Hola Habr.
En la primera parte del artículo sobre se habló de las estaciones de servicio en ondas largas y cortas. Es importante mencionar también las estaciones de radioaficionados. En primer lugar, esto también es interesante, y en segundo lugar, cualquier persona interesada puede unirse a este proceso, tanto en recepción como en transmisión.
Al igual que en las primeras partes, se hará hincapié en la "digitalización" y en cómo se realiza el procesamiento de las señales. Para la recepción y decodificación de señales, también utilizaremos el receptor en línea holandés y el programa MultiPSK.
Para aquellos a quienes les interese cómo funciona, la continuación está bajo el corte.
Después de que hace más de 100 años se supo que en ondas cortas se podía conectar con todo el mundo usando un transmisor que constaba literalmente de dos válvulas, este proceso atrajo la atención no solo de corporaciones, sino también de entusiastas. En esos años, esto se veía , y hasta hoy la radioafición sigue siendo un pasatiempo técnico bastante interesante. Intentaremos comprender qué tipos de conexiones están disponibles para los radioaficionados modernos.
Bandas de frecuencia
El espectro radioeléctrico es utilizado muy activamente por estaciones de servicio y de transmisión, por lo que se han asignado ciertas bandas de frecuencia para los radioaficionados, para que no interfieran con otros. Hay muchas de estas bandas, desde ondas de súper largo alcance en 137 kHz hasta microondas en 1.3, 2.4, 5.6 o 10 GHz (puedes ver más detalles ). En general, cada uno puede elegir dependiendo de sus intereses y equipamiento técnico.
Desde el punto de vista de la simplicidad de recepción, las frecuencias más accesibles son las que tienen longitudes de onda de 80 a 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.
A estas frecuencias se puede sintonizar tanto con el ya mencionado , como con uno personal, si este puede recibir en modo de banda lateral (LSB, USB, SSB).
Ahora que todo está listo, veamos lo que se puede recibir.
Comunicación de voz y código Morse
Si miramos a través de websdr todo el espectro de radioaficionados, es fácil ver las señales del código Morse. En la comunicación de servicio ya no se utiliza prácticamente, pero algunos radioaficionados entusiastas aún la utilizan.
Antes, para obtener un indicativo, era necesario incluso aprobar un examen de recepción de señales de Morse; ahora parece que esto solo se mantiene para la primera categoría, la más alta (que se diferencian principalmente por la potencia máxima permitida). Nosotros decodificaremos señales CW con la ayuda de 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 parte del radioaficionado DF7FF. Cada radioaficionado tiene su propio indicativo, cuyo prefijo se forma a partir del , lo cual es bastante conveniente porque se entiende de inmediato de dónde emite la estación. En nuestro caso, el indicativo DF7FF pertenece a un radioaficionado de Alemania.
En cuanto a las comunicaciones de voz, no hay complicaciones; los interesados pueden escucharlo por sí mismos en websdr. En tiempos de la URSS, no todos los radioaficionados tenían derecho a comunicarse con extranjeros; ahora esas limitaciones no existen, y la distancia y calidad de la comunicación dependen únicamente de la calidad de las antenas, el equipo y la paciencia del operador. Para aquellos que estén interesados, pueden leer más en sitios web 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 de decodificación; pocos se adentran en los detalles de cómo funciona. Aún menos realizan sus propios experimentos con el procesamiento digital de señales y diferentes tipos de comunicación. A pesar de esto, en los últimos 10-15 años ha surgido una cantidad considerable de 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 la formación de una secuencia de bits mediante el cambio de la frecuencia de transmisión.
Los datos se codifican mediante el cambio rápido entre dos frecuencias F0 y F1. La diferencia dF = F1 — F0 se llama desfase de frecuencia, y puede ser, por ejemplo, 85, 170 o 452 Hz. El segundo parámetro es la velocidad de transmisión, que también puede variar, siendo por ejemplo, 45, 50 o 75 bits por segundo. Dado que tenemos dos frecuencias, es necesario determinar cuál será 'superior' y cuál 'inferior', y este parámetro se llama generalmente 'inversión'. Estos tres valores (velocidad, desfase e inversión) definen completamente los parámetros de transmisión RTTY. En prácticamente todos los programas de decodificación se pueden encontrar estas configuraciones, y ajustando incluso 'a ojo' estos parámetros, es posible decodificar la mayoría de tales señales.
Alguna vez, la comunicación en RTTY fue más popular, pero ahora, al entrar en websdr, no escuché ninguna señal, así que es difícil 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 telégrafo en artículo.
PSK31/63
Otro tipo de comunicación es la modulación por fase, . Aquí no se cambia la frecuencia, sino la fase, y gráficamente 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 es en realidad una seno pura, lo que proporciona una buena distancia de transmisión con mínima potencia transmitida. El cambio de fase es difícil de ver en una captura de pantalla, se puede notar si se aumenta y se superpone 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 falta 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). Se pueden escuchar señales BPSK, por ejemplo, en 7080 o 14070 MHz.
Es interesante notar que tanto en BPSK como en RTTY, se puede juzgar la fuerza de la señal y la calidad de la recepción por el "brillo" de la línea. Si alguna parte del mensaje se pierde, en esa parte habrá "basura", pero el sentido general del mensaje a menudo sigue siendo comprensible. El operador puede elegir qué señal decodificar. La búsqueda de señales nuevas y débiles de corresponsales lejanos es, en sí misma, bastante interesante. A diferencia de esto, los siguientes protocolos son mucho más automatizados y requieren prácticamente ninguna intervención humana. Si esto es bueno o malo es una cuestión filosófica, pero definitivamente se puede decir que alguna parte del espíritu de la radioafición se ha perdido en tales 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 tonos con un desplazamiento total de 6.25 Hz, de modo que la señal ocupa un ancho de solo 50 Hz. Los datos en FT8 se transmiten en "paquetes" con una duración de aproximadamente 14 segundos, por lo que la sincronización precisa del tiempo del ordenador es bastante relevante. La recepción está casi completamente automatizada: el programa decodifica el indicativo y la fuerza de la señal.
En la nueva versión del protocolo , que apareció hace poco, la duración del paquete se ha reducido a 5 s, utilizando modulación de 4 tonos a una velocidad de 23 baud. El ancho de la banda que ocupa la señal es de 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, apenas más de 1 bit por segundo). Se utiliza modulación de frecuencia (4-FSK) con un desplazamiento 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, a los que se añaden bits de corrección de errores (código convolucional no recursivo, longitud de restricción K=32, tasa=1/2), por lo que el tamaño total del paquete es de 162 bits. Estos 162 bits se transmiten en aproximadamente 2 minutos (¿alguien más se quejará de la lenta conexión a Internet?:).
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 un microprocesador, se logró transmitir la señal a 1000 km utilizando una antena de marco de habitación.
WSPR funciona completamente de forma automática y no requiere la participación de un operador. Basta con dejar el programa funcionar y después de un tiempo se puede revisar el registro de actividad. Los datos también se pueden enviar al sitio web. , lo que 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 aficionado (no es necesario para la recepción) — únicamente se necesita un receptor y el programa WSPR, y todo esto puede funcionar incluso de forma autónoma en una Raspberry Pi. El sistema es interesante tanto desde el punto de vista científico como para experimentos con equipos y antenas. Desafortunadamente, en términos de densidad de estaciones receptoras, Rusia se encuentra no muy lejos de 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 kilómetros.
La transmisión de WSPR en frecuencias superiores a 1 GHz es bastante interesante y bastante complicada; la estabilidad de frecuencia del receptor y del transmisor es crítica aquí.
Con esto concluyo la revisión, aunque, por supuesto, no se ha mencionado todo, solo lo más popular.
Conclusión
Si alguien quiere probar sus habilidades, no es tan complicado. Para recibir señales se puede utilizar un receptor clásico (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X, etc.) o un receptor SDR (SDRPlay RSP2, SDR Elad). Luego, solo hay que instalar los programas, como se muestra arriba, y se puede explorar la radiofrecuencia de manera independiente. El costo oscila entre 100 y 200 $ dependiendo del modelo del receptor. También se pueden utilizar receptores en línea y no comprar nada, aunque esto no resulta 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 del transceptor es aproximadamente equivalente al de un iPhone, así que, si se desea, es bastante accesible. También habrá que presentar un examen sencillo y, después de aproximadamente un mes, se podrá operar plenamente en el aire. Por supuesto, esto no es fácil; será necesario estudiar los diferentes tipos de antenas, idear un método de instalación, y comprender las frecuencias y los tipos de radiación. Aunque la palabra "deberá" aquí tal vez no sea adecuada, ya que eso es lo que es un pasatiempo: se hace por interés y no por obligación.
Les deseo a todos experimentos exitosos. Quizás algún lector cree un nuevo tipo de comunicación digital, y con gusto incluiré su reseña en este texto 😉
Fuente: habr.com
