Hola Habr.
En la primera parte del artículo sobre eso. Se habló de estaciones de servicio en ondas largas y cortas. Por separado, vale la pena hablar de estaciones de radioaficionados. En primer lugar, esto también es interesante y, en segundo lugar, cualquiera puede unirse a este proceso, tanto recibiendo como transmitiendo.
Como en las primeras partes, se hará hincapié en lo “digital” y en cómo funciona el procesamiento de señales. También utilizaremos un receptor en línea holandés para recibir y decodificar señales. y el programa MultiPSK.
Para aquellos que estén interesados en cómo funciona, la continuación está cortada.
Después de que hace más de 100 años se supo que era posible comunicarse con todo el mundo mediante ondas cortas utilizando un transmisor de literalmente dos lámparas, no sólo las corporaciones, sino también los entusiastas se interesaron en el proceso. En aquellos años se veía así. Bueno, la radioafición sigue siendo un pasatiempo técnico bastante interesante. Intentemos averiguar qué tipos de comunicaciones están disponibles para los radioaficionados modernos.
Rangos de frecuencia
Las ondas de radio son utilizadas muy activamente por las estaciones de servicio y de radiodifusión, por lo que a los radioaficionados se les asignan ciertos rangos de frecuencia para que no interfieran con otros. De estos rangos hay bastantes, desde ondas ultralargas a 137 KHz hasta microondas a 1.3, 2.4, 5.6 o 10 GHz (puedes ver más detalles ). En general, todo el mundo puede elegir, en función de sus intereses y equipamiento técnico.
Desde el punto de vista de la facilidad de recepción, las frecuencias más accesibles son las de longitud de onda de 80-20 m:
- Alcance 3,5 MHz (80 m): 3500-3800 kHz.
- Alcance 7 MHz (40 m): 7000-7200 kHz.
- Alcance 10 MHz (30 m): 10100-10140 kHz.
- Alcance 14 MHz (20 m): 14000-14350 kHz.
Puedes sintonizarlos usando lo anterior. , y del personal, si puede recibir en modo banda lateral (LSB, USB, SSB).
Ahora que todo está listo, veamos qué se puede aceptar allí.
Comunicación por voz y código Morse.
Si observa toda la banda de radioaficionados a través de websdr, puede ver fácilmente las señales de código Morse. Prácticamente ya no permanece en servicio. comunicaciones por radio, pero algunos entusiastas de la radio lo utilizan activamente.
Anteriormente, para obtener un distintivo de llamada, incluso era necesario aprobar un examen de recepción de señales Morse, ahora esto parece quedar solo para la primera categoría, la más alta (se diferencian principalmente solo en la potencia máxima permitida). Decodificaremos señales CW utilizando CW Skimmer y Virtual Audio Card.
Los radioaficionados, para reducir la longitud del mensaje, utilizan un código abreviado (), en particular, la línea CQ DE DF7FF significa una llamada general a todas las estaciones desde el radioaficionado DF7FF. Cada radioaficionado tiene su propio distintivo de llamada, cuyo prefijo está formado por , esto es bastante conveniente porque Inmediatamente queda claro desde dónde transmite la estación. En nuestro caso, el distintivo de llamada DF7FF pertenece a un radioaficionado de Alemania.
En cuanto a la comunicación por voz, no hay dificultades, quien lo desee puede escucharla usted mismo en websdr. Érase una vez, durante la URSS, no todos los radioaficionados tenían derecho a realizar comunicaciones por radio con extranjeros; ahora no existen tales restricciones, y el alcance y la 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 y foros de radioaficionados (cqham, qrz), pero pasaremos a las señales digitales.
Desafortunadamente, para muchos radioaficionados, trabajar digitalmente es simplemente conectar una tarjeta de sonido de computadora a un programa decodificador; pocas personas profundizan en las complejidades de su funcionamiento. Son aún menos los que realizan sus propios experimentos con el procesamiento de señales digitales y diferentes tipos de comunicaciones. A pesar de esto, en los últimos 10 a 15 años han aparecido bastantes protocolos digitales, algunos de los cuales es interesante considerar.
rtty
Un tipo de comunicación bastante antiguo que utiliza modulación de frecuencia. El método en sí se llama FSK (Frequency Shift Keying) y consiste en formar una secuencia de bits cambiando la frecuencia de transmisión.
Los datos se codifican cambiando rápidamente entre dos frecuencias F0 y F1. La diferencia dF = F1 - F0 se llama espaciado de frecuencia y puede ser igual a, por ejemplo, 85, 170 o 452 Hz. El segundo parámetro es la velocidad de transmisión, que también puede ser diferente y ser, por ejemplo, de 45, 50 o 75 bits por segundo. Porque Tenemos dos frecuencias, entonces debemos decidir cuál será “superior” y cuál será “inferior”, a este parámetro se le suele llamar “inversión”. Estos tres valores (velocidad, espaciado e inversión) determinan completamente los parámetros de la transmisión RTTY. Puede encontrar estas configuraciones en casi cualquier programa de decodificación y, seleccionando estos parámetros incluso "a ojo", puede decodificar la mayoría de estas señales.
Érase una vez las comunicaciones RTTY eran más populares, pero ahora, cuando entré a websdr, no escuché ni una sola señal, por lo que es difícil dar un ejemplo de decodificación. Quienes lo deseen pueden escuchar por su cuenta en 7.045 o 14.080 MHz; más detalles sobre el teletipo fueron escritos en artículos
PSK31/63
Otro tipo de comunicación es la modulación de fase, . No es la frecuencia lo que cambia aquí, sino la fase; en el gráfico se ve así:
La codificación de bits de la señal consiste en cambiar la fase 180 grados, y la señal en sí es en realidad una onda sinusoidal pura; esto proporciona un buen rango de transmisión con una potencia de transmisión mínima. El cambio de fase es difícil de ver en la captura de pantalla, se puede ver si amplías y superpones 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 se codifica "0", ningún cambio de fase se codifica "1". La codificación de caracteres se puede encontrar en Wikipedia.
Visualmente en el espectro, la señal BPSK es visible como una línea estrecha y audiblemente se escucha como un tono bastante puro (que en principio lo es). Puedes escuchar señales BPSK, por ejemplo, en 7080 o 14070 MHz, y puedes decodificarlas en MultiPSK.
Es interesante observar que tanto en BPSK como en RTTY, el "brillo" de la línea se puede utilizar para juzgar la intensidad de la señal y la calidad de la recepción; si alguna parte del mensaje desaparece, entonces habrá "basura". en este lugar del mensaje, pero el significado general del mensaje a menudo sigue siendo el mismo comprensible. El operador puede elegir en qué señal centrarse para decodificarla. La búsqueda de señales nuevas y débiles de corresponsales lejanos es bastante interesante en sí misma; además, al comunicarse (como puede ver en la imagen de arriba), puede utilizar texto libre y mantener un diálogo "en vivo". Por el contrario, los siguientes protocolos están mucho más automatizados y requieren poca o ninguna intervención humana. Si esto es bueno o malo es una cuestión filosófica, pero definitivamente podemos decir que una parte del espíritu de la radioafición se pierde definitivamente en tales modos.
FT8 / FT4
Para decodificar el siguiente tipo de señales es necesario instalar el programa. . Señales Se transmite mediante modulación de frecuencia de 8 frecuencias con un desplazamiento de solo 6.25 Hz, de modo que la señal ocupa un ancho de banda de solo 50 Hz. Los datos en FT8 se transfieren en "paquetes" que duran unos 14 segundos, por lo que la sincronización precisa de la hora del ordenador es muy importante. La recepción está casi completamente automatizada: el programa decodifica el distintivo de llamada y la intensidad de la señal.
En la nueva versión del protocolo. , que apareció recientemente el otro día, la duración del paquete se reduce a 5 segundos, se utiliza una modulación de 4 tonos a una velocidad de transmisión de 23 baudios. El ancho de banda de la señal ocupada es de aproximadamente 90 Hz.
WSPR
WSPR es un protocolo diseñado específicamente para recibir y transmitir señales débiles. Esta es una señal transmitida a una velocidad de sólo 1.4648 baudios (sí, poco más de 1 bit por segundo). La transmisión utiliza modulación de frecuencia (4-FSK) con un espaciado de frecuencia de 1.4648 Hz, por lo que el ancho de banda de la señal es de sólo 6 Hz. El paquete de datos transmitido tiene un tamaño de 50 bits, también se le agregan bits de corrección de errores (código convolucional no recursivo, longitud limitada K=32, velocidad=1/2), lo que da como resultado un tamaño total de paquete de 162 bits. Estos 162 bits se transfieren en aproximadamente 2 minutos (¿alguien más se quejará de la lentitud de Internet? :).
Todo esto permite transmitir datos prácticamente por debajo del nivel de ruido, con resultados casi fantásticos: por ejemplo, una señal de 100 mW desde un microprocesador; con la ayuda de una antena de cuadro interior fue posible transmitir una señal a más de 1000 km.
WSPR funciona de forma totalmente automática y no requiere la participación del operador. Basta con dejar el programa ejecutándose y después de un tiempo podrás ver el registro de operación. Los datos también se pueden enviar al sitio. , lo cual es conveniente para evaluar la transmisión o la calidad de una antena: puede transmitir una señal y ver inmediatamente en línea dónde se recibió.
Por cierto, cualquiera puede unirse a la recepción WSPR, incluso sin un distintivo de llamada de radioaficionado (no es necesario para la recepción); basta con un receptor y el programa WSPR, y todo esto puede funcionar incluso de forma autónoma en una Raspberry Pi (por supuesto , necesita un receptor real para enviar datos de otros en línea (los receptores no tienen sentido). El sistema es interesante tanto desde el punto de vista científico como para experimentos con equipos y antenas. Desafortunadamente, como se puede ver en la imagen a continuación, en términos de densidad de estaciones receptoras, Rusia no está lejos de Sudán, Egipto o Nigeria, por lo que los nuevos participantes siempre son útiles: es posible ser el primero y con un solo receptor. puedes “cubrir” un área de mil km.
Muy interesante y bastante compleja es la transmisión WSPR en frecuencias superiores a 1 GHz; en este caso la estabilidad de frecuencia del receptor y del transmisor es fundamental.
Aquí es donde terminaré la reseña, aunque, por supuesto, no aparece todo, solo los más populares.
Conclusión
Si alguien quisiera probar suerte también, entonces no es tan difícil. Para recibir señales, puede utilizar un receptor clásico (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X, etc.) o SDR (SDRPlay RSP2, SDR Elad). A continuación, simplemente instale los programas como se muestra arriba y podrá estudiar la radio usted mismo. El precio de emisión es de 100 a 200 dólares, según el modelo del receptor. También puedes utilizar receptores online y no comprar nada de nada, aunque esto todavía no es tan interesante.
Para aquellos que quieran también transmitir, deberán adquirir un transceptor con antena y obtener una licencia de radioaficionado. El precio del transceptor es aproximadamente el mismo que el precio de un iPhone, por lo que, si se desea, es bastante asequible. También deberá aprobar un examen sencillo y en aproximadamente un mes podrá trabajar completamente en el aire. Por supuesto, esto no es fácil: tendrá que estudiar los tipos de antenas, idear un método de instalación y comprender las frecuencias y tipos de radiación. Aunque la palabra “tendré que” probablemente no sea apropiada aquí, porque por eso es un hobby, algo que se hace por diversión y no bajo presión.
Por cierto, cualquiera puede probar las comunicaciones digitales ahora mismo. Para ello basta con instalar el programa MultiPSK y podrás comunicarte directamente “por aire” a través de una tarjeta de sonido y un micrófono de un ordenador a otro utilizando cualquier tipo de comunicación de tu interés.
Felices experimentos a todos. Quizás uno de los lectores cree un nuevo tipo de comunicación digital y estaré encantado de incluir su reseña en este texto 😉
Fuente: habr.com