Pozdrav, Habr.
U prvom dijelu članka o tome bilo je riječi o službenim stanicama na dugim i kratkim valovima. Osobito se treba osvrnuti na radioamaterske stanice. Prvo, to je također zanimljivo, a drugo, priključiti se ovom procesu, bilo na primanju ili na prijenosu, može svatko tko želi.
Kao i u prvim dijelovima, naglasak će biti stavljen na "digitalu" i na to kako je uređena obrada signala. Za prijem i dekodiranje signala također ćemo koristiti nizozemski online prijemnik i program MultiPSK.
Za one koje zanima kako to funkcionira, nastavak je ispod.
Nakon što je prije više od 100 godina postalo poznato da se na kratkim valovima može povezati sa cijelim svijetom koristeći odašiljač doslovno od dvije cijevi, procesom su se zainteresirali ne samo korporacije, nego i entuzijasti. U to vrijeme to je izgledalo , no i danas ham radio ostaje vrlo zanimljivo tehničko hobi. Koje vrste veza su dostupne modernim radioamaterima, pokušat ćemo analizirati.
Frekvencijski spektri
Radio eter se veoma aktivno koristi od strane službenih i emiterskih stanica, stoga su radioamaterima dodijeljeni određeni frekvencijski spektri kako ne bi ometali druge. Ovih spektra ima prilično mnogo, od ultradugih valova na 137 kHz do mikrovalova na 1.3, 2.4, 5.6 ili 10 GHz (više detalja možete pogledati ). U svakom slučaju, svatko može odabrati, ovisno o interesima i tehničkoj opremljenosti.
S gledišta jednostavnosti prijema, najpristupačnije su frekvencije s duljinama valova od 80-20 m:
— Opseg 3,5 MHz (80 m): 3500-3800 kHz.
— Opseg 7 MHz (40 m): 7000-7200 kHz.
— Opseg 10 MHz (30 m): 10100-10140 kHz.
— Opseg 14 MHz (20 m): 14000-14350 kHz.
Na njima se može uskladiti kako pomoću gore spomenutog , tako i s vlastitim, ako može primati u načinu bočne trake (LSB, USB, SSB).
Sada, kada je sve spremno, pogledajmo što se može primiti.
Glasovna veza i Morseova abeceda
Ako se pogleda kroz websdr na cijeli amaterski radijski spektar, lako se mogu vidjeti signali Morseove abecede. U službenoj radio vezi se već gotovo ne koristi, ali neki radioamateri-entuziasti je još uvijek koriste.
Nekada je za dobivanje pozivnog znaka bilo potrebno polagati ispit za prijem Morseovih signala, ali sada je to očigledno ostalo samo za prvu, višu kategoriju (koje se uglavnom razlikuju samo po maksimalno dopuštenoj snazi). Mi ćemo dekodirati CW signale koristeći CW Skimmer i Virtual Audio Card.
Radioamateri koriste skraćeni kod (), posebno linija CQ DE DF7FF označava opći poziv svim stanicama od radioamatera DF7FF. Svaki radioamater ima svoj pozivni znak, čiji se prefiks oblikuje od , što je prilično praktično jer odmah omogućuje razumijevanje odakle emitira stanica. U našem slučaju, pozivni znak DF7FF pripada radioamateru iz Njemačke.
Što se tiče glasovne komunikacije, tu nema nikakvih komplikacija, zainteresirani mogu samostalno slušati na websdr. Nekada, u doba SSSR-a, nisu svi radioamateri imali pravo obavljati radio veze s strancima, no sada takvih ograničenja nema, a domet i kvaliteta veze ovise samo o kvaliteti antena, opreme i strpljenja operatora. Za one koji žele saznati više, mogu pročitati dodatne informacije na radioamaterskim stranicama i forumima (cqham, qrz), a mi ćemo preći na digitalne signale.
Nažalost, za mnoge radioamatera rad s „digitalnom tehnologijom“ zapravo je samo spajanje zvučne kartice računala na program dekoder, malo tko prodire u suptilnosti kako to funkcionira. Još manje ih provodi vlastite eksperimente s digitalnom obradom signala i raznim vrstama komunikacije. Ipak, tijekom posljednjih 10-15 godina pojavilo se dovoljno mnogo digitalnih protokola, od kojih su neki zanimljivi za razmatranje.
RTTY
Prilično stara vrsta komunikacije koja koristi frekvencijsku modulaciju. Sam metod se naziva FSK (Frequency Shift Keying) i sastoji se od formiranja bitne sekvence izmjenom frekvencije prijenosa.
Podaci se kodiraju brzim prebacivanjem između dvije frekvencije F0 i F1. Razlika dF = F1 — F0 naziva se razmakom frekvencija i može iznositi, na primjer, 85, 170 ili 452 Hz. Drugi parametar je brzina prijenosa, koja također može biti različita i iznositi, na primjer, 45, 50 ili 75 bita u sekundi. Budući da imamo dvije frekvencije, potrebno je odrediti koja će biti "gornja", a koja "donja", ovaj parametar obično se naziva "inverzija". Ove tri vrijednosti (brzina, razmak i inverzija) potpuno određuju parametre RTTY prijenosa. U praktično bilo kojem programu za dekodiranje možete pronaći ove postavke, a pravilnim odabirom čak i "na oko" ovih parametara, možete dekodirati većinu takvih signala.
Nekada su veze u RTTY bile popularnije, ali sada, kada sam se povezao na websdr, nisam čuo nijedan signal, tako da je teško navesti primjer dekodiranja. Zainteresirani mogu sami poslušati na 7.045 ili 14.080 MHz; detaljnije o teletipima pisano je u članka.
PSK31/63
Druga vrsta veze — fazna modulacija, . Ovdje se ne mijenja frekvencija, već faza, na grafikonu to izgleda otprilike ovako:
Bitno kodiranje signala sastoji se od promjene faze za 180 stupnjeva, a sam signal zapravo predstavlja čistu sinusoidu — to osigurava dobar domet prijenosa uz minimalnu prenesenu snagu. Fazni pomak je teško uočiti na snimci, može se primijetiti ako se poveća i preklopi jedan fragment na drugi.
Samo kodiranje je relativno jednostavno — u BPSK31 signali se prenose brzinom od 31,25 bps, promjena faze kodira "0", dok odsustvo promjene faze kodira "1". Kodiranje simbola možete pogledati na Wikipediji.
Vizualno, na spektru signal BPSK vidi se kao uska linija, a na uho se čuje kao prilično čist ton (što zapravo i jest). Signale BPSK možete čuti, na primjer, na 7080 ili 14070 MHz.
Zanimljivo je napomenuti da se u BPSK i RTTY po 'sjaju' linije može prosuditi snaga signala i kvaliteta prijema — ako neka deo poruke izostane, u tom delu poruke će biti 'smeća', ali opšti smisao poruke često ostaje razumljiv. Operater može sam odlučiti na koji signal da se usredsredi kako bi ga dekodirao. Potraga za novim i slabim signalima od dalekih dopisnika sama po sebi je prilično zanimljiva. Za razliku od toga, sledeći protokoli su daleko automatizovaniji i gotovo ne zahtevaju ljudsku intervenciju. Da li je to dobro ili loše, filozofsko je pitanje, ali se svakako može reći da je deo ham radio duha u takvim režimima sigurno izgubljen.
FT8/FT4
Za dekodiranje sledeće vrste signala potrebno je instalirati program . Signali se prenose pomoću frekvencijske modulacije iz 8 frekvencija sa pomakom od samo 6,25Hz, tako da signal zauzima pojas od samo 50Hz. Podaci u FT8 prenose se 'paketima' trajanja oko 14 sekundi, pa je tačno usklađivanje vremena računara veoma važno. Prijem je gotovo potpuno automatizovan — program dekodira pozivni znak, snagu signala.
U novoj verziji protokola , koji je nedavno uveden, trajanje paketa smanjeno je na 5s, koristi se 4-tonska modulacija pri brzini prenosa od 23 boda. Širina pojasa signala iznosi otprilike 90Hz.
WSPR
WSPR — to je protokol specijalno usmeren na prijem i prenos slabih signala. To je signal koji se prenosi brzinom od samo 1.4648 boda (da, tek malo više od 1 bita u sekundi). Za prenos se koristi frekvencijska modulacija (4-FSK) sa pomakom frekvencije od 1.4648Hz, tako da širina pojasa signala iznosi samo 6Hz. Preneseni paket podataka ima veličinu od 50 bita, a dodaju se i bita za ispravku grešaka (non-recursive convolutional code, constraint length K=32, rate=1/2), tako da je ukupna veličina paketa 162 bita. Ova 162 bita se prenose za otprilike 2 minuta (da li se još neko žali na spor internet?:).
Sve to omogućava prenos podataka fakticki ispod nivoa šuma, sa gotovo fantastičnim rezultatima — na primer, signalom od 100mW sa nogice mikoprocesora, uz pomoć sobne okvirne antene uspelo je preneti signal na 1000km.
WSPR radiodjeluje potpuno automatski i ne zahtijeva sudjelovanje operatora. Dovoljno je pustiti program da radi, a nakon nekog vremena možete pregledati zapis rada. Podaci se također mogu slati na stranicu , što je zgodno za procjenu prijema ili kvalitete antene — možete prenijeti signal i odmah pogledati online gdje je uhvaćen.
Inače, pridružiti se prijemu WSPR može svaki zainteresirani, čak i bez pozivnog znaka radioamatera (za prijem nije potreban) — dovoljno je imati prijemnik i WSPR program, a sve to može raditi čak i autonomno na Raspberry Pi. Sustav je zanimljiv i s znanstvene strane, kao i za eksperimentiranje s opremom i antenama. Nažalost, po gustoći prijemnih stanica, Rusija nije daleko od Sudana, Egipta ili Nigerije, pa su novi sudionici uvijek dobrodošli — postoji mogućnost da budete prvi, a jednim prijemnikom možete „pokriti“ teritorij od tisuću kilometara.
Veoma zanimljivo i prilično složeno je prijenos WSPR na frekvencijama iznad 1 GHz — stabilnost frekvencije prijemnika i odašiljača ovdje je prilično kritična.
Time završavam pregled, iako su naravno navedeni tek neki od najpopularnijih.
Zaključak
Ako netko želi iskušati svoje sposobnosti, to nije toliko teško. Za prijem signala možete koristiti ili klasični (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X i sl.), ili SDR prijemnik (SDRPlay RSP2, SDR Elad). Zatim je dovoljno instalirati programe, kao što je prikazano iznad, i možete sami istraživati radio eter. Cijena pitanja iznosi 100-200$ ovisno o modelu prijemnika. Također možete koristiti online prijemnike i uopće ništa ne kupovati, premda to nije baš toliko zanimljivo.
Za one koji žele raditi i na prijenosu, bit će potrebno nabaviti transceiver s antenom i dobiti licencu radioamatera. Cijena transievera otprilike je jednaka cijeni iPhonea, tako da je uz malo želje to sasvim dostupno. Također će biti potrebno položiti jednostavan ispit, i već za otprilike mjesec dana možete potpuno raditi u eteru. Naravno, sve to nije jednostavno — bit će potrebno proučiti vrste antena, smisliti način postavljanja, razumjeti frekvencije i vrste emitiranja. Iako ovdje možda riječ „trebat će“ nije prikladna, ipak je ovo hobij koji se ради iz interesa, a ne iz obaveze.
Svim sretnim eksperimentima. Možda će netko od čitatelja stvoriti novu digitalnu vrstu komunikacije, a ja ću rado uključiti njegov pregled u ovaj tekst 😉
Izvor: habr.com
