Hola Habr.
En la primera parte del artículo sobre se habló sobre las estaciones de servicio en ondas largas y cortas. Es importante mencionar también las estaciones de radioaficionados. En primer lugar, es interesante; en segundo lugar, cualquier persona puede unirse a este proceso, tanto en recepción como en transmisión.
Al igual que en las partes anteriores, nos enfocaremos en la 'digitalización' y en cómo se procesa la señal. Para recibir y decodificar las señales, también utilizaremos el receptor en línea holandés y el programa MultiPSK.
Para aquellos interesados en cómo funciona, la continuación está debajo.
Después de que hace más de 100 años se descubrió que se podía contactar con todo el mundo en ondas cortas utilizando un transmisor de apenas dos tubos, este proceso llamó la atención no solo de las corporaciones sino también de los entusiastas. En aquellos años, esto parecía , y hasta hoy, la radioafición sigue siendo un pasatiempo técnico bastante interesante. Intentemos averiguar qué tipos de comunicaciones están disponibles para los radioaficionados modernos.
Bandas de frecuencias
El espectro radioeléctrico es utilizado de manera activa por estaciones de servicio y de transmisión, por lo que se han establecido ciertas bandas de frecuencias para los radioaficionados, a fin de no interferir con otros. Hay muchas de estas bandas, desde ondas extremadamente largas en 137 kHz hasta microondas en 1.3, 2.4, 5.6 o 10 GHz (se pueden ver más detalles ). En general, cada uno puede elegir, dependiendo de sus intereses y equipamiento técnico.
Desde el punto de vista de la facilidad de recepción, las frecuencias más accesibles son las de longitudes de onda de 80-20 m:
— Banda de 3.5 MHz (80 m): 3500-3800 kHz.
— Banda de 7 MHz (40 m): 7000-7200 kHz.
— Banda de 10 MHz (30 m): 10100-10140 kHz.
— Banda de 14 MHz (20 m): 14000-14350 kHz.
En ellas se puede sintonizar tanto con el mencionado , como con uno personal, si puede recibir en modo de banda lateral (LSB, USB, SSB).
Ahora que todo está listo, veamos qué se puede recibir.
Comunicación de voz y código Morse
Si se observa a través de websdr todo el espectro de radioaficionados, es fácil detectar señales del código Morse. En las comunicaciones de servicio, casi no se utiliza, pero algunos radioaficionados entusiastas aún lo emplean.
Antes, para obtener un indicativo era necesario incluso aprobar un examen sobre la recepción de señales Morse, pero ahora eso parece haber quedado solo para la primera categoría, que es la más alta (se diferencian principalmente por la potencia máxima permitida). Nosotros decodificaremos señales CW usando CW Skimmer y Virtual Audio Card.
Los radioaficionados utilizan un código abreviado (), en particular, la frase CQ DE DF7FF significa un llamado general a todas las estaciones de la radioafición por parte del radioaficionado DF7FF. Cada radioaficionado tiene su propio indicativo, cuyo prefijo se forma a partir del , lo cual es bastante conveniente ya que se entiende inmediatamente de dónde está transmitiendo la estación. En nuestro caso, el indicativo DF7FF pertenece a un radioaficionado de Alemania.
En lo que respecta a la comunicación por voz, no hay complicaciones, quienes deseen pueden escuchar por su cuenta en websdr. En tiempos de la URSS, no todos los radioaficionados tenían derecho a realizar comunicaciones con extranjeros, pero ahora no existen tales restricciones, y la distancia y la calidad de la comunicación dependen únicamente de la calidad de las antenas, del equipo y de la paciencia del operador. Para aquellos interesados, se puede leer más a fondo en sitios y foros de radioaficionados (cqham, qrz), nosotros pasaremos a las señales digitales.
Desafortunadamente, para muchos radioaficionados, trabajar con 'digital' es simplemente conectar la tarjeta de sonido de la computadora a un programa decodificador, y pocos se adentran en los detalles de cómo funciona. Aún menos realizan experimentos propios con el procesamiento digital de señales y diferentes tipos de comunicación. A pesar de esto, en los últimos 10-15 años han surgido muchos protocolos digitales, algunos de los cuales son interesantes de considerar.
RTTY
Es un tipo de comunicación bastante antiguo que utiliza modulación de frecuencia. El método se llama FSK (Frequency Shift Keying) y consiste en formar una secuencia de bits cambiando la frecuencia de transmisión.
Los datos se codifican mediante un rápido cambio entre dos frecuencias F0 y F1. La diferencia dF = F1 — F0 se llama desviación de frecuencia, y puede ser, por ejemplo, 85, 170 o 452 Hz. El segundo parámetro es la velocidad de transmisión, que también puede variar y ser, por ejemplo, 45, 50 o 75 bits por segundo. Dado que tenemos dos frecuencias, necesitamos determinar cuál será la "superior" y cuál la "inferior"; este parámetro suele denominarse "inversión". Estos tres valores (velocidad, desviación e inversión) definen completamente los parámetros de transmisión RTTY. En prácticamente cualquier programa de decodificación se pueden encontrar estas configuraciones, y ajustando incluso "a ojo" estos parámetros, se pueden decodificar la mayoría de tales señales.
En algún momento, las comunicaciones en RTTY fueron más populares, pero ahora, al entrar en websdr, no escuché ninguna señal, así que es complicado dar un ejemplo de decodificación. Los interesados pueden escuchar por sí mismos en 7.045 o 14.080 MHz; se ha escrito más detalladamente sobre el teletipo en artículo.
PSK31/63
Otro tipo de comunicación es la modulación de fase, . Aquí no se cambia la frecuencia, sino la fase, en el gráfico esto se ve aproximadamente así:
La codificación de bits de la señal consiste en un cambio de fase de 180 grados, y la señal en sí representa en realidad un seno puro; esto proporciona una buena distancia de transmisión con una potencia transmitida mínima. El cambio de fase es difícil de ver en una captura de pantalla, se puede notar al aumentar y superponer un fragmento sobre otro.
La codificación en sí es relativamente simple: en BPSK31 las señales se transmiten a una velocidad de 31.25 baudios, un cambio de fase codifica un "0", la ausencia de cambio de fase codifica un "1". Se puede consultar la codificación de símbolos en Wikipedia.
Visualmente, en el espectro, la señal BPSK se ve como una línea estrecha, y se escucha como un tono bastante limpio (que es, en esencia, lo que es). Las señales BPSK se pueden escuchar, por ejemplo, en 7080 o 14070 MHz.
Es interesante señalar que en BPSK y RTTY, la «brillantez» de las líneas puede indicar la fuerza de la señal y la calidad de la recepción. Si alguna parte del mensaje se pierde, en ese lugar aparecerá «ruido», pero el sentido general del mensaje a menudo sigue siendo comprensible. El operador puede elegir sobre qué señal enfocarse para decodificarla. La búsqueda de nuevas señales débiles de colegas lejanos es en sí misma bastante interesante. A diferencia de esto, los siguientes protocolos son mucho más automatizados y prácticamente no requieren la intervención humana. Si esto es bueno o malo es una cuestión filosófica, pero definitivamente se puede afirmar que parte del espíritu de la radioaficionada se ha perdido en estos modos.
FT8/FT4
Para decodificar el siguiente tipo de señales, es necesario instalar el programa . Las señales se transmiten mediante modulación de frecuencia a partir de 8 frecuencias con un desplazamiento total de 6.25 Hz, de manera que la señal ocupa un ancho de banda de apenas 50 Hz. Los datos en FT8 se transmiten en «paquetes» de aproximadamente 14 segundos, por lo que la sincronización precisa del tiempo del ordenador es bastante relevante. La recepción es casi completamente automatizada: el programa decodifica el indicativo y la fuerza de la señal.
En la nueva versión del protocolo , que apareció recientemente, la duración del paquete ha sido reducida a 5 s y se utiliza modulación de 4 tonos a una velocidad de transmisión de 23 baud. El ancho de banda de la señal ocupa aproximadamente 90 Hz.
WSPR
WSPR es un protocolo diseñado específicamente para la recepción y transmisión de señales débiles. Es una señal que se transmite a una velocidad de solo 1.4648 baud (sí, solo un poco más de 1 bit por segundo). Se utiliza modulación de frecuencia (4-FSK) con un desplazamiento de frecuencia de 1.4648 Hz, por lo que el ancho de banda de la señal es de solo 6 Hz. El paquete de datos transmitido tiene un tamaño de 50 bits, además se añaden bits de corrección de errores (código convolucional no recursivo, longitud de restricción K=32, tasa=1/2), así que el tamaño total del paquete es de 162 bits. Estos 162 bits se transmiten en aproximadamente 2 minutos (¿alguien más se quejará de internet lento?).
Todo esto permite transmitir datos de hecho por debajo del nivel de ruido, con resultados casi fantásticos; por ejemplo, con una señal de 100 mW desde el pin del microprocesador, usando una antena trampa de habitación, se logró transmitir una señal a 1000 km.
WSPR funciona de manera completamente automática y no requiere la intervención de un operador. Basta con dejar que el programa funcione y, después de un tiempo, se puede revisar el registro de trabajo. Los datos también pueden enviarse al sitio web. , lo cual es conveniente para evaluar la propagación o la calidad de la antena: se puede transmitir una señal y ver en línea dónde fue recibida.
Por cierto, cualquier persona interesada puede unirse a la recepción de WSPR, incluso sin un indicativo de radioaficionado (no se requiere para la recepción): solo se necesita un receptor y el programa WSPR, y todo esto puede funcionar incluso de manera autónoma en una Raspberry Pi. El sistema es interesante desde un punto de vista científico, así como para experimentos con equipos y antenas. Desafortunadamente, en cuanto a la densidad de estaciones receptoras, Rusia no está mucho mejor que Sudán, Egipto o Nigeria, así que nuevos participantes siempre son bienvenidos; hay una oportunidad de ser el primero, y con un solo receptor se puede “cubrir” un área de mil km.
La transmisión de WSPR en frecuencias superiores a 1 GHz es bastante interesante y bastante complicada — la estabilidad de la frecuencia del receptor y del transmisor es bastante crítica aquí.
Con esto concluyo la revisión, aunque lo mencionado, por supuesto, no es todo, solo lo más popular.
Conclusión
Si alguien también quiere intentar su suerte, no es tan complicado. Para recibir señales, se puede usar un receptor clásico (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X, etc.) o un receptor SDR (SDRPlay RSP2, SDR Elad). Luego, basta con instalar los programas como se mostró anteriormente, y se puede explorar el espectro de radio por sí mismo. El costo es de 100-200$ dependiendo del modelo de receptor. También se pueden utilizar receptores en línea y no comprar nada, aunque esto no es tan interesante.
Para aquellos que deseen trabajar también en transmisión, será necesario adquirir un transceptor con antena y obtener una licencia de radioaficionado. El precio de un transceptor es aproximadamente igual al de un iPhone, así que, si se desea, es bastante accesible. También será necesario pasar un examen sencillo, y después de aproximadamente un mes se podrá trabajar plenamente en el aire. Claro, no es fácil: habrá que estudiar los tipos de antenas, idear una forma de instalación, entender las frecuencias y los tipos de radiación. Aunque la palabra “habrá que” tal vez no sea apropiada aquí, ya que para eso es un hobby, que se hace por interés y no por obligación.
Les deseo a todos experimentos exitosos. Quizás alguno de los lectores cree un nuevo tipo de comunicación digital, y con gusto incluiré su revisión en este texto 😉
Fuente: habr.com
