Hola Habr.
A la primera part de l'article sobre això es parlava de les estacions de servei d'ones llargues i curtes. Per separat, val la pena parlar de les emissores de ràdio amateur. En primer lloc, això també és interessant i, en segon lloc, qualsevol persona pot unir-se a aquest procés, tant en recepció com en emissió.
Com a les primeres parts, l'èmfasi es posarà en el "digital" i en com funciona el processament del senyal. També utilitzarem un receptor en línia holandès per rebre i descodificar senyals i el programa MultiPSK.
Per a aquells que estiguin interessats en com funciona, la continuació està sota el tall.
Després que fa més de 100 anys es va saber que era possible comunicar-se amb el món sencer en ones curtes mitjançant un transmissor de literalment dues làmpades, no només les corporacions, sinó també els entusiastes es van interessar en el procés. En aquells anys es veia així , bé, el radioaficionat segueix sent una afició tècnica força interessant. Intentem esbrinar quins tipus de comunicacions estan disponibles per als radioaficionats moderns.
Bandes de freqüència
Les ones de ràdio són utilitzades molt activament per les estacions de servei i de radiodifusió, de manera que els radioaficionats tenen assignats determinats rangs de freqüències perquè no interfereixin amb els altres. Hi ha molts d'aquests rangs, des d'ones ultrallargues a 137 KHz fins a microones a 1.3, 2.4, 5.6 o 10 GHz (podeu veure'n més detalls). ). En general, tothom pot triar, en funció dels interessos i de l'equip tècnic.
Des del punt de vista de la facilitat de recepció, les freqüències més accessibles són amb longituds d'ona de 80-20m:
- Interval de 3,5 MHz (80 m): 3500-3800 kHz.
- Interval de 7 MHz (40 m): 7000-7200 kHz.
- Interval de 10 MHz (30 m): 10100-10140 kHz.
- Interval de 14 MHz (20 m): 14000-14350 kHz.
Podeu sintonitzar-los fent servir l'anterior , i des del teu personal, si pot rebre en mode banda lateral (LSB, USB, SSB).
Ara que tot està a punt, a veure què s'hi pot acceptar.
Comunicació per veu i codi Morse
Si mireu tota la banda de ràdio amateur a través de websdr, podeu veure fàcilment els senyals de codi Morse. Pràcticament ja no es manté en el servei de radiocomunicacions, però alguns entusiastes de la ràdio l'utilitzen activament.
Abans, per obtenir un indicatiu de trucada, fins i tot calia aprovar un examen per rebre senyals Morse, ara sembla que només queda per a la primera categoria, la més alta (difereixen principalment, només en la potència màxima permesa). Descodificarem els senyals CW mitjançant CW Skimmer i Virtual Audio Card.
Els radioaficionats, per reduir la longitud del missatge, fan servir un codi escurçat (), en concret, la línia CQ DE DF7FF significa una trucada general a totes les emissores des del radioaficionat DF7FF. Cada radioaficionat té el seu propi indicatiu de trucada, el prefix del qual es forma a partir de , això és força convenient perquè De seguida queda clar des d'on emet l'emissora. En el nostre cas, l'indicatiu de trucada DF7FF pertany a un radioaficionat d'Alemanya.
Pel que fa a la comunicació de veu, no hi ha dificultats, els que ho desitgin poden escoltar-los pel seu compte a websdr. Hi havia una vegada durant l'URSS, no tots els radioaficionats tenien dret a realitzar comunicacions de ràdio amb estrangers; ara no hi ha aquestes restriccions, i l'abast i la qualitat de la comunicació només depenen de la qualitat de les antenes, l'equip i la paciència de la operador. Per a aquells que estiguin interessats, podeu llegir més informació als llocs i fòrums de ràdio amateur (cqham, qrz), però passarem als senyals digitals.
Malauradament, per a molts radioaficionats, treballar digitalment és simplement connectar una targeta de so de l'ordinador a un programa descodificador; poca gent aprofundeix en les complexitats de com funciona. Encara són menys els que realitzen els seus propis experiments amb processament de senyals digitals i diferents tipus de comunicacions. Malgrat això, durant els darrers 10-15 anys han aparegut molts protocols digitals, alguns dels quals són interessants de tenir en compte.
RTTY
Un tipus de comunicació força antic que utilitza modulació de freqüència. El mètode en si s'anomena FSK (Frequency Shift Keying) i consisteix a formar una seqüència de bits canviant la freqüència de transmissió.
Les dades es codifiquen canviant ràpidament entre dues freqüències F0 i F1. La diferència dF = F1 - F0 s'anomena espai de freqüència i pot ser igual, per exemple, a 85, 170 o 452 Hz. El segon paràmetre és la velocitat de transmissió, que també pot ser diferent i ser, per exemple, de 45, 50 o 75 bits per segon. Perquè tenim dues freqüències, llavors hem de decidir quina serà “superior” i quina serà “inferior”, aquest paràmetre se sol anomenar “inversió”. Aquests tres valors (velocitat, espaiat i inversió) determinen completament els paràmetres de transmissió RTTY. Podeu trobar aquests paràmetres en gairebé qualsevol programa de descodificació, i seleccionant aquests paràmetres fins i tot "a ull", podeu descodificar la majoria d'aquests senyals.
Hi havia una vegada, les comunicacions RTTY eren més populars, però ara, quan vaig anar a websdr, no vaig escoltar ni un sol senyal, així que és difícil donar un exemple de descodificació. Aquells que ho desitgin poden escoltar-los pel seu compte a 7.045 o 14.080 MHz; més detalls sobre el teletip s'han escrit a articles
PSK31/63
Un altre tipus de comunicació és la modulació de fase, . No és la freqüència la que canvia aquí, sinó la fase; al gràfic sembla una cosa així:
La codificació de bits del senyal consisteix a canviar la fase en 180 graus, i el senyal en si és en realitat una ona sinusoïdal pura; això proporciona un bon rang de transmissió amb una potència de transmissió mínima. El canvi de fase és difícil de veure a la captura de pantalla; es pot veure si amplieu i superposeu un fragment a un altre.
La codificació en si és relativament senzilla: a BPSK31, els senyals es transmeten a una velocitat de 31.25 bauds, un canvi de fase es codifica "0", cap canvi de fase es codifica "1". La codificació de caràcters es pot trobar a la Viquipèdia.
Visualment a l'espectre, el senyal BPSK és visible com una línia estreta, i audiblement s'escolta com un to força pur (que en principi és). Podeu escoltar senyals BPSK, per exemple, a 7080 o 14070 MHz, i podeu descodificar-los en MultiPSK.
És interessant assenyalar que tant en BPSK com en RTTY, la "brillantor" de la línia es pot utilitzar per jutjar la força del senyal i la qualitat de la recepció; si alguna part del missatge desapareix, hi haurà "escombraries". en aquest lloc del missatge, però el significat general del missatge sovint segueix sent el mateix comprensible. L'operador pot triar en quin senyal centrar-se per descodificar-lo. La recerca de senyals nous i febles de corresponsals llunyans és força interessant en si mateixa; també quan us comuniqueu (com podeu veure a la imatge de dalt), podeu utilitzar text lliure i realitzar un diàleg "en directe". En canvi, els protocols següents són molt més automatitzats i requereixen poca o cap intervenció humana. Si això és bo o dolent és una qüestió filosòfica, però definitivament podem dir que una part de l'esperit de la radioaficionat definitivament es perd en aquests modes.
FT8/FT4
Per descodificar el següent tipus de senyals cal instal·lar el programa . Senyals es transmet mitjançant modulació de freqüència de 8 freqüències amb un desplaçament de només 6.25 Hz, de manera que el senyal ocupa una amplada de banda de només 50 Hz. Les dades a FT8 es transfereixen en "paquets" que duren uns 14 segons, de manera que la sincronització precisa de l'hora de l'ordinador és força important. La recepció està gairebé completament automatitzada: el programa descodifica l'indicatiu de trucada i la força del senyal.
A la nova versió del protocol , que va aparèixer recentment l'altre dia, la durada del paquet es redueix a 5 segons, la modulació de 4 tons s'utilitza a una velocitat de transmissió de 23 baudis. L'amplada de banda del senyal ocupada és d'aproximadament 90 Hz.
WSPR
WSPR és un protocol dissenyat específicament per rebre i transmetre senyals febles. Es tracta d'un senyal transmès a una velocitat de només 1.4648 baudis (sí, poc més d'1 bit per segon). La transmissió utilitza modulació de freqüència (4-FSK) amb un espai de freqüència d'1.4648 Hz, de manera que l'amplada de banda del senyal és només de 6 Hz. El paquet de dades transmès té una mida de 50 bits, també s'hi afegeixen bits de correcció d'errors (codi convolucional no recursiu, longitud de restricció K=32, velocitat=1/2), donant com a resultat una mida total del paquet de 162 bits. Aquests 162 bits es transfereixen en uns 2 minuts (algú més es queixarà de la lentitud d'Internet? :).
Tot això us permet transmetre dades pràcticament per sota del nivell de soroll, amb resultats gairebé fantàstics; per exemple, un senyal de 100 mW d'una pota de microprocessador, amb l'ajuda d'una antena de bucle interior va ser possible transmetre un senyal de més de 1000 km.
WSPR funciona de manera totalment automàtica i no requereix la participació de l'operador. N'hi ha prou amb deixar el programa en execució i, al cap d'un temps, podreu veure el registre d'operacions. També es poden enviar dades al lloc , que és convenient per avaluar la transmissió o la qualitat d'una antena: podeu transmetre un senyal i veure immediatament en línia on es va rebre.
Per cert, qualsevol pot unir-se a la recepció WSPR, fins i tot sense un senyal de trucada de ràdio aficionat (no és necessari per a la recepció): només n'hi ha prou amb un receptor i el programa WSPR, i tot això fins i tot pot funcionar de manera autònoma en un Raspberry Pi (per descomptat). , necessiteu un receptor real per enviar dades d'altres en línia -els receptors no tenen sentit). El sistema és interessant tant des del punt de vista científic com per a experiments amb equips i antenes. Malauradament, com es pot veure a la imatge següent, pel que fa a la densitat de les estacions receptores, Rússia no està lluny del Sudan, Egipte o Nigèria, de manera que els nous participants sempre són útils: és possible ser el primer i amb un sol receptor. pots “cobrir” una àrea de mil km.
Molt interessant i força complexa és la transmissió WSPR a freqüències superiors a 1 GHz: l'estabilitat de freqüència del receptor i del transmissor és fonamental aquí.
Aquí és on acabaré la ressenya, encara que, és clar, no hi apareix tot, només el més popular.
Conclusió
Si algú també volia provar-ho, no és tan difícil. Per rebre senyals, podeu utilitzar un receptor clàssic (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X, etc.) o un receptor SDR (SDRPlay RSP2, SDR Elad). A continuació, només cal que instal·leu els programes com es mostra a dalt i podreu estudiar la ràdio vosaltres mateixos. El preu d'emissió és de 100 a 200 dòlars, depenent del model del receptor. També podeu utilitzar receptors en línia i no comprar res, tot i que això encara no és tan interessant.
Els qui vulguin transmetre també hauran d'adquirir un transceptor amb antena i obtenir una llicència de radioaficionats. El preu del transceptor és aproximadament el mateix que el preu d'un iPhone, de manera que és bastant assequible si es desitja. També hauràs d'aprovar un examen senzill, i en aproximadament un mes podràs treballar completament en antena. Per descomptat, això no és fàcil: haureu d'estudiar els tipus d'antenes, proposar un mètode d'instal·lació i entendre les freqüències i els tipus de radiació. Tot i que la paraula "haurà de" és probablement inadequada aquí, perquè per això és un hobby, una cosa feta per diversió i no sota coacció.
Per cert, tothom pot provar les comunicacions digitals ara mateix. Per fer-ho, només cal que instal·leu el programa MultiPSK, i us podreu comunicar directament “per l'aire” mitjançant una targeta de so i un micròfon d'un ordinador a un altre mitjançant qualsevol tipus de comunicació d'interès.
Bons experiments a tothom. Potser algun dels lectors crearà un nou tipus de comunicació digital, i estaré encantat d'incloure la seva ressenya en aquest text 😉
Font: www.habr.com