Какво можете да чуете по радиото? Любителско радио

Здравей Хабр.

В първата част на статията за това какво се чува в ефир беше казано за бензиностанции на дълги и къси вълни. Отделно си струва да говорим за любителски радиостанции. Първо, това също е интересно, и второ, всеки може да се присъедини към този процес, както за получаване, така и за предаване.

Както в първите части, акцентът ще бъде върху „цифровото“ и как работи обработката на сигнала. Ще използваме и холандски онлайн приемник за приемане и декодиране на сигнали websdr и програмата MultiPSK.

За тези, които се интересуват как работи, продължението е под разреза.

След като преди повече от 100 години стана известно, че е възможно да се комуникира с целия свят на къси вълни с помощта на предавател от буквално две лампи, не само корпорации, но и ентусиасти се заинтересуваха от процеса. В онези години изглеждаше така приблизително така, добре, радиолюбителите все още си остават доста интересно техническо хоби. Нека се опитаме да разберем какви видове комуникации са достъпни за съвременните радиолюбители.

Честотни ленти

Радиовълните се използват много активно от обслужващи и излъчващи станции, така че на радиолюбителите се разпределят определени честотни диапазони, така че да не пречат на другите. Има доста от тези диапазони, от ултра дълги вълни при 137 KHz до микровълни при 1.3, 2.4, 5.6 или 10 GHz (можете да видите повече подробности тук). Като цяло всеки може да избира, в зависимост от интересите и техническото оборудване.

От гледна точка на лесното приемане, най-достъпните честоти са с дължини на вълните 80-20m:
- 3,5 MHz обхват (80 m): 3500-3800 kHz.
- 7 MHz обхват (40 m): 7000-7200 kHz.
- 10 MHz обхват (30 m): 10100-10140 kHz.
- 14 MHz обхват (20 m): 14000-14350 kHz.
Можете да се настроите към тях, като използвате горното онлайн приемник, и от твоя личен, ако може да приема в страничен режим (LSB, USB, SSB).

Сега, когато всичко е готово, да видим какво може да се приеме там.

Гласова комуникация и морзова азбука

Ако погледнете цялата радиолюбителска лента през websdr, можете лесно да видите сигнали с морзов код. На практика вече не остава в услугата радиокомуникации, но някои радио ентусиасти го използват активно.


Преди, за да получите повиквателна, дори трябваше да преминете изпит по приемане на морзови сигнали, сега това изглежда е останало само за първа, най-висока, категория (различават се главно само в максимално допустимата мощност). Ние ще декодираме CW сигнали с помощта на CW Skimmer и Virtual Audio Card.

Радиолюбителите, за да намалят дължината на съобщението, използвайте съкратен код (Q код), по-специално линията CQ DE DF7FF означава общо повикване към всички станции от радиолюбителския DF7FF. Всеки радиолюбител има свой собствен повиквателен знак, чийто префикс се формира от код на държавата, това е доста удобно, защото Веднага става ясно откъде се излъчва станцията. В нашия случай позивната DF7FF принадлежи на радиолюбител от Германия.

Що се отнася до гласовата комуникация, няма трудности с нея, желаещите могат да слушат сами на websdr. Някога по време на СССР не всички радиолюбители имаха право да провеждат радиокомуникации с чужденци, сега няма такива ограничения, а обхватът и качеството на комуникацията зависи само от качеството на антените, оборудването и търпението на оператор. Който се интересува, може да прочете повече в радиолюбителските сайтове и форуми (cqham, qrz), но ние ще преминем към цифровите сигнали.

За съжаление, за много радиолюбители цифровата работа е просто свързване на компютърна звукова карта към програма за декодер; малко хора се задълбочават в тънкостите на това как работи. Още по-малко провеждат собствени експерименти с цифрова обработка на сигнали и различни видове комуникации. Въпреки това през последните 10-15 години се появиха доста цифрови протоколи, някои от които са интересни за разглеждане.

RTTY

Доста стар тип комуникация, която използва честотна модулация. Самият метод се нарича FSK (Frequency Shift Keying) и се състои във формиране на битова последователност чрез промяна на честотата на предаване.

Данните се кодират чрез бързо превключване между две честоти F0 и F1. Разликата dF = F1 - F0 се нарича честотно разстояние и може да бъде равна например на 85, 170 или 452 Hz. Вторият параметър е скоростта на предаване, която също може да бъде различна и да бъде например 45, 50 или 75 бита в секунда. защото имаме две честоти, тогава трябва да решим коя ще бъде „горна“ и коя ще бъде „долна“, този параметър обикновено се нарича „инверсия“. Тези три стойности (скорост, разстояние и инверсия) напълно определят параметрите на RTTY предаване. Можете да намерите тези настройки в почти всяка програма за декодиране и като изберете тези параметри дори „на око“, можете да декодирате повечето от тези сигнали.

Преди време RTTY комуникациите бяха по-популярни, но сега, когато отидох в websdr, не чух нито един сигнал, така че е трудно да дам пример за декодиране. Желаещите могат да слушат сами на 7.045 или 14.080 MHz, повече подробности за телетайпа са написани в първата част статия.

PSK31/63

Друг вид комуникация е фазовата модулация, Фазово сместване. Тук не се променя честотата, а фазата; на графиката изглежда така:


Битовото кодиране на сигнала се състои в промяна на фазата на 180 градуса, а самият сигнал всъщност е чиста синусоида - това осигурява добър обхват на предаване с минимална предавана мощност. Фазовото изместване е трудно да се види на екранната снимка; може да се види, ако увеличите и насложите един фрагмент върху друг.


Самото кодиране е сравнително просто - в BPSK31 сигналите се предават със скорост от 31.25 бода, промяната на фазата се кодира с "0", липсата на промяна на фазата се кодира с "1". Кодирането на знаци може да се намери в Wikipedia.

Визуално на спектъра BPSK сигнала се вижда като тясна линия, а на слух се чува като сравнително чист тон (какъвто принципно е). Можете да чуете BPSK сигнали например на 7080 или 14070 MHz и можете да ги декодирате в MultiPSK.

Интересно е да се отбележи, че както в BPSK, така и в RTTY, "яркостта" на линията може да се използва, за да се прецени силата на сигнала и качеството на приемане - ако част от съобщението изчезне, тогава ще има "боклук" на това място на съобщението, но общият смисъл на съобщението често остава същият разбираем. Операторът може да избере върху кой сигнал да се фокусира, за да го декодира. Търсенето на нови и слаби сигнали от далечни кореспонденти е доста интересно само по себе си; също така, когато общувате (както можете да видите на снимката по-горе), можете да използвате свободен текст и да водите диалог „на живо“. За разлика от тях, следните протоколи са много по-автоматизирани и изискват малка или никаква човешка намеса. Дали това е добро или лошо е философски въпрос, но определено можем да кажем, че част от духа на радиолюбителя определено се губи в такива режими.

FT8/FT4

За да декодирате следния тип сигнали, трябва да инсталирате програмата WSJT. Сигнали FT8 предаван чрез честотна модулация от 8 честоти с отместване от само 6.25 Hz, така че сигналът да заема честотна лента от само 50 Hz. Данните в FT8 се прехвърлят в "пакети" с продължителност около 14 секунди, така че точното синхронизиране на времето на компютъра е много важно. Приемането е почти напълно автоматизирано - програмата декодира позивната и силата на сигнала.

В новата версия на протокола FT4, който се появи наскоро онзи ден, продължителността на пакета е намалена до 5 секунди, използва се 4-тонална модулация при скорост на предаване от 23 бода. Заетата честотна лента на сигнала е приблизително 90Hz.

WSPR

WSPR е протокол, специално проектиран да приема и предава слаби сигнали. Това е сигнал, предаван със скорост от само 1.4648 бода (да, малко над 1 бит в секунда). Предаването използва честотна модулация (4-FSK) с честотно разстояние от 1.4648Hz, така че честотната лента на сигнала е само 6Hz. Предаваният пакет данни има размер от 50 бита, към него също се добавят битове за коригиране на грешки (нерекурсивен конволюционен код, дължина на ограничение K=32, скорост=1/2), което води до общ размер на пакета от 162 бита. Тези 162 бита се прехвърлят за около 2 минути (някой друг ще се оплаче от бавния интернет? :).

Всичко това ви позволява да предавате данни практически под нивото на шума, с почти фантастични резултати - например сигнал от 100 mW от крак на микропроцесор, с помощта на вътрешна кръгова антена беше възможно да се предаде сигнал над 1000 км.

WSPR работи напълно автоматично и не изисква участие на оператор. Достатъчно е да оставите програмата да работи и след известно време можете да видите дневника на операциите. Данните също могат да бъдат изпращани към сайта wsprnet.org, което е удобно за оценка на предаването или качеството на антена - можете да предавате сигнал и веднага да видите онлайн къде е получен.

Между другото, всеки може да се присъедини към приемането на WSPR, дори и без любителска радиопозивна (не е необходима за приемане) - достатъчни са само приемник и програмата WSPR и всичко това дори може да работи автономно на Raspberry Pi (разбира се , имате нужда от истински приемник, за да изпращате данни от други онлайн - приемниците нямат смисъл). Системата е интересна както от научна гледна точка, така и за експерименти с оборудване и антени. За съжаление, както се вижда от снимката по-долу, по отношение на плътността на приемните станции Русия не е далеч от Судан, Египет или Нигерия, така че новите участници винаги са полезни - възможно е да сте първи и с един приемник можете да „покриете“ площ от хиляда км.

Много интересно и доста сложно е WSPR предаването при честоти над 1 GHz - честотната стабилност на приемника и предавателя е критична тук.

Тук ще завърша прегледа, въпреки че, разбира се, не е изброено всичко, а само най-популярните.

Заключение

Ако някой също иска да опита ръката си, тогава не е толкова трудно. За да получавате сигнали, можете да използвате или класически (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X и т.н.), или SDR приемник (SDRPlay RSP2, SDR Elad). След това просто инсталирайте програмите, както е показано по-горе, и можете сами да изучавате радиото. Емисионната цена е $100-200 в зависимост от модела на приемника. Можете също да използвате онлайн приемници и да не купувате нищо, въпреки че това все още не е толкова интересно.

За тези, които искат също да предават, ще трябва да закупят трансивър с антена и да получат лиценз за радиолюбител. Цената на трансивъра е приблизително същата като цената на iPhone, така че е доста достъпна при желание. Освен това ще трябва да преминете прост изпит и след около месец ще можете да работите пълноценно в ефир. Разбира се, това не е лесно - ще трябва да проучите видовете антени, да измислите метод за инсталиране и да разберете честотите и видовете радиация. Въпреки че думата „ще трябва“ тук вероятно е неподходяща, защото това е хоби, нещо, което се прави за забавление, а не по принуда.

Между другото, всеки може да опита цифрови комуникации в момента. За да направите това, просто инсталирайте програмата MultiPSK и можете да комуникирате директно „по въздуха“ чрез звукова карта и микрофон от един компютър на друг, като използвате всякакъв вид комуникация, която ви интересува.

Приятни експерименти на всички. Може би някой от читателите ще създаде нов дигитален вид комуникация и ще се радвам да включа негов преглед в този текст 😉

Източник: www.habr.com