Γεια σου Χαμπρ.
Στο πρώτο μέρος του άρθρου για αυτό ειπώθηκε για πρατήρια καυσίμων σε μεγάλα και σύντομα κύματα. Ξεχωριστά, αξίζει να μιλήσουμε για ερασιτεχνικούς ραδιοφωνικούς σταθμούς. Πρώτον, αυτό είναι επίσης ενδιαφέρον, και δεύτερον, ο καθένας μπορεί να συμμετάσχει σε αυτή τη διαδικασία, τόσο λήψη όσο και μετάδοση.
Όπως και στα πρώτα μέρη, η έμφαση θα δοθεί στην «ψηφιακή» και στο πώς λειτουργεί η επεξεργασία σήματος. Θα χρησιμοποιήσουμε επίσης έναν ολλανδικό διαδικτυακό δέκτη για τη λήψη και την αποκωδικοποίηση σημάτων και το πρόγραμμα MultiPSK.
Για όσους ενδιαφέρονται για το πώς λειτουργεί, η συνέχεια είναι κάτω από το κόψιμο.
Αφού έγινε γνωστό πριν από περισσότερα από 100 χρόνια ότι ήταν δυνατή η επικοινωνία με ολόκληρο τον κόσμο σε μικρά κύματα χρησιμοποιώντας έναν πομπό κυριολεκτικά δύο λαμπτήρων, όχι μόνο εταιρείες, αλλά και λάτρεις ενδιαφέρθηκαν για τη διαδικασία. Εκείνα τα χρόνια έμοιαζε έτσι Λοιπόν, το ραδιόφωνο με ζαμπόν παραμένει ένα αρκετά ενδιαφέρον τεχνικό χόμπι. Ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε ποιοι τύποι επικοινωνιών είναι διαθέσιμοι στους σύγχρονους ραδιοερασιτέχνες.
Ζώνες συχνότητας
Τα ραδιοφωνικά κύματα χρησιμοποιούνται πολύ ενεργά από τους σταθμούς εξυπηρέτησης και εκπομπής, επομένως οι ραδιοερασιτέχνες έχουν συγκεκριμένες περιοχές συχνοτήτων, ώστε να μην παρεμβαίνουν σε άλλους. Υπάρχουν πολλά από αυτά τα εύρη, από εξαιρετικά μεγάλα κύματα στα 137 KHz έως μικροκύματα στα 1.3, 2.4, 5.6 ή 10 GHz (μπορείτε να δείτε περισσότερες λεπτομέρειες ). Γενικά, ο καθένας μπορεί να επιλέξει, ανάλογα με τα ενδιαφέροντα και τον τεχνικό εξοπλισμό.
Από την άποψη της ευκολίας λήψης, οι πιο προσιτές συχνότητες είναι με μήκη κύματος 80-20m:
- Εύρος 3,5 MHz (80 m): 3500-3800 kHz.
- Εύρος 7 MHz (40 m): 7000-7200 kHz.
- Εύρος 10 MHz (30 m): 10100-10140 kHz.
- Εύρος 14 MHz (20 m): 14000-14350 kHz.
Μπορείτε να συντονιστείτε σε αυτά χρησιμοποιώντας τα παραπάνω , και από την προσωπική σας, εάν μπορεί να λάβει σε λειτουργία sideband (LSB, USB, SSB).
Τώρα που όλα είναι έτοιμα, ας δούμε τι μπορεί να γίνει δεκτό εκεί.
Φωνητική επικοινωνία και κώδικας Μορς
Αν κοιτάξετε ολόκληρη τη ζώνη του ερασιτεχνικού ραδιοφώνου μέσω του websdr, μπορείτε εύκολα να δείτε σήματα κώδικα Μορς. Πρακτικά δεν παραμένει πλέον σε υπηρεσία ραδιοεπικοινωνιών, αλλά ορισμένοι λάτρεις του ραδιοφώνου το χρησιμοποιούν ενεργά.
Προηγουμένως, για να αποκτήσετε διακριτικό κλήσης, έπρεπε να περάσετε ακόμη και μια εξέταση στη λήψη σημάτων Morse, τώρα αυτό φαίνεται να μένει μόνο για την πρώτη, υψηλότερη, κατηγορία (διαφέρουν κυρίως, μόνο στη μέγιστη επιτρεπόμενη ισχύ). Θα αποκωδικοποιήσουμε τα σήματα CW χρησιμοποιώντας το CW Skimmer και την εικονική κάρτα ήχου.
Ραδιοερασιτέχνες, για να μειώσετε τη διάρκεια του μηνύματος, χρησιμοποιήστε έναν συντομευμένο κωδικό (), συγκεκριμένα, η γραμμή CQ DE DF7FF σημαίνει μια γενική κλήση προς όλους τους σταθμούς από το ραδιοερασιτεχνικό DF7FF. Κάθε ραδιοερασιτέχνης έχει το δικό του διακριτικό κλήσης, το πρόθεμα του οποίου σχηματίζεται από , αυτό είναι αρκετά βολικό γιατί Είναι αμέσως σαφές από πού εκπέμπει ο σταθμός. Στην περίπτωσή μας, το διακριτικό κλήσης DF7FF ανήκει σε ραδιοερασιτέχνη από τη Γερμανία.
Όσο για την φωνητική επικοινωνία, δεν υπάρχουν δυσκολίες, όσοι επιθυμούν μπορούν να ακούσουν μόνοι τους στο websdr. Κάποτε κατά τη διάρκεια της ΕΣΣΔ, δεν είχαν όλοι οι ραδιοερασιτέχνες το δικαίωμα να πραγματοποιούν ραδιοφωνικές επικοινωνίες με ξένους· τώρα δεν υπάρχουν τέτοιοι περιορισμοί και το εύρος και η ποιότητα της επικοινωνίας εξαρτάται μόνο από την ποιότητα των κεραιών, του εξοπλισμού και της υπομονής των χειριστής. Για όσους ενδιαφέρονται, μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα σε ιστότοπους και φόρουμ ραδιοερασιτεχνών (cqham, qrz), αλλά θα περάσουμε στα ψηφιακά σήματα.
Δυστυχώς, για πολλούς ραδιοερασιτέχνες, η ψηφιακή εργασία είναι απλώς η σύνδεση μιας κάρτας ήχου υπολογιστή σε ένα πρόγραμμα αποκωδικοποιητή· λίγοι άνθρωποι εμβαθύνουν στις περιπλοκές του τρόπου λειτουργίας του. Ακόμη λιγότεροι πραγματοποιούν τα δικά τους πειράματα με την επεξεργασία ψηφιακών σημάτων και διαφορετικούς τύπους επικοινωνιών. Παρόλα αυτά, αρκετά ψηφιακά πρωτόκολλα έχουν εμφανιστεί τα τελευταία 10-15 χρόνια, μερικά από τα οποία είναι ενδιαφέρον να ληφθούν υπόψη.
RTTY
Ένας αρκετά παλιός τύπος επικοινωνίας που χρησιμοποιεί διαμόρφωση συχνότητας. Η ίδια η μέθοδος ονομάζεται FSK (Frequency Shift Keying) και συνίσταται στο σχηματισμό μιας ακολουθίας bit αλλάζοντας τη συχνότητα μετάδοσης.
Τα δεδομένα κωδικοποιούνται με γρήγορη εναλλαγή μεταξύ δύο συχνοτήτων F0 και F1. Η διαφορά dF = F1 - F0 ονομάζεται απόσταση συχνότητας και μπορεί να είναι ίση, για παράδειγμα, με 85, 170 ή 452 Hz. Η δεύτερη παράμετρος είναι η ταχύτητα μετάδοσης, η οποία μπορεί επίσης να είναι διαφορετική και να είναι, για παράδειγμα, 45, 50 ή 75 bit ανά δευτερόλεπτο. Επειδή Έχουμε δύο συχνότητες, τότε πρέπει να αποφασίσουμε ποια θα είναι "άνω" και ποια "κάτω", αυτή η παράμετρος συνήθως ονομάζεται "αναστροφή". Αυτές οι τρεις τιμές (ταχύτητα, απόσταση και αναστροφή) καθορίζουν πλήρως τις παραμέτρους της μετάδοσης RTTY. Μπορείτε να βρείτε αυτές τις ρυθμίσεις σε σχεδόν οποιοδήποτε πρόγραμμα αποκωδικοποίησης και επιλέγοντας αυτές τις παραμέτρους ακόμη και "με το μάτι", μπορείτε να αποκωδικοποιήσετε τα περισσότερα από αυτά τα σήματα.
Μια φορά κι έναν καιρό, οι επικοινωνίες RTTY ήταν πιο δημοφιλείς, αλλά τώρα, όταν πήγα στο websdr, δεν άκουσα ούτε ένα σήμα, επομένως είναι δύσκολο να δώσω ένα παράδειγμα αποκωδικοποίησης. Όσοι επιθυμούν μπορούν να ακούσουν μόνοι τους στα 7.045 ή 14.080 MHz· περισσότερες λεπτομέρειες για τον τηλετύπο γράφτηκαν στο άρθρα.
PSK31/63
Ένας άλλος τύπος επικοινωνίας είναι η διαμόρφωση φάσης, . Δεν είναι η συχνότητα που αλλάζει εδώ, αλλά η φάση· στο γράφημα φαίνεται κάπως έτσι:
Η κωδικοποίηση bit του σήματος συνίσταται στην αλλαγή της φάσης κατά 180 μοίρες και το ίδιο το σήμα είναι στην πραγματικότητα ένα καθαρό ημιτονοειδές κύμα - αυτό παρέχει ένα καλό εύρος μετάδοσης με ελάχιστη μεταδιδόμενη ισχύ. Η μετατόπιση φάσης είναι δύσκολο να φανεί στο στιγμιότυπο οθόνης· μπορεί να φανεί εάν μεγεθύνετε και τοποθετήσετε ένα κομμάτι σε ένα άλλο.
Η ίδια η κωδικοποίηση είναι σχετικά απλή - στο BPSK31, τα σήματα μεταδίδονται με ταχύτητα 31.25 baud, μια αλλαγή φάσης κωδικοποιείται "0", καμία αλλαγή φάσης δεν κωδικοποιείται "1". Η κωδικοποίηση χαρακτήρων βρίσκεται στη Wikipedia.
Οπτικά στο φάσμα, το σήμα BPSK είναι ορατό ως μια στενή γραμμή και ακούγεται ακουστικά ως ένας αρκετά καθαρός τόνος (που καταρχήν είναι). Μπορείτε να ακούσετε σήματα BPSK, για παράδειγμα, στα 7080 ή 14070 MHz και μπορείτε να τα αποκωδικοποιήσετε σε MultiPSK.
Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι τόσο στο BPSK όσο και στο RTTY, η "φωτεινότητα" της γραμμής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κριθεί η ισχύς του σήματος και η ποιότητα λήψης - εάν κάποιο μέρος του μηνύματος εξαφανιστεί, τότε θα υπάρχουν "σκουπίδια" σε αυτή τη θέση του μηνύματος, αλλά το γενικό νόημα του μηνύματος συχνά παραμένει το ίδιο κατανοητό. Ο χειριστής μπορεί να επιλέξει σε ποιο σήμα θα εστιάσει για να το αποκωδικοποιήσει. Η αναζήτηση νέων και αδύναμων σημάτων από μακρινούς ανταποκριτές είναι από μόνη της αρκετά ενδιαφέρουσα· επίσης όταν επικοινωνείτε (όπως μπορείτε να δείτε στην παραπάνω εικόνα), μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ελεύθερο κείμενο και να διεξάγετε έναν «ζωντανό» διάλογο. Αντίθετα, τα ακόλουθα πρωτόκολλα είναι πολύ πιο αυτοματοποιημένα, απαιτώντας ελάχιστη ή καθόλου ανθρώπινη παρέμβαση. Το αν αυτό είναι καλό ή κακό είναι μια φιλοσοφική ερώτηση, αλλά μπορούμε σίγουρα να πούμε ότι κάποιο μέρος του ραδιοφωνικού πνεύματος του ζαμπόν σίγουρα χάνεται σε τέτοιους τρόπους.
FT8 / FT4
Για να αποκωδικοποιήσετε τον ακόλουθο τύπο σημάτων πρέπει να εγκαταστήσετε το πρόγραμμα . σήματα μεταδίδεται χρησιμοποιώντας διαμόρφωση συχνότητας 8 συχνοτήτων με μετατόπιση μόνο 6.25 Hz, έτσι ώστε το σήμα να καταλαμβάνει ένα εύρος ζώνης μόνο 50 Hz. Τα δεδομένα στο FT8 μεταφέρονται σε «πακέτα» διάρκειας περίπου 14 δευτερολέπτων, επομένως ο ακριβής συγχρονισμός της ώρας του υπολογιστή είναι αρκετά σημαντικός. Η λήψη είναι σχεδόν πλήρως αυτοματοποιημένη - το πρόγραμμα αποκωδικοποιεί το διακριτικό κλήσης και την ισχύ του σήματος.
Στη νέα έκδοση του πρωτοκόλλου , που εμφανίστηκε πρόσφατα τις προάλλες, η διάρκεια του πακέτου μειώνεται στα 5 δευτερόλεπτα, χρησιμοποιείται διαμόρφωση 4 τόνων με ταχύτητα μετάδοσης 23 baud. Το κατειλημμένο εύρος ζώνης σήματος είναι περίπου 90 Hz.
WSPR
Το WSPR είναι ένα πρωτόκολλο ειδικά σχεδιασμένο για λήψη και μετάδοση αδύναμων σημάτων. Αυτό είναι ένα σήμα που μεταδίδεται με ταχύτητα μόνο 1.4648 baud (ναι, λίγο περισσότερο από 1 bit ανά δευτερόλεπτο). Η μετάδοση χρησιμοποιεί διαμόρφωση συχνότητας (4-FSK) με απόσταση συχνότητας 1.4648 Hz, επομένως το εύρος ζώνης του σήματος είναι μόνο 6 Hz. Το μεταδιδόμενο πακέτο δεδομένων έχει μέγεθος 50 bit, προστίθενται επίσης bit διόρθωσης σφαλμάτων (μη αναδρομικός συνελικτικός κώδικας, μήκος περιορισμού K=32, ρυθμός=1/2), με αποτέλεσμα ένα συνολικό μέγεθος πακέτου 162 bit. Αυτά τα 162 bit μεταφέρονται σε περίπου 2 λεπτά (θα παραπονεθεί κάποιος άλλος για το αργό Internet; :).
Όλα αυτά σας επιτρέπουν να μεταδίδετε δεδομένα σχεδόν κάτω από το επίπεδο θορύβου, με σχεδόν φανταστικά αποτελέσματα - για παράδειγμα, ένα σήμα 100 mW από ένα σκέλος μικροεπεξεργαστή, με τη βοήθεια μιας κεραίας εσωτερικού βρόχου ήταν δυνατή η μετάδοση σήματος πάνω από 1000 km.
Το WSPR λειτουργεί πλήρως αυτόματα και δεν απαιτεί συμμετοχή χειριστή. Αρκεί να αφήσετε το πρόγραμμα σε λειτουργία και μετά από κάποιο χρονικό διάστημα μπορείτε να δείτε το αρχείο καταγραφής λειτουργίας. Τα δεδομένα μπορούν επίσης να σταλούν στον ιστότοπο , που είναι βολικό για την αξιολόγηση της μετάδοσης ή της ποιότητας μιας κεραίας - μπορείτε να μεταδώσετε ένα σήμα και να δείτε αμέσως στο διαδίκτυο πού ελήφθη.
Παρεμπιπτόντως, ο καθένας μπορεί να συμμετάσχει στη λήψη WSPR, ακόμη και χωρίς διακριτικό κλήσης ραδιοερασιτεχνών (δεν απαιτείται για λήψη) - αρκεί μόνο ένας δέκτης και το πρόγραμμα WSPR, και όλα αυτά μπορούν να λειτουργήσουν αυτόνομα ακόμη και σε ένα Raspberry Pi (φυσικά , χρειάζεστε έναν πραγματικό δέκτη για να στείλετε δεδομένα από άλλους online - οι δέκτες δεν έχουν νόημα). Το σύστημα είναι ενδιαφέρον τόσο από επιστημονική άποψη όσο και για πειράματα με εξοπλισμό και κεραίες. Δυστυχώς, όπως φαίνεται από την παρακάτω εικόνα, όσον αφορά την πυκνότητα των σταθμών λήψης, η Ρωσία δεν απέχει πολύ από το Σουδάν, την Αίγυπτο ή τη Νιγηρία, επομένως οι νέοι συμμετέχοντες είναι πάντα χρήσιμοι - είναι δυνατόν να είστε οι πρώτοι και με έναν δέκτη μπορείτε να «καλύψετε» μια περιοχή χιλίων χιλιομέτρων.
Πολύ ενδιαφέρουσα και αρκετά περίπλοκη είναι η μετάδοση WSPR σε συχνότητες πάνω από 1 GHz - η σταθερότητα συχνότητας του δέκτη και του πομπού είναι κρίσιμη εδώ.
Εδώ θα ολοκληρώσω την κριτική, αν και, φυσικά, δεν αναφέρονται όλα, μόνο τα πιο δημοφιλή.
Συμπέρασμα
Αν κάποιος ήθελε επίσης να δοκιμάσει τις δυνάμεις του, τότε δεν είναι τόσο δύσκολο. Για να λάβετε σήματα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε είτε έναν κλασικό (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X, κ.λπ.) είτε έναν δέκτη SDR (SDRPlay RSP2, SDR Elad). Στη συνέχεια, απλώς εγκαταστήστε τα προγράμματα όπως φαίνεται παραπάνω και μπορείτε να μελετήσετε μόνοι σας το ραδιόφωνο. Η τιμή έκδοσης είναι $100-200 ανάλογα με το μοντέλο του δέκτη. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε διαδικτυακούς δέκτες και να μην αγοράσετε τίποτα, αν και αυτό εξακολουθεί να μην είναι τόσο ενδιαφέρον.
Για όσους θέλουν επίσης να εκπέμπουν, θα πρέπει να αγοράσουν έναν πομποδέκτη με κεραία και να αποκτήσουν άδεια ραδιοερασιτέχνη. Η τιμή του πομποδέκτη είναι περίπου ίδια με την τιμή ενός iPhone, επομένως είναι αρκετά προσιτός εάν το επιθυμείτε. Θα χρειαστεί επίσης να περάσετε μια απλή εξέταση και σε περίπου ένα μήνα θα μπορείτε να δουλέψετε πλήρως στον αέρα. Φυσικά, αυτό δεν είναι εύκολο - θα πρέπει να μελετήσετε τους τύπους κεραιών, να βρείτε μια μέθοδο εγκατάστασης και να κατανοήσετε τις συχνότητες και τους τύπους ακτινοβολίας. Αν και η λέξη «θα πρέπει» είναι μάλλον ακατάλληλη εδώ, γιατί γι' αυτό είναι χόμπι, κάτι που γίνεται για διασκέδαση και όχι υπό πίεση.
Παρεμπιπτόντως, ο καθένας μπορεί να δοκιμάσει ψηφιακές επικοινωνίες αυτή τη στιγμή. Για να το κάνετε αυτό, απλώς εγκαταστήστε το πρόγραμμα MultiPSK και μπορείτε να επικοινωνήσετε απευθείας "over the air" μέσω κάρτας ήχου και μικροφώνου από τον έναν υπολογιστή στον άλλο χρησιμοποιώντας οποιοδήποτε είδος επικοινωνίας ενδιαφέροντος.
Καλά πειράματα σε όλους. Ίσως κάποιος από τους αναγνώστες να δημιουργήσει έναν νέο ψηφιακό τύπο επικοινωνίας και θα χαρώ να συμπεριλάβω την κριτική του σε αυτό το κείμενο 😉
Πηγή: www.habr.com