מה אפשר לשמוע ברדיו? רדיו שינקן

שלום הבר.

בחלק הראשון של המאמר על כך מה שנשמע באוויר נאמר על תחנות שירות על גלים ארוכים וקצרים. בנפרד, כדאי לדבר על תחנות רדיו חובבים. ראשית, גם זה מעניין, ושנית, כל אחד יכול להצטרף לתהליך הזה, גם בקליט וגם בשידור.

כמו בחלקים הראשונים, הדגש יהיה על "דיגיטלי" וכיצד עובד עיבוד אותות. נשתמש גם במקלט מקוון הולנדי כדי לקבל ולפענח אותות websdr ותוכנית MultiPSK.

למי שמתעניין איך זה עובד, ההמשך נמצא בגזרה.

לאחר שנודע לפני יותר מ-100 שנה שניתן לתקשר עם העולם כולו על גלים קצרים באמצעות משדר של שתי מנורות, פשוטו כמשמעו, לא רק תאגידים, אלא גם חובבים התעניינו בתהליך. באותן שנים זה נראה כך בערך כך, ובכן, רדיו חזיר עדיין נשאר תחביב טכני מעניין למדי. בואו ננסה להבין אילו סוגי תקשורת זמינים לחובבי רדיו מודרניים.

טווחי תדרים

גלי הרדיו נמצאים בשימוש פעיל מאוד על ידי תחנות שירות ושידור, ולכן לחובבי רדיו מוקצים טווחי תדרים מסוימים כדי שלא יפריעו לאחרים. יש די הרבה מהטווחים האלה, מגלים ארוכים במיוחד ב-137 KHz ועד למיקרוגלים במהירות 1.3, 2.4, 5.6 או 10 GHz (תוכלו לראות פרטים נוספים כאן). באופן כללי, כל אחד יכול לבחור, בהתאם לתחומי העניין והציוד הטכני.

מנקודת המבט של קלות הקליטה, התדרים הנגישים ביותר הם עם אורכי גל של 80-20 מטר:
- טווח 3,5 מגה-הרץ (80 מ'): 3500-3800 קילו-הרץ.
- טווח 7 מגה-הרץ (40 מ'): 7000-7200 קילו-הרץ.
- טווח 10 מגה-הרץ (30 מ'): 10100-10140 קילו-הרץ.
- טווח 14 מגה-הרץ (20 מ'): 14000-14350 קילו-הרץ.
אתה יכול להתכוונן אליהם באמצעות האמור לעיל מקלט מקוון, ומאחד האישי שלך, אם הוא יכול לקבל במצב פס צד (LSB, USB, SSB).

עכשיו כשהכל מוכן, בואו נראה מה אפשר לקבל שם.

תקשורת קולית וקוד מורס

אם אתה מסתכל על כל להקת הרדיו החובבים דרך websdr, אתה יכול לראות בקלות אותות קוד מורס. זה כמעט לא נשאר בתקשורת רדיו שירות, אבל כמה חובבי רדיו משתמשים בו באופן פעיל.


בעבר, כדי לקבל אות קריאה, אפילו היה צריך לעבור מבחן בקבלת אותות מורס, כעת נראה שזה נשאר רק לקטגוריה הראשונה, הגבוהה ביותר (הם נבדלים בעיקר, רק בהספק המרבי המותר). אנו נפענח אותות CW באמצעות רחפן CW וכרטיס שמע וירטואלי.

חובבי רדיו, כדי לצמצם את אורך ההודעה, השתמשו בקוד מקוצר (קוד Q), בפרט, הקו CQ DE DF7FF פירושו קריאה כללית לכל התחנות מחובב הרדיו DF7FF. לכל חובב רדיו יש סימן קריאה משלו, שממנו נוצרת הקידומת קוד מדינה, זה די נוח כי מיד ברור מאיפה התחנה משדרת. במקרה שלנו, סימן הקריאה DF7FF שייך לחובבן רדיו מגרמניה.

באשר לתקשורת קולית, אין בה קשיים; מי שרוצה יכול להאזין בעצמו ב-websdr. פעם בתקופת ברית המועצות, לא לכל חובבי הרדיו הייתה הזכות לנהל תקשורת רדיו עם זרים; כיום אין מגבלות כאלה, וטווח ואיכות התקשורת תלויים רק באיכות האנטנות, הציוד ובסבלנותם של מַפעִיל. למעוניינים ניתן לקרוא עוד באתרי ובפורומים של רדיו חובבים (cqham, qrz), אך נעבור לאותות דיגיטליים.

לרוע המזל, עבור חובבי רדיו רבים, עבודה דיגיטלית היא פשוט חיבור כרטיס קול של מחשב לתוכנית מפענח; מעטים האנשים שמתעמקים במורכבות של איך זה עובד. אפילו פחות עורכים ניסויים משלהם עם עיבוד אותות דיגיטלי וסוגים שונים של תקשורת. למרות זאת, לא מעט פרוטוקולים דיגיטליים הופיעו במהלך 10-15 השנים האחרונות, חלקם מעניינים לשקול.

RTTY

סוג תקשורת ישן למדי המשתמש באפנון תדרים. השיטה עצמה נקראת FSK (Frequency Shift Keying) והיא מורכבת מיצירת רצף סיביות על ידי שינוי תדר השידור.

הנתונים מקודדים על ידי מעבר מהיר בין שני תדרים F0 ו-F1. ההפרש dF = F1 - F0 נקרא מרווח תדרים, והוא יכול להיות שווה, למשל, ל-85, 170 או 452 הרץ. הפרמטר השני הוא מהירות השידור, שגם היא יכולה להיות שונה ולהיות, למשל, 45, 50 או 75 סיביות לשנייה. כי יש לנו שני תדרים, ואז אנחנו צריכים להחליט מי יהיה "עליון" ואיזה יהיה "נמוך", פרמטר זה נקרא בדרך כלל "היפוך". שלושת הערכים הללו (מהירות, מרווח והיפוך) קובעים לחלוטין את הפרמטרים של שידור RTTY. אתה יכול למצוא את ההגדרות האלה כמעט בכל תוכנת פענוח, ועל ידי בחירת פרמטרים אלה אפילו "לפי העין", אתה יכול לפענח את רוב האותות הללו.

פעם תקשורת RTTY הייתה פופולרית יותר, אבל עכשיו, כשהלכתי ל-websdr, לא שמעתי אות אחד, אז קשה לתת דוגמה לפענוח. מי שרוצה יכול להאזין בעצמו ב-7.045 או 14.080 מגה-הרץ; פרטים נוספים על הטלטיפ נכתבו ב- החלק הראשון מאמרים.

PSK31/63

סוג אחר של תקשורת הוא אפנון פאזה, מקש משמרת שלב. זה לא התדר שמשתנה כאן, אלא השלב; בגרף זה נראה בערך כך:


קידוד סיביות של האות מורכב משינוי הפאזה ב-180 מעלות, והאות עצמו הוא למעשה גל סינוס טהור - זה מספק טווח שידור טוב עם הספק מועבר מינימלי. קשה לראות את שינוי הפאזה בצילום המסך; ניתן לראות אותו אם אתה מגדיל ומצמיד פרגמנט אחד על אחר.


הקידוד עצמו פשוט יחסית - ב-BPSK31, אותות מועברים במהירות של 31.25 באוד, שינוי פאזה מקודד "0", שום שינוי פאזה אינו מקודד "1". ניתן למצוא קידוד תווים בויקיפדיה.

מבחינה ויזואלית על הספקטרום, האות BPSK נראה כקו צר, ובאופן קולי הוא נשמע כטון טהור למדי (באופן עקרוני הוא כן). אתה יכול לשמוע אותות BPSK, למשל, ב-7080 או 14070 מגה-הרץ, ותוכל לפענח אותם ב-MultiPSK.

מעניין לציין שגם ב-BPSK וגם ב-RTTY, ניתן להשתמש ב"בהירות" הקו כדי לשפוט את עוצמת האות ואיכות הקליטה - אם חלק מההודעה ייעלם, אז יהיה "זבל" במקום הזה של המסר, אבל המשמעות הכוללת של המסר נשארת לעתים קרובות זהה מובנת. המפעיל יכול לבחור באיזה אות להתמקד כדי לפענח אותו. החיפוש אחר אותות חדשים וחלשים מכתבים רחוקים הוא די מעניין בפני עצמו; גם בעת תקשורת (כפי שניתן לראות בתמונה למעלה), אתה יכול להשתמש בטקסט חופשי ולנהל דיאלוג "חי". לעומת זאת, הפרוטוקולים הבאים הם הרבה יותר אוטומטיים, ומצריכים התערבות אנושית מועטה או לא. אם זה טוב או רע זו שאלה פילוסופית, אבל אנחנו בהחלט יכולים לומר שחלק מהרוח של רדיו השינקן בהחלט הולך לאיבוד במצבים כאלה.

FT8 / FT4

כדי לפענח את סוג האותות הבא עליך להתקין את התוכנית WSJT. אותות FT8 משודר באמצעות אפנון תדר של 8 תדרים עם היסט של 6.25 הרץ בלבד, כך שהאות תופס רוחב פס של 50 הרץ בלבד. נתונים ב-FT8 מועברים ב"מנות" הנמשכות כ-14 שניות, כך שסנכרון מדויק של זמן המחשב חשוב למדי. הקבלה אוטומטית כמעט לחלוטין - התוכנית מפענחת את סימן הקריאה ואת עוצמת האות.

בגרסה החדשה של הפרוטוקול FT4, שהופיע לאחרונה לפני כמה ימים, משך החבילה מצטמצם ל-5 שניות, אפנון 4 גוונים משמש במהירות שידור של 23 באוד. רוחב הפס של האות התפוס הוא בערך 90 הרץ.

WSPR

WSPR הוא פרוטוקול שתוכנן במיוחד כדי לקבל ולשדר אותות חלשים. זהו אות המועבר במהירות של 1.4648 באוד בלבד (כן, קצת יותר מ-1 ביט לשנייה). השידור משתמש באפנון תדר (4-FSK) עם מרווח תדרים של 1.4648 הרץ, כך שרוחב הפס האות הוא 6 הרץ בלבד. לחבילת הנתונים המשודרים יש גודל של 50 סיביות, מתווספות לה גם סיביות לתיקון שגיאות (קוד קונבולוציוני לא רקורסיבי, אורך אילוץ K=32, קצב=1/2), וכתוצאה מכך גודל מנות כולל של 162 סיביות. 162bits אלו מועברים תוך כ-2 דקות (מישהו אחר יתלונן על האינטרנט האיטי? :).

כל זה מאפשר להעביר נתונים כמעט מתחת לרמת הרעש, עם תוצאות כמעט פנטסטיות - למשל, אות של 100 mW מרגל מיקרו-מעבד, בעזרת אנטנת לולאה פנימית ניתן היה לשדר אות לאורך 1000 ק"מ.

WSPR פועל באופן אוטומטי לחלוטין ואינו מצריך השתתפות מפעיל. זה מספיק כדי להשאיר את התוכנית פועלת, ולאחר זמן מה אתה יכול לראות את יומן הפעולות. ניתן גם לשלוח נתונים לאתר wsprnet.org, שנוח להערכת שידור או איכות של אנטנה - ניתן לשדר אות ולראות מיד באינטרנט היכן הוא נקלט.

אגב, כל אחד יכול להצטרף לקליטת WSPR, גם בלי תמרור רדיו חובבני (לא נדרש לקליטה) - מספיקים רק מקלט ותוכנית WSPR, וכל זה יכול לעבוד אפילו באופן אוטונומי על Raspberry Pi (כמובן). , אתה צריך מקלט אמיתי כדי לשלוח נתונים מאחרים באינטרנט -מקלטים לא הגיוניים). המערכת מעניינת הן מנקודת מבט מדעית והן לניסויים בציוד ואנטנות. למרבה הצער, כפי שניתן לראות מהתמונה למטה, מבחינת צפיפות תחנות הקליטה, רוסיה לא רחוקה מסודן, מצרים או ניגריה, כך שמשתתפים חדשים תמיד שימושיים - אפשר להיות הראשונים, ועם מקלט אחד אתה יכול "לכסות" שטח של אלף ק"מ.

מאוד מעניין ודי מורכב שידור WSPR בתדרים מעל 1 GHz - יציבות התדר של המקלט והמשדר היא קריטית כאן.

כאן אסיים את הסקירה, אם כי, כמובן, לא הכל רשום, רק הפופולרי ביותר.

מסקנה

אם מישהו רצה לנסות את כוחו, אז זה לא כל כך קשה. כדי לקבל אותות, אתה יכול להשתמש או קלאסי (Tecsun PL-880, Sangean ATS909X וכו') או מקלט SDR (SDRPlay RSP2, SDR Elad). לאחר מכן, פשוט התקן את התוכניות כפי שמוצג לעיל, ותוכל ללמוד את הרדיו בעצמך. מחיר ההנפקה הוא 100-200 דולר בהתאם לדגם הרסיבר. אתה יכול גם להשתמש במקלטים מקוונים ולא לקנות כלום, למרות שזה עדיין לא כל כך מעניין.

למי שרוצה לשדר גם הוא יצטרך לרכוש מקלט משדר עם אנטנה ולקבל רישיון רדיו חובב. המחיר של מקלט המשדר זהה בערך למחיר האייפון, כך שהוא די משתלם אם רוצים. תצטרכו גם לעבור בחינה פשוטה, ובעוד כחודש תוכלו לעבוד במלואו באוויר. כמובן שזה לא פשוט – תצטרכו ללמוד את סוגי האנטנות, להמציא שיטת התקנה ולהבין את התדרים וסוגי הקרינה. למרות שהמילה "יצטרך" כנראה לא מתאימה כאן, כי בגלל זה זה תחביב, משהו שנעשה בשביל הכיף ולא בכפייה.

אגב, כל אחד יכול לנסות תקשורת דיגיטלית כבר עכשיו. כדי לעשות זאת, פשוט התקן את תוכנית MultiPSK, ותוכל לתקשר ישירות "באוויר" דרך כרטיס קול ומיקרופון ממחשב אחד למשנהו באמצעות כל סוג של תקשורת של עניין.

ניסויים שמחים לכולם. אולי אחד הקוראים ייצור סוג דיגיטלי חדש של תקשורת, ואשמח לכלול את סקירתו בטקסט הזה 😉

מקור: www.habr.com