Ola Habr.
Na primeira parte do artigo sobre falábase das estacións de servizo en ondas longas e curtas. Por separado, paga a pena falar de emisoras de radio afeccionados. En primeiro lugar, isto tamén é interesante e, en segundo lugar, calquera persoa pode unirse a este proceso, tanto para a recepción como para a transmisión.
Como nas primeiras partes, farase fincapé no "díxito" e como funciona o procesamento de sinal. Tamén usaremos un receptor en liña holandés para recibir e decodificar sinais. e o programa MultiPSK.
Para aqueles que estean interesados en como funciona, a continuación está baixo o corte.
Despois de que se soubese hai máis de 100 anos que era posible comunicarse con todo o mundo en ondas curtas usando un transmisor de literalmente dúas lámpadas, non só as corporacións, senón tamén os entusiastas interesáronse no proceso. Daquela parecía , ben, a radioafición segue sendo un pasatempo técnico bastante interesante. Imos tentar descubrir que tipos de comunicacións están dispoñibles para os radioafeccionados modernos.
Bandas de frecuencia
O aire de radio é moi utilizado polas estacións de servizo e de radiodifusión, polo que certos rangos de frecuencia son asignados aos radioafeccionados para que non interfiran con outros. Hai moitos destes rangos, desde ondas ultralongas a 137 kHz ata microondas a 1.3, 2.4, 5.6 ou 10 GHz (para máis detalles, consulte ). En xeral, cada un pode escoller, dependendo dos seus intereses e do seu equipamento técnico.
Desde o punto de vista da facilidade de recepción, as máis accesibles son as frecuencias con lonxitudes 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.
Pódense configurar usando o anterior , e do seu persoal, se pode recibir en modo banda lateral (LSB, USB, SSB).
Agora que xa está todo listo, a ver que se pode aceptar alí.
Comunicación de voz e código Morse
Se miras toda a banda de radioafeccionados a través de websdr, é fácil ver sinais de código Morse. Practicamente non permaneceu no servizo de comunicacións de radio, pero algúns radioafeccionados entusiastas úsano de forma bastante activa.
Anteriormente, para obter un distintivo de chamada, ata tiña que aprobar un exame para recibir sinais Morse, agora parece ser só para a primeira categoría, a máis alta (difírense principalmente só na potencia máxima permitida). Descodificaremos os sinais CW usando CW Skimmer e Virtual Audio Card.
Os radioafeccionados usan un código abreviado para acurtar a lonxitude da mensaxe (), en particular, a cadea CQ DE DF7FF significa unha chamada xeral a todas as emisoras desde un radioafeccionado DF7FF. Cada radioafeccionado ten o seu propio distintivo de chamada, cuxo prefixo está formado a partir de , isto é bastante cómodo. inmediatamente queda claro de onde está a emitir a emisora. No noso caso, o indicativo de chamada DF7FF pertence a un radioafeccionado de Alemaña.
En canto á comunicación de voz, non hai dificultades con ela, os que o desexen poden escoitar pola súa conta en websdr. Érase unha vez nos tempos da URSS, non todos os radioafeccionados tiñan dereito a realizar comunicacións de radio con estranxeiros, agora non hai tales restricións e o alcance e a calidade da comunicación dependen só da calidade das antenas, equipos e a paciencia do operador. Para os que estean interesados, poden ler máis nos sitios e foros de radioafeccionados (cqham, qrz), pero pasaremos aos sinais dixitais.
Desafortunadamente, para moitos radioafeccionados, traballar dixitalmente é só conectar unha tarxeta de son dun ordenador a un programa decodificador, poucas persoas afondan nas complejidades de como funciona. Aínda son menos os que están a realizar os seus propios experimentos co procesamento de sinal dixital e varios tipos de comunicación. A pesar diso, nos últimos 10-15 anos apareceron moitos protocolos dixitais, algúns dos cales son interesantes de considerar.
RTTY
Un tipo de comunicación bastante antigo que utiliza modulación de frecuencia. O método en si chámase FSK (Frequency Shift Keying) e consiste na formación dunha secuencia de bits cambiando a frecuencia de transmisión.
Os datos son codificados mediante a conmutación rápida entre dúas frecuencias F0 e F1. A diferenza dF = F1 - F0 chámase espazo de frecuencia e pode ser igual, por exemplo, a 85, 170 ou 452 Hz. O segundo parámetro é a velocidade de transmisión, que tamén pode ser diferente, e ser, por exemplo, de 45, 50 ou 75 bits por segundo. Porque temos dúas frecuencias, entón temos que decidir cal será a "superior" e cal será a "inferior", este parámetro adoita chamarse "inversión". Estes tres valores (velocidade, espazamento e inversión) determinan completamente os parámetros da transmisión RTTY. En case calquera programa de decodificación, podes atopar estas opcións, e mesmo escollendo estes parámetros "a ollo", podes decodificar a maioría destes sinais.
Noutrora, as comunicacións RTTY eran máis populares, pero agora, cando fun a websdr, non escoitaba nin un só sinal, polo que é difícil dar un exemplo de decodificación. Os que o desexen poden escoitar pola súa conta a 7.045 ou 14.080 MHz, máis detalles sobre o teletipo foron escritos en artigos.
PSK31/63
Outro tipo de comunicación é a modulación de fase, . Aquí non é a frecuencia a que cambia, senón a fase, na gráfica parece algo así:
A codificación de bits do sinal consiste en cambiar a fase en 180 graos, e o sinal en si é en realidade un seno puro; isto proporciona un bo rango de transmisión cunha potencia de transmisión mínima. O cambio de fase é difícil de ver na captura de pantalla, podes velo se fai zoom e superpón un fragmento a outro.
A codificación en si é relativamente sinxela: en BPSK31, os sinais transmítense a unha velocidade de 31.25 baudios, un cambio de fase codifica "0", sen cambio de fase "1". A codificación de caracteres pódese atopar na Wikipedia.
Visualmente no espectro, o sinal BPSK é visto como unha liña estreita, e escóitase audiblemente como un ton bastante puro (que é basicamente). Podes escoitar sinais BPSK, por exemplo, a 7080 ou 14070 MHz, podes decodificalos en MultiPSK.
É interesante notar que tanto en BPSK como en RTTY, o "brillo" da liña pódese utilizar para xulgar a intensidade do sinal e a calidade da recepción; se algunha parte da mensaxe desaparece, entón haberá "lixo" neste lugar da mensaxe, pero o significado xeral da mensaxe a miúdo segue sendo o mesmo comprensible. O propio operador pode escoller o sinal ao que se dirixe para descodificalo. A busca de sinais novos e débiles de correspondentes distantes é bastante interesante en si mesma e, ao comunicarse (como podes ver na imaxe superior), podes usar texto arbitrario, realizar un diálogo "en directo". Pola contra, os seguintes protocolos están moito máis automatizados e requiren pouca ou ningunha intervención humana. Se isto é bo ou malo é unha cuestión filosófica, pero pódese dicir definitivamente que algunha parte do espírito de radioaficionado nestes modos definitivamente se perde.
FT8/FT4
Para decodificar o seguinte tipo de sinais, cómpre instalar o programa . Sinais transmítense mediante modulación de frecuencia de 8 frecuencias cun desprazamento de só 6.25 Hz, polo que o sinal ocupa un ancho de banda de só 50 Hz. Os datos do FT8 transmítense en "ráfagas" duns 14 segundos, polo que é moi importante a sincronización precisa do tempo do ordenador. A recepción está case completamente automatizada: o programa decodifica o indicativo, a intensidade do sinal.
Na nova versión do protocolo , que apareceu recentemente o outro día, a duración do paquete redúcese a 5 segundos, a modulación de 4 tons úsase a unha velocidade de transmisión de 23 baudios. O ancho de banda do sinal ocupado é de aproximadamente 90 Hz.
WSPR
WSPR é un protocolo centrado especificamente na recepción e transmisión de sinais débiles. Este é un sinal que viaxa a só 1.4648 baudios (si, pouco máis de 1 bit por segundo). A transmisión usa modulación de frecuencia (4-FSK) cun espazo de frecuencia de 1.4648 Hz, polo que o ancho de banda do sinal é só de 6 Hz. O paquete de datos transmitido ten un tamaño de 50 bits, tamén se lle engaden bits de corrección de erros (código convolucional non recursivo, lonxitude de restrición K=32, taxa=1/2), como resultado, o tamaño total do paquete é de 162 bits. . Estes 162 bits transfírense nuns 2 minutos (alguén se queixará da lenta da internet? :).
Todo isto permítelle transmitir datos realmente por debaixo do nivel de ruído, con resultados case fantásticos: por exemplo, un sinal de 100 mW dunha perna de microprocesador, usando unha antena de bucle de sala, foi posible transmitir un sinal durante 1000 km.
WSPR funciona de forma totalmente automática e non require ningunha intervención do operador. É suficiente deixar o programa en execución e despois dun tempo podes ver o rexistro de traballo. Os datos tamén se poden enviar ao sitio , o que é conveniente para avaliar a transmisión ou a calidade da antena: pode transmitir un sinal e ver inmediatamente en liña onde se recibiu.
Por certo, calquera pode unirse á recepción WSPR, mesmo sen un distintivo de chamada de radio afeccionado (non é necesario para a recepción) - un receptor e un programa WSPR son suficientes, e todo isto pode incluso funcionar de forma autónoma nun Raspberry Pi (por suposto, necesitas un receptor real, envía datos de estraños en liña - os receptores non teñen sentido). O sistema é interesante tanto desde o punto de vista científico como para experimentos con equipos e antenas. Desafortunadamente, como podes ver na imaxe de abaixo, en canto á densidade de estacións receptoras, Rusia saíu non moi lonxe de Sudán, Exipto ou Nixeria, polo que os novos participantes sempre son útiles: hai a oportunidade de ser o primeiro, e con cun receptor podes "cubrir" un territorio de mil km.
Moi interesante e bastante complicada é a transmisión de WSPR a frecuencias superiores a 1 GHz: a estabilidade de frecuencia do receptor e do transmisor é fundamental aquí.
Sobre isto vou rematar a revisión, aínda que, por suposto, lonxe de todo está listado, só os máis populares.
Conclusión
Se alguén tamén quería probar a súa man, entón non é tan difícil. Para recibir sinais, pode utilizar un clásico (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X, etc.) ou un receptor SDR (SDRPlay RSP2, SDR Elad). Ademais, é suficiente con instalar os programas, como se mostra arriba, e pode estudar a emisión de radio por conta propia. O prezo de emisión é de $ 100-200 dependendo do modelo do receptor. Tamén podes usar receptores en liña e non mercar nada, aínda que isto aínda non é tan interesante.
Para aqueles que queiran traballar tamén na transmisión, terán que adquirir un transceptor con antena e emitir unha licenza de radioafeccionado. O prezo do transceptor é aproximadamente igual ao prezo dun iPhone, polo que se queres é bastante asequible. Tamén terás que aprobar un exame sinxelo e en aproximadamente un mes poderás traballar completamente no aire. Por suposto, todo isto non é doado: terás que estudar os tipos de antenas, elaborar un método de instalación, tratar con frecuencias e tipos de radiación. Aínda que aquí probablemente a palabra "ten que" sexa inadecuada, porque iso é o que é e unha afección, que se fai por interese e non baixo coacción.
Por certo, calquera pode probar as comunicacións dixitais agora mesmo. Para iso, abonda con instalar o programa MultiPSK, e pode conectarse directamente "polo aire" dun ordenador a outro usando calquera tipo de conexión de interese a través dunha tarxeta de son e un micrófono.
Todos os experimentos exitosos. Quizais algún dos lectores cree unha nova forma dixital de comunicación, e estarei encantado de incluír a súa crítica neste texto 😉
Fonte: www.habr.com