ラジオでは何が聞こえますか? ハムラジオ

こんにちは、ハブです。

それに関する記事の最初の部分では、 放送で何が聞こえるか 長波と短波のガソリンスタンドについて話されました。 それとは別に、アマチュア無線局について話す価値があります。 第一に、これも興味深いことであり、第二に、受信と送信の両方で誰でもこのプロセスに参加できます。

最初のパートと同様に、「デジタル」と信号処理の仕組みに重点を置きます。 また、信号の受信とデコードにはオランダのオンライン受信機も使用します。 ウェブドクター そしてMultiPSKプログラム。

それがどのように機能するかに興味がある人のために、続きはカットの下にあります。

文字通り 100 つのランプの送信機を使用して短波で全世界と通信できることが XNUMX 年以上前に知られるようになると、企業だけでなく愛好家もそのプロセスに興味を持つようになりました。 当時はこんな感じでした およそそうですね、アマチュア無線は依然として非常に興味深い技術的な趣味です。 現代のアマチュア無線家が利用できる通信の種類を考えてみましょう。

周波数範囲

無線電波はサービス局や放送局によって非常に積極的に使用されるため、アマチュア無線家には他の電波に干渉しないように特定の周波数範囲が割り当てられます。 137 KHz の超長波から 1.3、2.4、5.6、または 10 GHz のマイクロ波まで、これらの範囲は非常に多くあります (詳細はこちらをご覧ください) ここで）。 一般に、興味や技術的な機器に応じて、誰もが選択できます。

受信しやすさの観点から、最もアクセスしやすい周波数は波長 80 ～ 20m です。
- 3,5 MHz 範囲 (80 m): 3500 ～ 3800 kHz。
- 7 MHz 範囲 (40 m): 7000 ～ 7200 kHz。
- 10 MHz 範囲 (30 m): 10100 ～ 10140 kHz。
- 14 MHz 範囲 (20 m): 14000 ～ 14350 kHz。
上記を使用してそれらを視聴できます オンライン受信機、側波帯モード（LSB、USB、SSB）で受信できる場合は、個人のものから。

すべての準備が整ったので、そこで何が受け入れられるかを見てみましょう。

音声通信とモールス信号

websdr を通してアマチュア無線帯域全体を見ると、モールス信号信号を簡単に確認できます。 現在では無線通信としては事実上使用されていませんが、一部の無線愛好家は積極的に使用しています。


以前は、コールサインを取得するには、モールス信号の受信試験に合格する必要さえありましたが、現在では、これは最初の最高のカテゴリにのみ残されているようです（主に最大許容電力のみが異なります）。 CW Skimmer と Virtual Audio Card を使用して CW 信号をデコードします。

アマチュア無線家は、メッセージの長さを短縮するために、短縮コード (Qコード)、特に、CQ DE DF7FF の行は、アマチュア無線 DF7FF からの全局への一斉呼び出しを意味します。 各アマチュア無線家は独自のコールサインを持っており、そのプレフィックスは次のように構成されます。 国番号、これは非常に便利です。 放送局がどこから放送しているのかがすぐにわかります。 私たちの場合、コールサイン DF7FF はドイツのアマチュア無線家に属します。

音声通話に関しては特に問題はなく、希望者はwebsdrで自分で聞くことができます。 かつてソ連時代には、すべてのアマチュア無線家が外国人と無線通信を行う権利を持っていたわけではありませんでしたが、現在ではそのような制限はなく、通信範囲と通信品質はアンテナ、機器の品質、および無線局の忍耐力によってのみ決まります。オペレーター。 興味のある方は、アマチュア無線のサイトやフォーラム (cqham、qrz) で詳細を読むことができますが、ここではデジタル信号について説明します。

残念ながら、多くのアマチュア無線家にとって、デジタルでの作業とは単にコンピュータのサウンド カードをデコーダ プログラムに接続するだけであり、その仕組みの複雑さを詳しく調べる人はほとんどいません。 デジタル信号処理やさまざまな種類の通信に関する独自の実験を行う人はさらに少数です。 それにもかかわらず、過去 10 ～ 15 年の間にかなり多くのデジタル プロトコルが登場しており、そのうちのいくつかは検討するのに興味深いものです。

RTTY

周波数変調を使用するかなり古いタイプの通信。 この方法自体はFSK（Frequency Shift Keying）と呼ばれ、送信周波数を変化させてビット列を形成するものです。

データは、0 つの周波数 F1 と F1 を素早く切り替えることによってエンコードされます。 差 dF = F0 - F85 は周波数間隔と呼ばれ、たとえば 170、452、または 45 Hz に等しくなります。 50 番目のパラメータは送信速度です。これは異なる場合もあり、たとえば 75、XNUMX、または XNUMX ビット/秒になります。 なぜならXNUMX つの周波数があり、どちらを「上」にし、どちらを「下」にするかを決定する必要があります。このパラメータは通常「反転」と呼ばれます。 これら XNUMX つの値 (速度、間隔、反転) が RTTY 送信のパラメータを完全に決定します。 これらの設定はほとんどすべてのデコード プログラムで見つけることができ、これらのパラメーターを「目で見て」でも選択することで、これらの信号のほとんどをデコードできます。

かつては RTTY 通信の方が一般的でしたが、今では websdr に行っても信号が 7.045 つも聞こえなかったので、デコードの例を挙げるのは困難です。 希望者は 14.080 または XNUMX MHz で自分で聞くことができます。テレタイプの詳細については、次の記事を参照してください。 最初の部分 記事。

PSK31/63

別のタイプの通信は位相変調です。 位相偏移変調。 ここで変化するのは周波数ではなく位相であり、グラフでは次のようになります。


信号のビット エンコーディングは位相を 180 度変更することで構成され、信号自体は実際には純粋な正弦波です。これにより、最小限の送信電力で良好な送信範囲が得られます。 位相のずれはスクリーンショットではわかりにくいですが、あるフラグメントを拡大して別のフラグメントに重ねると確認できます。


エンコード自体は比較的単純です。BPSK31 では、信号は 31.25 ボーの速度で送信され、位相変化は「0」でコード化され、位相変化なしは「1」でコード化されます。 文字エンコーディングについては Wikipedia を参照してください。

スペクトル上で視覚的には、BPSK 信号は細い線として見え、聴覚的にはかなり純粋な音として聞こえます (原理的には純粋な音です)。 たとえば、7080 MHz や 14070 MHz の BPSK 信号を聞くことができ、MultiPSK でデコードできます。

興味深いのは、BPSK と RTTY の両方で、回線の「明るさ」を使用して信号の強度と受信品質を判断できることです。メッセージの一部が消えると、「ゴミ」が存在することになります。しかし、メッセージの全体的な意味は理解できるものと同じままであることがよくあります。 オペレータは、デコードするためにどの信号に焦点を当てるかを選択できます。 遠く離れた特派員からの新しい弱い信号を探すことは、それ自体非常に興味深いものであり、また、通信するとき (上の図でわかるように)、フリー テキストを使用して「ライブ」対話を行うこともできます。 対照的に、次のプロトコルはより自動化されており、人間の介入はほとんど、またはまったく必要ありません。 これが良いか悪いかは哲学的な問題ですが、このようなモードではアマチュア無線の精神の一部が確実に失われていると言えます。

FT8 / FT4

次のタイプの信号をデコードするには、プログラムをインストールする必要があります WSJT。 信号 FT8 わずか 8 Hz のシフトで 6.25 つの周波数の周波数変調を使用して送信されるため、信号はわずか 50 Hz の帯域幅を占有します。 FT8 のデータは約 14 秒間の「パケット」で転送されるため、コンピューターの時刻を正確に同期することが非常に重要です。 受信はほぼ完全に自動化されており、プログラムがコールサインと信号強度を解読します。

新しいバージョンのプロトコルでは FT4先日登場した、パケット継続時間が 5 秒に短縮され、4 トーン変調が 23 ボーの伝送速度で使用されます。 占有信号帯域幅は約 90Hz です。

WSPR

WSPR は、弱い信号を送受信するために特別に設計されたプロトコルです。 これは、わずか 1.4648 ボー (はい、1 ビット/秒強) の速度で送信される信号です。 送信には周波数間隔 4Hz の周波数変調 (1.4648-FSK) が使用されるため、信号帯域幅はわずか 6Hz です。 送信されるデータ パケットのサイズは 50 ビットで、エラー訂正ビットも追加されます (非再帰畳み込みコード、拘束長 K=32、レート = 1/2)。合計パケット サイズは 162 ビットになります。 これらの 162 ビットは約 2 分で転送されます (インターネットが遅いと文句を言う人はいるでしょうか? :)。

これらすべてにより、実質的にノイズレベル以下でデータを送信でき、ほぼ素晴らしい結果が得られます。たとえば、マイクロプロセッサレッグからの 100 mW 信号を、屋内ループアンテナの助けを借りて 1000 km にわたって送信することが可能になりました。

WSPR は完全に自動で動作するため、オペレーターの参加は必要ありません。 プログラムを実行し続けるだけで十分で、しばらくすると操作ログが表示されます。 サイトへのデータ送信も可能 wsprnet.orgこれは、アンテナの送信や品質を評価するのに便利です。信号を送信し、どこで受信されたかをオンラインですぐに確認できます。

ちなみに、アマチュア無線のコールサインがなくても、誰でも WSPR 受信に参加できます (受信には必要ありません)。受信機と WSPR プログラムだけで十分で、これらすべては Raspberry Pi 上で自律的に動作することもできます (もちろん、 、オンラインで他の人からデータを送信するには実際の受信機が必要です - 受信機には意味がありません)。 このシステムは、科学的な観点からも、機器やアンテナを使った実験としても興味深いものです。 残念ながら、下の写真からわかるように、受信局の密度の点で、ロシアはスーダン、エジプト、ナイジェリアからそれほど遠くないため、新しい参加者はいつでも役に立ちます。受信機がXNUMXつあれば、最初に参加できる可能性があります。 XNUMXkmのエリアを「カバー」できます。

非常に興味深く、非常に複雑なのは、1 GHz を超える周波数での WSPR 送信です。ここでは受信機と送信機の周波数安定性が重要です。

これでレビューを終了しますが、もちろんすべてがリストされているわけではなく、最も人気のあるものだけがリストされています。

まとめ

誰かが自分の手を試してみたいと思っても、それはそれほど難しいことではありません。 信号を受信するには、クラシック (Tecsun PL-880、Sangean ATS909X など) または SDR レシーバー (SDRPlay RSP2、SDR Elad) のいずれかを使用できます。 次に、上記のようにプログラムをインストールするだけで、自分でラジオを勉強することができます。 発行価格は受信機のモデルに応じて 100 ～ 200 ドルです。 オンライン受信機を使用して何も購入しないこともできますが、これはまだそれほど興味深いことではありません。

送信もしたい場合は、アンテナ付きのトランシーバーを購入し、アマチュア無線の免許を取得する必要があります。 トランシーバーの価格はiPhoneの価格とほぼ同じなので、必要に応じて非常に手頃な価格です。 簡単な試験にも合格する必要があり、約 XNUMX か月後には本格的に放送業務に従事できるようになります。 もちろん、これは簡単ではありません。アンテナの種類を調べ、設置方法を考え出し、周波数と放射の種類を理解する必要があります。 ここで「しなければならない」という言葉はおそらく不適切ですが、だからこそそれは趣味であり、強制されたものではなく楽しむために行うものだからです。

ちなみに、デジタルコミュニケーションは誰でも今すぐに試すことができます。 これを行うには、MultiPSK プログラムをインストールするだけで、サウンド カードとマイクを介して、任意の種類の通信を使用して、あるコンピュータから別のコンピュータに直接「無線」で通信できます。

皆さんも実験を楽しんでください。 もしかしたら、読者の誰かが新しいデジタル タイプのコミュニケーションを生み出すかもしれません。そのレビューをこの本文に喜んで含めたいと思います 😉

出所： habr.com