Ciao Habr.
Nella prima parte dell'articolo a riguardo si parlava di stazioni di servizio su onde lunghe e corte. Separatamente, vale la pena parlare delle stazioni radioamatoriali. In primo luogo, anche questo è interessante e, in secondo luogo, chiunque può partecipare a questo processo, sia in ricezione che in trasmissione.
Come nelle prime parti, l'accento sarà posto sul “digitale” e su come funziona l'elaborazione del segnale. Utilizzeremo anche un ricevitore online olandese per ricevere e decodificare i segnali e il programma MultiPSK.
Per coloro che sono interessati a come funziona, il seguito è tagliato.
Dopo che più di 100 anni fa si è saputo che era possibile comunicare con il mondo intero su onde corte utilizzando un trasmettitore formato letteralmente da due lampade, non solo le aziende, ma anche gli appassionati si sono interessati al processo. In quegli anni era così beh, la radio amatoriale rimane ancora un hobby tecnico piuttosto interessante. Proviamo a capire quali tipi di comunicazioni sono disponibili per i radioamatori moderni.
Gamme di frequenza
Le onde radio sono utilizzate molto attivamente dalle stazioni di servizio e di trasmissione, quindi ai radioamatori vengono assegnate determinate gamme di frequenza in modo che non interferiscano con altre. Esistono molte gamme di questo tipo, dalle onde ultra lunghe a 137 KHz alle microonde a 1.3, 2.4, 5.6 o 10 GHz (puoi vedere più dettagli ). In generale, ognuno può scegliere, a seconda degli interessi e dell'attrezzatura tecnica.
Dal punto di vista della facilità di ricezione, le frequenze più accessibili sono quelle con lunghezze d'onda di 80-20 m:
- Portata 3,5 MHz (80 m): 3500-3800 kHz.
- Portata 7 MHz (40 m): 7000-7200 kHz.
- Portata 10 MHz (30 m): 10100-10140 kHz.
- Portata 14 MHz (20 m): 14000-14350 kHz.
Puoi sintonizzarti su di loro utilizzando quanto sopra , e da quello personale, se può ricevere in modalità banda laterale (LSB, USB, SSB).
Ora che tutto è pronto, vediamo cosa può essere accettato lì.
Comunicazione vocale e codice Morse
Se guardi l'intera banda radioamatoriale tramite websdr, puoi facilmente vedere i segnali in codice Morse. Praticamente non rimane più nel servizio di comunicazione radio, ma alcuni radioamatori lo utilizzano attivamente.
In precedenza, per ottenere un nominativo, dovevi superare anche un esame per ricevere i segnali Morse, ora questo sembra essere lasciato solo alla prima, la più alta, categoria (differiscono principalmente, solo per la potenza massima consentita). Decodificheremo i segnali CW utilizzando CW Skimmer e Virtual Audio Card.
I radioamatori, per ridurre la lunghezza del messaggio, utilizzano un codice abbreviato (), in particolare la linea CQ DE DF7FF indica una chiamata generale a tutte le stazioni da parte del radioamatore DF7FF. Ogni radioamatore ha il proprio nominativo di chiamata, da cui è formato il prefisso , questo è abbastanza conveniente perché È immediatamente chiaro da dove trasmette la stazione. Nel nostro caso il nominativo DF7FF appartiene ad un radioamatore tedesco.
Per quanto riguarda la comunicazione vocale, non ci sono difficoltà, chi lo desidera può ascoltarlo da solo su websdr. Una volta, durante l'URSS, non tutti i radioamatori avevano il diritto di condurre comunicazioni radio con gli stranieri; ora non esistono tali restrizioni e la portata e la qualità della comunicazione dipendono solo dalla qualità delle antenne, delle apparecchiature e dalla pazienza dei radioamatori. operatore. Per chi fosse interessato può leggere di più sui siti e forum radioamatoriali (cqham, qrz), ma passeremo ai segnali digitali.
Sfortunatamente, per molti radioamatori, lavorare in digitale significa semplicemente collegare la scheda audio di un computer a un programma di decodificazione; poche persone approfondiscono le complessità di come funziona. Ancora meno conducono i propri esperimenti con l'elaborazione del segnale digitale e diversi tipi di comunicazione. Nonostante ciò, negli ultimi 10-15 anni sono apparsi numerosi protocolli digitali, alcuni dei quali interessanti da considerare.
RTTY
Un tipo di comunicazione abbastanza vecchio che utilizza la modulazione di frequenza. Il metodo stesso si chiama FSK (Frequency Shift Keying) e consiste nel formare una sequenza di bit modificando la frequenza di trasmissione.
I dati vengono codificati passando rapidamente tra due frequenze F0 e F1. La differenza dF = F1 - F0 è chiamata spaziatura di frequenza e può essere uguale, ad esempio, a 85, 170 o 452 Hz. Il secondo parametro è la velocità di trasmissione, che può anche essere diversa ed essere, ad esempio, 45, 50 o 75 bit al secondo. Perché Abbiamo due frequenze, quindi dobbiamo decidere quale sarà “superiore” e quale sarà “inferiore”, questo parametro solitamente viene chiamato “inversione”. Questi tre valori (velocità, spaziatura e inversione) determinano completamente i parametri della trasmissione RTTY. Puoi trovare queste impostazioni in quasi tutti i programmi di decodifica e selezionando questi parametri anche "a occhio" puoi decodificare la maggior parte di questi segnali.
Una volta le comunicazioni RTTY erano più popolari, ma ora, quando sono andato su websdr, non ho sentito un solo segnale, quindi è difficile fornire un esempio di decodifica. Chi lo desidera può ascoltare da solo sulle frequenze 7.045 o 14.080 MHz; maggiori dettagli sulla telescrivente sono scritti in articolo.
PSK31/63
Un altro tipo di comunicazione è la modulazione di fase, . Qui non è la frequenza che cambia, ma la fase; sul grafico appare più o meno così:
La codifica in bit del segnale consiste nel modificare la fase di 180 gradi e il segnale stesso è in realtà un'onda sinusoidale pura: ciò fornisce un buon raggio di trasmissione con una potenza trasmessa minima. Lo sfasamento è difficile da vedere nello screenshot; può essere visto se si ingrandisce e si sovrappone un frammento a un altro.
La codifica stessa è relativamente semplice: in BPSK31 i segnali vengono trasmessi a una velocità di 31.25 baud, un cambio di fase è codificato "0", nessun cambio di fase è codificato "1". La codifica dei caratteri può essere trovata su Wikipedia.
Visivamente sullo spettro, il segnale BPSK è visibile come una linea stretta e udibilmente si sente come un tono abbastanza puro (che in linea di principio lo è). Puoi sentire i segnali BPSK, ad esempio, su 7080 o 14070 MHz e puoi decodificarli in MultiPSK.
È interessante notare che sia in BPSK che in RTTY, la "luminosità" della linea può essere utilizzata per giudicare la forza del segnale e la qualità della ricezione: se una parte del messaggio scompare, allora ci sarà "spazzatura" in questo luogo del messaggio, ma il significato complessivo del messaggio spesso rimane lo stesso comprensibile. L'operatore può scegliere su quale segnale focalizzarsi per decodificarlo. La ricerca di segnali nuovi e deboli da corrispondenti lontani è di per sé piuttosto interessante; anche quando comunichi (come puoi vedere nell'immagine sopra), puoi utilizzare testo libero e condurre un dialogo “dal vivo”. Al contrario, i seguenti protocolli sono molto più automatizzati e richiedono poco o nessun intervento umano. Se questo sia un bene o un male è una questione filosofica, ma possiamo sicuramente dire che una parte dello spirito radioamatoriale si perde definitivamente in tali modalità.
FT8 / FT4
Per decodificare il seguente tipo di segnali è necessario installare il programma . Segnali trasmesso utilizzando la modulazione di frequenza di 8 frequenze con uno spostamento di soli 6.25 Hz, in modo che il segnale occupi una larghezza di banda di soli 50 Hz. I dati in FT8 vengono trasferiti in "pacchetti" della durata di circa 14 secondi, quindi la sincronizzazione accurata dell'ora del computer è molto importante. La ricezione è quasi completamente automatizzata: il programma decodifica l'identificativo di chiamata e la potenza del segnale.
Nella nuova versione del protocollo , apparso recentemente l'altro giorno, la durata del pacchetto è ridotta a 5 s, viene utilizzata la modulazione a 4 toni con una velocità di trasmissione di 23 baud. La larghezza di banda del segnale occupata è di circa 90 Hz.
WSPR
WSPR è un protocollo appositamente progettato per ricevere e trasmettere segnali deboli. Si tratta di un segnale trasmesso ad una velocità di soli 1.4648 baud (sì, poco più di 1 bit al secondo). La trasmissione utilizza la modulazione di frequenza (4-FSK) con una spaziatura 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 esso vengono aggiunti anche i bit di correzione degli errori (codice convoluzionale non ricorsivo, lunghezza del vincolo K=32, velocità=1/2), risultando in una dimensione totale del pacchetto di 162 bit. Questi 162 bit vengono trasferiti in circa 2 minuti (qualcun altro si lamenterà della lentezza di Internet? :).
Tutto ciò consente di trasmettere dati praticamente al di sotto del livello di rumore, con risultati quasi fantastici: ad esempio, un segnale da 100 mW da una gamba del microprocessore, con l'aiuto di un'antenna ad anello interna è stato possibile trasmettere un segnale oltre 1000 km.
WSPR funziona in modo completamente automatico e non richiede la partecipazione dell'operatore. È sufficiente lasciare il programma in esecuzione e dopo qualche tempo sarà possibile visualizzare il registro delle operazioni. I dati possono anche essere inviati al sito , che è utile per valutare la trasmissione o la qualità di un'antenna: puoi trasmettere un segnale e vedere immediatamente online dove è stato ricevuto.
A proposito, chiunque può unirsi alla ricezione WSPR, anche senza un identificativo di chiamata radioamatoriale (non è necessario per la ricezione) - bastano solo un ricevitore e il programma WSPR, e tutto questo può funzionare autonomamente anche su un Raspberry Pi (ovviamente , è necessario un vero ricevitore per inviare dati da altri online (i ricevitori non hanno senso). Il sistema è interessante sia dal punto di vista scientifico che per esperimenti con apparecchiature e antenne. Sfortunatamente, come si può vedere dall'immagine qui sotto, in termini di densità delle stazioni riceventi, la Russia non è lontana dal Sudan, dall'Egitto o dalla Nigeria, quindi i nuovi partecipanti sono sempre utili: è possibile essere i primi e con un ricevitore puoi “coprire” un’area di mille km.
Molto interessante e piuttosto complessa è la trasmissione WSPR a frequenze superiori a 1 GHz: qui la stabilità della frequenza del ricevitore e del trasmettitore è fondamentale.
È qui che finirò la recensione, anche se, ovviamente, non tutto è elencato, solo i più popolari.
conclusione
Se anche qualcuno volesse cimentarsi, allora non è così difficile. Per ricevere i segnali è possibile utilizzare un ricevitore classico (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X, ecc.) o un ricevitore SDR (SDRPlay RSP2, SDR Elad). Successivamente, installa semplicemente i programmi come mostrato sopra e potrai studiare tu stesso la radio. Il prezzo di emissione è di $ 100-200 a seconda del modello del ricevitore. Puoi anche utilizzare i ricevitori online e non acquistare nulla, anche se questo non è ancora così interessante.
Per chi volesse anche trasmettere, dovrà acquistare un ricetrasmettitore con antenna e conseguire la patente di radioamatore. Il prezzo del ricetrasmettitore è all'incirca uguale al prezzo di un iPhone, quindi, se lo si desidera, è abbastanza conveniente. Dovrai anche superare un semplice esame e in circa un mese sarai in grado di lavorare completamente in onda. Naturalmente, questo non è facile: dovrai studiare i tipi di antenne, trovare un metodo di installazione e comprendere le frequenze e i tipi di radiazioni. Anche se la parola “dovrà” probabilmente qui è inappropriata, perché è per questo che è un hobby, qualcosa che si fa per divertimento e non sotto costrizione.
A proposito, chiunque può provare la comunicazione digitale adesso. Per fare ciò, basta installare il programma MultiPSK e potrai comunicare direttamente “via etere” tramite una scheda audio e un microfono da un computer all'altro utilizzando qualsiasi tipo di comunicazione di interesse.
Buoni esperimenti a tutti. Magari uno dei lettori creerà un nuovo tipo di comunicazione digitale, e sarò felice di includerne la recensione in questo testo 😉
Fonte: habr.com