Ahoj Habr.
V první části článku o tom vyprávělo se o čerpacích stanicích na dlouhých a krátkých vlnách. Samostatně stojí za to mluvit o amatérských rádiových stanicích. Zaprvé je to také zajímavé a zadruhé se do tohoto procesu může zapojit každý, a to jak příjem, tak vysílání.
Stejně jako v prvních dílech bude důraz kladen na „digitální“ a jak funguje zpracování signálu. Pro příjem a dekódování signálů použijeme také holandský online přijímač a program MultiPSK.
Koho to zajímá, jak to funguje, pokračování je pod střihem.
Poté, co se před více než 100 lety provalilo, že pomocí vysílače doslova dvou lamp je možné komunikovat s celým světem na krátkých vlnách, se o proces začaly zajímat nejen korporace, ale i nadšenci. V těch letech to vypadalo takto , no, radioamatér stále zůstává docela zajímavým technickým koníčkem. Pokusme se zjistit, jaké typy komunikace jsou dostupné moderním radioamatérům.
Frekvenční rozsahy
Rádiové vlny jsou velmi aktivně využívány obslužnými a rozhlasovými stanicemi, proto jsou radioamatérům přiděleny určité frekvenční rozsahy, aby nerušili ostatní. Těchto rozsahů je poměrně hodně, od ultra dlouhých vln na 137 KHz až po mikrovlny na 1.3, 2.4, 5.6 nebo 10 GHz (další podrobnosti si můžete prohlédnout ). Obecně si vybere každý, podle zájmů a technického vybavení.
Z hlediska snadného příjmu jsou nejdostupnější frekvence s vlnovými délkami 80-20m:
- Rozsah 3,5 MHz (80 m): 3500-3800 kHz.
- Rozsah 7 MHz (40 m): 7000-7200 kHz.
- Rozsah 10 MHz (30 m): 10100-10140 kHz.
- Rozsah 14 MHz (20 m): 14000-14350 kHz.
Můžete se na ně naladit pomocí výše uvedeného , a z vašeho osobního, pokud umí přijímat v režimu postranního pásma (LSB, USB, SSB).
Nyní, když je vše připraveno, pojďme se podívat, co se tam dá přijmout.
Hlasová komunikace a Morseova abeceda
Pokud se podíváte na celé radioamatérské pásmo přes websdr, můžete snadno vidět signály Morseovy abecedy. Prakticky již nezůstává v servisních radiokomunikacích, ale někteří rádioví nadšenci jej aktivně využívají.
Dříve bylo pro získání volacího znaku dokonce nutné absolvovat zkoušku z příjmu morseovek, nyní to vypadá, že zbylo pouze na první, nejvyšší, kategorii (liší se především, pouze maximálním přípustným výkonem). CW signály budeme dekódovat pomocí CW skimmeru a virtuální zvukové karty.
Radioamatéři, aby zkrátili délku zprávy, použijte zkrácený kód (), konkrétně linka CQ DE DF7FF znamená všeobecné volání všem stanicím z radioamatérské DF7FF. Každý radioamatér má svůj vlastní volací znak, jehož předpona je tvořena z , to je docela pohodlné, protože Hned je jasné, odkud stanice vysílá. V našem případě patří volací znak DF7FF radioamatérovi z Německa.
Co se týče hlasové komunikace, s tím nejsou žádné potíže, kdo chce, může si poslechnout sám na websdr. Kdysi za SSSR neměli všichni radioamatéři právo provádět radiokomunikaci s cizinci, nyní žádná taková omezení neexistují a dosah a kvalita komunikace závisí pouze na kvalitě antén, vybavení a trpělivosti operátor. Pro zájemce si můžete přečíst více na radioamatérských stránkách a fórech (cqham, qrz), ale přejdeme k digitálním signálům.
Bohužel pro mnoho radioamatérů je digitální práce pouhým připojením zvukové karty počítače k programu dekodéru, málokdo se ponoří do spletitosti toho, jak to funguje. Ještě méně z nich provádí vlastní experimenty s digitálním zpracováním signálu a různými typy komunikace. Navzdory tomu se za posledních 10–15 let objevilo poměrně hodně digitálních protokolů, z nichž některé jsou zajímavé.
RTTY
Poměrně starý typ komunikace, který využívá frekvenční modulaci. Samotná metoda se nazývá FSK (Frequency Shift Keying) a spočívá ve vytvoření bitové sekvence změnou přenosové frekvence.
Data jsou kódována rychlým přepínáním mezi dvěma frekvencemi F0 a F1. Rozdíl dF = F1 - F0 se nazývá frekvenční odstup a může se rovnat například 85, 170 nebo 452 Hz. Druhým parametrem je přenosová rychlost, která může být také různá a může být například 45, 50 nebo 75 bitů za vteřinu. Protože Máme dvě frekvence, pak se musíme rozhodnout, která bude „horní“ a která „nižší“, tento parametr se obvykle nazývá „inverze“. Tyto tři hodnoty (rychlost, rozteč a inverze) zcela určují parametry RTTY přenosu. Tato nastavení najdete téměř v každém dekódovacím programu a volbou těchto parametrů i „od oka“ můžete většinu těchto signálů dekódovat.
Kdysi byly RTTY komunikace populárnější, ale teď, když jsem šel na websdr, neslyšel jsem jediný signál, takže je těžké uvést příklad dekódování. Ti, kteří chtějí, mohou poslouchat sami na 7.045 nebo 14.080 MHz; další podrobnosti o dálnopisu byly napsány v články.
PSK31/63
Dalším typem komunikace je fázová modulace, . Nemění se zde frekvence, ale fáze; na grafu to vypadá asi takto:
Bitové kódování signálu spočívá ve změně fáze o 180 stupňů a samotný signál je vlastně čistá sinusovka - to poskytuje dobrý přenosový rozsah s minimálním přenášeným výkonem. Fázový posun je na snímku obrazovky špatně viditelný; lze jej vidět, pokud zvětšíte a překryjete jeden fragment na druhý.
Samotné kódování je poměrně jednoduché - v BPSK31 jsou signály přenášeny rychlostí 31.25 baudů, změna fáze je kódována „0“, žádná změna fáze není kódována „1“. Kódování znaků lze nalézt na Wikipedii.
Vizuálně na spektru je signál BPSK viditelný jako úzká čára a slyšitelně je slyšet jako docela čistý tón (což v principu je). Signály BPSK uslyšíte například na 7080 nebo 14070 MHz a můžete je dekódovat v MultiPSK.
Je zajímavé poznamenat, že v BPSK i RTTY lze „jas“ linky použít k posouzení síly signálu a kvality příjmu – pokud některá část zprávy zmizí, bude tam „odpad“ na tomto místě sdělení, ale celkový smysl sdělení často zůstává stejně srozumitelný. Operátor si může vybrat, na který signál se má zaměřit, aby jej dekódoval. Hledání nových a slabých signálů od vzdálených korespondentů je samo o sobě docela zajímavé, také při komunikaci (jak můžete vidět na obrázku výše) můžete použít volný text a vést „živý“ dialog. Naproti tomu následující protokoly jsou mnohem více automatizované a vyžadují malý nebo žádný lidský zásah. Jestli je to dobře nebo špatně, to je filozofická otázka, ale rozhodně můžeme říct, že v takových režimech se definitivně ztrácí nějaká část ducha radioamatérů.
FT8/FT4
Chcete-li dekódovat následující typy signálů, musíte nainstalovat program . Signály přenášené pomocí frekvenční modulace 8 frekvencí s posunem pouze 6.25 Hz, takže signál zabírá šířku pásma pouze 50 Hz. Data ve FT8 se přenášejí v „paketech“ trvajících cca 14 sekund, takže přesná synchronizace času počítače je poměrně důležitá. Příjem je téměř zcela automatizovaný – program dekóduje volací znak a sílu signálu.
V nové verzi protokolu , která se objevila nedávno onehdy, je doba trvání paketu zkrácena na 5s, je použita 4tónová modulace při přenosové rychlosti 23 baudů. Šířka pásma obsazeného signálu je přibližně 90 Hz.
WSPR
WSPR je protokol speciálně navržený pro příjem a přenos slabých signálů. Jedná se o signál přenášený rychlostí pouhých 1.4648 baudů (ano, něco málo přes 1 bit za sekundu). Přenos využívá frekvenční modulaci (4-FSK) s frekvenčním odstupem 1.4648Hz, šířka pásma signálu je tedy pouze 6Hz. Přenášený datový paket má velikost 50 bitů, přidávají se k němu i bity korekce chyb (nerekurzivní konvoluční kód, délka omezení K=32, rychlost=1/2), z čehož vyplývá celková velikost paketu 162 bitů. Těchto 162bitů se přenese za cca 2 minuty (bude si ještě někdo stěžovat na pomalý internet? :).
To vše umožňuje přenášet data prakticky pod úrovní šumu s téměř fantastickými výsledky - např. 100 mW signál z mikroprocesorové nohy, pomocí vnitřní smyčkové antény bylo možné přenést signál přes 1000 km.
WSPR funguje plně automaticky a nevyžaduje účast operátora. Stačí nechat program spuštěný a po nějaké době můžete vidět provozní protokol. Data lze také odeslat na web , což je výhodné pro posouzení přenosu nebo kvality antény - můžete vysílat signál a okamžitě online vidět, kde byl přijat.
Mimochodem, k příjmu WSPR se může připojit kdokoli, i bez radioamatérského volacího znaku (pro příjem není potřeba) - stačí jen přijímač a program WSPR a to vše dokonce může na Raspberry Pi fungovat autonomně (samozřejmě , potřebujete skutečný přijímač k odesílání dat od ostatních online - přijímače nemají smysl). Systém je zajímavý jak z vědeckého hlediska, tak pro experimenty s vybavením a anténami. Bohužel, jak je vidět z obrázku níže, z hlediska hustoty přijímacích stanic není Rusko daleko od Súdánu, Egypta nebo Nigérie, takže noví účastníci se vždy hodí - je možné být první a s jedním přijímačem můžete „pokrýt“ oblast tisíc kilometrů.
Velmi zajímavé a poměrně složité je vysílání WSPR na frekvencích nad 1 GHz - zde je kritická frekvenční stabilita přijímače a vysílače.
Zde recenzi ukončím, i když samozřejmě není uvedeno vše, jen to nejoblíbenější.
Závěr
Pokud by si někdo chtěl také vyzkoušet, není to tak těžké. Pro příjem signálů můžete použít buď klasický (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X atd.) nebo SDR přijímač (SDRPlay RSP2, SDR Elad). Dále stačí nainstalovat programy, jak je uvedeno výše, a můžete rádio studovat sami. Emisní cena je 100-200 USD v závislosti na modelu přijímače. Můžete také používat online přijímače a nekupovat vůbec nic, i když to stále není tak zajímavé.
Kdo chce také vysílat, bude si muset pořídit transceiver s anténou a získat radioamatérskou licenci. Cena transceiveru je přibližně stejná jako cena iPhonu, takže na přání je docela dostupný. Také budete muset složit jednoduchou zkoušku a zhruba za měsíc budete moci naplno pracovat na vzduchu. Samozřejmě to není snadné - budete muset studovat typy antén, vymyslet způsob instalace a pochopit frekvence a typy záření. I když slovo „bude muset“ je zde asi nevhodné, protože proto je to koníček, něco, co se dělá pro zábavu a ne z donucení.
Mimochodem, digitální komunikaci si teď může vyzkoušet každý. Chcete-li to provést, stačí nainstalovat program MultiPSK a můžete komunikovat přímo „vzduchem“ prostřednictvím zvukové karty a mikrofonu z jednoho počítače do druhého pomocí jakéhokoli typu komunikace, která vás zajímá.
Šťastné experimenty všem. Možná někdo ze čtenářů vytvoří nový digitální typ komunikace a já jeho recenzi rád zařadím do tohoto textu 😉
Zdroj: www.habr.com