Bonjour Habr.
Dans la première partie de l'article à ce sujet on parlait de stations-service sur ondes longues et courtes. Séparément, il convient de parler des stations de radio amateur. Premièrement, c'est également intéressant, et deuxièmement, n'importe qui peut participer à ce processus, à la fois en réception et en transmission.
Comme dans les premières parties, l’accent sera mis sur le « numérique » et le fonctionnement du traitement du signal. Nous utiliserons également un récepteur en ligne néerlandais pour recevoir et décoder les signaux et le programme MultiPSK.
Pour ceux qui s'intéressent à son fonctionnement, la suite est sous le cut.
Après avoir appris, il y a plus de 100 ans, qu'il était possible de communiquer avec le monde entier sur des ondes courtes à l'aide d'un émetteur composé de littéralement deux lampes, non seulement les entreprises, mais aussi les passionnés se sont intéressés au processus. Dans ces années-là, ça ressemblait à ça eh bien, la radioamateur reste toujours un passe-temps technique assez intéressant. Essayons de comprendre quels types de communications sont disponibles pour les radioamateurs modernes.
Bandes de fréquence
Les ondes radio sont très activement utilisées par les stations de service et de diffusion, de sorte que les radioamateurs se voient attribuer certaines gammes de fréquences afin de ne pas interférer avec les autres. Il existe un grand nombre de ces gammes, des ondes ultralongues à 137 KHz aux micro-ondes à 1.3, 2.4, 5.6 ou 10 GHz (vous pouvez voir plus de détails ). En général, chacun peut choisir, en fonction de ses intérêts et de son équipement technique.
Du point de vue de la facilité de réception, les fréquences les plus accessibles sont celles avec des longueurs d'onde de 80-20m :
- Portée 3,5 MHz (80 m) : 3500-3800 kHz.
- Portée 7 MHz (40 m) : 7000-7200 kHz.
- Portée 10 MHz (30 m) : 10100-10140 kHz.
- Portée 14 MHz (20 m) : 14000-14350 kHz.
Vous pouvez les écouter en utilisant ce qui précède , et depuis votre réseau personnel, s'il peut recevoir en mode bande latérale (LSB, USB, SSB).
Maintenant que tout est prêt, voyons ce qui peut y être accepté.
Communication vocale et code Morse
Si vous regardez l’ensemble de la bande radioamateur via websdr, vous pouvez facilement voir les signaux en code Morse. Les communications radio ne sont pratiquement plus en service, mais certains passionnés de radio l'utilisent activement.
Auparavant, pour obtenir un indicatif d'appel, il fallait même passer un examen de réception de signaux Morse, maintenant cela semble être réservé uniquement à la première catégorie, la plus élevée (ils diffèrent principalement, uniquement par la puissance maximale autorisée). Nous décoderons les signaux CW à l’aide de CW Skimmer et d’une carte audio virtuelle.
Radioamateurs, pour réduire la longueur du message, utilisez un code raccourci (), notamment la ligne CQ DE DF7FF désigne un appel général vers toutes les stations depuis le radioamateur DF7FF. Chaque radioamateur possède son propre indicatif d'appel dont le préfixe est formé de , c'est très pratique car Il est immédiatement clair d’où la station diffuse. Dans notre cas, l'indicatif d'appel DF7FF appartient à un radioamateur allemand.
Quant à la communication vocale, elle ne pose aucune difficulté, ceux qui le souhaitent peuvent l'écouter seuls sur websdr. Autrefois, en URSS, tous les radioamateurs n'avaient pas le droit d'effectuer des communications radio avec des étrangers ; aujourd'hui, de telles restrictions n'existent plus, et la portée et la qualité de la communication ne dépendent que de la qualité des antennes, de l'équipement et de la patience des opérateur. Pour ceux que ça intéresse, vous pouvez en savoir plus sur les sites et forums de radioamateurs (cqham, qrz), mais nous allons passer aux signaux numériques.
Malheureusement, pour de nombreux radioamateurs, travailler en numérique consiste simplement à connecter une carte son d'ordinateur à un programme de décodage ; peu de gens se penchent sur les subtilités de son fonctionnement. Encore moins de personnes mènent leurs propres expériences avec le traitement du signal numérique et différents types de communications. Malgré cela, de nombreux protocoles numériques sont apparus au cours des 10 à 15 dernières années, dont certains sont intéressants à considérer.
RTTY
Un type de communication assez ancien qui utilise la modulation de fréquence. La méthode elle-même s'appelle FSK (Frequency Shift Keying) et consiste à former une séquence de bits en changeant la fréquence de transmission.
Les données sont codées en basculant rapidement entre deux fréquences F0 et F1. La différence dF = F1 - F0 est appelée espacement fréquentiel et peut être égale par exemple à 85, 170 ou 452 Hz. Le deuxième paramètre est la vitesse de transmission, qui peut également être différente et être par exemple de 45, 50 ou 75 bits par seconde. Parce que Nous avons deux fréquences, alors nous devons décider laquelle sera « supérieure » et laquelle sera « inférieure », ce paramètre est généralement appelé « inversion ». Ces trois valeurs (vitesse, espacement et inversion) déterminent entièrement les paramètres de transmission RTTY. Vous pouvez trouver ces paramètres dans presque tous les programmes de décodage, et en sélectionnant ces paramètres même « à l'œil nu », vous pouvez décoder la plupart de ces signaux.
Autrefois, les communications RTTY étaient plus populaires, mais maintenant, lorsque je suis allé sur websdr, je n'ai entendu aucun signal, il est donc difficile de donner un exemple de décodage. Ceux qui le souhaitent peuvent écouter seuls sur 7.045 ou 14.080 MHz ; plus de détails sur le télétype ont été écrits dans articles.
PSK31/63
Un autre type de communication est la modulation de phase, . Ce n’est pas la fréquence qui change ici, mais la phase ; sur le graphique, cela ressemble à ceci :
Le codage binaire du signal consiste à changer la phase de 180 degrés, et le signal lui-même est en fait une onde sinusoïdale pure - cela offre une bonne plage de transmission avec une puissance transmise minimale. Le déphasage est difficile à voir sur la capture d'écran, on peut le voir si vous agrandissez et superposez un fragment sur un autre.
Le codage lui-même est relativement simple - dans BPSK31, les signaux sont transmis à une vitesse de 31.25 bauds, un changement de phase est codé « 0 », aucun changement de phase n'est codé « 1 ». Le codage des caractères peut être trouvé sur Wikipédia.
Visuellement sur le spectre, le signal BPSK est visible comme une ligne étroite, et audiblement, il est entendu comme un ton assez pur (ce qui est en principe le cas). Vous pouvez entendre les signaux BPSK, par exemple, sur 7080 ou 14070 MHz, et vous pouvez les décoder dans MultiPSK.
Il est intéressant de noter qu'en BPSK et RTTY, la « luminosité » de la ligne peut être utilisée pour juger de la force du signal et de la qualité de la réception - si une partie du message disparaît, alors il y aura des « déchets » à cet endroit du message, mais le sens global du message reste souvent le même compréhensible. L'opérateur peut choisir sur quel signal se concentrer pour le décoder. La recherche de signaux nouveaux et faibles provenant de correspondants distants est assez intéressante en soi ; même lors de la communication (comme vous pouvez le voir sur l'image ci-dessus), vous pouvez utiliser du texte libre et mener un dialogue « en direct ». En revanche, les protocoles suivants sont beaucoup plus automatisés et ne nécessitent que peu ou pas d’intervention humaine. Que cela soit bon ou mauvais est une question philosophique, mais nous pouvons certainement dire qu'une partie de l'esprit radioamateur se perd définitivement dans de tels modes.
FT8 / FT4
Pour décoder les types de signaux suivants, vous devez installer le programme . Signaux transmis en utilisant une modulation de fréquence de 8 fréquences avec un décalage de seulement 6.25 Hz, de sorte que le signal occupe une bande passante de seulement 50 Hz. Les données dans FT8 sont transférées par « paquets » d'une durée d'environ 14 secondes, une synchronisation précise de l'heure de l'ordinateur est donc très importante. La réception est presque entièrement automatisée : le programme décode l'indicatif d'appel et la force du signal.
Dans la nouvelle version du protocole , apparu récemment l'autre jour, la durée du paquet est réduite à 5 s, une modulation à 4 tonalités est utilisée à une vitesse de transmission de 23 bauds. La bande passante du signal occupée est d'environ 90 Hz.
WSPR
WSPR est un protocole spécialement conçu pour recevoir et transmettre des signaux faibles. Il s'agit d'un signal transmis à une vitesse de seulement 1.4648 bauds (oui, un peu plus de 1 bit par seconde). La transmission utilise une modulation de fréquence (4-FSK) avec un espacement de fréquence de 1.4648 Hz, de sorte que la bande passante du signal n'est que de 6 Hz. Le paquet de données transmis a une taille de 50 bits, des bits de correction d'erreur y sont également ajoutés (code convolutionnel non récursif, longueur de contrainte K=32, débit=1/2), ce qui donne une taille totale de paquet de 162 bits. Ces 162 bits sont transférés en 2 minutes environ (quelqu'un d'autre se plaindra de la lenteur d'Internet ? :).
Tout cela vous permet de transmettre des données pratiquement en dessous du niveau de bruit, avec des résultats presque fantastiques - par exemple, un signal de 100 mW provenant d'une jambe de microprocesseur, à l'aide d'une antenne cadre intérieure, il a été possible de transmettre un signal sur 1000 km.
WSPR fonctionne de manière entièrement automatique et ne nécessite pas la participation de l'opérateur. Il suffit de laisser le programme en cours d'exécution et après un certain temps, vous pourrez voir le journal des opérations. Les données peuvent également être envoyées au site , ce qui est pratique pour évaluer la transmission ou la qualité d'une antenne - vous pouvez transmettre un signal et voir immédiatement en ligne où il a été reçu.
D'ailleurs, n'importe qui peut rejoindre la réception WSPR, même sans indicatif d'appel radio amateur (ce n'est pas nécessaire pour la réception) - juste un récepteur et le programme WSPR suffisent, et tout cela peut même fonctionner de manière autonome sur un Raspberry Pi (bien sûr , vous avez besoin d'un vrai récepteur pour envoyer des données en ligne à d'autres personnes (les récepteurs n'ont aucun sens). Le système est intéressant tant d’un point de vue scientifique que pour des expériences avec des équipements et des antennes. Malheureusement, comme le montre l'image ci-dessous, en termes de densité de stations de réception, la Russie n'est pas loin du Soudan, de l'Égypte ou du Nigeria, donc les nouveaux participants sont toujours utiles - il est possible d'être le premier, et avec un seul récepteur vous pouvez « couvrir » une superficie de mille km.
La transmission WSPR à des fréquences supérieures à 1 GHz est très intéressante et assez complexe - la stabilité de fréquence du récepteur et de l'émetteur est ici essentielle.
C'est ici que je terminerai la revue, même si, bien sûr, tout n'est pas répertorié, seulement les plus populaires.
Conclusion
Si quelqu’un voulait aussi s’essayer, ce n’est pas si difficile. Pour recevoir les signaux, vous pouvez utiliser soit un récepteur classique (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X, etc.) soit un récepteur SDR (SDRPlay RSP2, SDR Elad). Ensuite, installez simplement les programmes comme indiqué ci-dessus et vous pourrez étudier la radio vous-même. Le prix d'émission est de 100 à 200 $ selon le modèle de récepteur. Vous pouvez également utiliser des récepteurs en ligne et ne rien acheter du tout, même si ce n'est toujours pas si intéressant.
Pour ceux qui souhaitent également transmettre, ils devront acheter un émetteur-récepteur avec antenne et obtenir une licence radioamateur. Le prix de l'émetteur-récepteur est à peu près le même que celui d'un iPhone, il est donc tout à fait abordable si vous le souhaitez. Vous devrez également réussir un examen simple et dans environ un mois, vous serez en mesure de travailler pleinement à l'antenne. Bien sûr, ce n'est pas facile - vous devrez étudier les types d'antennes, proposer une méthode d'installation et comprendre les fréquences et les types de rayonnement. Bien que le mot « il le faudra » soit probablement inapproprié ici, car c’est pour cela qu’il s’agit d’un passe-temps, quelque chose que l’on fait pour s’amuser et non sous la contrainte.
Soit dit en passant, tout le monde peut essayer les communications numériques dès maintenant. Pour ce faire, installez simplement le programme MultiPSK et vous pourrez communiquer directement « par voie hertzienne » via une carte son et un microphone d'un ordinateur à un autre en utilisant n'importe quel type de communication qui vous intéresse.
Bonnes expériences à tous. Peut-être qu'un des lecteurs créera un nouveau type de communication numérique, et je serai heureux d'inclure sa critique dans ce texte 😉
Source: habr.com