Ciao Habr.
Nella prima parte dell'articolo su è stato raccontato delle stazioni di servizio sulle onde lunghe e corte. È interessante parlare anche delle stazioni radioamatoriali. Innanzitutto, è un tema affascinante; in secondo luogo, chiunque può unirsi a questo processo, sia in ricezione che in trasmissione.
Come nelle prime parti, ci concentreremo sulla 'digitale' e su come funziona l'elaborazione dei segnali. Per ricevere e decodificare i segnali, utilizzeremo anche il ricevitore online olandese e il programma MultiPSK.
Per coloro che sono interessati a come funziona, il proseguimento sotto il tag.
Dopo che più di 100 anni fa è stato scoperto che sulle onde corte è possibile contattare tutto il mondo utilizzando un trasmettitore composto da appena due valvole, non solo le corporazioni hanno manifestato interesse, ma anche gli appassionati. All'epoca, appariva , e fino ad oggi il ham radio rimane un hobby tecnico piuttosto interessante. Quali modalità di comunicazione sono disponibili per i moderni radioamatori cercheremo di chiarire.
Bande di frequenza
L'emittente radiofonica è molto attiva nelle stazioni di servizio e di broadcasting, quindi sono stati riservati determinati intervalli di frequenza per gli appassionati di radio, in modo da non interferire con gli altri. Ci sono molte di queste bande, dalle onde lunghe a 137 kHz fino alle microonde a 1,3, 2,4, 5,6 o 10 GHz (per ulteriori dettagli è possibile consultare ). In generale, ogni persona può scegliere a seconda dei propri interessi e delle attrezzature tecniche disponibili.
Dal punto di vista della ricezione, le frequenze più accessibili sono quelle con lunghezze d'onda di 80-20 m:
— Banda 3,5 MHz (80 m): 3500-3800 kHz.
— Banda 7 MHz (40 m): 7000-7200 kHz.
— Banda 10 MHz (30 m): 10100-10140 kHz.
— Banda 14 MHz (20 m): 14000-14350 kHz.
Su queste bande è possibile sintonizzarsi sia utilizzando il suddetto , sia con il proprio dispositivo personale, se in grado di ricevere in modalità di banda laterale (LSB, USB, SSB).
Ora che tutto è pronto, vediamo cosa è possibile ricevere.
Comunicazione vocale e codice Morse
Se si osserva tramite websdr l'intero spettro delle bande radioamatoriali, si notano facilmente i segnali del codice Morse. Nelle comunicazioni radio di servizio, esso è praticamente scomparso, ma alcuni appassionati di radio continuano a utilizzarlo.
In passato, per ottenere un indicativo era necessario superare un esame sulla ricezione dei segnali Morse; ora sembra sia rimasto solo per la prima e più alta categoria (l'unica differenza è principalmente la massima potenza consentita). Noi decodificheremo i segnali CW utilizzando CW Skimmer e Virtual Audio Card.
I radioamatori utilizzano un codice abbreviato (), in particolare, la stringa CQ DE DF7FF significa un'appello generale a tutte le stazioni da parte del radioamatore DF7FF. Ogni radioamatore ha il suo indicativo, il cui prefisso deriva dal , il che è abbastanza comodo poiché è immediatamente chiaro da dove trasmette la stazione. Nel nostro caso, l'indicativo DF7FF appartiene a un radioamatore tedesco.
Per quanto riguarda le comunicazioni vocali, non ci sono difficoltà; chi desidera può ascoltare autonomamente su websdr. Un tempo, ai tempi dell'URSS, non tutti i radioamatori avevano il diritto di comunicare con stranieri; ora tali restrizioni non esistono più e la distanza e la qualità delle comunicazioni dipendono solo dalla qualità delle antenne, dell'attrezzatura e dalla pazienza dell'operatore. Per chi fosse interessato, è possibile leggere di più sui siti e nei forum di radioamatori (cqham, qrz); noi ora passeremo ai segnali digitali.
Purtroppo, per molti radioamatori, lavorare con il 'digitale' significa semplicemente collegare la scheda audio del computer a un programma di decodifica; pochi approfondiscono le complessità di come funziona. Anche meno di loro conducono esperimenti con l'elaborazione digitale dei segnali e vari tipi di comunicazione. Nonostante ciò, negli ultimi 10-15 anni sono emersi molti protocolli digitali, alcuni dei quali meritano di essere esaminati.
RTTY
Un tipo di comunicazione piuttosto vecchio che utilizza la modulazione di frequenza. Il metodo stesso è chiamato FSK (Frequency Shift Keying) e consiste nella formazione di una sequenza di bit tramite un cambiamento della frequenza di trasmissione.
I dati vengono codificati attraverso un rapido passaggio tra due frequenze F0 e F1. La differenza dF = F1 — F0 è chiamata scostamento di frequenza e può valere, ad esempio, 85, 170 o 452 Hz. Il secondo parametro è la velocità di trasmissione, che può anch'essa variare, ad esempio, 45, 50 o 75 bit al secondo. Poiché abbiamo due frequenze, è necessario decidere quale sarà la “superiore” e quale la “inferiore”, un parametro di solito definito “inversione”. Questi tre valori (velocità, scostamento e inversione) definiscono completamente i parametri della trasmissione RTTY. Quasi tutte le applicazioni di decodifica offrono queste impostazioni e, anche soltanto regolando “a occhio” questi parametri, è possibile decodificare la maggior parte di tali segnali.
Una volta le comunicazioni in RTTY erano più popolari, ma ora, visitando websdr, non ho sentito alcun segnale, quindi è difficile fornire un esempio di decodifica. Chi desidera può ascoltare autonomamente a 7.045 o 14.080 MHz; di più sulla telegrafia è stato scritto in dell'articolo.
PSK31/63
Un altro tipo di comunicazione è la modulazione di fase, . Qui non cambia la frequenza, ma la fase; nel grafico appare più o meno così:
La codifica del segnale bit viene effettuata cambiando la fase di 180 gradi, e il segnale stesso è in realtà una semplice onda sinusoidale: ciò consente una buona distanza di trasmissione con una potenza minina trasmessa. È difficile vedere lo spostamento di fase in uno screenshot, ma può essere notato ingrandendo e sovrapponendo un frammento all'altro.
La codifica stessa è relativamente semplice: nel BPSK31 i segnali vengono trasmessi a una velocità di 31,25 baud, dove il cambiamento di fase codifica un '0' e l'assenza di cambiamento di fase rappresenta un '1'. Puoi consultare la codifica dei simboli su Wikipedia.
Visivamente, nello spettro, il segnale BPSK appare come una linea sottile e, all'udito, si percepisce come un tono piuttosto puro (che in effetti è). I segnali BPSK possono essere ascoltati, ad esempio, su 7080 o 14070 MHz.
È interessante notare che sia in BPSK che in RTTY, la «luminosità» della linea può indicare la forza del segnale e la qualità della ricezione — se una parte del messaggio viene persa, in quella porzione apparirà «rumore», ma il significato generale del messaggio rimane spesso comprensibile. L'operatore può scegliere quale segnale afferrare per decodificarlo. La ricerca di nuovi e deboli segnali da lontani corrispondenti è di per sé piuttosto interessante. Al contrario, i protocolli successivi sono molto più automatizzati e richiedono praticamente zero intervento umano. Che sia un bene o un male è una questione filosofica, ma si può certamente affermare che una parte dello spirito della radioamatorialità è sicuramente persa in tali modalità.
FT8/FT4
Per decodificare il seguente tipo di segnali è necessaria l'installazione del programma . I segnali sono trasmessi tramite modulazione di frequenza su 8 frequenze con uno spostamento di soli 6,25 Hz, quindi il segnale occupa solo 50 Hz. I dati in FT8 sono trasmessi in "pacchetti" di circa 14 secondi, quindi la sincronizzazione esatta dell'orario del computer è piuttosto rilevante. La ricezione è quasi completamente automatizzata: il programma decodifica il chiamante e la potenza del segnale.
Nella nuova versione del protocollo , che è stata introdotta recentemente, la durata del pacchetto è stata ridotta a 5 secondi, si utilizza una modulazione a 4 toni con una velocità di trasmissione di 23 baud. La larghezza della banda del segnale occupata è di circa 90 Hz.
WSPR
WSPR è un protocollo progettato specificamente per la ricezione e la trasmissione di segnali deboli. Questo segnale viene trasmesso a una velocità di solo 1,4648 baud (sì, appena poco più di 1 bit al secondo). Per la trasmissione si utilizza la modulazione di frequenza (4-FSK) con uno scarto di frequenza di 1,4648 Hz, quindi la larghezza di banda del segnale è di soli 6 Hz. Il pacchetto di dati trasmesso ha una dimensione di 50 bit, a cui si aggiungono anche i bit di correzione errori (codice convoluzionale non ricorsivo, lunghezza del vincolo K=32, rapporto=1/2), per un totale di 162 bit. Questi 162 bit vengono trasmessi in circa 2 minuti (qualcuno si lamenta ancora di un internet lento?:)
Tutto ciò consente di trasmettere dati effettivamente al di sotto del livello di rumore, con risultati quasi fantastici: ad esempio, con un segnale di 100 mW dal piedino del microprocessore, utilizzando un'antenna a telaio in appartamento, si è riusciti a trasmettere un segnale a 1000 km.
WSPR funziona completamente in automatico e non richiede l'intervento dell'operatore. È sufficiente lasciare il programma in esecuzione e dopo un po' è possibile controllare il registro di attività. I dati possono inoltre essere inviati al sito , che è utile per valutare la qualità della trasmissione dell'antenna — è possibile trasmettere un segnale e osservare subito online dove è stato ricevuto.
A proposito, chiunque può unirsi alla ricezione WSPR, anche senza un nominativo di radioamatore (non è necessario per la ricezione) — basta un ricevitore e il programma WSPR, e tutto ciò può funzionare anche in modo autonomo su Raspberry Pi. Il sistema è interessante sia dal punto di vista scientifico che per esperimenti con l'hardware e le antenne. Sfortunatamente, per densità delle stazioni riceventi, la Russia non è molto distante da Sudan, Egitto o Nigeria, quindi nuovi partecipanti sono sempre benvenuti — c'è l'opportunità di essere i primi, e con un solo ricevitore è possibile coprire un'area di mille km.
È piuttosto interessante e abbastanza complesso, la trasmissione WSPR a frequenze superiori a 1 GHz — la stabilità della frequenza del ricettore e del trasmettitore è qui piuttosto critica.
Concludo qui la mia panoramica, anche se ovviamente non ho menzionato tutto, solo le cose più popolari.
Conclusione
Se qualcuno è interessato a mettere alla prova le proprie abilità, non è poi così difficile. Per ricevere i segnali, si può utilizzare un ricevitore classico (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X, ecc.) oppure un ricevitore SDR (SDRPlay RSP2, SDR Elad). Successivamente, basta installare i programmi come descritto sopra e si può iniziare ad esplorare le onde radio autonomamente. Il costo varia esattamente tra 100 e 200 €, a seconda del modello del ricevitore. È anche possibile utilizzare ricevitori online e non acquistare nulla, anche se in questo caso non è altrettanto interessante.
Per chi desidera anche trasmettere, è necessario acquistare un transceiver con un'antenna e ottenere una licenza per radioamatori. Il prezzo di un transceiver è circa equivalente a quello di un iPhone, quindi se lo si desidera, è piuttosto accessibile. Sarà inoltre necessario superare un esame piuttosto semplice, e già dopo un mese si potrà operare nel mondo radiofonico. Certo, non è tutto così semplice: sarà necessario studiare i vari tipi di antenne, inventare un modo per l'installazione, e comprendere le frequenze e i tipi di emissione. Anche se la parola 'necessario' potrebbe non essere appropriata, dato che questa è una passione che si vive per interesse e non per obbligo.
Buon esperimento a tutti. Magari qualche lettore di chi scrive creerà un nuovo tipo di comunicazione digitale, e sarò felice di includere la sua recensione in questo testo 😉
Fonte: habr.com
