Bonjour Habr.
Dans la première partie de cet article, Il a été question des stations de service sur les ondes longues et courtes. Il convient également de parler des stations amateur. D'une part, c'est très intéressant, et d'autre part, toute personne intéressée peut participer à ce processus, tant en réception qu'en émission.
Comme dans les premières parties, l'accent sera mis sur le « numérique » et sur la façon dont le traitement des signaux fonctionne. Pour la réception et le décodage des signaux, nous utiliserons également le récepteur en ligne néerlandais, et le programme MultiPSK.
Pour ceux qui se demandent comment cela fonctionne, la suite se trouve ci-dessous.
Après que l'on a découvert il y a plus de 100 ans qu'il était possible de communiquer avec le monde entier sur ondes courtes, en utilisant un émetteur constitué de seulement deux tubes, ce processus a suscité l'intérêt non seulement des entreprises, mais aussi des passionnés. À cette époque, cela semblait , et jusqu'à présent, la radio amateur reste un loisir technique très captivant. Examinons quels types de communication sont accessibles aux radioamateurs modernes.
Bandes de fréquence
L'espace radio est utilisé de manière très active par des stations de service et de diffusion, c'est pourquoi des bandes de fréquence spécifiques sont réservées aux radioamateurs afin qu'ils ne dérangent pas les autres. Il existe de nombreuses bandes, des ondes très longues à 137 kHz jusqu'aux micro-ondes à 1,3, 2,4, 5,6 ou 10 GHz (vous pouvez voir plus en détail ). En général, chacun peut choisir en fonction de ses intérêts et de son équipement technique.
D'un point de vue simplicité de réception, les fréquences les plus accessibles peuvent être trouvées dans les longueurs d'onde de 80 à 20 m :
— Bande de 3,5 MHz (80 m) : 3500-3800 kHz.
— Bande de 7 MHz (40 m) : 7000-7200 kHz.
— Bande de 10 MHz (30 m) : 10100-10140 kHz.
— Bande de 14 MHz (20 m) : 14000-14350 kHz.
On peut se régler sur celles-ci aussi bien avec le qu'avec son propre équipement, à condition qu'il puisse recevoir en mode bande latérale (LSB, USB, SSB).
Maintenant que tout est prêt, voyons ce que l'on peut recevoir.
Communication vocale et code Morse
Si vous regardez à travers le websdr l'ensemble du spectre radio amateur, il est facile de voir des signaux de code Morse. Dans les communications radio de service, il n'est pratiquement plus utilisé, mais certains radioamateurs passionnés l'utilisent encore.
Auparavant, pour obtenir un indicatif, il était même nécessaire de passer un examen sur la réception des signaux Morse, mais cela semble être resté seulement pour la première catégorie, la plus élevée (elles se distinguent principalement par la puissance maximale autorisée). Nous allons décoder des signaux CW à l'aide de CW Skimmer et de la carte audio virtuelle.
Les radioamateurs utilisent un code abrégé (), en particulier, la ligne CQ DE DF7FF signifie un appel général à toutes les stations de la part de l'opérateur radio DF7FF. Chaque radioamateur a son propre indicatif, dont le préfixe est formé à partir de , ce qui est assez pratique car on comprend immédiatement d'où émet la station. Dans notre cas, l'indicatif DF7FF appartient à un radioamateur d'Allemagne.
Quant à la communication vocale, il n'y a pas de difficultés, les intéressés peuvent écouter eux-mêmes sur websdr. À l'époque de l'URSS, tous les radioamateurs n'avaient pas le droit d'établir des communications radio avec des étrangers, mais aujourd'hui, il n'y a plus de telles restrictions, et la portée ainsi que la qualité des communications dépendent uniquement de la qualité des antennes, du matériel et de la patience de l'opérateur. Pour ceux qui voudraient en savoir plus, des lectures approfondies sont disponibles sur des sites et forums de radioamateurs (cqham, qrz), nous allons maintenant passer aux signaux numériques.
Malheureusement, pour de nombreux radioamateurs, le travail avec le « numérique » se limite simplement à relier la carte son de l'ordinateur à un logiciel de décodage, peu nombreux sont ceux qui se plongent dans les subtilités de son fonctionnement. Encore moins sont ceux qui réalisent leurs propres expériences avec le traitement numérique des signaux et les différentes méthodes de communication. Malgré cela, au cours des 10 à 15 dernières années, plusieurs protocoles numériques ont émergé, dont certains sont intéressants à examiner.
RTTY
Un ancien type de communication utilisant la modulation de fréquence. La méthode s'appelle FSK (Frequency Shift Keying) et consiste à former une séquence binaire par un changement de fréquence de transmission.
Les données sont codées par un changement rapide entre deux fréquences F0 et F1. La différence dF = F1 — F0 s'appelle l'écart de fréquence, et peut par exemple être de 85, 170 ou 452 Hz. Le deuxième paramètre est la vitesse de transmission, qui peut également varier, comme par exemple 45, 50 ou 75 bits par seconde. Comme nous avons deux fréquences, il faut déterminer laquelle sera 'supérieure' et laquelle sera 'inférieure', ce paramètre est généralement appelé 'inversion'. Ces trois valeurs (vitesse, écart et inversion) déterminent entièrement les paramètres de transmission RTTY. Dans pratiquement tous les programmes de décodage, vous pouvez trouver ces réglages, et même en ajustant ces paramètres 'à vue', vous pouvez décoder la plupart de ces signaux.
Autrefois, les communications en RTTY étaient plus populaires, mais maintenant, lorsque je me suis connecté à websdr, je n'ai entendu aucun signal, donc il est difficile de donner un exemple de décodage. Ceux qui le souhaitent peuvent l'écouter eux-mêmes sur 7.045 ou 14.080 MHz, des informations plus détaillées sur le télétype ont été écrites dans articles.
PSK31/63
Un autre type de communication — la modulation de phase, . Ici, ce n'est pas la fréquence qui change, mais la phase, sur le graphique, cela ressemble à peu près à ceci :
Le codage binaire du signal consiste à changer la phase de 180 degrés, et le signal lui-même est en fait une sinusoïde pure — cela assure une bonne portée de transmission avec une puissance transmise minimale. Le décalage de phase est difficile à voir sur une capture d'écran, il peut être remarqué si l'on agrandit et superpose un fragment sur un autre.
Le codage lui-même est relativement simple — dans le BPSK31, les signaux sont transmis à une vitesse de 31,25 bauds, le changement de phase code '0', l'absence de changement de phase '1'. Le codage des symboles peut être consulté sur Wikipédia.
Visuellement, dans le spectre, le signal BPSK apparaît comme une ligne étroite, et à l'oreille, il se fait entendre comme un ton relativement pur (ce qu'il est d'ailleurs). Les signaux BPSK peuvent être entendus par exemple sur 7080 ou 14070 MHz.
Il est intéressant de noter qu'en BPSK et en RTTY, la « luminosité » des lignes permet d'évaluer la force du signal et la qualité de réception. Si une partie du message est perdue, il y aura des « déchets » à cet endroit, mais le sens général du message reste souvent compréhensible. L'opérateur peut choisir sur quel signal se focaliser pour le décoder. La recherche de nouveaux signaux faibles provenant de correspondants lointains est en soi assez fascinante. Contrairement à cela, les protocoles suivants sont beaucoup plus automatisés et nécessitent pratiquement aucune intervention humaine. Est-ce une bonne ou une mauvaise chose, c'est une question philosophique, mais on peut dire avec certitude qu'une partie de l'esprit de la radio amateur est certainement perdue dans ces modes.
FT8/FT4
Pour décoder le type de signaux suivants, il faut installer le programme . Les signaux sont transmis à l'aide d'une modulation de fréquence à partir de 8 fréquences avec un décalage de seulement 6,25 Hz, donc le signal occupe une bande de seulement 50 Hz. Les données en FT8 sont transmises par « paquets » d'une durée d'environ 14 secondes, il est donc crucial que l'ordinateur soit synchronisé avec précision. La réception est presque entièrement automatisée — le programme décode l'indicatif et la force du signal.
Dans la nouvelle version du protocole , qui est récemment apparu, la durée du paquet a été réduite à 5 secondes, utilisant une modulation à 4 tons à une vitesse de transmission de 23 bauds. La largeur de la bande occupée par le signal est d'environ 90 Hz.
WSPR
WSPR est un protocole spécialement conçu pour la réception et la transmission de signaux faibles. C'est un signal transmis à la vitesse de seulement 1.4648 baud (oui, à peine un peu plus d'un bit par seconde). Une modulation de fréquence (4-FSK) avec un décalage de fréquence de 1.4648 Hz est utilisée, donc la largeur de bande du signal n'est que de 6 Hz. Le paquet de données transmis a une taille de 50 bits, et des bits de correction d'erreurs sont également ajoutés (code convolutionnel non-récursif, longueur de contrainte K=32, taux=1/2), la taille totale du paquet est donc de 162 bits. Ces 162 bits sont transmis en environ 2 minutes (quelqu'un se plaindra encore de l'internet lent ? :)).
Tout cela permet de transmettre des données en fait en dessous du niveau des bruits, avec des résultats presque fantastiques — par exemple, avec un signal de 100 mW depuis une broche de microprocesseur, il était possible de transmettre un signal sur 1000 km grâce à une antenne cadre d'intérieur.
WSPR fonctionne entièrement automatiquement et ne nécessite pas la participation d'un opérateur. Il suffit de laisser le programme s'exécuter, et après un certain temps, on peut consulter le journal de fonctionnement. Les données peuvent également être envoyées sur le site , ce qui est pratique pour évaluer la propagation ou la qualité de l'antenne — on peut émettre un signal et immédiatement vérifier en ligne où il a été reçu.
Au fait, toute personne qui le souhaite peut rejoindre la réception de WSPR, même sans indicatif radioamateur (ceci n'est pas requis pour la réception) — il suffit d'un récepteur et du programme WSPR, et tout cela peut fonctionner même de manière autonome sur un Raspberry Pi. Le système est intéressant à la fois d'un point de vue scientifique et pour les expériences avec le matériel et les antennes. Malheureusement, en termes de densité des stations réceptrices, la Russie est à peine mieux que le Soudan, l'Égypte ou le Nigeria, donc de nouveaux participants sont toujours les bienvenus — il existe une possibilité d'être le premier, et un seul récepteur peut « couvrir » un territoire de mille kilomètres.
La transmission WSPR sur des fréquences supérieures à 1 GHz est très intéressante et assez complexe — la stabilité de la fréquence du récepteur et de l'émetteur est ici assez critique.
Je vais conclure cet aperçu, bien que ce qui a été mentionné ne soit, bien sûr, pas tout, seulement les éléments les plus populaires.
Conclusion
Si quelqu'un souhaite également essayer, ce n'est pas si difficile. Pour recevoir des signaux, on peut utiliser soit un récepteur classique (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X, etc.), soit un récepteur SDR (SDRPlay RSP2, SDR Elad). Ensuite, il suffit d'installer les programmes, comme indiqué ci-dessus, et on peut étudier l'air radio de manière autonome. Le coût est d'environ 100-200$ en fonction du modèle de récepteur. On peut également utiliser des récepteurs en ligne et ne rien acheter du tout, bien que ce ne soit pas aussi intéressant.
Pour ceux qui souhaitent également transmettre, il faudra acheter un émetteur-récepteur avec une antenne et obtenir une licence de radioamateur. Le prix de l'émetteur-récepteur est à peu près équivalent à celui d'un iPhone, donc si l'on le souhaite, c'est tout à fait abordable. Il faudra également passer un examen facile, et dans environ un mois, on pourra travailler pleinement sur l'air. Bien sûr, ce n'est pas si simple — il faudra étudier les types d'antennes, trouver un moyen de les installer, comprendre les fréquences et les types d'émission. Bien que le mot « il faudra » soit peut-être inapproprié ici, car c'est un hobby qui se fait par intérêt et non par obligation.
Bonne chance à tous pour vos expériences. Peut-être qu'un des lecteurs créera un nouveau type de communication numérique, et je serai ravi d'inclure sa présentation dans ce texte 😉
Source : habr.com
