад радыёаматара DF7FF. Кожны радыёаматар мае свой пазыўны сігнал, прэфікс якога ўтворыцца ад , гэта дастаткова зручна т.к. адразу зразумела адкуль вяшчае станцыя. У нашым выпадку пазыўны DF7FF належыць радыёаматару з Нямеччыны.
Што да галасавой сувязі, то з ёй ніякіх цяжкасцяў няма, ахвотныя могуць паслухаць самастойна на websdr. Калісьці ў часы СССР не ўсе радыёаматары мелі права праводзіць радыёсувязі з замежнікамі, зараз такіх абмежаванняў няма, і далёкасць і якасць сувязі залежыць толькі ад якасці антэн, апаратуры і цярпення аператара. Для тых хто зацікавіцца, пачытаць падрабязней можна на радыёаматарскіх сайтах і форумах (cqham, qrz), мы ж пяройдзем да лічбавых сігналаў.
Нажаль, для шматлікіх радыёаматараў праца «лічбай» гэта проста злучэнне гукавой карты кампутара з праграмай-дэкодэрам, мала хто ўнікае ў тонкасці таго, як гэта працуе. Яшчэ менш праводзяць уласныя эксперыменты з лічбавай апрацоўкай сігналаў і рознымі відамі сувязі. Нягледзячы на гэта, за апошнія 10-15 гадоў з'явілася дастаткова шмат лічбавых пратаколаў, некаторыя з якіх цікава разгледзець.
RTTY
Досыць стары выгляд сувязі, які выкарыстоўвае частотную мадуляцыю. Сам метад называецца FSK (Frequency Shift Keying) і заключаецца ў фарміраванні бітавай паслядоўнасці шляхам змены частаты перадачы.
Дадзеныя кадуюцца хуткім пераключэннем паміж двума частотамі F0 і F1. Розніца dF = F1 - F0 называецца разносам частот, і можа быць роўная, напрыклад, 85, 170, або 452Гц. Другі параметр - гэта хуткасць перадачы, якая таксама можа быць рознай, і складаць напрыклад, 45, 50 або 75 біт у секунду. Т.к. у нас ёсць дзве частаты, то трэба вызначыцца якая будзе "верхняй", якая "ніжняй", гэты параметр звычайна называецца "інверсія". Вось гэтыя тры значэнні (хуткасць, разнос і інверсія) цалкам вызначаюць параметры RTTY-перадачы. У практычна любых праграмах дэкадавання можна знайсці гэтыя налады, і падабраўшы нават "на вока" гэтыя параметры, можна дэкадаваць большасць такіх сігналаў.
Калісьці сувязі ў RTTY былі папулярнейшыя, але цяпер, зайшоўшы на websdr, я не пачуў ніводнага сігналу, так што прыклад дэкадавання прывесці складана. Жадаючыя могуць паслухаць самастойна на 7.045 ці 14.080Мгц, больш падрабязна пра тэлетайп было напісана ў артыкулы.
PSK31/63
Іншы від сувязі - фазавая мадуляцыя, . Тут мяняецца не частата, а фаза, на графіцы гэта выглядае прыкладна так:
Бітавое кадаваньне сігналу складаецца ў змене фазы на 180 градусаў, а сам сігнал уяўляе сабой фактычна чысты сінус - гэта забяспечвае нядрэнную далёкасць перадачы пры мінімальнай перадаваемай магутнасці. Фазавы зрух складана ўбачыць на скрыншоце, яго можна заўважыць калі павялічыць і накласці адзін фрагмент на іншы.
Само кадаваньне адносна проста – у BPSK31 сігналы перадаюцца з хуткасцю 31.25 бод, змена фазы кадуе "0", адсутнасць змены фазы "1". Кадаваньне сымбаляў можна паглядзець у Вікіпэдыі.
Візуальна на спектры сігнал BPSK бачны як вузкая лінія, і на слых чутны як даволі чысты тон (чым ён у прынцыпе і з'яўляецца). Пачуць сігналы BPSK можна напрыклад, на 7080 ці 14070Мгц, дэкадаваць іх можна ў MultiPSK.
Цікава адзначыць, што і ў BPSK і ў RTTY па "яркасці" лініі можна судзіць сіле сігналу і аб якасці прыёму – калі нейкая частка паведамлення знікае, то ў гэтым месцы паведамлення будзе "смецце", але агульны сэнс паведамлення часта застаецца ўсё роўна зразумелым. Аператар сам можа выбіраць, на які сігнал наведацца каб яго дэкадаваць. Пошук новых і слабых сігналаў ад далёкіх карэспандэнтаў сам па сабе даволі цікавы, таксама пры зносінах (як можна бачыць на малюнку вышэй) можна выкарыстоўваць адвольны тэкст, весці «жывы» дыялог. У адрозненне ад гэтага, наступныя пратаколы значна больш аўтаматызаваны, і практычна не патрабуюць удзелу чалавека. Добра гэта ці дрэнна, пытанне філасофскае, але вызначана можна сказаць, што нейкая частка ham radio spirit у такіх рэжымах вызначана згублена.
FT8/FT4
Для дэкадавання наступнага тыпу сігналаў трэба ўсталяваць праграму . Сігналы перадаюцца з дапамогай частотнай мадуляцыі з 8 частот са зрухам за ўсё ў 6.25Гц, так што сігнал займае паласу ўсяго толькі ў 50Гц. Дадзеныя ў FT8 перадаюцца "пакетамі" працягласцю каля 14 секунд, так што дакладная сінхранізацыя часу кампутара даволі актуальная. Прыём амаль цалкам аўтаматызаваны - праграма дэкадуе пазыўны, сілу сігналу.
У новай версіі пратакола , Які з'явіўся нядаўна на днях, працягласць пакета зменшана да 5с, выкарыстоўваецца 4-тонавая мадуляцыя пры хуткасці перадачы 23бод. Шырыня займаемай лініі сігналу складае прыкладна 90Гц.
WSPR
WSPR - гэта пратакол, спецыяльна арыентаваны на прыём і перадачу слабых сігналаў. Гэта сігнал, які перадаецца з хуткасцю ўсяго толькі 1.4648 бод (так, толькі крыху больш за 1 біта ў секунду). Для перадачы выкарыстоўваецца частотная мадуляцыя (4-FSK) з разносам частот 1.4648Гц, так што шырыня паласы сігналу ўсяго толькі 6Гц. Перадаваны пакет дадзеных мае памер 50 біт, да яго таксама дадаюцца біты карэкцыі памылак (non-recursive convolutional code, constraint length K = 32, rate = 1/2), у выніку агульны памер пакета роўны 162 біт. Гэтыя 162біт перадаюцца прыкладна за 2 хвіліны (хтосьці яшчэ будзе скардзіцца на павольны інтэрнэт?:).
Усё гэта дазваляе перадаваць дадзеныя фактычна ніжэй узроўня шумоў, з амаль фантастычнымі вынікамі – напрыклад, сігналам 100мВт з ножкі мікрапрацэсара, з дапамогай пакаёвай рамачнай антэны ўдавалася перадаць сігнал на 1000км.
WSPR працуе поўнасцю аўтаматычна, і не патрабуе ўдзелу аператара. Дастаткова пакінуць праграму працаваць, і праз нейкі час можна паглядзець лог працы. Даныя таксама могуць адпраўляцца на сайт , Што зручна для ацэнкі праходжання або якасці антэны - можна перадаць сігнал, і тут жа паглядзець анлайн, дзе ён быў прыняты.
Дарэчы, далучыцца да прыёму WSPR можа любы жадаючы, нават без радыёаматарскага пазыўнога (для прыёму ён не патрабуецца) - досыць прымача і праграмы WSPR, прычым усё гэта можа працаваць нават аўтаномна на Raspberry Pi (зразумела, патрэбен рэальны прымач, адпраўляць дадзеныя з чужых анлайн -прымачоў сэнсу няма). Сістэма цікавая як з навуковага пункта гледжання, так і для эксперыментаў з апаратурай і з антэнамі. На жаль, як відаць з карцінкі ніжэй, па шчыльнасці прыёмных станцый Расія пайшла недалёка ад Судана, Егіпта або Нігерыі, так што новыя ўдзельнікі заўсёды карысныя - ёсць магчымасць быць першым, і адным прымачом можна "накрыць" тэрыторыю ў тысячу км.
Вельмі цікавым і даволі-такі складаным, з'яўляецца перадача WSPR на частотах вышэй за 1Ггц – стабільнасць частаты прымача і перадатчыка тут з'яўляецца крытычнай.
На гэтым я скончу агляд, хоць пералічана зразумела, далёка не ўсё, толькі найболей папулярнае.
Заключэнне
Калі камусьці захацелася таксама паспрабаваць свае сілы, то гэта не так ужо складана. Для прыёму сігналаў можна скарыстацца або класічным (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X і інш), або SDR-прымачом (SDRPlay RSP2, SDR Elad). Далей, дастаткова ўсталяваць праграмы, як паказана вышэй, і можна вывучаць радыёэфір самастойна. Кошт пытання складае 100-200 $ у залежнасці ад мадэлі прымача. Можна таксама скарыстацца анлайн-прымачамі і наогул нічога не купляць, хоць гэта ўсё ж не так цікава.
Для тых, хто захоча працаваць яшчэ і на перадачу, давядзецца набыць трансівер з антэнай, і аформіць радыёаматарскую ліцэнзію. Кошт трансівера прыкладна роўная цане айфона, так што пры жаданні гэта цалкам даступна. Трэба таксама будзе здаць нескладаны іспыт, і ўжо недзе праз месяц можна паўнавартасна працаваць у эфіры. Вядома, гэта ўсё не проста - прыйдзецца вывучыць віды антэн, прыдумаць спосаб усталёўкі, разабрацца з частотамі і відамі выпраменьвання. Хоць слова "давядзецца" тут напэўна недарэчна, бо на тое яно і хобі, што робіцца для цікавасці а не пад прымусам.
Дарэчы, паспрабаваць лічбавыя сувязі любы ахвочы можа прама зараз. Для гэтага дастаткова паставіць праграму MultiPSK, і можна праз гукавую карту і мікрафон прама "па паветры" правесці сувязь з аднаго кампутара на іншы любым цікавым выглядам сувязі.
Усім удалых эксперыментаў. Можа хтосьці з чытачоў створыць новы лічбавы від сувязі, і я з задавальненнем уключу яго агляд у гэты тэкст 😉
Крыніца: habr.com