Hallo Habr.
Im ersten Teil des Artikels darüber Es wurde von Tankstellen auf Lang- und Kurzwelle erzählt. Unabhängig davon lohnt es sich, über Amateurfunksender zu sprechen. Erstens ist das auch interessant, und zweitens kann jeder an diesem Prozess teilnehmen, sowohl beim Empfangen als auch beim Senden.
Wie in den ersten Teilen liegt der Schwerpunkt auf „Digital“ und der Funktionsweise der Signalverarbeitung. Wir werden auch einen niederländischen Online-Empfänger verwenden, um Signale zu empfangen und zu dekodieren und das MultiPSK-Programm.
Für diejenigen, die daran interessiert sind, wie es funktioniert, ist die Fortsetzung unter Verschluss.
Nachdem vor mehr als 100 Jahren bekannt wurde, dass man mit einem Sender aus buchstäblich zwei Lampen auf Kurzwelle mit der ganzen Welt kommunizieren kann, interessierten sich nicht nur Unternehmen, sondern auch Enthusiasten für das Verfahren. Damals sah es so aus Nun ja, Amateurfunk bleibt immer noch ein recht interessantes technisches Hobby. Versuchen wir herauszufinden, welche Kommunikationsarten modernen Funkamateuren zur Verfügung stehen.
Frequenzbänder
Die Funkwellen werden von Dienst- und Rundfunkstationen sehr aktiv genutzt, daher werden Funkamateuren bestimmte Frequenzbereiche zugewiesen, damit sie andere nicht stören. Es gibt eine ganze Reihe dieser Bereiche, von Ultralangwellen bei 137 KHz bis hin zu Mikrowellen bei 1.3, 2.4, 5.6 oder 10 GHz (weitere Details finden Sie hier). ). Generell kann jeder wählen, je nach Interesse und technischer Ausstattung.
Aus Sicht der Empfangsfreundlichkeit liegen die am besten zugänglichen Frequenzen bei Wellenlängen von 80-20m:
- 3,5-MHz-Reichweite (80 m): 3500-3800 kHz.
- 7-MHz-Reichweite (40 m): 7000-7200 kHz.
- 10-MHz-Reichweite (30 m): 10100-10140 kHz.
- 14-MHz-Reichweite (20 m): 14000-14350 kHz.
Sie können sich wie oben beschrieben auf sie einstellen , und von Ihrem persönlichen, wenn dieser im Seitenbandmodus (LSB, USB, SSB) empfangen kann.
Nachdem nun alles fertig ist, schauen wir mal, was dort angenommen werden kann.
Sprachkommunikation und Morsecode
Wenn Sie sich das gesamte Amateurfunkband über websdr ansehen, können Sie leicht Morsecode-Signale erkennen. Der Funkverkehr ist praktisch nicht mehr im Einsatz, wird aber von einigen Funkbegeisterten aktiv genutzt.
Um ein Rufzeichen zu erhalten, musste man früher sogar eine Prüfung im Empfang von Morsezeichen bestehen, jetzt scheint dies nur noch der ersten, höchsten Kategorie vorbehalten zu sein (sie unterscheiden sich hauptsächlich nur in der maximal zulässigen Leistung). Wir dekodieren CW-Signale mit CW-Skimmer und Virtual Audio Card.
Um die Länge der Nachricht zu reduzieren, verwenden Funkamateure einen verkürzten Code (), insbesondere bedeutet die Leitung CQ DE DF7FF einen allgemeinen Ruf an alle Stationen des Funkamateurs DF7FF. Jeder Funkamateur hat sein eigenes Rufzeichen, dessen Präfix daraus gebildet wird , das ist ziemlich praktisch, weil Es ist sofort klar, woher der Sender sendet. In unserem Fall gehört das Rufzeichen DF7FF einem Funkamateur aus Deutschland.
Bei der Sprachkommunikation gibt es keine Schwierigkeiten; wer möchte, kann auf websdr selbst zuhören. Früher, zu Zeiten der UdSSR, hatten nicht alle Funkamateure das Recht, Funkverbindungen mit Ausländern zu führen; heute gibt es keine derartigen Einschränkungen mehr und die Reichweite und Qualität der Kommunikation hängt nur von der Qualität der Antennen, der Ausrüstung und der Geduld der Teilnehmer ab Operator. Interessierte können mehr auf Amateurfunk-Websites und -Foren (cqham, qrz) lesen, aber wir kommen zu den digitalen Signalen.
Leider besteht die digitale Arbeit für viele Funkamateure lediglich darin, eine Computer-Soundkarte an ein Decoderprogramm anzuschließen; nur wenige Menschen beschäftigen sich mit den Feinheiten der Funktionsweise. Noch weniger führen eigene Experimente mit digitaler Signalverarbeitung und verschiedenen Kommunikationsarten durch. Dennoch sind in den letzten 10 bis 15 Jahren zahlreiche digitale Protokolle erschienen, von denen einige interessant zu betrachten sind.
RTTY
Eine ziemlich alte Art der Kommunikation, die Frequenzmodulation verwendet. Das Verfahren selbst heißt FSK (Frequency Shift Keying) und besteht darin, durch Änderung der Übertragungsfrequenz eine Bitfolge zu bilden.
Daten werden durch schnelles Umschalten zwischen zwei Frequenzen F0 und F1 kodiert. Die Differenz dF = F1 - F0 wird als Frequenzabstand bezeichnet und kann beispielsweise 85, 170 oder 452 Hz betragen. Der zweite Parameter ist die Übertragungsgeschwindigkeit, die auch unterschiedlich sein kann und beispielsweise 45, 50 oder 75 Bit pro Sekunde beträgt. Weil Wir haben zwei Frequenzen, dann müssen wir entscheiden, welche „obere“ und welche „niedrigere“ ist; dieser Parameter wird normalerweise „Inversion“ genannt. Diese drei Werte (Geschwindigkeit, Abstand und Inversion) bestimmen vollständig die Parameter der RTTY-Übertragung. Sie finden diese Einstellungen in fast jedem Dekodierungsprogramm, und indem Sie diese Parameter sogar „nach Augenmaß“ auswählen, können Sie die meisten dieser Signale dekodieren.
Früher war die RTTY-Kommunikation beliebter, aber jetzt, als ich zu websdr ging, hörte ich kein einziges Signal, daher ist es schwierig, ein Beispiel für die Dekodierung zu nennen. Wer möchte, kann alleine auf 7.045 oder 14.080 MHz zuhören; weitere Details zum Fernschreiber wurden eingeschrieben artikel.
PSK31/63
Eine andere Art der Kommunikation ist die Phasenmodulation. . Dabei ändert sich nicht die Frequenz, sondern die Phase; in der Grafik sieht das etwa so aus:
Bei der Bitkodierung des Signals wird die Phase um 180 Grad geändert, und das Signal selbst ist eigentlich eine reine Sinuswelle – dies sorgt für eine gute Übertragungsreichweite bei minimaler Sendeleistung. Die Phasenverschiebung ist im Screenshot schwer zu erkennen; man sieht sie, wenn man ein Fragment vergrößert und über ein anderes legt.
Die Kodierung selbst ist relativ einfach – in BPSK31 werden Signale mit einer Geschwindigkeit von 31.25 Baud übertragen, ein Phasenwechsel wird mit „0“ kodiert, kein Phasenwechsel wird mit „1“ kodiert. Die Zeichenkodierung finden Sie auf Wikipedia.
Visuell ist das BPSK-Signal im Spektrum als schmale Linie sichtbar und akustisch ist es als ziemlich reiner Ton zu hören (was im Prinzip auch der Fall ist). BPSK-Signale können Sie beispielsweise auf 7080 oder 14070 MHz hören und in MultiPSK dekodieren.
Es ist interessant festzustellen, dass sowohl bei BPSK als auch bei RTTY die „Helligkeit“ der Leitung zur Beurteilung der Signalstärke und der Empfangsqualität herangezogen werden kann – wenn ein Teil der Nachricht verschwindet, entsteht „Müll“. an dieser Stelle der Nachricht, aber die Gesamtbedeutung der Nachricht bleibt oft gleich verständlich. Der Bediener kann wählen, auf welches Signal er sich konzentrieren möchte, um es zu dekodieren. Die Suche nach neuen und schwachen Signalen von entfernten Korrespondenten ist an sich schon sehr interessant; auch bei der Kommunikation (wie Sie im Bild oben sehen können) können Sie Freitext verwenden und einen „Live“-Dialog führen. Im Gegensatz dazu sind die folgenden Protokolle viel automatisierter und erfordern kaum oder gar kein menschliches Eingreifen. Ob das gut oder schlecht ist, ist eine philosophische Frage, aber wir können definitiv sagen, dass in solchen Modi definitiv ein Teil des Amateurfunkgeistes verloren geht.
FT8 / FT4
Um die folgenden Signaltypen zu dekodieren, müssen Sie das Programm installieren . Signale Die Übertragung erfolgt mittels Frequenzmodulation von 8 Frequenzen mit einer Verschiebung von nur 6.25 Hz, sodass das Signal eine Bandbreite von nur 50 Hz einnimmt. Daten werden in FT8 in „Paketen“ mit einer Dauer von etwa 14 Sekunden übertragen, daher ist eine genaue Synchronisierung der Computerzeit sehr wichtig. Der Empfang erfolgt nahezu vollständig automatisiert – das Programm entschlüsselt das Rufzeichen und die Signalstärke.
In der neuen Version des Protokolls , das neulich erschienen ist, wird die Paketdauer auf 5s reduziert, es wird 4-Ton-Modulation bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von 23 Baud verwendet. Die belegte Signalbandbreite beträgt ca. 90Hz.
WSPR
WSPR ist ein Protokoll, das speziell für den Empfang und die Übertragung schwacher Signale entwickelt wurde. Dabei handelt es sich um ein Signal, das mit einer Geschwindigkeit von nur 1.4648 Baud übertragen wird (ja, etwas mehr als 1 Bit pro Sekunde). Die Übertragung erfolgt mittels Frequenzmodulation (4-FSK) mit einem Frequenzabstand von 1.4648 Hz, sodass die Signalbandbreite nur 6 Hz beträgt. Das übertragene Datenpaket hat eine Größe von 50 Bit, es werden zusätzlich Fehlerkorrekturbits hinzugefügt (nicht rekursiver Faltungscode, Einschränkungslänge K=32, Rate=1/2), was zu einer Gesamtpaketgröße von 162 Bit führt. Diese 162 Bit werden in ca. 2 Minuten übertragen (werde sich sonst noch jemand über das langsame Internet beschweren? :).
All dies ermöglicht die Übertragung von Daten praktisch unterhalb des Rauschpegels mit nahezu fantastischen Ergebnissen – beispielsweise war es mit Hilfe einer Indoor-Rahmenantenne möglich, ein 100-mW-Signal von einem Mikroprozessorbein über 1000 km zu übertragen.
WSPR funktioniert vollautomatisch und erfordert keine Beteiligung des Bedieners. Es genügt, das Programm laufen zu lassen, und nach einiger Zeit können Sie das Betriebsprotokoll einsehen. Es können auch Daten an die Website gesendet werden , was praktisch ist, um die Übertragung oder Qualität einer Antenne zu beurteilen – Sie können ein Signal senden und sofort online sehen, wo es empfangen wurde.
Am WSPR-Empfang kann übrigens jeder teilnehmen, auch ohne Amateurfunk-Rufzeichen (es ist für den Empfang nicht erforderlich) – ein Empfänger und das WSPR-Programm genügen, und das Ganze funktioniert sogar autark auf einem Raspberry Pi (natürlich). , Sie benötigen einen echten Empfänger, um Daten von anderen online zu senden – Empfänger machen keinen Sinn). Das System ist sowohl aus wissenschaftlicher Sicht als auch für Experimente mit Geräten und Antennen interessant. Leider ist Russland, wie auf dem Bild unten zu sehen ist, in Bezug auf die Dichte der Empfangsstationen nicht weit vom Sudan, Ägypten oder Nigeria entfernt, sodass neue Teilnehmer immer nützlich sind – es ist möglich, der Erste zu sein, und das mit einem Empfänger Sie können eine Fläche von tausend Kilometern „abdecken“.
Sehr interessant und recht komplex ist die WSPR-Übertragung bei Frequenzen über 1 GHz – hier ist die Stabilität der Empfänger- und Senderfrequenzen entscheidend.
Hier möchte ich die Rezension beenden, wobei natürlich nicht alles aufgeführt ist, sondern nur die beliebtesten.
Abschluss
Wenn jemand es auch versuchen möchte, ist das nicht so schwierig. Zum Empfangen von Signalen können Sie entweder einen klassischen (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X usw.) oder einen SDR-Empfänger (SDRPlay RSP2, SDR Elad) verwenden. Als nächstes installieren Sie einfach die Programme wie oben gezeigt, und Sie können das Radio selbst studieren. Der Ausgabepreis beträgt je nach Empfängermodell 100–200 US-Dollar. Man kann auch Online-Receiver nutzen und gar nichts kaufen, was allerdings noch nicht so interessant ist.
Wer auch senden möchte, muss sich einen Transceiver mit Antenne anschaffen und eine Amateurfunklizenz erwerben. Der Preis des Transceivers entspricht in etwa dem Preis eines iPhones, ist also auf Wunsch durchaus erschwinglich. Sie müssen außerdem eine einfache Prüfung bestehen und in etwa einem Monat können Sie vollständig in der Luft arbeiten. Das ist natürlich nicht einfach – Sie müssen die Antennentypen studieren, eine Installationsmethode entwickeln und die Frequenzen und Strahlungsarten verstehen. Wobei das Wort „müssen“ hier wohl unpassend ist, denn deshalb ist es ein Hobby, etwas, das aus Spaß und nicht unter Zwang gemacht wird.
Übrigens kann jetzt jeder die digitale Kommunikation ausprobieren. Installieren Sie dazu einfach das Programm MultiPSK und Sie können direkt „über Funk“ über eine Soundkarte und ein Mikrofon von einem Computer zum anderen kommunizieren und dabei jede gewünschte Kommunikationsart nutzen.
Allen viel Spaß beim Experimentieren. Vielleicht schafft einer der Leser eine neue digitale Art der Kommunikation, und ich werde seine Rezension gerne in diesen Text aufnehmen 😉
Source: habr.com